一种装配式车站基坑二级钢管桩最优长度比设计方法与流程

专利2026-02-10  1


本发明属于基坑钢管桩设计领域,具体涉及一种基于地层损失法的装配式车站基坑二级钢管桩最优长度比设计方法,针对基坑建设的构造要求,旨在增加施工及使用安全性并减少对周围影响。


背景技术:

1、地铁车站作为城市交通建设中重要的组成部分,其施工时以及建成后的稳定可靠对于保证运营安全和乘客出行体验至关重要。地铁车站的修建以明挖为主,传统的地铁车站基坑支护方式主要采用一级钢管桩以及锚索或内支撑的联合支护,但其存在着基坑变形大、对周围环境存在影响等问题。因而在明挖基坑时,现今大部分工程运用二级钢管桩以减小基坑变形以及对周围的影响。

2、虽然二级钢管桩已形成较完备的施工工艺及手段,但在具体施工时,多凭借经验,并没有完整的理论上的确定其长度的思路,其长度的比值设计依靠经验并不准确,而在依据经验设计二级钢管桩比例时也不科学,存在一定的安全风险,而基坑的安全问题一直是基坑支护中的重中之重,因此对二级钢管桩最优长度比的设计是现今迫切需求的,如何将运用二级钢管桩理论化、科学化成为现今需要研究的主要问题。


技术实现思路

1、本发明为解决现有技术中针对二级钢管桩设计多依靠经验存在的设计不科学、存在安全隐患等问题,提出一种基于地层损失法的地铁车站基坑二级钢管桩最优长度比设计方法,以减小基坑变形,使基坑具备更好的安全性,并减小对周围的影响,满足地下车站稳定可靠要求。

2、本发明是采用以下的技术方案实现的:一种装配式地铁车站基坑二级钢管桩最优长度比设计方法,包括以下步骤:

3、步骤a、基于地层损失法建立地表沉降最大值模型;

4、步骤b、结合二级钢管桩的影像,构建二级钢管桩地表沉降最大值模型;

5、

6、其中,x为二级钢管桩上段长度,y为二级钢管桩下段长度,且满足x+y=1.15he,he为基坑深度,ax为二级钢管桩上段支护下围护结构侧移面积,ay为二级钢管桩下段支护下围护结构侧移面积;ax+ay即为二级钢管桩支护下围护结构侧移面积,β为地表沉降曲线包络面积av与围护结构侧面积ah之比,δmax为地表沉降最大值;

7、步骤c、对二级钢管桩地表沉降最大值模型进行求解,得到地表最大沉降值达到最小值时x,y的值,此时x,y的比值即为最优长度比。

8、与现有技术相比,本发明的优点和积极效果在于:

9、本方案基于地层损失法计算地表沉降最大值位置所产生的地表沉降最大值,通过对二级钢管桩长度比值的计算设计,能够使计算的地表沉降最大值达到最小,使施工过程理论化、科学化,从而减小基坑变形,使原本的施工设计科学化,达到使施工过程更加安全、对周边影响更小的目的。在未来的地铁车站建设中,本发明的基于地层损失法的二级钢管桩最优长度比设计方法将发挥重要作用,推动地铁建设的安全和可持续发展。同时,该方法还具备潜力在其他深基坑工程中应用,该方法具有广泛的应用前景和经济效益,在地铁车站以及广泛的基坑建设中具有重要的意义。



技术特征:

1.一种装配式车站基坑二极钢管桩最优长度比设计方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的装配式车站基坑二极钢管桩最优长度比设计方法,其特征在于:所述步骤a中具体通过以下方式实现:

3.根据权利要求1所述的装配式车站基坑二极钢管桩最优长度比设计方法,其特征在于:所述步骤b中,根据相似原理对比一级钢管桩基坑获得二级钢管桩上段支护下围护结构侧移面积ax以及二级钢管桩下段支护下围护结构侧移面积ay,则有:


技术总结
本发明公开一种装配式车站基坑二级钢管桩最优长度比设计方法,属于基坑钢管桩设计领域,旨在减小基坑在装配式车站大型构件吊装重载作用下的变形,达到使施工过程更加安全、对周边影响更小的目的。在基于地层损失法计算地表沉降最大值位置所产生的地表沉降最大值时,通过对二级钢管桩长度比值的计算设计,得到理论化的二级钢管桩长度配比,可使计算的地表沉降最大值达到最小,因而整体地表沉降减小,达到减小基坑变形的目的,使施工过程更加安全、对周边影响更小。本发明相对于传统支护方案具有广泛的应用前景和经济效益,可以大幅度增加整体工程的安全性并降低其对周围的影响。

技术研发人员:王广群,陈熙,李晓钟,于广明,雷军,赵建锋,杨子汉,白丽扬,何来胜,于典,王玉东,蒲万旭
受保护的技术使用者:中国建筑第五工程局有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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