基于建筑物固有沉降的变形基础沉降计算方法与流程

本发明涉及沉降计算的技术领域，尤其是涉及一种基于建筑物固有沉降的变形基础沉降计算方法。

背景技术：

目前，基坑工程领域现有的计算基坑降水对周边建(构)筑物沉降的影响，用于求解基坑周边建(构)筑物基础沉降的理论计算公式均是统一的、通用的，并没有对基坑周边建(构)筑物基础型式进行限制(而实际上不同的基础型式的建(构)物需采用不同的沉降理论计算公式，否则误差较大)；同时，现有公式在计算由于基坑降水引起基坑周边建(构)筑物沉降的理论公式，均考虑了基坑周边建(构)筑物自重引起的沉降。

而实际工程中，不同基础型式的沉降采用现有计算公式求算出的数值与实际监测值有所差异；且基坑周边已有建(构)筑物自重引起的沉降是稳定的，其经过长时间的沉积，在正常情况下，短时间段内沉降量基本为零，因而采用公式求算理论沉降时可不考虑基坑周边建(构)筑物自重引起的沉降，否则会使求算结果比实际值偏大。

因此，现有计算因基坑降水引起基坑周边建(构)筑物基础(基于条形基础)沉降的理论计算公式缺乏一定的针对性；且现有公式求算结果比实际值偏大，不够准确。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种基于建筑物固有沉降的变形基础沉降计算方法，具有计算结果更加准确的优点。

本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于建筑物固有沉降的变形基础沉降计算方法，包括如下步骤，

k1：根据基坑周边建物基础的现场施工情况，在基坑周边建物基础的迎水面和背水面均布置多个降水井，降水井的中心线距离基坑周边建物基础外壁的距离为4m，且多个所述降水井以基坑周边建物基础的中心为对称中心呈点对称布置，其中，所述基坑周边建物基础为条形基础；

k2：在基坑周边建物基础的基坑外布置两排钻孔灌注桩，根据所述两排钻孔灌注桩的位置以及步骤k1中降水井的位置建立基坑周边建筑物沉降计算模型，并得到基于所述建筑物沉降计算模型的降水曲线；

k3：在基坑周边建物基础的基坑外布置截水沟，并在降水曲线形成后，在降水曲线上分出疏干部分以及饱和部分，分别计算疏干部分的附加荷载，以及饱和部分的附加荷载；

k3：根据疏干部分的附加荷载计算疏干部分的沉降量s1，根据饱和部分的附加荷载计算饱和部分的沉降量s2；

k4：根据所述基坑周边建筑物上已经存在的沉降观测点，以及基坑周边建筑物过往的沉降观测数据确定基坑周边建物基础在沉降时折减系数ξ，则基坑周边建物基础的总沉降为s总＝ξ(s1+s2)，其中，ξ的取值范围为1.02～1.24。

通过采用上述技术方案，本发明通过设置多个点对称的降水井，从而使本发明在计算基坑周边建物基础的总沉降s总时，降水井的布置对最终计算结果的影响可以忽略不计，进而使本发明的计算结果更加准确；同时，由于本发明提供的是一种经过简化的计算结果，本发明在计算基坑周边建物基础的总沉降s总时，还增加了一个折减系数，并对折减系数ξ的取值范围为1.02～1.24进行了限定，从而使本发明最终的计算结果误差较小，结果更加准确。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为，所述疏干部分的沉降量s1为：其中，δσ1＝γwz，ei为第i层土的压缩模量，hi为第i计算土层的厚度，γω为水的重度，z为计算土层中点至初始地下水位的垂直距离。

通过采用上述技术方案，本发明实现了疏干部分的沉降量s1的计算。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为，所述饱和部分的沉降量s2为：y为沿基坑边线侧以外任意位置的土层含水厚度，h为潜水层厚度。

通过采用上述技术方案，本发明实现了饱和部分的沉降量s2的计算，人们通过上述饱和部分的沉降量s2和疏干部分的沉降量s1即可较为准确的计算出基坑周边建物基础的总沉降s总。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为，所述土层含水厚度的计算方式为：其中，l为建筑物沉降计算模型中的降水井采用完整井时的高度，(l+h)为从隔水底板算起时降水井的水位高度，x为土层中待计算含水层所在位置距降水井中心的水平距离，r为降水井的半径，r为建筑物沉降计算模型中含水层的半径。

通过采用上述技术方案，本发明实现了土层含水厚度的计算，人们通过上述土层含水厚度即可准确的计算出饱和部分的沉降量。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为，步骤k4中折减系数ξ的是通过如下方式确定的：先将基坑周边建物基础所在的土层自上而下依次分为杂填土层、黄土层、粉土层、第一卵石层和第二卵石层；接着确定基坑周边建物基础所在土层的含水层的总厚度h总，基坑周边建物基础中杂填土层、黄土层和粉土层的总厚度h其它，基坑周边建物基础所在土层中含水层中填土层、黄土层和粉土层的加权平均压缩模量基坑周边建物基础所在土层中第一卵石层和第二卵石层加权平均压缩模量最后计算公式确定基坑周边建物基础在沉降时折减系数ξ，其中，

通过采用上述技术方案，人们可以计算出基坑周边建物基础在沉降时折减系数ξ，通过上述折减系数ξ，本发明最终计算得到的基坑周边建物基础的沉降量与实际基坑周边建物基础的沉降量会基本相符，也即本发明的计算结果更加准确。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为，所述第一卵石层和第二卵石层加权平均压缩模量的计算公式为：

通过采用上述技术方案，本发明公开了第一卵石层和第二卵石层加权平均压缩模量的计算方式，通过上述计算公式，人们能够更加准确的计算第一卵石层和第二卵石层加权平均压缩模量

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为，在上述步骤k1中，所述降水井采用泥浆护壁循环钻进的方式制得。

通过采用上述技术方案，降水井在施工时对基坑周边建物基础的影响更小，从而使本发明的计算结果与实际计算结果更加接近，进而使本发明的结算结果更加准确。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为，所述降水井的孔径不小于1000mm，降水井的孔身呈垂直布置，降水井的孔身顶部高出地面的高度不小于200mm。

通过采用上述技术方案，将降水井的孔身顶部高出地面一定的距离可以防止地面上的泥沙等落入至降水井内，将降水井的深度设置为不小于1000mm，能够使本申请的降水井接收到更多的雨水，从而使本发明的计算结果与实际计算结果更加接近。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.本发明通过设置多个点对称的降水井，从而使本发明在计算基坑周边建物基础的总沉降s总时，降水井的布置对最终计算结果的影响可以忽略不计，进而使本发明的计算结果更加准确；

2.由于本发明提供的是一种经过简化的计算结果，本发明在计算基坑周边建物基础的总沉降s总时，还增加了一个折减系数，并对折减系数ξ的取值范围为1.02～1.24进行了限定，从而使本发明最终的计算结果误差较小，结果更加准确。

3.本发明将降水井的孔身顶部高出地面一定的距离可以防止地面上的泥沙等落入至降水井内，将降水井的深度设置为不小于1000mm，能够使本申请的降水井接收到更多的雨水，从而使本发明的计算结果与实际计算结果更加接近。

附图说明

图1是本发明所述基于建筑物固有沉降的变形基础沉降计算方法的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明提供一种基于建筑物固有沉降的变形基础沉降计算方法，主要是针对现有公式在计算由于基坑降水引起基坑周边建(构)筑物沉降的理论公式，均考虑了基坑周边建(构)筑物自重引起的沉降。而实际工程中基坑周边已有建(构)筑物自重引起的沉降是稳定的，其经过长时间的沉积，在正常情况下，短时间段内沉降量基本为0，因此现有公式求算使结果比实际值偏大。本发明的公式求算理论沉降时可不考虑基坑周边建(构)筑物自重引起的沉降，并在计算是增加一个折减系数，并限定折减系数的取值范围，从而解决现有的计算公式比实际值偏大，计算结果不准确的问题。

同时，本发明还针对现有计算因基坑降水引起基坑周边建(构)筑物基础沉降的理论计算公式缺乏一定的针对性的问题，本发明公式针对基坑周边建(构)筑物为条形基础，提出了专门的计算公式。

本发明通过设置多个点对称的降水井，从而使本发明在计算基坑周边建物基础的总沉降s总时，降水井的布置对最终计算结果的影响可以忽略不计，进而使本发明的计算结果更加准确；另外，由于本发明提供的是一种经过简化的计算结果，本发明在计算基坑周边建物基础的总沉降s总时，还增加了一个折减系数，并对折减系数ξ的取值范围为1.02～1.24进行了限定，从而使本发明最终的计算结果误差较小，结果更加准确。

实际工作时，本发明基于建筑物固有沉降的变形基础沉降计算方法包括如下步骤，

k1：根据基坑周边建物基础的现场施工情况，在基坑周边建物基础的迎水面和背水面均布置多个降水井，降水井的中心线距离基坑周边建物基础外壁的距离为4m，且多个所述降水井以基坑周边建物基础的中心为对称中心呈点对称布置，其中，所述基坑周边建物基础为条形基础；

实际工作时，为了使计算结果更加准确，本发明的降水井可以在迎水面布置得较为密集，在背水面布置得较为稀疏，同时，基坑周边建物基础的中心位置可以根据施工图纸进行确定。

实际工作时，降水井采用泥浆护壁循环钻进的方式制得，降水井的孔径不小于1000mm，降水井的孔身呈垂直布置，降水井的孔身顶部高出地面的高度不小于200mm。采用泥浆护壁循环钻进的方式进行施工能对基坑周边建物基础的影响更小，从而使本发明的计算结果与实际计算结果更加接近，将降水井的孔身顶部高出地面一定的距离可以防止地面上的泥沙等落入至降水井内，将降水井的深度设置为不小于1000mm，能够使本申请的降水井接收到更多的雨水，从而使本发明的计算结果与实际计算结果更加接近。

k2：在基坑周边建物基础的基坑外布置两排钻孔灌注桩，根据所述两排钻孔灌注桩的位置以及步骤k1中降水井的位置建立基坑周边建筑物沉降计算模型，并得到基于所述建筑物沉降计算模型的降水曲线；

实际工作时，基坑周边建(构)筑物沉降以地表沉降作为参照，据基坑内降水井引起基坑外距离双排钻孔灌注桩任意位置的水位降深，且基坑周边建(构)物基础为条形基础。

k3：在基坑周边建物基础的基坑外布置截水沟，并在降水曲线形成后，在降水曲线上分出疏干部分以及饱和部分，分别计算疏干部分的附加荷载，以及饱和部分的附加荷载；

实际工作时，截水沟能够防止雨水对基坑的影响，截水沟的布置方式为现有技术，在此不做赘述。降水曲线形成后，可在曲线上下分为疏干部分和饱和部分(一般认为初始水位以上干土层不存在降水引起的附加荷载，干土层沉降量可以忽略)s1区疏干土附加荷载δσ1为：δσ1＝γwz，在上式中：γω为水的重度，z为计算土层中点至初始地下水位的垂直距离。s2区饱和土附加荷载δσ2为：δσ2＝γω(h-h)，在上式中：h为沿基坑边线侧以外任意位置的土层含水厚度，h为潜水层厚度。

k3：根据疏干部分的附加荷载计算疏干部分的沉降量s1，根据饱和部分的附加荷载计算饱和部分的沉降量s2；

由于s2区土层降水完成后还处于饱和，降水后的水位高度取上部的稳定降水曲面高度y，即水位变化应为(h-y)；而s1区在降水过程中水位是动态下降的，该区域内任意计算土层均是由层顶疏干至层底，最终下降至稳定降水曲面。故该区域内计算土层降水后水位高度应取有效影响深度底部至土层中点作为疏干过程中水位平均高度z，水位变化应为潜水层厚度h与该高度之差z。则地面沉降量可采用规范公式计算，疏干区s1区沉降量s1为：式中：ei为第i层土的压缩模量，hi为第i计算土层的厚度。饱和部分的沉降量s2为：y为沿基坑边线侧以外任意位置的土层含水厚度，h为潜水层厚度。

基于基坑周边建(构)筑物自重引起的沉降是稳定的，其经过长时间的沉积，在正常情况下，短时间段内沉降量基本为0。故在该计算中，可忽略基坑周边建(构)筑物自重引起的沉降。因而，在基坑降水过程中基坑周边建(构)筑物理论沉降量可用上述推导出的公式进行求算。

实际工作时，本发明所述的土层含水厚度的计算方式为：其中，l为建筑物沉降计算模型中的降水井采用完整井时的高度，(l+h)为从隔水底板算起时降水井的水位高度，x为土层中待计算含水层所在位置距降水井中心的水平距离，r为降水井的半径，r为建筑物沉降计算模型中含水层的半径。

k4：根据所述基坑周边建筑物上已经存在的沉降观测点，以及基坑周边建筑物过往的沉降观测数据确定基坑周边建物基础在沉降时折减系数ξ，则基坑周边建物基础的总沉降为s总＝ξ(s1+s2)，其中，ξ的取值范围为1.02～1.24。

实际工作时，由于本发明的计算结果主要是基于一系列的监测数据分析得知，因此本发明在计算沉降时存在一个折减系数ξ。该ξ值的范围；结合监测数据求解出ξ∈(1,02，1.24)，即经过修正后的公式表示为：s总＝ξ(s1+s2)。

实际工作时，步骤k4中折减系数ξ的是通过如下方式确定的：先将基坑周边建物基础所在的土层自上而下依次分为杂填土层、黄土层、粉土层、第一卵石层和第二卵石层；接着确定基坑周边建物基础所在土层的含水层的总厚度h总，基坑周边建物基础中杂填土层、黄土层和粉土层的总厚度h其它，基坑周边建物基础所在土层中含水层中填土层、黄土层和粉土层的加权平均压缩模量基坑周边建物基础所在土层中第一卵石层和第二卵石层加权平均压缩模量最后计算公式确定基坑周边建物基础在沉降时折减系数ξ，其中，第一卵石层和第二卵石层加权平均压缩模量的计算公式为：

本发明通过上述第一卵石层和第二卵石层加权平均压缩模量的计算公式，人们能够更加准确的计算第一卵石层和第二卵石层加权平均压缩模量通过上述折减系数ξ，本发明最终计算得到的基坑周边建物基础的沉降量与实际基坑周边建物基础的沉降量会基本相符，也即本发明的计算结果更加准确。

本发明公式针对基坑周边建(构)筑物为条形基础，提出了专门的计算公式；弥补了现有计算因基坑降水引起基坑周边建(构)筑物基础沉降的理论计算公式缺乏一定的针对性，导致计算结果与实际值差别较大的问题。

同时，本发明公式未考虑基坑周边建(构)筑物自重引起的沉降(而实际上基坑周边建(构)筑物，由于长期的自重引起的沉积作用，沉降量基本为0)。采用本发明公式求算理论沉降时不考虑基坑周边建(构)筑物自重引起的沉降，解决了现有公式求算使结果比实际值偏大的问题。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除