CN115130167A

CN115130167A - Π型支座设计方法、应用π型支座的支护方法和支护设计系统

Info

Publication number: CN115130167A
Application number: CN202210523382.0A
Authority: CN
Inventors: 蔡敏; 束冬青; 朱海云; 陈钧; 李峰; 单灿灿; 付春友; 孙昌兴; 王家瑞; 黄安虎; 徐适; 张涛
Original assignee: Anhui Urban Construction Design Research Institute Co ltd
Current assignee: Anhui Urban Construction Design Research Institute Co ltd
Priority date: 2022-05-13
Filing date: 2022-05-13
Publication date: 2022-09-30
Anticipated expiration: 2042-05-13
Also published as: CN115130167B

Abstract

本发明提出了一种Π型支座设计方法、应用Π型支座的支护方法和支护设计系统。Π型支座设计方法根据基坑周边环境、土层性质针对性设置Π型支座，实现了安全稳定的基坑支护结构，提高了基坑支护可靠性。本发明中，设置斜撑角度θ和支撑力目标值F，定义设计参数集合{L_x,D,B,b,d,l}，其中L_x表示支座桩高度，D表示支座桩直径；B表示台座的长度，b表示台座宽度，d表示台座高度；两根支座桩沿着台座长度方向排列，l表示两根支座桩的轴心净距；针对设计参数集合中的各参数选取不同的值，构建多个作为样本集的设计参数集合；计算各样本集对应的支撑力预测值F_θ，获取最接近支撑力目标值F且大于F的F_θ作为支撑力设计值F_u，从而得到F_u所对应的样本集作为目标参数集合。

Description

Π型支座设计方法、应用Π型支座的支护方法和支护设计系统

技术领域

本发明涉及岩土基建领域，尤其涉及一种Π型支座设计方法、应用Π型支座的支护方法和支护设计系统。

背景技术

目前国内采用的基坑支护内支撑结构主要为水平支撑和坑内斜撑，对于平面尺寸较大、深度较浅的基坑大多采用坑内斜撑，斜撑材料大多采用钢管或组合型钢，为提供可靠的支座反力，支座设置于基坑底部，采用桩基础或利用中部先期施工的地下室底板提供支撑。现有斜撑技术的基坑土方采用“盆式”开挖方式，先开挖中部土方，边缘土方开挖至斜撑底附近进行放坡，待施加斜撑后再开挖斜撑下方的土体。目前技术存在如下问题：

1、斜撑的支座桩基长度较长，造成浪费。由于当前行业规范只规定了换算埋深αh≥2.4的弹性桩的长度计算公式，没有针对换算埋深αh＜2.4的支座桩的长度计算公式，因此工程应用中只能选择长桩，造成了资源和成本的浪费。

2、斜撑角度的选择较为随意，不利于支撑结构承载能力的充分发挥和基坑变形的有效控制。斜撑角度指斜撑杆件与水平面的夹角，对于不同的角度，会产生不同的支撑效果，其影响包括斜撑对围护结构的水平支点力、支座的水平位移和竖向位移、支座的整体稳定性系数等，这些都关系到支撑力和支座承载能力的作用发挥和位移控制效果。目前，斜撑角度均根据工程经验和施工需求确定，大多为30°～45°之间，忽略了其与承载力及位移的关联分析，往往造成斜撑、支座的承载能力发挥不足以及位移控制效果不佳，从而由于支座体积过大带来一定的资源浪费，且存在施工过程中支座桩形边过度支撑不稳定的风险。

如何改善上述技术缺陷，是急需解决的问题。

发明内容

为了解决上述现有技术中基坑支护内支撑结构成本高，稳定性差的缺陷，本发明提出了一种Π型支座设计方法。

本发明提出的一种Π型支座设计方法，根据基坑施工环境和土体针对性设置Π型支座，实现了安全稳定的基坑支撑，同时还提高了基坑支护可靠性。

一种Π型支座设计方法，Π型支座包括长条形的台座和用于支撑台座的两根支座桩；所述设计方法包括以下步骤：

S11、设置斜撑角度θ和支撑力目标值F，定义设计参数集合{Lx,D,B,b,d,l}，其中L_x表示支座桩的高度，D表示支座桩的等效直径；B表示台座的长度，b表示台座的宽度，d表示台座的高度；两根支座桩沿着台座长度方向排列，l表示两根支座桩的轴心净距；

A为支座桩的水平截面面积，π为圆周率；

S12、针对设计参数集合中的各参数选取不同的值，构建多个作为样本集的设计参数集合，任意两个样本集中至少有一个参数相异；

S13、根据以下公式(1)计算各样本集对应的支撑力预测值F_θ，获取最接近支撑力目标值F且大于F的F_θ作为支撑力设计值F_u，获取F_u对应的样本集作为目标参数集合，目标参数集合记作{L_x',D',B',b',d',l'}，其中L_x'表示支座桩高度，D’表示支座桩直径；B’表示台座的长度，b’表示台座宽度，d’表示台座高度， l’表示两根支座桩的轴心净距；

其中：α为角度相关系数，

ζ为面积相关系数，

S_u为土体不排水抗剪强度，通过原位试验获得；

A_f为Π型支座在水平方向上的有效投影面积，A_f＝η₁L_xD+η₂bd； (4)

η₁为尺寸相关系数，η₁＝0.28(l/D)^0.45； (5)

η₂为与台座后方土体松散程度相关的系数，在0～1区间上取值，η₂为经验值。

本发明提出的一种应用Π型支座的支护方法，根据Π型支座尺寸参数优化斜撑角度θ，有利于进一步提高斜撑的可靠性。

一种应用Π型支座的支护方法，根据所述的Π型支座设计方法获取目标参数集合{L_x',D',B',b',d',l'}，并根据目标参数集合优化斜撑角度θ，优化方法包括以下步骤：

S21、确定支点处所需水平力V和支撑力设计值F_u；根据以下公式(6)(7) 确定斜撑角度θ取值范围；

其中：α为角度相关系数，

ζ为面积相关系数，

S_u为土体不排水抗剪强度；

A_f为Π型支座在水平方向上的有效投影面积，A_f＝η₁L_x'D'+η₂b'd'； (4’)

η₁为尺寸相关系数，η₁＝0.28(l'/D')^0.45； (5’)

η₂为与台座后方土体松散程度相关的系数；

V表示支点处所需水平力，V为设计值；所述支点处为斜撑杆和围护结构的相交处；

S22、从公式(6)(7)确定的取值范围中选取角度值θ₀作为斜撑杆与水平方向夹角即斜撑角度目标值。

优选的，所述S22中η₂的取值与S13中η₂的取值一致。

优选的，包括以下步骤：

SA0、根据目标参数集合{L_x',D',B',b',d',l'}设计并制作Π型支座，并根据目标参数集合计算斜撑角度θ的取值范围，从所述取值范围中选取θ₀作为斜撑角度目标值；

SA1、根据基坑的施工参数开挖基坑，在设计位置施工围护结构和支座桩，且围护结构和支座桩相互平行设置；

SA2、在围护结构的顶部施工冠梁，使得围护结构与冠梁连接，且冠梁设置在基坑顶部的施工场地上；

SA3、开挖基坑内土方形成周边土台，周边土台的顶部与围檩的底部齐平，周边土台的底部与基坑底原状土齐平；

SA4、在周边土台的底部采取刻槽的方式开挖施工台座，两根支座桩的顶部均锚入台座，形成Π形支座；在周边土台的顶部平台施工围檩；

SA5、安装工厂预制的钢格构的斜撑杆，斜撑杆的底部与台座连接，斜撑杆的顶部与围檩连接；

SA6、开挖斜撑杆下方的周边土台至基坑底原状土；

SA7、在Π形支座上方施工地下结构底板，并在地下结构底板边缘与围护结构之间的间隙处浇筑素混凝土传力带；

SA8、施工地下结构框架柱、地下结构外墙和地下结构中间层梁板，并在地下结构中间层梁板与地下结构外墙交汇处间断浇筑传力梁板；

SA9、待地下结构底板、素混凝土传力带、地下结构中间层梁板和传力梁板均养护且达到设计要求强度时，逐根拆除回收斜撑杆；

SA10、对地下结构外墙与围护结构之间的间隙进行回填。

优选的，SA5中斜撑杆采用设置有预应力施加装置和止水环的斜撑杆；SA5 中斜撑杆顶部和底部均固定后，调整预应力施加装置对斜撑杆施加预应力，预应力值取为斜撑杆轴力设计值的60％～75％。

优选的，预应力施加装置采用穿心千斤顶。

优选的，SA1为：根据基坑的施工参数开挖基坑，在设计位置施工围护结构和改良地基土，然后在改良地基土中施工支座桩，且围护结构和支座桩相互平行设置。

优选的，SA3中盆式开挖基坑内土方形成周边土台。

本发明提出的一种应用Π型支座的支护设计系统，为上述的Π型支座设计方法和斜撑角度θ优化方法提供了载体。

一种应用Π型支座的支护设计系统，包括存储器，存储器中设置计算机程序，所述计算机程序被执行时用于实现所述的Π型支座设计方法，以获取目标参数集合{L_x',D',B',b',d',l'}，其中L_x'表示支座桩高度，D'表示支座桩的等效直径；B'表示台座的长度，b'表示台座宽度，d'表示台座高度，l'表示两根支座桩的轴心净距。

一种应用Π型支座的支护设计系统，包括存储器，存储器中设置计算机程序，所述计算机程序被执行时用于实现所述的应用Π型支座的支护方法，以获取目标参数集合{L_x',D',B',b',d',l'}和斜撑角度目标值θ₀。

本发明的优点在于：

(1)本发明提出的一种Π型支座设计方法，结合Π形支座极限承载力计算，实现了根据基坑周边环境、土层性质针对性设计Π型支座，使得Π型支座既能满足施工需求，又相对于现有的固定尺寸的支座桩可显著缩短桩长，节约了材料，降低造价；同时由于Π型支座总体积的缩减，也进一步降低了Π型支座的施工难度。

(2)本发明提出的应用Π型支座的支护方法，在固定Π型支座设计参数的情况下，实现了对斜撑角度θ的优化，使得斜撑杆具有较高的稳定性和可靠性，而且确保了工程施工的安全性，有效地提高了施工效率，在Π型支座尺寸固定的情况下实现最稳定的支撑结构。

(3)本发明中S22中η₂的取值与S13中η₂的取值一致，避免参数不一致导致的误差，保证斜撑角度优化的可靠性。

(4)本发明中通过预应力施加装置在斜撑杆上施加预应力，预应力值取为斜撑杆轴力设计值的60％～75％，充分考虑到锁定时的预应力损失，通过了更加可靠的预应力设置方式。

(5)本发明给出了与原状地基土或改良的地基土物理力学参数相关联的钢格构斜撑合理角度分析方法，利于支撑结构承载能力的充分发挥和基坑变形的有效控制，进一步降低了造价和工程风险。

(6)本发明提供的一种应用Π型支座的支护设计系统，为上述一种应用Π 型支座的支护设计方法提供了载体，便于所述方法的推广。

附图说明

图1为一种Π型支座尺寸示意图；

图2为一种Π型支座设计方法流程图；

图3为一种应用Π型支座的基坑支护斜撑角度优化方法流程图；

图4是本发明一种应用Π型支座的基坑支护结构示意图；

图5是本发明一种应用Π型支座的基坑支护结构俯视图；

图6(a)是本发明实施例中第一工况示意图；

图6(b)为本发明采用改良土体的实施例中第一工况示意图；

图7(a)是本发明实施例中第二工况示意图；

图7(b)为本发明采用改良土体的实施例中第二工况示意图；

图8是本发明实施例中第三工况示意图；

图9是本发明实施例中第四工况示意图；

图10是本发明实施例中第五工况示意图；

图11是本发明实施例中第六工况示意图；

图12是本发明斜撑杆截面类型一示意图；

图13是本发明斜撑杆截面类型2示意图；

图14是本发明斜撑杆截面类型3示意图；

1、围护结构；2、Π形支座；3、冠梁；4、支座桩；5、台座；6、围檩；7、斜撑杆；8、预应力施加装置；9、止水环；10、地下结构底板；11、素混凝土传力带；12、地下结构框架柱；13、地下结构外墙；14、地下结构中间层梁板； 15、传力梁板；16、地下结构顶板；17、自然地面；18、基坑底原状土；19、周边土台；20、肥槽回填料；21、改良地基土。

具体实施方式

一种Π型支座设计方法

参照图1，本实施方式中的Π型支座包括长条形的台座5和用于支撑台座的两根支座桩4，所述台座5为平板结构，其长宽高分别表示为B、b和d；所述支座桩4为截面为正方形的立柱结构，其高度和等效直径分别表示为L_x和D。两根支座桩沿着台座长度方向排列，l表示两根支座桩的轴心净距。

等效直径D的计算公式为：

其中，A为支座桩的水平截面面积，π为圆周率。

本实施例中，根据以下公式(1)计算采用该Π型支座2的斜撑杆7可提供的支撑力F_θ：

其中：α为角度相关系数，

ζ为面积相关系数，

S_u为土体不排水抗剪强度，通过原位试验获得；

η₁为尺寸相关系数，η₁＝0.28(l/D)^0.45； (5)

可见，根据以上公式(1)—(5)，可在已知角度θ和Π型支座2设计参数 {Lx,D,B,b,d,l}的基础上直接计算获知支撑力F_θ。

参照图2，本实施方式提出的Π型支座设计方法包括以下步骤：

S11、设置斜撑角度θ和支撑力目标值F，定义设计参数集合{L_x,D,B,b,d,l}。

S12、针对设计参数集合中的各参数选取不同的值，构建多个作为样本集的设计参数集合，任意两个样本集中至少有一个参数相异，以避免重复样本集和冗余工作。

S13、根据公式(1)—(5)计算各样本集对应的支撑力预测值F_θ，获取最接近支撑力目标值F且大于F的F_θ作为支撑力设计值F_u，获取F_u对应的样本集作为目标参数集合，目标参数集合记作{L_x',D',B',b',d',l'}，其中L_x'表示支座桩高度，D’表示支座桩直径；B’表示台座的长度，b’表示台座宽度，d’表示台座高度，l’表示两根支座桩的轴心净距。

本实施方式中，采用遍历参数组合的方式寻找到的支撑力设计值F_u满足了斜撑杆7的支撑需求，同时支撑力设计值F_u具有对应的目标参数集合 {L_x',D',B',b',d',l'}，给Π型支座提供了具体的尺寸，使得Π型支座既能满足施工需求，又相对于现有的固定尺寸的支座桩节约了材料，同时由于Π型支座总体积的缩减，也进一步降低了Π型支座2的施工难度。

斜撑角度θ的优化

上述Π型支座设计方法中根据余弦设置的斜撑角度θ设计Π型支座2的参数，即目标参数集合{L_x',D',B',b',d',l'}。

在Π型支座2尺寸确定的情况下，斜撑杆7不同的支撑角度下可提供的支撑力不同，因此，本实施方式中在确定目标参数集合{L_x',D',B',b',d',l'}后进一步优化斜撑角度θ。

具体的，本实施方式中，首先根据以下公式(6)(7)确定斜撑角度θ的取值范围，然后从所述取值范围中选取一个角度值θ₀作为斜撑杆与水平方向夹角即斜撑角度目标值。

其中，α为角度相关系数根据以上公式(2)计算获得；面积相关系数ζ、 Π型支座在水平方向上的有效投影面积A_f、尺寸相关系数η₁结合目标参数集合 {Lx',D',B',b',d',l'}和以上公式(3)—(5)计算获得，具体的：

A_f＝η₁L_x'D'+η₂b'd'； (4’)

η₁＝0.28(l'/D')^0.45； (5’)

S_u为土体不排水抗剪强度；η₂为与台座后方土体松散程度相关的系数，值得注意的是，η₂在Π型支座和斜撑角度θ的优化过程中的取值一致。

以下结合实施例1、实施例2对通过本发明设计的Π型支座和即斜撑角度目标值θ₀进行验证。

实施例1、2

表1：实施例1、2的数据统计

常规的单桩设计为本领域公知常识，在此不做赘述。上表中，常规单桩支护的数据通过实测获得，Π型支座的数据通过仿真获得。

结合上表1和公知常识可知，同一案例中，Π型支座的耗材体积远小于常规的单桩结构，且实现了相对于单桩更大的斜撑杆轴向支撑力。

结合上表1，实施例1中，Π型支座设计时采用的斜撑角度为0，此时设计尺寸的Π型支座可实现的斜撑杆7轴向支撑力为1343.23kN；更加上述的斜撑角度优化方法将斜撑角度优化为35°后，原设计尺寸的Π型支座可实现的斜撑杆7轴向支撑力为1493.75kN。

实施例2中，Π型支座设计时采用的斜撑角度为0，此时设计尺寸的Π型支座可实现的斜撑杆7轴向支撑力为2103.54kN；更加上述的斜撑角度优化方法将斜撑角度优化为35°后，原设计尺寸的Π型支座可实现的斜撑杆7轴向支撑力为2339.25kN。

结合上述两个实施例可知，根据本发明提供的Π型支座的设计方法设计获得的Π型支座不仅可节约支护结构材料，降低成本；还能提供更稳定可靠的支护。且通过斜撑角度的优化，可进一步提高斜撑杆7轴向支撑力，提高支护稳定性。

上表1中的支座设计参数为根据现有规范选择的设计参数，结合表1中数据体现了本发明中斜撑角度优化方法的优异性。以下为了进一步证实本发明中 Π型支座设计方法的优异性，针对表1所述实施例的应用场景采用本发明中Π 型支座设计方法提供一组新的设计参数，具体如下表2所示。

表2：针对实施例1-2所述场景采用本发明提供的Π型支座设计方法的数据统计

结合上表1、上表2可知，实施例1-2中分别针对两组Π型支座设计参数集合进行试验，表1所示实施例1-2的设计参数集合中D＝5m，L_x＝0.9m；表2所示实施例1-2的设计参数集合中D＝4m，L_x＝0.8m。

结合上表1、表2，实施例1中通过斜撑优化角度将斜撑角度优化为64.3° 时，表2所示设计参数集合相对于表1所示设计参数集合采用更小的尺寸实现了更大的斜撑轴向支撑力；实施例2中表2所示设计参数集合相对于表1所示设计参数集合采用更小的尺寸，依然满足斜撑轴向力支撑力的设计目标值。

结合上表1、上表2可知，针对不同土体、不同Π型支座设计尺寸均可通过本发明中的公式(1)计算斜撑杆轴向支撑力，表明了根据斜撑杆轴向支撑力筛选 Π型支座设计尺寸的可靠性，从而可在满足斜撑杆轴向支撑力满足设计目标的前提下有效缩减支座桩高度。

以下结合实施例3对本发明提供的应用Π型支座的支护方法的具体施工步骤进行详细说明。

实施例3

请参阅图4和图5，本实施例拟建结构为两层地下室，基坑深度为8m，开挖深度范围内主要土层为中硬土，围护结构1采用直径0.8m，间距1.3m，桩长 15m的钢筋混凝土灌注桩，冠梁3采用通长设置的1.1m宽，0.6m高的钢筋混凝土现浇梁，Π型支座2由两根直径0.8m，长度3.2m的支座桩4和3.5m×1.5m ×1m的钢筋混凝土台座5组成，围檩6为1m高0.4m～1m宽的钢筋混凝土现浇梁，围檩6设置在冠梁3顶部以下2.5m处，斜撑杆7截面尺寸为0.55m×0.55m，由四根160×16等肢角钢通过钢缀板焊接连接而成，其与水平面的夹角为30°，长度为11.5m，水平间距9m。预应力施加装置8采用活络头装置，预应力施加装置8设置在斜撑杆底部向上2.5m处。止水环9采用4mm厚钢板止水片绕角钢满焊，设置在斜撑杆底部向上1.5m处。

参照图6(a)实施步骤SA1和步骤SA2，其中步骤SA1具体为根据施工基坑的参数，在设计位置施工围护结构1和支座桩4，且围护结构1和支座桩4相互平行设置。围护结构1设置在需要支护的基坑边缘处，围护结构1的顶部与基坑顶部持平。在基坑范围内施工支座桩4，支座桩4顶部的高度低于围护结构1 顶部的高度。具体的，本步骤中，首先开挖出周边土台19，然后施工支座桩4。周边土台19的开挖为现有技术，在此不做说明。

根据以上Π型支座的设计方法可知，Π型支座2的设计尺寸与土体不排水抗剪强度S_u和与台座后方土体松散程度相关的系数η₂相关，如此，当土体质量不理想时，也可在Π型支座2设置位置更换改良地基土，从而实现对Π型支座2 设计参数的优化。此时，SA1具体为：根据基坑的施工参数，在设计位置施工围护结构1和改良地基土，然后在改良地基土中施工支座桩4，且围护结构1和支座桩4相互平行设置。

步骤SA2具体为完成步骤SA1后，在围护结构1的顶部施工冠梁3，使得围护结构1与冠梁3有效连接，且冠梁3设置在基坑顶部的施工场地上。

参阅图7(a)实施步骤SA3和步骤SA4，步骤SA3具体为盆式开挖基坑内土方形成周边土台19，周边土台19的顶部与围檩6的底部齐平，周边土台19的底部与基坑底原状土18齐平，周边土台19的放坡系数为1:1.2。

步骤SA4具体为在周边土台19的底部采取刻槽的方式开挖施工台座5，两根支座桩4的顶部均锚入台座5，形成Π形支座2；在周边土台19的顶部平台施工围檩6；

参阅图8实施步骤SA5和步骤SA6，步骤SA5具体为安装工厂预制的钢格构的斜撑杆7，斜撑杆7上按设计位置设置了预应力施加装置8和止水环9，斜撑杆7运至现场后进行逐根吊装固定，其底部与台座5连接，顶部与围檩6连接，连接方式均为通过钢板预埋件焊接形成刚性连接。

步骤SA5中斜撑杆7的顶部和底部均固定后，在预应力施加装置8处置入穿心千斤顶对斜撑杆7施加预应力，预应力值取斜撑杆7轴力设计值的50％～60％，施加到预定值后进行锁定，考虑锁定时的预应力损失，一般需超额施加10％～15％；即实际设置的预应力值取斜撑杆7轴力设计值的60％～75％。

参阅图9实施步骤SA6、步骤SA7和步骤SA8，步骤SA6具体为开挖斜撑杆7下方的周边土台19至基坑底原状土18。

步骤SA7具体为大面积施工地下结构底板10，并在地下结构底板10边缘与围护结构1之间的间隙处通长浇筑或间断浇筑素混凝土传力带11，使地下结构底板10对围护结构1产生支撑作用。

步骤SA8具体为大面积施工地下结构框架柱12、地下结构外墙13和地下结构中间层梁板14，并在地下结构中间层梁板14与地下结构外墙13交汇处间断浇筑传力梁板15，使地下结构中建层梁板14对围护结构1产生支撑作用。

参阅图10实施步骤SA9，步骤SA9具体为待地下结构底板10、素混凝土传力带11、地下结构中间层梁板14和传力梁板15均养护且达到设计要求强度时，逐根拆除回收斜撑杆7。本实施例中，拆除斜撑杆7的方式为：割除地下结构底板10顶面至围檩6之间的斜撑杆7部分，割除过程对基坑及相邻周边环境进行连续变形监测，以预防塌方。

参阅图11实施步骤SA10，步骤SA10具体为待斜撑杆7割除完毕后对地下结构外墙13与围护结构1之间的间隙进行回填，肥槽回填材料20一般为素土、灰土或素混凝土。

第一种应用Π型支座的支护设计系统

该系统包括存储器，存储器中设置计算机程序，所述计算机程序被执行时用于实现所述的Π型支座设计方法，以获取目标参数集合{L_x',D',B',b',d',l'}，其中L_x'表示支座桩高度，D’表示支座桩直径；B’表示台座的长度，b’表示台座宽度，d’表示台座高度，l’表示两根支座桩的轴心净距。

第二种应用Π型支座的支护设计系统

该系统包括存储器，存储器中设置计算机程序，所述计算机程序被执行时用于实现所述的Π型支座设计方法，以获取目标参数集合{L_x',D',B',b',d',l'}；并进一步基于目标参数集合{L_x',D',B',b',d',l'}实现斜撑角度θ的优化，以便优化斜撑支撑效果。

以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims

1.一种Π型支座设计方法，其特征在于，Π型支座包括长条形的台座(5)和用于支撑台座(5)的两根支座桩(4)；所述设计方法包括以下步骤：

A为支座桩的水平截面面积，π为圆周率；

S13、根据以下公式(1)计算各样本集对应的支撑力预测值F_θ，获取最接近支撑力目标值F且大于F的F_θ作为支撑力设计值F_u，获取F_u对应的样本集作为目标参数集合，目标参数集合记作{L_x',D',B',b',d',l'}，其中L_x'表示支座桩高度，D’表示支座桩直径；B’表示台座的长度，b’表示台座宽度，d’表示台座高度，l’表示两根支座桩的轴心净距；

其中：α为角度相关系数，

ζ为面积相关系数，

S_u为土体不排水抗剪强度，通过原位试验获得；

η₁为尺寸相关系数，η₁＝0.28(l/D)^0.45； (5)

2.一种应用Π型支座的支护方法，其特征在于，根据上述权利要求1所述的Π型支座设计方法获取目标参数集合{L_x',D',B',b',d',l'}，并根据目标参数集合优化斜撑角度θ，优化方法包括以下步骤：

S21、确定支点处所需水平力V和支撑力设计值F_u；根据以下公式(6)(7)确定斜撑角度θ取值范围；

其中：α为角度相关系数，

ζ为面积相关系数，

S_u为土体不排水抗剪强度；

η₁为尺寸相关系数，η₁＝0.28(l'/D')^0.45； (5’)

η₂为与台座后方土体松散程度相关的系数；

3.如权利要求2所述的应用Π型支座的支护方法，其特征在于，所述S22中η₂的取值与S13中η₂的取值一致。

4.如权利要求2所述的应用Π型支座的支护方法，其特征在于，包括以下步骤：

SA0、根据目标参数集合{L_x',D',B',b',d',l'}设计并制作Π型支座(2)，并根据目标参数集合计算斜撑角度θ的取值范围，从所述取值范围中选取θ₀作为斜撑角度目标值；

SA1、根据基坑的施工参数开挖基坑，在设计位置施工围护结构(1)和支座桩(4)，且围护结构(1)和支座桩(4)相互平行设置；

SA2、在围护结构(1)的顶部施工冠梁(3)，使得围护结构(1)与冠梁(3)连接，且冠梁(3)设置在基坑顶部的施工场地上；

SA3、开挖基坑内土方形成周边土台(19)，周边土台(19)的顶部与围檩(6)的底部齐平，周边土台(19)的底部与基坑底原状土(18)齐平；

SA4、在周边土台(19)的底部采取刻槽的方式开挖施工台座(5)，两根支座桩(4)的顶部均锚入台座(5)，形成Π形支座(2)；在周边土台(19)的顶部平台施工围檩(6)；

SA5、安装工厂预制的钢格构的斜撑杆(7)，斜撑杆(7)的底部与台座(5)连接，斜撑杆(7)的顶部与围檩(6)连接；

SA6、开挖斜撑杆(7)下方的周边土台(19)至基坑底原状土(18)；

SA7、在Π形支座(2)上方施工地下结构底板(10)，并在地下结构底板(10)边缘与围护结构(1)之间的间隙处浇筑素混凝土传力带(11)；

SA8、施工地下结构框架柱(12)、地下结构外墙(13)和地下结构中间层梁板(14)，并在地下结构中间层梁板(14)与地下结构外墙(13)交汇处间断浇筑传力梁板(15)；

SA9、待地下结构底板(10)、素混凝土传力带(11)、地下结构中间层梁板(14)和传力梁板(15)均养护且达到设计要求强度时，逐根拆除回收斜撑杆(7)；

SA10、对地下结构外墙(13)与围护结构(1)之间的间隙进行回填。

5.如权利要求2所述的应用Π型支座的支护方法，其特征在于，SA5中斜撑杆(7)采用设置有预应力施加装置(8)和止水环(9)的斜撑杆；SA5中斜撑杆(7)顶部和底部均固定后，调整预应力施加装置(8)对斜撑杆(7)施加预应力，预应力值取为斜撑杆(7)轴力设计值的60％～75％。

6.如权利要求5所述的应用Π型支座的支护方法，其特征在于，预应力施加装置(8)采用穿心千斤顶。

7.如权利要求2所述的应用Π型支座的支护方法，其特征在于，SA1为：根据基坑的施工参数开挖基坑，在设计位置施工围护结构(1)和改良地基土(21)，然后在改良地基土(21)中施工支座桩(4)，且围护结构(1)和支座桩(4)相互平行设置。

8.如权利要求2所述的应用Π型支座的支护方法，其特征在于，SA3中盆式开挖基坑内土方形成周边土台(19)。

9.一种应用Π型支座的支护设计系统，其特征在于，包括存储器，存储器中设置计算机程序，所述计算机程序被执行时用于实现如权利要求1所述的Π型支座设计方法，以获取目标参数集合{L_x',D',B',b',d',l'}，其中L_x'表示支座桩高度，D'表示支座桩的等效直径；B'表示台座的长度，b'表示台座宽度，d'表示台座高度，l'表示两根支座桩的轴心净距。

10.一种应用Π型支座的支护设计系统，其特征在于，包括存储器，存储器中设置计算机程序，所述计算机程序被执行时用于实现如权利要求1所述的应用Π型支座的支护方法，以获取目标参数集合{L_x',D',B',b',d',l'}和斜撑角度目标值θ₀。