(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210380561.3 (22)申请日 2022.04.08 (71)申请人 中国矿业大 学 （北京） 地址 100083 北京市海淀区学院路丁1 1号 (72)发明人 阎跃观　戴华阳　李明　何满潮　 朱元昊　张琰君　 (74)专利代理 机构 北京冠榆知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 11666 专利代理师 朱亚琦 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 浅部老空区密集建筑物群桩板式抗变形基 础结构设计方法 (57)摘要 本发明公开浅部老空区密集建筑物群桩板 式抗变形基础结构设计方法： 分析拟建密集建筑 物群区域与浅部老空区影响范围的相对位置关 系， 确定拟建密集建筑物群的治理范围； 基于密 集建筑物群的保护等级确定围护带宽度， 划定密 集建筑物群的加固区域； 以密集 建筑物群的加固 区域的荷载分布， 确定加固区域的灌注桩数量及 分布位置； 综合考虑浅部老空区临界采深、 导水 裂隙带高度和密集建筑物群荷载影响临界深度 三者之间的相对关系， 确定不同加固区域的灌注 桩桩深， 并施工灌注桩； 依据密集建筑物群的分 布情况布设混凝土承台， 形成 “灌注桩+承台 ”桩 板式抗变形基础结构。 本发明可解决浅部老空区 上覆岩层与地表长期稳定性及其对密集建筑物 群安全运营的隐患问题。 权利要求书4页 说明书12页 附图7页 CN 114626136 A 2022.06.14 CN 114626136 A 1.浅部老空区密集建筑物群桩板式抗变形基础结构设计方法， 其特征在于， 包括如下 步骤： 步骤(1)： 分析拟建密集建筑物群区域与浅部老空区影响范围的相对位置关系， 确定拟 建密集建筑物群的治理范围； 步骤(2)： 基于密集建筑物群的保护等级确定围护带宽度， 划定密集建筑物群的加固区 域； 步骤(3)： 以密集建筑物群的加固区域尺寸为技术指标， 基于加固区域的荷载分布， 确 定加固区域的理论灌注桩数量及分布位置； 步骤(4)： 综合考虑浅部老空区临界采深、 导水裂隙带高度和密集建筑物群荷载影响临 界深度三 者之间的相对关系， 确定不同加固区域的灌注桩 桩深， 并施工灌注桩； 步骤(5)： 依据密集建筑物群的分布情况布设混凝土承台， 使得混凝土承台与灌注桩形 成“灌注桩+承台 ”桩板式抗变形基础结构。 2.根据权利要求1所述的浅部老空区密集建筑物群桩板式抗变形基础结构设计方法， 其特征在于， 步骤(1)中， 浅 部老空区影响范围由以下公式计算得到： dq1＝h下*cot( β‑Δβ )；                   (1‑3) dq2＝h上*cot(γ‑Δγ)；                        (1‑4) 式(1‑1)中： A为浅部老 空区影响范围 的长度， a为浅部老 空区的走向长度， hj为浅部老 空 区基岩厚度， hs为浅部老空区松散层厚度， c为考虑安全因素的影响范围外延长度， 且c＝ 1.0*(hj+hs)， σ 为浅部老空区走向移动角， Δσ 为浅部老空区走向移动角修正值； 为浅部老 空区松散层移动角； 式(1‑2)中： B为浅部老空区影响范围的宽度， b为浅部老空区的倾向长度； dq1为倾向下 山采动范围边缘到浅部老空区边界的水平距离， dq2为倾向上山采动范围边缘到浅部老空区 边界的水平距离， hs为浅部老空区松散层厚度， c为考虑安全因素的影响范围外延长度， 且c ＝1.0*(hj+hs)， 为浅部老空区松散层移动角； 式(1‑3)中： dq1为倾向下山采动范围边缘到浅部老空区边界的水平距离， h下为沿浅部老 空区倾向下山方向基岩厚度； β 为浅部老空区沿煤层倾向下山移动角， Δβ 为浅部老空区沿 煤层倾向下山移动角修 正值； 式(1‑4)中： dq2为倾向上山采动范围边缘到浅部老空区边界的水平距离， h上为沿浅部老 空区倾向上山方向基岩厚度； γ为浅部老空区沿煤层倾向上山移动角， Δγ为浅部老空区 沿煤层倾向上山移动角修 正值。 3.根据权利要求2所述的浅部老空区密集建筑物群桩板式抗变形基础结构设计方法， 其特征在于， 拟建密集建筑物群的治理范围的确定方法为： 当拟建密集建筑物群区域位于浅部老空区影响范围之外时： 拟建密集建筑物群不需要 进行加固治理； 当拟建密集建筑物群区域部分位于浅部老空区影响范围之内时： 位于浅部老空区影响 范围内的部分密集建筑物群即为治理范围；权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114626136 A 2当拟建密集建筑物群区域全部位于浅部老空区影响范围之内时， 拟建密集建筑物群即 为治理范围。 4.根据权利要求3所述的浅部老空区密集建筑物群桩板式抗变形基础结构设计方法， 其特征在于， 当密集建筑物群的保护等级分别为 Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级和Ⅳ级时， 围护带宽度则分 别为20m、 15m、 10m和5m。 5.根据权利要求4所述的浅部老空区密集建筑物群桩板式抗变形基础结构设计方法， 其特征在于， 密集建筑物群的加固范围由以下公式计算得到： l＝2f+d；                    (2‑1) w＝2f+e；                   (2‑2) 式(2‑1)和式(2 ‑2)中： d为密集建筑物群在浅部老空区影响范围内的长度， e为密集建 筑物群在浅部老空区影响范围内的宽度； l为待加固密集建筑物群加固范围的长度， w为待 加固密集建筑物群加固范围的宽度； f为围护带宽度。 6.根据权利要求5所述的浅部老空区密集建筑物群桩板式抗变形基础结构设计方法， 其特征在于， 步骤(3)中， 加固区域各位置灌注桩数量及布设位置的确定方法为： (3.1)在加固区域外围重要角点和加固区域中心位置处共布设m个灌注桩； 加固区域外 围重要角点的判断标准为： 加固区域外围两相 邻建筑物的拐角点以及位于加固区域角点处 建筑物的承重柱所在位置均为加固区域外 围重要角点； 加固区域中心位置的划定方法为： 规则的加固区域以对角线交点为中心位置， 非规则的加固区域则以近似几何中心为中心 位 置； (3.2)在加固区域外围 的非重要角点处布设m0个灌注桩， 加固区域外围布设的灌注桩依 据单个灌注桩的浆液渗透范围连续均匀布置， 即相邻两个灌注桩的浆液渗透范围连续且不 重叠， 以使得m0个灌注桩与加固区域外围重要角点处的灌注桩能够连接为 一体； (3.3)在加固区域内除中心位置处之外布设的灌注桩理论上的总数量n通过如下计算 公式确定： Quk＝Qsk+Qpk；                (3‑1) 式(3‑1)中： Quk为单桩竖向极限承载力标准值； Qsk为总极限侧阻力标准值； Qpk为总极限 端阻力标准 值； 式(3‑2)中： Ra为单桩竖向承载力特征值， 单位为kN； K为安全系数； Quk为单桩竖向极限 承载力标准 值； 式(3‑3)中： n为初估桩数， 取整数； Fk为不同荷载作用效应标准组合下桩基承 台顶面的 竖向力， 单位为kN； Ra为单桩竖向承载力特征值， 单位为kN； m为加固区域外围重要角点和加 固区域中心位置处灌注桩的总数量； 加固区域内的n个灌注桩在加固区域内分布在一个或一个以上的圆弧上， 并且位于同 一个圆弧上的相邻灌注桩的间距相等， 相邻两个圆弧之间的间距相等。 7.根据权利要求6所述的浅部老空区密集建筑物群桩板式抗变形基础结构设计方法，权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114626136 A 3