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环形支撑系统基坑的围护结构变形分析

环形支撑系统基坑的围护结构变形分析:陈书贵59
文章编号:1672—7479(2011)05—0059—03
环形支撑系统基坑的围护结构变形分析
陈书贵

(中铁工程设计咨询集团有限公司,北京100055)

AnalysisofStructuralDeformationsoftheRing-type

SupportSystemofaFoundationPit

ChenShugui
摘要对长三角地区某城市基坑采用环形支撑系统时出现局部围护结构变形过大的问题进行分
析,并通过该基2--,.乙~,仕中相关监测数据的统计,就控制采用环形支撑系统的基坑围护结构变形进行
研究.
关键词环形支撑围护结构水平位移拱效应
中图分类号:U445.551文献标识码:B
近十几年来我国各大城市大型地下空间开发迅
速,涌现了大量技术复杂的基坑工程建设项目,基坑的
开挖深度越来越深,开挖面积越来越大.在建筑物密
集的市区,如何减少这些基坑开挖过程对周边建筑物
和管线的影响已成为基坑支护设计和施工的新课题.
对于基坑平面为规则的方形,圆形或者平面虽不规则
但基坑两个方向的平面尺寸大致相等,采用传统的角
撑,对撑结合边桁架布置,需要设置大量穿越基坑内部
的杆件,不利于土方的开挖和地下室结构的施工.因
此,结合工程的平面形状,采用环形支撑的平面布置体
系,充分发挥混凝土环梁能承受巨大压力的优势,不仅
保证了变形,受力满足要求,同时加快了整体工程的施
工进度.

1工程概况

1.1基坑规模及支护形式
长三角地区某城市基坑位于该城市主要交通干道

A路和B路交叉路口东南侧,为地下三层结构,基坑开
挖采用盆式明挖法施工,基坑开挖深度14.3～16.5

m,围护结构采用800mm厚地下连续墙,支撑系统采
用三层混凝土环梁桁架支撑,内环半径50m,主要结
收稿日期:2011—07—28
作者简介:陈书贵(1970),男,1992年毕业于西南交通大学铁道工程
专业,工程师.
构尺寸见表l,具体平面布置如图1.
表1主要结构尺寸
基坑区域基坑深度/m围护结构/mm支撑道数
车站标准段l4.3180o(地下连续墙)支撑+

3道混凝土支撑
车站端头井15.81～16.14800(地下连续墙)1道倒换撑+1道钢
支撑
物业开发区16.2~16.4718..(地下连续墙)支撑+

1.2地质特征及土层分布
本场地57.50m以浅地基土属第四系(Q)沉积地
层,按其成因类型,岩性和工程性能可划分9个工程地
质层,4个工程地质亚层,分别为:①杂填土;③黏
土;③粉质黏土层;③粉质黏土夹粉土层;⑥黏土
层;⑥黏土层;⑥粉质黏土夹粉土层;⑦粉质黏土
层;⑦粉质黏土层;⑦粉砂层;⑧粉质黏土;
⑧粉土夹粉质黏土层;⑧3粉质黏土.

2开挖过程中实测数据统计
根据监测方案,围护结构水平位移的监测采用直
径70mm的PVC测斜管与地下连续墙主筋等长绑扎,
避开支撑节点的位置进行布设,在实际开挖过程中保
持至少一天一次的监测频率,I～Ⅳ区几个典型位置
的监测曲线对比如图2,图3,图4,图5所示.
铁道勘察2011年第5期

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图1基坑平面布置
吕

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8月25日10月26日12月27El2)q27日
日期

(a)CX1(11m)
日期

(b)C4(13.5m)
图2I区墙体水平位移监测时程曲线

1O月1日11月10日12月20日1月29日
日期
图3ll区墙体水平位移监测时程曲线
暑

g
日期

(a)CX5(10.5m)

Et期

(b)CX13(11.5m)
日期

(c)eO(13m)
图4Ⅲ区墙体水平位移监测时程曲线

gLu,龄Ⅲ/
环形支撑系统基坑的围护结构变形分析:陈书贵61

30

25

20

l5

10

5

0

9月
日期
图5lV区墙体水平位移监测时程曲线

3监测数据分析

3.1监测数据汇总对比
通过上述一系列墙体水平位移在不同区域的时程
曲线对比可以得出:

(1)基坑开挖至第一,二层支撑浇筑完成这段时
间内,各区域围护结构变形均较小,其中I,Ⅱ,Ⅳ区的
围护结构位移基本控制在5mm以内,Ⅲ区局部控制
在5～10mm以内.

(2)在第一,二层支撑浇筑后至第三层支撑浇筑
完成再到底板浇筑完成这段时间内,各区域围护结构
变形较为显着,其中以Ⅱ区和Ⅲ区变形幅度较大,约为

l5～20mm之间,并有累计变形超过该基坑设计预警
值(22.5mm),其他区域围护结构变形相对变形控制
在5film左右.

(3)底板浇筑后,围护结构变形基本得到控制,大
部分成负向变形,个别位置有少量向坑内的残余变形,
但变形速率基本稳定.

3.2潜在原因分析
通过上述对比情况,结合施工工况和结构形式,导
致这一系列现象的潜在原因主要有:

(1)混凝土支撑施工周期长,时效性差.由于采
用大面积的混凝土结构作为深基坑的支撑系统,在基
坑开挖到一定深度后,从清土,绑筋,立模,浇筑以及达
到一定的强度平均需要一周甚至更长的时间,而且这
种环形支撑需要一定范围内成型的支撑才能达到良好
的受力效果.基坑围护结构变形受时空效应影响较
大,这是采用多层混凝土结构作为支撑系统的基坑普
遍存在的问题.

(2)不规则的大型基坑采用环形支撑系统易存在
一
些薄弱环节.环形支撑体系受力合理,能充分发挥
混凝土环梁能承受巨大压力的优势,但在支撑系统设
计中普遍认为环梁支撑的直径如果超过60m且受力
较大时,其拱作用就大为减小,环上相对薄弱的环节水
平位移就会很大.通过图1的环形支撑体系可以看
出,Ⅲ一1～11—3区边桁架分布较少,当围护结构受外
侧土压力压迫时直接传递至最内侧的环形支撑上,而
其他区域则通过多个边桁架,格构柱和多重环撑的拱
效应分担了这部分压力,有效抵抗了坑外土压力的压
迫,而内侧环形支撑受力不均衡也就相应加剧了支撑
薄弱环节区域围护结构的变形.

(3)受场地限制,材料堆载和辎重车辆过往形成
的基坑边缘静,活载较大.该基坑位于市区两个重要
干道的交叉口,不能大幅占用城市道路.受场地限制,
大部分建材只能堆放在基坑边缘甚至直接堆放在基坑
的盖板上.而在基础上,由于开挖出土的需要,设置的
两条出土通道又不可避免的经过三个薄弱环节区域的
基坑边缘.由此,在材料堆放形成的静载和重车常时
间过往形成的动载,也是导致环形支撑系统薄弱区域
基坑围护结构变形的重要因素之一,而该区域地表沉
降普遍较大也恰恰印证了这一论点.

(4)此外,在基坑施工过程中导致围护结构变形
较大的原因还包括不对称的开挖方式导致支护体系受
力不均,立柱隆起过大导致支护结构受力失衡,围护结
构涌水,涌砂和主体施工期问的拆撑控制等,均是基坑
施工过程不可忽视的环节,稍有疏忽都有可能导致后
果严重的基坑安全事故.

4结论

(1)环形支撑均匀等分受力是控制围护结构变形
的主要措施之一.在后继类似基坑形式的支撑系统设
计过程中,应尽量避免一些薄弱环节的存在,且在开挖
过程中对称均匀开挖,保证支撑系统受力均衡,充分发
挥环撑支撑体系的拱作用.

(2)局部薄弱环节坑内土体进行加固,保证围护
结构内外受力平衡.如在基坑环撑设计过程中出现不
可避免的薄弱环节,可通过该区域围护结构被动区土
体加固的方式提高基坑内侧土体压力,减小围护结构
内外压力差,使坑外土体传递到环撑上的压力减小.

(3)在保证支撑强度的基础上,加快混凝土支撑
的施工进度.即当基坑开挖到相应位置后可通过增加
劳动力,添加早强剂,提高标号和加温养护等方式加快
混凝土支撑的施工进度,缩短基坑无支撑时问.

(4)改变基坑开挖方式,采用岛式开挖,减小基坑
无支撑暴露时问.

(5)合理安排场地,避免基坑边缘有大规模的静,
活载存在.
参考文献

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62铁道勘察2011年第5期
文章编号:1672—7479(2011)05—0062—03
西南某变电站场地适宜性评估研究
韩子晔张宁刘振旺韩会令

(1.天津华北工程勘察设计有限公司,天津300181;2.铁道第三勘察设计院集团公司,天津300142)

StudyonSuitabilityEvaluationfortheSiteofa

TransformerSubstationinSouthwestChina

HanZiyeZhangNingLiuZhenwang’HanHuiling
摘要西南山区山高谷深,极易发生各类地质灾害.对变电站站址地质环境条件进行了详细论
述,对地质灾害的类型(危岩崩塌体),分布进行阐述,对工程建设可能引发或加剧及工程本身遭受的灾
害进行了综合评估,提出了防治措施建议.
关键词地质灾害危岩危险性评估场地适宜性
中图分类号:X43文献标识码:B

1工程概况
该电站位于四川省凉山州境内,地处高山之中,站
址南北向平坦,开阔,西部紧邻中高山,东部距高山较
远.该变电站规模为110kV,根据其规模及山区场地
限制,拟建工程长约60In,宽约50m,主体结构分两层
建设,近南北走向,工程的建成有利于缓解该区域工农
业的用电压力.该项目属于一般建设项目,地质灾害
危险性评估级别为三级.场地基本概况见图1,图2.
拟建变电站地处高山峡谷底部,场地高程

l260in,评估区主要包括站址西部高山,场地地基土
和地下水的腐蚀情况,站址范围内岩相变化较小,新构
造运动微弱,没有软土,膨胀土,大填方填土,盐渍土,
冻土等特殊土的出现,评估区地质环境条件复杂程度
总体为简单.
收稿日期;2011～07—21
第一作者简介:韩子哗(1984一),男,2008年毕业于石家庄经济学院

(原河北地质学院)土木工程专业,助理工程师.
一●)’一0…一0一f一一一0(一0●,-(●…,●,●●)●,●～r●●’<’’?,0●)’一)…一

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地基处理,2007,18(2):60—64
图1变电站站址场地

2研究区地质环境概况

2.1气象与水文
工程区属西南季风气候控制区,干湿分明,冬无严
寒,夏无酷暑,年温差小,日温差大,为典型立体气候特
征.据县气象站(高程约2300m)多年观测资料,年平
均气温12.1qC,最高为32.5cC,最低为～11.3℃,最
冷为一月份,平均气温5.1℃,最热为七月份,平均气
温18.1℃.区内垂直分带明显,根据高程可分为:亚
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