环形支撑系统基坑的围护结构变形分析.docx

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:16727479(2011)05005903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-typeSupportSystemofaFoundationPitChenShugui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14.316.5m,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:20110728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15.8116.14800(地下连续墙)1道倒换撑+1道钢支撑物业开发区16.216.4718.(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:杂填土;黏土;粉质黏土层;粉质黏土夹粉土层;黏土层;黏土层;粉质黏土夹粉土层;粉质黏土层;粉质黏土层;粉砂层;粉质黏土;粉土夹粉质黏土层;3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g蹬g龄图1基坑平面布置吕g漤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4区墙体水平位移监测时程曲线gLu,龄/环形支撑系统基坑的围护结构变形分析:陈书贵61302520l510509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,区的围护结构位移基本控制在5mm以内,区局部控制在510mm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,其中以区和区变形幅度较大,约为l520mm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,一1113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1张金密.圆环形支撑深基坑不均匀下挖对支撑结构安全性探讨J.建筑安全,2007(5):575862铁道勘察2011年第5期文章编号:16727479(2011)05006203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)StudyonSuitabilityEvaluationfortheSiteofaTransformerSubstationinSouthwestChinaHanZiyeZhangNingLiuZhenwangHanHuiling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:B1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;20110721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)一2王建中,周光熙.对基坑环形支撑系统的几点探讨J.岩士工程界,l1(9):37403陈韵兴,吴跃.深基坑中大直径环形支撑拱效应的分析J.维普资讯,1996(2):33354徐传乐,周朝怀.圆环形支撑在软土地基基坑工程中的应用J.地基处理,2007,18(2):6064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【5吴建发.圆形内支撑梁在基坑支护体系中的应用J.广东科技,2008(5):195196【6秦立标,陈永康.深基坑圆环形支撑施工技术运用J.,2007(9):6776797邓永恒.地下连续墙+环形梁内支撑深基坑支护体系在软土地质建筑密集区应用施工技术J.广东建材,2009(5):115117