环形支撑系统基坑的围护结构变形分析.docx
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1、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
2、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
3、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)
4、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
5、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
6、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
7、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
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