城市建筑Ｉ地基・基础ｌ ＵＲＢＡＮＩＳＭ ＡＮＤ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｉ ＳＵＢＧＲＡＤＥ・ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ 超大深基坑钢筋混凝土圆环桁架内支撑设计 Ｗ＿ｔｈｉｎ ｔｈｅ Ｃｉｒｃｌｅ Ｔｒｕｓｓ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｌａｒｇｅ Ｄｅｅｐ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｐｉｔ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ ■莫俊健Ｉ Ｍｏ Ｊｕｎｊｉａｎ 【摘 要】针对超大深基坑钢筋混凝土圆环桁架内支撑设 计，应注重围护体系设计和围护结构分析与计算。根据数 值计算模拟计算值与实测值的分析比较，从而选择最优的 表示多个圆环组成的圆形桁架支撑图，在第一道支 撑双圆环内，内环梁应为１ ８００ ｍｍ×１ ０００ ｍｉｉｌ，外环 梁与内环梁是一样的，对于第二道支撑，外环梁应 围护体系方案。本文对超大基坑钢筋混凝土圆环桁架内支 撑设计进行了分析与研究。 ［关键词】深基坑钢筋混凝土围护体系 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｃｉｒｃｌｅ ｔｒｉｌｓｓ ｓｕｐｐｏｒｔ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｄｅｅｐ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｐｅｏｐｌｅ ｓｈｏｕｌｄ ｐａｙ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｐａｌｉｓａｄｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｃｏｍｐａ— ｒｉｓｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｖａｌｕｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅ￣ｕｒｅｄ ｖ￣ｕｅｓ，ｐｅｏｐｌｅ ｃａｎ ｓｅｌｅｃｔ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｓ￣ｅｍｅ ｏｆ ｒｅｔａ－ ｉｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｐｅｒ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｗｉｔｈｉｎ ｔｅｈ ｃｉｒｃｌｅ ｔｕｒｓｓ ｓｕｐ— ｐｏｒｔ ｄｅｓｉｎｇ 【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ】ｄｅｅｐ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｃｏｎｔａｉｎ— ｎｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ 某工程基坑面积达到３５００ｍ。，其基坑圆形直径 达到３００Ｉｌｌ，由于该基坑工程施工较复杂，交叉作业 也比较多，因此，在设计钢筋混凝土圆环桁架支撑 围护方案中，应选用最优的围护体系方案，以保证 该工程基坑施工到位。 一、基坑钢筋混凝土圆环桁架内支撑围护体系方案 的选择 通过分析比较围护结构的钻孔灌注桩与ＳＭＷ工 法，并对中心岛法和整体支撑系统进行比较，可以 得出，该工程主要采用钻孔灌注桩＋水泥土搅拌桩＋ 钢筋混凝土圆环桁架整体支撑的支护方案，由于该 工程基坑平面形状主要为圆形，因此，采用圆环桁 架整体支撑系统是比较理想的。 二、基坑钢筋混凝土圆环桁架内支撑围护体系设计 １．围护体系竖向设计 由于该工程周边马路管线较多，对于围护的竖 向设计，可以采用双排搅拌桩作为围护体系的防渗 帷幕，对于围护桩，可以采用直径为０．８ ｍ的钻孔 灌注桩，另外，为了钻孔灌注桩的位移，可以 在中楼板与首层底板之间设立第一道支撑，在中楼 板与承台底板之问设立第二道支撑，这样不仅可以 降低灌注桩的应力，还不妨碍承台底板、地下室顶 板施工，在经济性方面，围护竖向设计是比较合理 的，因此，对于该工程的１、２号楼处，其基坑开挖 深度应设为９．６ｍ，灌注桩直径应为１ ０００ｍ，并且采 用压密注浆坑底加固的方式来进行基坑加固，注浆 宽度和深度应分别为４ ｍ、６ ｍ。 ２．围护平面设计 由于该工程平面形状为圆形，外径大约为２２０ｍ， 因此，采用多个圆形组成的圆形桁架，如图１所示， 为１４００ｍｍ×１０００ｍｍ、中环梁应为１８００ｍｍ×ｌ０００ｍｍ、 内环梁应为１ ４００ ｍｍ×１ ０００ ｍｍ，内环、中环与外环 之间的半径相差应为１２ Ｃｌｌｌ左右。对于支撑第二道、 直径为２００ Ｉｌｌ的圆形水平支撑的围护立柱，其具有 降低沉降和隆起的作用，立柱的设计可以平稳圆环 水平桁架支撑，因此，可以再立柱的每一节点处设 置４８０ Ｉｌｌ×４８０ ｍ的钢格构柱，并将钢格构柱嵌固在 钻孔灌注桩与土体之间。 图１基坑圆形支撑设计示意图 ３．挖土专用栈桥 在基坑内侧，分别将２座栈桥设置在西南象限 东侧、东北象限偏东侧，这样不仅可以确保基坑内 侧距离接通，也可以确保基坑内土方外运通畅。 三、基坑围护结构的分析与计算 对于该工程围护结构的分析与计算，主要采用 平面有限元程序对围护结构的变形和受力进行计 算，在围护结构设计过程中，应充分考虑圆环桁架 支撑系统平面的失稳情况和工程的实际施工情况， 采用三维桩、土、支撑体系共同作用的计算方式来 进行围护结构设计。 １．采用平面有限元程序对围护结构进行分析 计算 对于围护结构土体，采用Ｍｏｈｒ Ｃｏｕｌｕｍｂ理想弹 塑性计算准则，对于圆环桁架内支撑，采用杆单元 模拟的计算准则，对于围护支护结构的稳定系数， 则可以采用强度折减法计算，由于该工程基坑侧向 水压力比较大，所处地层砂性也比较重，因此，可 以采用水土分算的方式对基坑的围护结构进行计 算。在有限元分析时，应充分考虑基坑由于降水而 引起的有效应力，并且也应考虑支护结构稳定系数 的增加，如图２所示，表示有限元模型，由于 Ｍｏｈｒ—Ｃｏｕｌｕｍｂ理想弹塑性不能反映回弹模量，因此， 在基坑面以下的边界处，应设计固定支座，而在基 坑面以上的边界处，应设计水平支座，减小围护结 构与边界面的距离，这样就可以通过减少模型的回 弹对计算结果的影响。 １７３ 图２有限元模型图 ２．采用圆环桁架系统对荷载的位移的等价刚 度概念来确定支撑刚度 围护结构支撑刚度的计算，采用圆环桁架系统 对荷载的位移的等价刚度概念来确定支撑刚度，从 而计算出上道、下道支撑的刚度，如在荷载Ｆ＝ １９６．９ ｋＮ／ｍ作用下，若圆环的平均位移为１２．５ ｍｍ， 则上道德支撑刚度为１５．７５×１０ Ｎ／ｉｎ ，另外，还需 要计算不同开挖深度剖面的计算结果，从而计算出 最大弯矩、最大剪力和最大位移。 ３．圆形桁架的分析与计算 采用同济启明星ＢＳＣ程序计算方式，对于圆形 桁架的杆件单元，采用两节点梁单元的计算方式， 在每个节点上，应设置２个平移自由度、１个转动 自由度，对于基坑圆环，则采用直线形的梁单元拟 合的方式。 ４．三维桩、土、支撑体系共同作用的基坑开挖 程序数值模拟 对于ＦＬＡＣ基坑开挖程序，由于圆环桁架承受荷 载能力容易受环境条件的影响，因此，在设计基坑 圆环承受荷载大小时，应充分考虑圆环桁架在不同 荷载作用下的变形和受力情况，对于基坑开挖模型 的计算，应以圆形基坑为载体，将圆环形支撑的集 中荷载转化为均匀荷载，对于网格的计算，，采用梯 度单元对网络进行划分，对于土层厚度方向单元划 分，则需要根据开挖标高和土层分界面来进行划分。 四、结语 对于超大深基坑钢筋混凝土圆环桁架内支撑设 计，应注重围护结构体系方案的选择，在围护体系 设计中，注重围护的竖向和平面设计，采用平面有 限元程序、三维桩、土、支撑体系共同作用的基坑 开挖程序对围护结构进行分析与计算，从而实现大 型钢筋混凝土圆环桁架水平支撑系统。 参考文献 ［１］侯善民，杜进．深基坑钢筋混凝土水平内支撑的 设计［Ｊ］．施工技术，１９９５（２）：１８ １９． ［２］高强．圆环形支撑在深大基坑工程中的应用［Ｊ］． 建筑结构，２０１１（Ｓ１）：１３５０ １３５２． ［３］解子军．上海软土地区深大基坑支护方案的选型 与设计［Ｊ］．山西建筑，２Ｏ１３（６）：４９—５２． ［４］卢士华．深基坑圆环内支撑的设计与施工实例 ［Ｊ］．土工基础，２０１３（６）：４－６＋１７． （作者单位：广东名大建设工程有限公司５２５０００）
