城市建筑Ｉ地基 基础ｌ ＵＲＢＡＮＩＳＭ ＡＮＤ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ ｌ ＳＵＢＧＲＡＤＥ．ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ 支撑刚度及预加轴力对基坑变形和内力的影响分析 ■朱晶晶 【摘要】本文结合地铁深纂坑。Ｉ：程，分析了支撑刚度及预 式中： 为支撑结构水平刚度系数： 为支撑 加轴力对基坑变形和内力的影响。结果表明：随着支撑刚 度的增大，围护结构弯矩及位移均减小；随着预加轴力的 不动点调整系数，ａ为支撑松弛系数：Ｅ为支撑构件 材料的弹性模量；Ａ为支撑构件横截面积； 沩支撑 构件的受压计算长度； 为挡土结构讨‘算宽度：ｓ为 支撑的水平距离。 ２．实例分析 叠 一｛ 量 （１＞＾工壤土 （３—２＞中粗磅 增大，围护结构最大位移减小，最大弯矩和最大剪力呈增 大趋势。 ［关键词】预加轴力艾撑…发 坑 为了分析支撑刚度对围护结构内力及变形的影 响，现以广州某地铁工程深基坑为例，采用理正深 基坑支护设计软件Ｆ—ＳＰＷ７．Ｏ进行计算说明。 该基坑长度８０ｍ，宽度２４．５ ｍ，深度１６．９ ｍ。工 ！三兰塑塞整 扫 ＜３－５＞葺 目前，全国备大城市的地铁建设正在如火如荼 地进行，地铁基坑工程大量涌现，各种支护形式也 苫 窭 蕈 膏三鼍●主■ （６Ｈ＞垂＾ｔ花膏岩 在不断发展和完善。其中，应用较为广泛的当属地 下连续墙加内支撑这一支护形式。常见的内支撑形 式有钢支撑和钢筋混凝土支撑两种，而钢支撑具有 施工方便、安装拆除快捷及可重复使用等优点，因 此被广泛使用于地铁工程巾。在钢支撑的设 ‘和施 工中，支撑刚度及预加轴力对基坑围护结构的受力 和变形起着重要作用。 一程场地土层依次为人工填土、中砂、砾砂、全风化 花岗岩、强风化花岗岩、中风化花岗岩。地下水埋 深２．０ｍ。基坑采用８００ｍｍ厚连续墙＋３道内支撑支护， 第一道为钢筋混凝土支撑，第二、三道为钢支撑。 岩土物理力学参数取值见表１，围护结构平面布置及 剖面图见阁１、图２。 ’’■■Ｈ■■■ ■ｒ ＿＋仨 萎 ＜７Ｈ＞誓几亿花扁者 塞 Ｊ 苎塞簦羔 ＜８Ｈ＞中风亿花矗碧 、支撑刚度对围护结构变形和内力的影响分析 １．支撑刚度的计算方法 目前，深基坑支护汁算普遍采用理正深基坑设 计软件，其对支撑刚度的计算，采用的是《建筑基 坑支护技术规程》（ＪＧＪ１２０—２０１２）中建议的计算公 式： １同护结构平面布置嘲（ 位：Ｉｎｍ） 表ｌ岩士物理力学参数 ２陶护结构剖面图（单位：ｉｌｌｍ） 为了＿比较不同支撑刚度对围护结构的内力及变形影响，选择地铁工程中常用的钢支撑型号进行计算，相关计算结果见表２。 表２不同支撑刚度对围护结构内力及变形影响计算结果 钢支撑规格（ｒｌｆｍ） 史撑 ０度（ＭＮ／ｍ） 预加轴力（ｋＮ） ６００ｘｌ６ ６０９ｘｌ６ ６３０ｘｌ６ 西８００ｘ】６ 第・道混凝ｊ：支撑轴力 第二道铡支撑轴力 殳汁 第二三道钢支撑轴力设计 没汁值（ｋＮ） 值（ｋＮ） ２ ７６０ ２ ７６４ ２ ７６６ ２ ７８２ 最大位移（ｍｍ） １ ３ ２７ １ ３．１ ７ １３．０８ １２．５２ 饿（ｋＮ） ２１５４ ２ｌ６２ ２ｌ６９ ２ ２ｌ ９ 最人弯矩 设计位 （ｋＮ×ｍ） ８２０ ８１ ７ ８【｜ｌ ７９７ 最大剪力设计债 （ｋＮ） ５８０ ５８０ ５８０ ５８ｌ ２７２ ２８２ ２９ｌ ．］６６ ５００ ５００ ５００ ５００ １ ７ｌ ２ ｌ ７ｌ６ ｌ ７１２ ｌ ７ｌ２ ３０００ 图３为支撑轴力随支撑刚度的变化关系图，从图 ８ＯＯ 第一ｉ－克撑轴力 第二ｊ彗吏擂轴力 ６００ ３中可知，随着支撑刚度的增大，支撑轴力有增大的 趋势，但其影响作用也卜分有限。图４为围护结构弯 第三道盘摊轴力 矩及位移随支撑刚度的变化关系图，从图中知，随 着支撑刚度的增大，围护结构弯矩及位移均减小， 故在对于周边环境复杂，对位移要求严格的基坑施 工中，可选择刚度夫的支撑，以减小围护结构的内 力及位移。 §： 。 署２２ＯＯ 魁 ＿Ｒ ２０００ 暴 ＩｓＯ。 ｌ６００ ２６０ ２８０ ３００ ３２０ ３４０ ３００ ３ＲＯ 女撑刚度（＾Ｎｍ） 图３支撑轴力与支撑刚度的关系 图４围护结构最大弯矩、最大位移与支撑刚度的关系 １６７ 二、预加力对围护结构变形和内力的影响分析 由于钢支撑材料具有质量轻、强度高、理想弹 塑性等特性，可通过给钢支撑施加一定预加力，以 平衡基坑的侧土压力，从而有效控制基坑变形。但 目前在地铁深基坑工程中，对于钢支撑的预加轴力 大多由设计者预先设定。本文拟对比分析在不同水 平的预加轴力作用下，围护结构的位移、内力、支 撑轴力的变化，以期确定工程中的较为合理的预加 表３不同预加力对围护结构变形和内力的影响计算结果 力。 以上述基坑工程为例，选择地铁使用较多的 ￣６０９×ｌ６钢支撑，分别计算不同预加力水平作用 Ｆ，围护结构的内力及变形，计算结果见表３。 预加轴力／轴力 第一道混凝土支撑轴力 设计值 设计值（ｋＮ） 第二道钢支撑 预加轴力（ｋＮ） 轴力设计值（ｋＮ） ２ ２５５ 第三道钢支撑 最大位移（ｍｍ） 预加轴力（ｋＮ） ０ 轴力设计值（ｋＮ） １ ８３０ １３ ８１ 最大弯矩设计值 （ｋＮｘｍ） ９５６ 最大剪力设计值 （ｋＮ） ７０６ ０ ｌ６９３ Ｏ ４０％ ５Ｏ％ ６０％ ７０％ ８０％ ９０％ １ ７５３ １ ８６４ ｌ ８７８ １ ８９７ １９２７ １ ９４３ ｌ ０７４ ｌｌｌ６ １１４２ １１７６ １ ２３２ ｌ ２６０ ２６８６ ２７９０ ２８５５ ２９４０ ３０８０ ３１５０ ８５８ ９０２ ９２７ １ Ｏ１２ １０６２ ｌｌ４ｌ ２１４５ ２２５５ ２ ３ｌ８ ２ ５３Ｏ ２６５４ ２８５３ ｌ１．６５ ｌ１ ５６ ｌ１．４０ １１．２４ ｌ０．６０ １０．２０ ８４５ ８３９ ８４１ ８５２ ８５７ ８６８ ６ｌ５ ６０６ ６１０ ６２０ ６２９ ６３８ 由计算结果可知，预加轴力为设计轴力的４Ｏ％～ ８０％时，墙身最大位移随着预加轴力的增大而减小， 最大弯矩和最大剪力随着预加轴力的增大呈现增大 趋势，但处于相对较小的状态。考虑到钢管支撑的 极限稳定承载力，建议取设计轴力的４０％￣６０％作为 预加轴力较为合理。此外，预加轴力的大小对钢支 撑最终轴力的影响较小。 三、结语 通过本文分析可知： （１）随着支撑刚度的增大，围护结构弯矩及位 移均减小，支撑轴力有增大的趋势，但对其影响十 分有限。 （２）墙身最大位移随着预加轴力的增大而减 小，弯矩和剪力的最大值均随预加轴力的增大而增 大。钢支撑最终轴力设计值受预加轴力的影响较小。 （３）考虑到钢管支撑的极限稳定承载力，建议 影响因素分析［Ｊ］．工业建筑，１９９９（５）：１２－１５． ［４］王光明，萧岩，卢常亘．深基坑钢支撑施加预加 轴力的合理数值分析［Ｊ］．市政技术，２００６， ２４（５）：３３６—３３９． ［５］姚燕明，周顺华，孙巍，等．支撑刚度及预加轴力 对基坑变形和内力的影响［Ｊ］．地下空间，２００６， ２３（４）：４０卜４０４． 取设计轴力的４０％￣６０％作为预加轴力较为合理。 参考文献 ［１］高大钊．土力学与基础工程［Ｍ］．北京：中国建筑 工业出版社，２００４． ［２］ＪＧＪ１２０－２０１２，建筑基坑支护技术规程［Ｓ］． （作者单位：广州地铁设计研究院有限公司。广州 ５１００００） ［３］谭志勇，王庆余，周根寿．支护结构内力和变形的 （上接第１６６页） 杂，又受很多主客观因素的影响，因此难度系数大， 需要相关人员和各监查管理机构以强烈的责任感为 依撑，加强管理和控制，建立健全的质量保障体系， 统筹全局，紧抓重点，系统的展开相应的控制方法 ［２］杨占连．旋挖钻机成孔在灌注桩施工中的应用 ［Ｊ］．山西建筑，２０１４。２２（９）：５９ ６０． 技术，立足实践，不断积累经验进行突破创新。 四、结语 旋挖机钻孔灌注桩施工质量的控制会直接影响 建筑工程的整个后续施工，因此从某种程度来说， ［３］李晶，张琳．旋挖钻孔灌注桩后注浆在超高层建 筑桩基工程中的应用［Ｊ］．广东土木与建筑，２【）１Ｏ １７（１１）：５０—５２． 对旋挖机钻孔灌注桩的施工控制就是对整个建筑施 工质量的控制。但是在实际操作过程中由于桩基施 工属于地下工程施工，施工技术性要求高，工序复 和机制，全面确保建筑工程施工质量。 参考文献 ［１］李多林．在多石地区灌注桩的几种施工方法［Ｊ］． 中华建设，２０１１，１１（７）：１９６—１９７． （作者单位：柳州市建设工程质量安全监督管理处。 柳帅Ｉ ５４５００１） １６８