深基坑地下連續(xù)墻+混合支撐設(shè)計實例分析

盧 士 華

(廣州番禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程學(xué)院，廣東 廣州 511483)

深基坑地下連續(xù)墻+混合支撐設(shè)計實例分析

盧 士 華

(廣州番禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程學(xué)院，廣東 廣州 511483)

結(jié)合某工程實例，介紹了深基坑地下連續(xù)墻+混合支撐支護技術(shù)，并通過對其地質(zhì)條件、地下連續(xù)墻、混合支撐、主體結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理及配筋計算結(jié)果的闡述，為今后進一步研究深基坑工程圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了參考。

深基坑，地下連續(xù)墻，支護，設(shè)計

1 工程概況

2 巖土地質(zhì)條件及地下水情況

車站范圍上覆地層主要為人工填筑土，沖洪積粉質(zhì)粘土、砂土，第四系殘積砂質(zhì)粘性土，下伏基巖為震旦系大紺山組混合片麻巖。特殊巖土為人工填土、軟土、殘積土和風(fēng)化巖。車站主體結(jié)構(gòu)大部分位于殘積層和風(fēng)化巖層中。殘積土以硬塑為主，局部為可塑；全風(fēng)化巖呈堅硬土或中密砂土狀；強風(fēng)化巖呈密實砂土夾少量碎石狀或角礫土狀，軟硬不均。殘積土和全、強風(fēng)化巖均具遇水軟化、崩解，強度急劇降低，自穩(wěn)性差的特點。黃旗山斷裂大致在YCK14+130附近與線路近于垂直相交，斷層破碎帶寬約10 m～15 m，主要由斷層角礫巖及壓碎巖、斷層角礫組成。車站范圍內(nèi)無地表水系。地下水主要有第四系孔隙水、基巖裂隙水。場址地下水位埋深2.9 m～6.7 m，水位隨季節(jié)性變化不太大。

3 圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 圍護結(jié)構(gòu)方案選擇

圍護結(jié)構(gòu)的選擇主要取決于車站所處站位、周圍環(huán)境、地下管線及地質(zhì)條件。本站基坑深約16.5 m～18.6 m，基坑周邊的地下管線較多，車站基坑周邊主要為市政道路?；影踩燃墳橐患?。根據(jù)本站的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，選用地下連續(xù)墻+混合支撐為本站的支護結(jié)構(gòu)。基坑圍護結(jié)構(gòu)平面布置見圖1。

3.2 圍護結(jié)構(gòu)尺寸

車站主體結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)段寬度為21.7 m(含圍護結(jié)構(gòu)為23.3 m)，基坑深度為16.5 m～18.6 m。圍護結(jié)構(gòu)采用800 mm厚地下連續(xù)墻?；迂Q向設(shè)置3道支撐，基坑標(biāo)準(zhǔn)段第一道支撐采用800 mm×1 100 mm鋼筋混凝土支撐(便橋處采用1 200 mm×1 400 mm鋼筋混凝土支撐)，支撐在冠梁上，冠梁尺寸為800 mm×1 100 mm;第二道支撐采用800 mm×1 200 mm鋼筋混凝土支撐，支撐在混凝土腰梁上；第三道支撐標(biāo)準(zhǔn)段采用φ600(t=16)鋼管支撐，支撐在2Ⅰ45C鋼腰梁上，盾構(gòu)擴大段采用800 mm×1 200 mm鋼筋混凝土支撐,支撐在腰梁上。節(jié)點便橋處設(shè)置第一道、第三道支撐換撐，換撐采用φ600(t=16)鋼管支撐，支撐在2Ⅰ45C鋼腰梁上。支撐構(gòu)件設(shè)計截面見表1。

表1 支撐構(gòu)件設(shè)計截面 mm

3.3 圍護結(jié)構(gòu)圖式與荷載

1)計算圖式。圍護結(jié)構(gòu)是基坑開挖階段的支擋結(jié)構(gòu)，其宜作為主體結(jié)構(gòu)的一部分，與內(nèi)襯主體結(jié)構(gòu)共同受力。圍護結(jié)構(gòu)計算采用“增量法”原理，模擬基坑開挖和回筑過程中各種基本因素如加、拆撐、預(yù)加力等對圍護結(jié)構(gòu)受力的影響。圍護結(jié)構(gòu)計算采用理正軟件，矩形荷載模式。圍護結(jié)構(gòu)計算模式見圖2。

2)計算荷載。地面超載：一般按q=20 kPa取值，盾構(gòu)端頭井按q=70 kPa取值?；油鈧?cè)土壓力采用朗肯土壓力：對于砂性土采用水土分算，對于粘性土采用水土合算。

3)計算結(jié)果。基坑中地下連續(xù)墻分別以符號A*，B*，C*，D*，E*表示西、東側(cè)墻，北、南端墻及中隔墻。連續(xù)墻分為一字型和L型兩種類型。一字型橫槽段配筋圖見圖3。

鋼筋混凝土對撐、斜撐采用C30混凝土，對撐配筋如圖4所示，主筋保護層內(nèi)外側(cè)均為40 mm。鋼支撐材料為Q235，焊條為T42，楔塊為45號鑄鋼，橫撐用φ600焊接鋼管，壁厚16 mm。焊接管縱向焊縫為V形坡口雙面焊。鋼支撐平面布置見圖5。

4 主體結(jié)構(gòu)設(shè)計

本站車站標(biāo)準(zhǔn)段采用兩層單柱雙跨矩形箱體框架結(jié)構(gòu)形式。

4.1 主體結(jié)構(gòu)尺寸

主體結(jié)構(gòu)尺寸確定是根據(jù)承載力極限狀態(tài)及正常使用極限狀態(tài)的要求，對結(jié)構(gòu)構(gòu)件分別進行承載力的計算和穩(wěn)定、變形及裂縫寬度驗算；按承載力極限狀態(tài)及正常使用極限狀態(tài)分別進行荷載效應(yīng)組合，并取各自最不利組合進行結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計；考慮基坑圍護結(jié)構(gòu)的作用，滿足施工工藝的要求。根據(jù)以上原則和工程類比及經(jīng)計算分析，主體結(jié)構(gòu)設(shè)計及尺寸見圖6，圖7和表2。

表2 車站標(biāo)準(zhǔn)段主體結(jié)構(gòu)尺寸表 m

4.2 計算圖式與荷載

1)計算圖式。a.采用荷載—結(jié)構(gòu)模型有限桿單元法進行計算,結(jié)構(gòu)按底板支撐在彈性地基上的平面框架進行內(nèi)力分析，并采用SAP計算軟件計算分析。b.結(jié)構(gòu)計算簡化模型的確定，根據(jù)結(jié)構(gòu)的實際工作條件，并反映結(jié)構(gòu)與周圍地層的相互作用。按底板作用在彈性地基上的平面閉合框架結(jié)構(gòu)進行計算，底板與地層的作用采用一組土彈簧進行模擬，并考慮結(jié)構(gòu)斜托的影響。明挖隧道結(jié)構(gòu)采用全包防水，圍護結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)邊墻組成復(fù)合結(jié)構(gòu)，兩結(jié)構(gòu)之間不能傳遞剪力和彎矩，只能傳遞法向壓力；按主體結(jié)構(gòu)與圍護結(jié)構(gòu)共同受力進行聯(lián)合計算，計算側(cè)向壓力時按水土分算考慮，即浮容重土壓作用在圍護結(jié)構(gòu)上，靜水壓作用在主體結(jié)構(gòu)上。本車站標(biāo)準(zhǔn)段為兩層雙柱三跨結(jié)構(gòu)，其計算模型見圖8。

2)計算結(jié)果。車站主體結(jié)構(gòu)配筋見圖7，主體結(jié)構(gòu)主筋保護層厚度:迎水面為50 mm；背水面為40 mm;中板30 mm。

5 實施效果

地下連續(xù)墻+混合支撐的圍護結(jié)構(gòu)是深基坑支護措施之一，本工程應(yīng)用效果良好。在施工過程中對基坑變形進行監(jiān)控，監(jiān)控結(jié)果顯示地下連續(xù)墻水平位移值、地面沉降值、土體側(cè)向變形值等都在合理范圍之內(nèi)。所以合理的進行地下連續(xù)墻+混合支撐的圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計是保證工程順利完成的保障。

[1] 龔曉南，高有潮.深基坑工程設(shè)計施工手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，1998.

[2] 中國土木工程學(xué)會土力學(xué)及巖土工程分會.深基坑支護技術(shù)指南[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2012.

[3] 雷 崇.杭州地鐵彭埠站基坑計算與監(jiān)測結(jié)果分析[J].隧道/地下工程，2011(5):79-83.

[4] 楊生彬.北京市創(chuàng)世紀(jì)大廈深基坑支護工程計算實例研究[J].巖土工程學(xué)報，2012(11):292-295.

Example analysis of deep foundation pit diaphragm wall plus hybrid support design

LU Shi-hua

(ArchitecturalEngineeringCollege,GuangzhouPanyuPolytechnic,Guangzhou511483,China)

Combining with a project example, this paper introduced the deep foundation pit underground continuous wall + mixed support supporting technology, and through the elaboration on basic principle and reinforcement calculation results of geological conditions, underground continuous wall, mixed support, main structure design, provided reference for further research on deep foundation pit retaining structure design.

deep foundation pit, underground continuous wall, supporting, design

1009-6825(2014)11-0080-03

2014-01-18

盧士華(1977- )，女，碩士，講師

TU463

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