裝配式魚腹梁鋼支撐的應(yīng)用性研究

周小科

(上海強(qiáng)勁地基工程股份有限公司，上?！?00233)

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裝配式魚腹梁鋼支撐的應(yīng)用性研究

周小科

(上海強(qiáng)勁地基工程股份有限公司，上海200233)

摘要:以風(fēng)荷麗景基坑工程為依托，通過對比分析現(xiàn)場施工數(shù)據(jù)與理論計(jì)算結(jié)果，研究了魚腹梁鋼支撐支護(hù)對基坑變形的控制效果，論證了鋼支撐與混凝土支撐結(jié)合使用的可行性，并探討了溫度對鋼支撐內(nèi)力的影響程度，為裝配式魚腹梁進(jìn)一步的研究和應(yīng)用提供理論和技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞:基坑支護(hù)，魚腹梁，鋼支撐，水平位移，監(jiān)測數(shù)據(jù)

0　引言

在常規(guī)基坑圍護(hù)工藝已無法滿足當(dāng)前工程需求的情況下，裝配式魚腹梁鋼支撐作為綠色環(huán)保節(jié)能減排新工藝開辟了基坑支護(hù)新方向，其具有位移控制效果好、施工周期短、綠色環(huán)保等顯著特點(diǎn)。

1　工程概況

1．1基坑概況

擬建工程的基坑為兩層地下車庫，總面積約13 646 m2，周長約為463 m，如圖1，圖2所示。車庫±0．000=10．050，場地平整后自然地坪相對標(biāo)高約為－6．550。地下車庫普遍區(qū)域開挖深度為7．75 m;高層區(qū)域開挖深度為8．30 m;基坑周邊集水井處開挖深度為8．95 m。

圖1　基坑支護(hù)剖面圖

圖2　基坑監(jiān)測平面布置圖

1．2工程地質(zhì)

該項(xiàng)目所處場地已經(jīng)過整平，地勢平坦。地下水靜止水位埋深在0．40 m～1．30 m之間，對本工程有影響的承壓水為⑦層中承壓水，其水頭埋深在3．00 m～11．00 m之間，承壓水水頭埋深在3．26 m～4．25 m之間。

基坑支護(hù)土層參數(shù)如表1所示。

表1　基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)土層參數(shù)

1．3基坑支護(hù)選型

基坑工程安全等級(jí)定為二級(jí)，環(huán)境保護(hù)等級(jí):北側(cè)二級(jí)，其他側(cè)三級(jí)。針對本工程的基坑開挖深度、面積、場地內(nèi)的土層地質(zhì)及周邊環(huán)境等實(shí)際情況，該項(xiàng)目采用灌注樁+一道預(yù)應(yīng)力魚腹梁鋼支撐(局部鋼筋混凝土支撐)，南側(cè)斜邊采用灌注樁+一道鋼筋混凝土支撐;主要圍護(hù)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2　理論計(jì)算結(jié)果分析

基坑支護(hù)作為一個(gè)結(jié)構(gòu)體系，應(yīng)滿足穩(wěn)定和變形的要求，即承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。不僅要有足夠的安全系數(shù)，不使支護(hù)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，而且還應(yīng)控制位移量，以減少對周邊的影響。

該項(xiàng)目用同濟(jì)啟明星FRSW8．0進(jìn)行剖面計(jì)算，主要包括內(nèi)力分析、穩(wěn)定性驗(yàn)算、抗隆驗(yàn)算、位移等。本文主要選取基坑位移進(jìn)行研究，各剖面位移計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2　基坑理論計(jì)算變形值

3　支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形及監(jiān)測結(jié)果

3．1基坑監(jiān)測

基坑監(jiān)測主要包括樁頂豎向水平位移、深層水平位移、支撐軸力、立柱豎向位移、地表沉降、管線變形、周邊建筑物變形等的監(jiān)測，監(jiān)測點(diǎn)平面布置如圖2所示。

選取基坑施工過程中主要時(shí)間節(jié)點(diǎn)的代表性數(shù)值進(jìn)行整理歸類分析，以深層水平位移監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)研究裝配式魚腹梁鋼支撐對基坑變形的控制，同時(shí)輔以樁頂位移和支撐軸力監(jiān)測分析，進(jìn)一步論證其對基坑變形的控制情況。

3．2深層水平位移監(jiān)測結(jié)果分析

深層水平位移選取P4(東側(cè))，P9(南側(cè)大斜邊處)，P12(西側(cè))，P3(北側(cè))四個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的五個(gè)階段研究基坑變形，主要包括:第一階段:開挖完第一層土;第二階段:開挖基坑1/2土層;第三階段:開挖到底并放坡開挖至該側(cè)魚腹梁位置;第四階段:魚腹梁處開挖至坑底;第五階段:地板澆筑完成。

圖3　基坑深層水平位移變化圖

從圖3可以看出各側(cè)深層水平位移變化趨勢及累計(jì)變化量，結(jié)合表2和表3得出工程施工過程中監(jiān)測數(shù)據(jù)與理論計(jì)算結(jié)果基本相符。實(shí)際基坑變形均未超出報(bào)警值，說明裝配式魚腹梁鋼支撐對位移控制效果良好。

表3　基坑深層水平位移累計(jì)值　mm

3．3樁頂位移監(jiān)測結(jié)果分析

圍護(hù)樁頂豎向水平位移選取Q2(北側(cè))，Q4(北側(cè))，Q7(東側(cè))，Q22(西側(cè))。在整個(gè)監(jiān)測過程中，圍護(hù)樁頂豎向位移Q7最大累計(jì)值為－12 mm，未達(dá)到報(bào)警值±20 mm，如圖4所示，其他監(jiān)測點(diǎn)處于可控范圍之內(nèi)。圍護(hù)樁頂水平位移Q7(東側(cè))最大累計(jì)值為22 mm，未達(dá)到報(bào)警值±30 mm，如圖5所示，其他監(jiān)測點(diǎn)處于可控范圍之內(nèi)。

3．4支撐軸力監(jiān)測結(jié)果分析

支撐軸力監(jiān)測數(shù)值變化如圖6所示，ZL4，ZL5為西北角角撐，ZL7，ZL8為東北角角撐，ZL11，ZL13為對撐。鋼支撐軸力在基坑開挖過程中，隨著基坑變形累積，其軸力波動(dòng)較小，最大軸力值小于報(bào)警值±2 000 kN，處于可控范圍之內(nèi)，說明基坑處于穩(wěn)定可控狀態(tài)。

圖4　基坑樁頂豎向位移累計(jì)變化量

圖5　基坑樁頂水平位移累計(jì)變化量

圖6　裝配式鋼支撐軸力變化圖

4　結(jié)語

裝配式魚腹梁鋼支撐(IPS)結(jié)構(gòu)在施加預(yù)應(yīng)力結(jié)束后，能有效控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)向基坑內(nèi)的位移，對于基坑安全和周邊環(huán)境保護(hù)具有重要意義。

1)裝配式預(yù)應(yīng)力魚腹梁鋼支撐支護(hù)體系能保證基坑開挖過程的安全性，控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形，減小基坑外沉降，保護(hù)周邊環(huán)境及管線的安全。

2)理論計(jì)算與實(shí)際監(jiān)測數(shù)據(jù)基本吻合，理論計(jì)算可作為基坑變形的參考依據(jù)，施工過程中遵循分層分塊對稱開挖的原則，對于控制基坑變形具有積極作用。

3)對比基坑深層水平位移和基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部變形可知，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大位移位于基坑底部位置，因此施工過程中及時(shí)澆筑墊層施工底板、減少基坑暴露時(shí)間可有效控制基坑變形。

4)通過理論計(jì)算結(jié)果和監(jiān)測結(jié)果分析，裝配式魚腹梁鋼支撐可結(jié)合混凝土支撐應(yīng)用于形狀不規(guī)則基坑中。

5)從圖6可知，基坑開挖過程中，支撐軸力變化幅度較小，說明溫度效應(yīng)對支撐內(nèi)力影響程度不大，這與對不同地區(qū)、地層和跨度魚腹梁鋼結(jié)構(gòu)支撐的內(nèi)力監(jiān)測，研究鋼支撐的溫度效應(yīng)得出的結(jié)論相符。因此溫度對裝配式魚腹梁鋼支撐的影響在可控范圍內(nèi)。

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中圖分類號(hào):TU463

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1009-6825(2016)17-0068-03

收稿日期:2016-04-06

作者簡介:周小科(1986-)，男，碩士，助理工程師

Applied research of assembly-style lenticular beam steel bearing

Zhou Xiaoke
(Shanghai Qiangjin Foundation Engineering Co．，Ltd，Shanghai 200233，China)

Abstract:Taking Fenghelijing foundation engineering as the orientation，through comparatively analyzing in-situ construction data and theoretical calculation results，the paper studies the control effect of lenticular beam steel bearing four foundation deformation，discusses the feasibility of integrity steel bearing with concrete support，and explores the influential degree of temperature upon steel bearing internal-force，which has provided theoretical and technical support for further studying and applying assembly-style lenticular beam．

Key words:foundation support，lenticular beam，steel bearing，horizontal displacement，monitoring data