装配式鱼腹梁钢支撑的应用性研究

周小科

(上海强劲地基工程股份有限公司，上海　200233)



装配式鱼腹梁钢支撑的应用性研究

周小科

(上海强劲地基工程股份有限公司，上海200233)

摘要:以风荷丽景基坑工程为依托，通过对比分析现场施工数据与理论计算结果，研究了鱼腹梁钢支撑支护对基坑变形的控制效果，论证了钢支撑与混凝土支撑结合使用的可行性，并探讨了温度对钢支撑内力的影响程度，为装配式鱼腹梁进一步的研究和应用提供理论和技术支持。

关键词:基坑支护，鱼腹梁，钢支撑，水平位移，监测数据

0　引言

在常规基坑围护工艺已无法满足当前工程需求的情况下，装配式鱼腹梁钢支撑作为绿色环保节能减排新工艺开辟了基坑支护新方向，其具有位移控制效果好、施工周期短、绿色环保等显著特点。

1　工程概况

1．1基坑概况

拟建工程的基坑为两层地下车库，总面积约13 646 m2，周长约为463 m，如图1，图2所示。车库±0．000=10．050，场地平整后自然地坪相对标高约为－6．550。地下车库普遍区域开挖深度为7．75 m;高层区域开挖深度为8．30 m;基坑周边集水井处开挖深度为8．95 m。

图1　基坑支护剖面图

图2　基坑监测平面布置图

1．2工程地质

该项目所处场地已经过整平，地势平坦。地下水静止水位埋深在0．40 m～1．30 m之间，对本工程有影响的承压水为⑦层中承压水，其水头埋深在3．00 m～11．00 m之间，承压水水头埋深在3．26 m～4．25 m之间。

基坑支护土层参数如表1所示。

表1　基坑围护设计土层参数

1．3基坑支护选型

基坑工程安全等级定为二级，环境保护等级:北侧二级，其他侧三级。针对本工程的基坑开挖深度、面积、场地内的土层地质及周边环境等实际情况，该项目采用灌注桩+一道预应力鱼腹梁钢支撑(局部钢筋混凝土支撑)，南侧斜边采用灌注桩+一道钢筋混凝土支撑;主要围护结构如图1所示。

2　理论计算结果分析

基坑支护作为一个结构体系，应满足稳定和变形的要求，即承载能力极限状态和正常使用极限状态。不仅要有足够的安全系数，不使支护结构失稳，而且还应控制位移量，以减少对周边的影响。

该项目用同济启明星FRSW8．0进行剖面计算，主要包括内力分析、稳定性验算、抗隆验算、位移等。本文主要选取基坑位移进行研究，各剖面位移计算结果如表2所示。

表2　基坑理论计算变形值

3　支护结构的变形及监测结果

3．1基坑监测

基坑监测主要包括桩顶竖向水平位移、深层水平位移、支撑轴力、立柱竖向位移、地表沉降、管线变形、周边建筑物变形等的监测，监测点平面布置如图2所示。

选取基坑施工过程中主要时间节点的代表性数值进行整理归类分析，以深层水平位移监测数据为基础研究装配式鱼腹梁钢支撑对基坑变形的控制，同时辅以桩顶位移和支撑轴力监测分析，进一步论证其对基坑变形的控制情况。

3．2深层水平位移监测结果分析

深层水平位移选取P4(东侧)，P9(南侧大斜边处)，P12(西侧)，P3(北侧)四个监测点的五个阶段研究基坑变形，主要包括:第一阶段:开挖完第一层土;第二阶段:开挖基坑1/2土层;第三阶段:开挖到底并放坡开挖至该侧鱼腹梁位置;第四阶段:鱼腹梁处开挖至坑底;第五阶段:地板浇筑完成。

图3　基坑深层水平位移变化图

从图3可以看出各侧深层水平位移变化趋势及累计变化量，结合表2和表3得出工程施工过程中监测数据与理论计算结果基本相符。实际基坑变形均未超出报警值，说明装配式鱼腹梁钢支撑对位移控制效果良好。

表3　基坑深层水平位移累计值　mm

3．3桩顶位移监测结果分析

围护桩顶竖向水平位移选取Q2(北侧)，Q4(北侧)，Q7(东侧)，Q22(西侧)。在整个监测过程中，围护桩顶竖向位移Q7最大累计值为－12 mm，未达到报警值±20 mm，如图4所示，其他监测点处于可控范围之内。围护桩顶水平位移Q7(东侧)最大累计值为22 mm，未达到报警值±30 mm，如图5所示，其他监测点处于可控范围之内。

3．4支撑轴力监测结果分析

支撑轴力监测数值变化如图6所示，ZL4，ZL5为西北角角撑，ZL7，ZL8为东北角角撑，ZL11，ZL13为对撑。钢支撑轴力在基坑开挖过程中，随着基坑变形累积，其轴力波动较小，最大轴力值小于报警值±2 000 kN，处于可控范围之内，说明基坑处于稳定可控状态。

图4　基坑桩顶竖向位移累计变化量

图5　基坑桩顶水平位移累计变化量

图6　装配式钢支撑轴力变化图

4　结语

装配式鱼腹梁钢支撑(IPS)结构在施加预应力结束后，能有效控制围护结构向基坑内的位移，对于基坑安全和周边环境保护具有重要意义。

1)装配式预应力鱼腹梁钢支撑支护体系能保证基坑开挖过程的安全性，控制围护结构侧向变形，减小基坑外沉降，保护周边环境及管线的安全。

2)理论计算与实际监测数据基本吻合，理论计算可作为基坑变形的参考依据，施工过程中遵循分层分块对称开挖的原则，对于控制基坑变形具有积极作用。

3)对比基坑深层水平位移和基坑围护结构顶部变形可知，基坑围护结构最大位移位于基坑底部位置，因此施工过程中及时浇筑垫层施工底板、减少基坑暴露时间可有效控制基坑变形。

4)通过理论计算结果和监测结果分析，装配式鱼腹梁钢支撑可结合混凝土支撑应用于形状不规则基坑中。

5)从图6可知，基坑开挖过程中，支撑轴力变化幅度较小，说明温度效应对支撑内力影响程度不大，这与对不同地区、地层和跨度鱼腹梁钢结构支撑的内力监测，研究钢支撑的温度效应得出的结论相符。因此温度对装配式鱼腹梁钢支撑的影响在可控范围内。

参考文献:

［1］JGJ 120—2012，建筑基坑支护技术规程［S］．

［2］ 裴捷，赵元一，李建清，等．预应力控制大基坑中的水平位移［J］．地下空间与工程学报，2015，11(S1):103-107．

［3］ 范君宇．深大基坑中水平支撑的温度内力与变形计算［J］．山西建筑，2014，40(18):59-62．

［4］ 叶蓉．预应力鱼腹梁支撑系统在轨交工程中的适用性分析［J］．地下工程与隧道，2014(2):12-15．

［5］周善荣．装配式预应力鱼腹梁钢支撑在深基坑支护中的应用［J］．城市建筑，2013(24):79-82．

中图分类号:TU463

文献标识码:A

文章编号:1009-6825(2016)17-0068-03

收稿日期:2016-04-06

作者简介:周小科(1986-)，男，硕士，助理工程师

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