本文格式為Word版，下載可任意編輯——地鐵超寬基坑圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計受溫度影響分析基坑圍護結(jié)構(gòu)

地鐵超寬基坑圍護布局設(shè)計受溫度影響分析

地鐵超寬基坑圍護布局設(shè)計受溫度影響分析摘要:結(jié)合概括的工程概況,通過現(xiàn)場實測結(jié)果,對基坑圍護布局產(chǎn)生的附加變形與溫度變化影響之間的關(guān)系,以及變形對基坑穩(wěn)定帶來的不利影響舉行分析,提出設(shè)計及施工對策,供今后類似工程借鑒。

引言基坑在跨季節(jié)條件下施工時,支撐體系往往會由于溫度變化產(chǎn)生熱脹冷縮現(xiàn)象,從而導(dǎo)致圍護布局產(chǎn)生附加變形。例如支撐因升溫而伸長時,會受到支撐兩端外側(cè)土體抗力的約束,而且支撐伸長又會引起地下墻在強迫位移下產(chǎn)生的內(nèi)力。更加是鋼支撐較長的基坑,受晝夜溫差變化產(chǎn)生的圍護布局的附加變形就更加明顯。

天津地鐵1號線改建工程營口道站位于天津市繁華鬧市區(qū),南京路與赤峰道、營口道交口處,為1,3號線的換乘車站。施工分為Ａ區(qū)(3號線基坑)與Ｂ,Ｃ,Ｄ區(qū)(1號線)以及附屬布局幾個片面。Ｂ,Ｃ區(qū)是在Ａ,Ｄ區(qū)施工完畢后開頭施工的[1]。現(xiàn)在以Ｃ區(qū)的開挖施工為例介紹晝夜溫差較大而導(dǎo)致的溫度效應(yīng)分析。

1工程背景1號線基坑長194.52ｍ(中心里程Ｋ14+159.882),一般地段寬19.9ｍ,窄處11.9ｍ,寬處約44.55ｍ,埋深7.698ｍ(布局高6.01ｍ,覆土1.688ｍ)。Ｃ區(qū)寬度兩端為19.9ｍ,中間為28ｍ,基坑開挖需破除既有營口道站箱體,基坑北側(cè)為導(dǎo)行后的南京路4車道路面,南側(cè)為40層津匯廣場大樓。采用ＳＭＷ工法水泥土攪拌樁圍護布局,樁徑為850ｍｍ,攪拌樁間搭接250ｍｍ。樁長分別為13.9ｍ(普遍8ｍ深基坑)和17.9ｍ(跨線風(fēng)道及泵房),樁頂標高為2.5ｍ。型鋼間隔插,型鋼規(guī)格為700ｍｍ×300ｍｍ×13ｍｍ×24ｍｍ,慣性矩為202200ｃｍ4,型鋼間中心距為1200ｍｍ。樁頂設(shè)1.1ｍ×0.8ｍ的混凝土壓頂梁結(jié)為整體,樁間立面為Ｃ20網(wǎng)噴混凝土。在開挖0.8ｍ處架設(shè)1道(局部2道)?雞?600×12ｍｍ的鋼管橫支撐,支撐中間設(shè)一道2[28ａ縱向支撐梁(寬的地段設(shè)二道)及一列豎向?雞?402×12ｍｍ的鋼管工具柱(工具柱在基坑以下為?雞?800ｍｍ,樁長8ｍ的鉆孔灌注樁)[2]。

2溫度變化及布局變形的監(jiān)測結(jié)果與分析天津地區(qū)地處華北平原,每年的4月～5月間,該地區(qū)晝夜溫差較大。如2022年4月23日,當天最高溫度為26℃,晝夜溫差將近15℃。當時,Ｃ區(qū)開挖已經(jīng)接近基底,其次道支撐尚未架設(shè)。由當日樁體測斜曲線可以看出,受鋼支撐“熱脹冷縮”效應(yīng)影響,支撐所處位置(樁頂向下2ｍ處)夜間圍護布局變形量約為9ｍｍ,白天溫度上升后,受鋼支撐膨脹影響,其變形量約為2.5ｍｍ,往復(fù)變化累計達6.5ｍｍ。而夜間圍護布局最大變形量約為14ｍｍ,白天溫度上升后,受鋼支撐膨脹影響,其最大變形量約為11ｍｍ,往復(fù)變化累計3ｍｍ。

2022年5月15日,Ｃ區(qū)正在舉行基底清理,其次道支撐已經(jīng)架設(shè)。當天最高溫度為26.5℃,晝夜溫差約10℃。

由當日樁體測斜曲線可以看出,第一道支撐所處位置(樁頂向下2ｍ處)夜間圍護布局變形量約為9ｍｍ,白天溫度上升后,受鋼支撐膨脹影響,其變形量約為5ｍｍ,往復(fù)變化累計約4ｍｍ。而其次道支撐所處位置(樁頂向下8ｍ處)夜間圍護布局變形量約為13ｍｍ,白天溫度上升后,受鋼支撐膨脹影響,其變形量約為10.5ｍｍ,往復(fù)變化累計約1.5ｍｍ。

3附加變形與鋼支撐次應(yīng)力的計算考慮支撐因升溫而伸長時,會受到支撐兩端外側(cè)土體抗力的約束,而且支撐伸長又會引起圍護墻體在強迫位移下產(chǎn)生的內(nèi)力,可建立如下方程式[1]:對于超寬基坑設(shè)計和施工來說,可以通過以上各公式,計算出附加變形與鋼支撐次應(yīng)力,以提高設(shè)計的切實度[4]。

4結(jié)論及對策1)從實測結(jié)果來看,對于軟土地區(qū)超寬基坑來說,使用的支撐長度超過20ｍ時,由于溫度驟升、驟降而產(chǎn)生的圍護布局附加變形是不能忽略的,一般占到總變形的20%～30%左右,對于晝夜溫差較大地區(qū)的超寬基坑設(shè)計來說具有借鑒意義。

2)當坑周地層為硬土?xí)r,由于支撐受到約束,圍護布局附加變形不明顯,但是因溫升導(dǎo)致支撐軸力會增大。更加是對于長支撐來說,假設(shè)支撐中部無約束,或者支撐架設(shè)有偏差時,有可能導(dǎo)致支撐產(chǎn)生彎曲變形,造成嚴重的后果。

3)為制止溫度變化產(chǎn)生的圍護布局的附加變形和支撐的次應(yīng)力,在設(shè)計和施工中務(wù)必加強施工監(jiān)測,同時合理優(yōu)化施工工序,采取措施裁減支撐次應(yīng)力,以確保圍護布局和施工的安好。

4)設(shè)計和施工中要嚴格操縱支撐軸線的偏心,設(shè)計要驗算允許偏心下引起的彎矩。支撐傳力盒中心與支撐軸線要盡量一致,此偏差不大于1ｃｍ。

5)架設(shè)支撐時應(yīng)制止選擇在溫度最高和最低時舉行。假設(shè)選擇在中午氣溫最高時架設(shè),預(yù)加軸力會由于夜間冷縮而消散;假設(shè)選擇在夜間氣溫最低時架設(shè),預(yù)加軸力會由于白天熱脹而增加,這樣均不利于操縱基坑圍護布局的變形和支撐受力。

6)支撐預(yù)加軸力的施加應(yīng)當根據(jù)溫度條件舉行確定調(diào)整?，F(xiàn)場溫度高,減小預(yù)加軸力;現(xiàn)場溫度低,增大預(yù)加軸力;增大和減小的范圍根據(jù)計算確定。

7)對于超寬基坑務(wù)必舉行信息化設(shè)計和施工,以便在施工中通過加強監(jiān)測實時反應(yīng)信息,修改調(diào)整施工方案,使施工始終處于安好可控狀態(tài)。

:[1]夏明耀,曾進倫.地下工程設(shè)計施工手冊[Ｍ].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1999.4060.[2]劉俊巖.深基坑工程[Ｍ].北京: