基于工程實(shí)踐的狹長型地鐵車站基坑混合支撐體系研究一、引言1.1研究背景與意義隨著城市化進(jìn)程的加速，城市人口不斷增長，交通擁堵問題日益嚴(yán)重。地鐵作為一種高效、便捷、環(huán)保的城市軌道交通方式，在緩解城市交通壓力方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。近年來，我國各大城市紛紛加大了對地鐵建設(shè)的投入，地鐵線路不斷延伸，車站數(shù)量持續(xù)增加。根據(jù)智研咨詢數(shù)據(jù)，2023年，我國城市地鐵建設(shè)運(yùn)營凈增長長度為534.94公里，占全年城市軌道運(yùn)營線路凈增長長度的61.73%；截至2023年底，全國城市地鐵建設(shè)運(yùn)營總長度達(dá)8543.11公里。2023年，疫情政策放開，居民生產(chǎn)和生活逐漸回歸常態(tài)，出行意愿恢復(fù)，地鐵客運(yùn)總量達(dá)到283.39億人次，接近300億人次，較2019年增長了24.42%。預(yù)計2024-2028年我國軌交設(shè)備行業(yè)市場規(guī)模由1649億元增長至1690億元，期間年復(fù)合增長率0.62%。在地鐵建設(shè)中，基坑工程是關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。狹長型基坑由于其長度較大、寬度相對較窄的特點(diǎn)，在受力特性、變形規(guī)律以及支撐體系的設(shè)計與施工等方面都與常規(guī)基坑存在顯著差異。狹長型基坑在開挖過程中，其縱向的受力和變形協(xié)調(diào)問題更為突出，容易出現(xiàn)不均勻沉降和側(cè)向位移過大等情況，對周邊環(huán)境和工程安全構(gòu)成威脅。如某地鐵車站狹長型基坑在施工過程中，由于支撐體系設(shè)計不合理，導(dǎo)致基坑局部出現(xiàn)較大的側(cè)向位移，對周邊建筑物的基礎(chǔ)產(chǎn)生了影響，不得不采取緊急加固措施，不僅增加了工程成本，還延誤了工期。混合支撐體系是將多種不同類型的支撐結(jié)構(gòu)組合在一起，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，以適應(yīng)復(fù)雜的工程地質(zhì)條件和基坑形狀。在狹長型地鐵車站基坑中，單一的支撐形式往往難以滿足工程需求。例如，對于深度較大的狹長型基坑，采用傳統(tǒng)的懸臂式支撐結(jié)構(gòu)，其穩(wěn)定性和變形控制能力有限；而單純使用內(nèi)支撐體系，可能會影響土方開挖和結(jié)構(gòu)施工的效率?；旌现误w系則可以結(jié)合不同支撐形式的特點(diǎn)，如將內(nèi)支撐與錨桿支撐相結(jié)合，既能提供較強(qiáng)的側(cè)向支撐力，又能減少內(nèi)支撐對施工空間的占用，提高施工效率；或者將鋼支撐與混凝土支撐組合使用，利用鋼支撐安裝速度快、可重復(fù)使用的特點(diǎn)，以及混凝土支撐剛度大、耐久性好的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)更好的支撐效果。研究狹長型地鐵車站基坑的混合支撐體系具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。從工程安全角度來看，合理的混合支撐體系能夠有效控制基坑的變形，確保基坑在開挖和施工過程中的穩(wěn)定性，保障周邊建筑物、地下管線等的安全。從施工效率方面考慮，優(yōu)化的支撐體系可以減少施工工序的相互干擾，加快施工進(jìn)度，縮短工程建設(shè)周期。從經(jīng)濟(jì)成本方面分析，通過科學(xué)設(shè)計混合支撐體系，避免過度設(shè)計和不必要的浪費(fèi)，能夠降低工程成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在國外，對于狹長型地鐵車站基坑支撐體系的研究開展較早。一些發(fā)達(dá)國家如美國、日本、德國等，憑借先進(jìn)的技術(shù)和豐富的工程經(jīng)驗，在基坑工程領(lǐng)域取得了眾多成果。美國在基坑支撐結(jié)構(gòu)的材料研發(fā)和施工工藝創(chuàng)新方面投入了大量資源，研發(fā)出高強(qiáng)度、耐腐蝕的新型支撐材料，有效提高了支撐體系的耐久性和承載能力；日本則注重對基坑開挖過程中土體變形和應(yīng)力變化的精細(xì)化研究，通過大量的現(xiàn)場監(jiān)測和數(shù)值模擬，建立了較為完善的基坑變形預(yù)測模型。在國內(nèi)，隨著地鐵建設(shè)的大規(guī)模開展，對狹長型基坑支撐體系的研究也日益深入。學(xué)者們從理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場試驗等多個角度進(jìn)行研究，取得了一系列具有實(shí)際應(yīng)用價值的成果。彭社琴從圍護(hù)墻體厚度、支撐間距、支撐剛度三個方面進(jìn)行了三維數(shù)值分析，探究其對基坑穩(wěn)定性的影響；張戈等人提出了包含圍護(hù)墻（樁）剛度、基坑深度、支撐剛度、支撐水平及豎向間距、地基加固等多個變量的MVSS綜合剛度模型，該模型能更全面地反映基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的整體屬性，為基坑設(shè)計提供了更科學(xué)的依據(jù)。然而，現(xiàn)有研究仍存在一些不足之處。在理論研究方面，雖然已經(jīng)建立了一些基坑穩(wěn)定性分析理論和計算模型，但對于狹長型基坑的特殊受力和變形特性考慮不夠充分，部分理論模型在實(shí)際應(yīng)用中存在一定的局限性。在數(shù)值模擬方面，雖然數(shù)值模擬技術(shù)在基坑工程中得到了廣泛應(yīng)用，但由于巖土體材料的復(fù)雜性和不確定性，模擬結(jié)果與實(shí)際情況可能存在一定偏差，且目前對于混合支撐體系的模擬研究還不夠深入，無法準(zhǔn)確反映其在復(fù)雜工況下的力學(xué)性能。在現(xiàn)場試驗方面，由于試驗條件的限制和試驗成本的高昂，現(xiàn)場試驗的數(shù)量相對較少，且試驗數(shù)據(jù)的代表性和普遍性有待提高，難以全面驗證和完善理論研究與數(shù)值模擬的結(jié)果。本研究將在前人研究的基礎(chǔ)上，針對現(xiàn)有研究的不足，深入開展對狹長型地鐵車站基坑混合支撐體系的研究。通過綜合運(yùn)用理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場監(jiān)測等方法，全面分析混合支撐體系的受力特性、變形規(guī)律以及與土體的相互作用機(jī)制，優(yōu)化混合支撐體系的設(shè)計方法和施工工藝，為狹長型地鐵車站基坑工程的安全、高效建設(shè)提供更可靠的技術(shù)支持。1.3研究內(nèi)容與方法1.3.1研究內(nèi)容本研究聚焦于狹長型地鐵車站基坑的混合支撐體系，旨在深入剖析其力學(xué)性能、設(shè)計要點(diǎn)與施工工藝，為工程實(shí)踐提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。具體研究內(nèi)容如下：混合支撐體系類型分析：系統(tǒng)梳理適用于狹長型地鐵車站基坑的各類混合支撐體系，包括內(nèi)支撐與錨桿混合支撐體系、鋼支撐與混凝土支撐混合支撐體系、排樁與地下連續(xù)墻混合圍護(hù)支撐體系等。深入分析不同類型混合支撐體系的結(jié)構(gòu)組成、工作原理、適用條件及優(yōu)缺點(diǎn)。例如，對于內(nèi)支撐與錨桿混合支撐體系，研究其在不同地質(zhì)條件下如何合理配置內(nèi)支撐和錨桿的數(shù)量、間距及長度，以充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)對基坑側(cè)壁的有效支撐；對于鋼支撐與混凝土支撐混合支撐體系，探討在不同施工階段，如何根據(jù)基坑的受力特點(diǎn)和變形要求，優(yōu)化鋼支撐和混凝土支撐的布置方式和施工順序。混合支撐體系設(shè)計要點(diǎn)研究：基于狹長型基坑的受力特性和變形規(guī)律，結(jié)合工程實(shí)例，運(yùn)用理論分析和數(shù)值模擬手段，深入研究混合支撐體系的設(shè)計要點(diǎn)。從支撐結(jié)構(gòu)的選型、布置、計算模型建立、參數(shù)確定等方面進(jìn)行詳細(xì)分析。例如，在支撐結(jié)構(gòu)選型時，考慮基坑的深度、寬度、地質(zhì)條件、周邊環(huán)境等因素，選擇最適宜的支撐類型和組合方式；在支撐布置方面，研究如何合理確定支撐的水平和豎向間距，以確保支撐體系的整體穩(wěn)定性和對基坑變形的有效控制；在建立計算模型時，考慮土體與支撐結(jié)構(gòu)的相互作用，選擇合適的本構(gòu)模型和計算參數(shù)，提高計算結(jié)果的準(zhǔn)確性。混合支撐體系力學(xué)性能研究：運(yùn)用有限元分析軟件，建立不同類型混合支撐體系的數(shù)值模型，模擬基坑開挖過程中支撐體系的受力和變形情況。分析支撐結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布、變形規(guī)律以及與土體的相互作用機(jī)制。通過改變支撐體系的參數(shù)，如支撐剛度、支撐間距、錨桿長度等，研究其對支撐體系力學(xué)性能的影響。例如，通過數(shù)值模擬分析，研究支撐剛度的變化對基坑側(cè)壁水平位移和支撐軸力的影響規(guī)律，為支撐體系的優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)。施工工藝與質(zhì)量控制研究：結(jié)合實(shí)際工程案例，研究混合支撐體系的施工工藝和流程，包括支撐結(jié)構(gòu)的安裝、拆除、土方開挖順序等。分析施工過程中可能出現(xiàn)的問題及應(yīng)對措施，如支撐結(jié)構(gòu)的連接質(zhì)量問題、土方開挖引起的基坑變形過大等。提出針對混合支撐體系施工的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)測方法，確保施工過程的安全和質(zhì)量。例如，制定支撐結(jié)構(gòu)安裝的質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)，明確支撐連接部位的焊接質(zhì)量、螺栓緊固程度等要求；建立基坑變形監(jiān)測方案，確定監(jiān)測項目、監(jiān)測頻率和預(yù)警值，及時發(fā)現(xiàn)和處理施工過程中的異常情況。工程應(yīng)用案例分析：選取多個具有代表性的狹長型地鐵車站基坑工程案例，對其混合支撐體系的設(shè)計、施工和監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析?？偨Y(jié)成功經(jīng)驗和存在的問題，評估混合支撐體系在實(shí)際工程中的應(yīng)用效果。通過案例對比分析，探討不同地質(zhì)條件、基坑規(guī)模和周邊環(huán)境下混合支撐體系的適用性和優(yōu)化方向。例如，對比不同案例中混合支撐體系的設(shè)計參數(shù)、施工工藝和監(jiān)測結(jié)果，分析其在控制基坑變形、保障周邊環(huán)境安全等方面的差異，為類似工程提供參考。1.3.2研究方法本研究綜合運(yùn)用多種研究方法，確保研究的全面性、科學(xué)性和實(shí)用性，具體如下：文獻(xiàn)研究法：廣泛查閱國內(nèi)外關(guān)于狹長型地鐵車站基坑支撐體系的相關(guān)文獻(xiàn)，包括學(xué)術(shù)論文、研究報告、工程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等。梳理已有研究成果，了解該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，分析現(xiàn)有研究的不足之處，為本研究提供理論基礎(chǔ)和研究思路。通過對大量文獻(xiàn)的分析，總結(jié)出不同類型支撐體系的特點(diǎn)、適用范圍以及在實(shí)際應(yīng)用中存在的問題，為后續(xù)研究提供參考依據(jù)。案例分析法：選取多個實(shí)際的狹長型地鐵車站基坑工程案例，深入研究其混合支撐體系的設(shè)計方案、施工過程和監(jiān)測數(shù)據(jù)。通過對案例的詳細(xì)分析，總結(jié)成功經(jīng)驗和教訓(xùn)，驗證理論研究和數(shù)值模擬的結(jié)果，為混合支撐體系的優(yōu)化設(shè)計和施工提供實(shí)踐依據(jù)。例如，通過對某一具體工程案例的分析，研究在復(fù)雜地質(zhì)條件和周邊環(huán)境下，混合支撐體系的設(shè)計和施工要點(diǎn)，以及如何通過有效的監(jiān)測手段確保工程的安全進(jìn)行。數(shù)值模擬法：利用專業(yè)的有限元分析軟件，如ANSYS、PLAXIS等，建立狹長型地鐵車站基坑混合支撐體系的數(shù)值模型。模擬基坑開挖過程中土體與支撐結(jié)構(gòu)的相互作用，分析支撐體系的受力特性、變形規(guī)律以及不同工況下的響應(yīng)。通過數(shù)值模擬，可以快速、準(zhǔn)確地獲取大量數(shù)據(jù)，為支撐體系的設(shè)計和優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持。例如，通過數(shù)值模擬分析不同支撐剛度和間距對基坑變形的影響，從而確定最優(yōu)的支撐參數(shù)。理論分析法：基于土力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等相關(guān)理論，建立混合支撐體系的力學(xué)分析模型。推導(dǎo)支撐結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形計算公式，分析支撐體系的穩(wěn)定性和承載能力。結(jié)合工程實(shí)際，對理論計算結(jié)果進(jìn)行驗證和修正，為混合支撐體系的設(shè)計提供理論依據(jù)。例如，運(yùn)用結(jié)構(gòu)力學(xué)理論，分析內(nèi)支撐和錨桿的受力情況，推導(dǎo)其內(nèi)力計算公式，為支撐體系的設(shè)計提供理論支持。二、狹長型地鐵車站基坑特點(diǎn)分析2.1幾何特征狹長型地鐵車站基坑的顯著幾何特征是其長寬比大，通常情況下，其長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過寬度，一般長寬比可達(dá)5:1甚至更高。這種特殊的形狀使得基坑在力學(xué)行為上與常規(guī)形狀基坑存在明顯差異。在基坑開挖過程中，由于長度方向的尺寸較大，縱向的變形協(xié)調(diào)成為關(guān)鍵問題。例如，當(dāng)基坑沿縱向進(jìn)行分段開挖時，不同分段之間的土體位移和應(yīng)力分布會相互影響。如果在支撐體系設(shè)計時沒有充分考慮這種縱向的相互作用，就可能導(dǎo)致基坑在縱向出現(xiàn)不均勻沉降或變形，進(jìn)而影響基坑的整體穩(wěn)定性。與常規(guī)基坑相比，狹長型基坑的形狀特殊性還體現(xiàn)在其受力的不均勻性更為突出。常規(guī)基坑在各個方向上的受力相對較為均勻，而狹長型基坑由于其長寬比大，寬度方向的約束相對較弱，在側(cè)向土壓力的作用下，更容易發(fā)生側(cè)向變形。例如，在基坑的短邊方向，由于支撐體系的間距相對較大，土體的側(cè)向位移可能會比長邊方向更大。這種不均勻的受力和變形情況對支撐體系的設(shè)計提出了更高的要求，需要更加精確地計算和分析支撐結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，以確保支撐體系能夠有效地控制基坑的變形。從實(shí)際工程案例來看，某地鐵車站狹長型基坑，長度為300m，寬度為20m，長寬比達(dá)到15:1。在基坑開挖過程中，盡管在寬度方向設(shè)置了多道內(nèi)支撐，但由于縱向長度較長，基坑中部出現(xiàn)了明顯的縱向裂縫，這是由于縱向變形不協(xié)調(diào)導(dǎo)致的。此外，基坑短邊方向的側(cè)向位移也明顯大于長邊方向，最大側(cè)向位移達(dá)到了30mm，超出了設(shè)計允許值，對周邊環(huán)境造成了一定的影響。這充分說明了狹長型地鐵車站基坑的幾何特征對支撐體系設(shè)計的重要影響，在設(shè)計過程中必須充分考慮這些因素，以確?；拥陌踩头€(wěn)定。2.2工程地質(zhì)條件影響工程地質(zhì)條件是影響?yīng)M長型地鐵車站基坑穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素之一，不同的地質(zhì)條件對基坑的穩(wěn)定性和支撐體系的設(shè)計有著顯著影響。在軟土地層中，由于土體的抗剪強(qiáng)度較低、壓縮性較高，基坑開挖后容易產(chǎn)生較大的側(cè)向位移和沉降。軟土的流變性使得基坑的變形會隨著時間的推移而不斷發(fā)展，如果支撐體系的設(shè)計不能充分考慮這一特性，可能導(dǎo)致基坑在施工過程中出現(xiàn)失穩(wěn)的風(fēng)險。例如，在上海某地鐵車站狹長型基坑工程中，場地主要為深厚的軟黏土地層，在基坑開挖初期，雖然按照常規(guī)設(shè)計設(shè)置了內(nèi)支撐，但隨著開挖深度的增加和時間的延長，基坑側(cè)壁出現(xiàn)了明顯的側(cè)向位移，部分支撐軸力也超出了設(shè)計值。經(jīng)分析，是由于軟土的流變特性導(dǎo)致土體對支撐結(jié)構(gòu)的壓力持續(xù)增加，而原設(shè)計的支撐剛度和強(qiáng)度無法滿足長期變形控制的要求。在砂土地層中，基坑的主要問題是土體的滲透性較大，容易發(fā)生流砂、管涌等現(xiàn)象，影響基坑的穩(wěn)定性。砂土地層的顆粒間黏聚力較小，在動水壓力的作用下，砂土顆粒容易被水流帶走，從而破壞基坑的土體結(jié)構(gòu)。當(dāng)基坑降水措施不當(dāng)或止水帷幕存在缺陷時，地下水可能會攜帶砂土涌入基坑，導(dǎo)致基坑底部隆起、邊坡坍塌等事故。如廣州某地鐵車站基坑位于砂土地層，在施工過程中，由于止水帷幕局部出現(xiàn)滲漏，導(dǎo)致基坑內(nèi)出現(xiàn)流砂現(xiàn)象，基坑底部土體被掏空，周邊地面發(fā)生塌陷，嚴(yán)重影響了施工安全和周邊環(huán)境。巖石地層的基坑穩(wěn)定性相對較好，但巖石的節(jié)理、裂隙等地質(zhì)構(gòu)造會對基坑的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。當(dāng)基坑開挖面穿過巖石的節(jié)理、裂隙時，巖體的完整性被破壞，容易形成局部的滑動面，導(dǎo)致巖體失穩(wěn)。巖石的風(fēng)化程度也會影響其力學(xué)性能，風(fēng)化嚴(yán)重的巖石強(qiáng)度降低，需要在支撐體系設(shè)計中予以考慮。例如，在重慶某地鐵車站狹長型基坑工程中，基坑部分位于巖石地層，但巖石存在較多的節(jié)理和裂隙。在基坑開挖過程中，由于未對這些地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行充分的勘察和分析，開挖后部分巖體沿節(jié)理面發(fā)生了滑動，對基坑的安全造成了威脅。針對不同的地質(zhì)條件，支撐體系需要有特殊的設(shè)計要求。在軟土地層中，通常需要增加支撐的剛度和強(qiáng)度，減小支撐的間距，以提高對基坑變形的控制能力。采用剛度較大的混凝土支撐或增加鋼支撐的截面尺寸，加密支撐的布置，可有效減小基坑的側(cè)向位移。也可采用地基加固措施，如對基坑底部土體進(jìn)行注漿加固，提高土體的抗剪強(qiáng)度和承載能力，從而減少基坑的沉降和隆起。在砂土地層中，關(guān)鍵是要做好止水和降水措施，確?；觾?nèi)的水位低于開挖面。設(shè)置有效的止水帷幕，如地下連續(xù)墻、SMW工法樁等，阻止地下水的涌入；合理設(shè)計降水井的布局和降水方案，控制降水速度和降深，避免因降水引起的地面沉降和流砂、管涌等問題。同時，可在基坑周邊設(shè)置回灌井，以保持地下水的水位平衡，減少對周邊環(huán)境的影響。在巖石地層中，對于節(jié)理、裂隙發(fā)育的巖體，可采用錨桿、錨索等支護(hù)措施，將不穩(wěn)定的巖體與穩(wěn)定的巖體錨固在一起，增強(qiáng)巖體的穩(wěn)定性。對于風(fēng)化嚴(yán)重的巖石，可采取表面防護(hù)措施，如噴射混凝土、掛網(wǎng)噴漿等，防止巖石進(jìn)一步風(fēng)化和剝落。2.3周邊環(huán)境復(fù)雜性地鐵車站通常建于城市核心區(qū)域，周邊環(huán)境復(fù)雜，建筑物密集、地下管線交錯縱橫，這些因素對狹長型地鐵車站基坑施工產(chǎn)生重大影響，增加了施工難度和風(fēng)險。周邊建筑物對基坑施工影響顯著。鄰近建筑物的基礎(chǔ)形式、埋深以及與基坑的距離，都決定了基坑開挖對其產(chǎn)生的影響程度。當(dāng)基坑開挖導(dǎo)致土體位移和應(yīng)力變化時，鄰近建筑物可能出現(xiàn)不均勻沉降、傾斜甚至開裂等問題。如果基坑緊鄰高層建筑，高層建筑的自重較大，地基土已經(jīng)承受了較大的壓力，基坑開挖引起的土體擾動可能會打破原有的應(yīng)力平衡，導(dǎo)致建筑物基礎(chǔ)產(chǎn)生附加沉降。某地鐵車站狹長型基坑施工時，由于緊鄰一棟10層的居民樓，且基坑與居民樓基礎(chǔ)的距離較近，在基坑開挖過程中，居民樓出現(xiàn)了墻體開裂和地面下沉的情況。經(jīng)調(diào)查分析，是由于基坑開挖引起的土體位移導(dǎo)致居民樓基礎(chǔ)受到影響，最終不得不采取地基加固和建筑物糾偏等措施，以保障居民樓的安全。地下管線也是影響基坑施工的關(guān)鍵因素。城市地下管線種類繁多，包括供水、排水、燃?xì)?、電力、通信等管線，其材質(zhì)、管徑、埋深和分布情況各不相同。在基坑施工過程中，一旦對地下管線造成破壞，不僅會影響基坑施工進(jìn)度，還可能引發(fā)嚴(yán)重的安全事故和社會影響。如某地鐵車站基坑施工中，由于對地下管線的勘察不夠詳細(xì)，在土方開挖時不慎挖斷了一條供水主管道，導(dǎo)致周邊區(qū)域大面積停水，給居民生活和生產(chǎn)帶來極大不便，同時也延誤了基坑施工工期，增加了工程成本。在應(yīng)對復(fù)雜周邊環(huán)境時，混合支撐體系具有顯著優(yōu)勢?；旌现误w系可以根據(jù)周邊建筑物和地下管線的分布情況進(jìn)行靈活設(shè)計和布置。對于靠近重要建筑物的一側(cè)，可以增加支撐的剛度和強(qiáng)度，減小基坑的變形，從而降低對建筑物的影響；對于地下管線密集的區(qū)域，可以采用對土體擾動較小的支撐形式，如錨桿支撐，減少對管線的破壞風(fēng)險?；旌现误w系還可以結(jié)合其他保護(hù)措施，如土體加固、隔離樁等，進(jìn)一步降低基坑施工對周邊環(huán)境的影響。在某地鐵車站基坑施工中，采用了內(nèi)支撐與錨桿混合支撐體系，在靠近建筑物的一側(cè)加密了內(nèi)支撐，并設(shè)置了隔離樁，有效地控制了基坑的變形，保護(hù)了建筑物的安全；在地下管線密集區(qū)域，采用了錨桿支撐，并對管線周圍的土體進(jìn)行了注漿加固，避免了施工過程中對管線的破壞。三、混合支撐體系類型及適用條件3.1常見混合支撐體系類型在狹長型地鐵車站基坑工程中，為了滿足不同的工程需求，常采用多種混合支撐體系。這些體系將不同類型的支撐結(jié)構(gòu)有機(jī)結(jié)合，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，有效提高基坑的穩(wěn)定性和施工效率。3.1.1內(nèi)支撐與錨桿混合支撐體系內(nèi)支撐與錨桿混合支撐體系是將內(nèi)支撐和錨桿兩種支撐形式相結(jié)合。內(nèi)支撐通常采用鋼支撐或混凝土支撐，能夠提供強(qiáng)大的側(cè)向支撐力，有效限制基坑側(cè)壁的位移。錨桿則通過將拉力傳遞到穩(wěn)定的土體或巖體中，為基坑提供額外的錨固力。在某地鐵車站狹長型基坑工程中，基坑深度較大，周邊場地狹窄，無法設(shè)置過多的內(nèi)支撐。采用內(nèi)支撐與錨桿混合支撐體系，在基坑上部設(shè)置兩道混凝土內(nèi)支撐，以控制基坑上部的變形；在基坑下部設(shè)置錨桿，利用錨桿的錨固作用，增強(qiáng)基坑下部土體的穩(wěn)定性。這種混合支撐體系充分發(fā)揮了內(nèi)支撐和錨桿的優(yōu)點(diǎn)，既滿足了基坑的穩(wěn)定性要求，又減少了內(nèi)支撐對施工空間的占用，提高了施工效率。內(nèi)支撐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在于其能夠直接承受基坑側(cè)壁傳來的土壓力和水壓力，通過支撐結(jié)構(gòu)將力傳遞到基坑的周邊土體或基礎(chǔ)上。內(nèi)支撐的布置形式多樣，常見的有對撐、角撐、桁架式支撐等。對撐形式簡單，受力明確，適用于基坑形狀較為規(guī)則的情況；角撐則適用于基坑的角部，能夠有效增強(qiáng)角部的穩(wěn)定性；桁架式支撐則適用于跨度較大的基坑，能夠提高支撐的承載能力。錨桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是一端錨固在穩(wěn)定的土體或巖體中，另一端與基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)相連。錨桿通常由桿體、錨固段、自由段和錨頭組成。錨固段通過與土體或巖體的摩擦力和粘結(jié)力，將錨桿固定在穩(wěn)定的地層中；自由段則起到傳遞拉力的作用；錨頭則用于連接錨桿和圍護(hù)結(jié)構(gòu)，將拉力傳遞到圍護(hù)結(jié)構(gòu)上。3.1.2鋼支撐與混凝土支撐混合支撐體系鋼支撐與混凝土支撐混合支撐體系結(jié)合了鋼支撐和混凝土支撐的優(yōu)點(diǎn)。鋼支撐具有安裝速度快、可重復(fù)使用、自重輕等特點(diǎn)，能夠在基坑開挖過程中快速提供支撐力，適應(yīng)施工進(jìn)度的要求?；炷林蝿t具有剛度大、整體性好、耐久性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能夠有效控制基坑的變形，保證基坑的長期穩(wěn)定性。在某地鐵車站狹長型基坑工程中，考慮到基坑開挖初期需要快速形成支撐體系，以減少土體的暴露時間，采用了鋼支撐作為臨時支撐。在基坑開挖到一定深度后，為了保證基坑的長期穩(wěn)定性，在關(guān)鍵部位設(shè)置了混凝土支撐。通過這種鋼支撐與混凝土支撐混合的方式，既滿足了施工進(jìn)度的要求，又確保了基坑的安全穩(wěn)定。鋼支撐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是由鋼材制成，常見的有鋼管支撐、H型鋼支撐等。鋼支撐的截面形式多樣，可根據(jù)工程需要進(jìn)行選擇。鋼支撐的連接方式通常采用焊接或螺栓連接，連接方便，施工速度快?；炷林我话悴捎娩摻罨炷两Y(jié)構(gòu)，通過現(xiàn)場澆筑形成?；炷林蔚慕孛娉叽巛^大，能夠提供較大的剛度和承載能力?；炷林蔚墓?jié)點(diǎn)通常采用剛性節(jié)點(diǎn)，能夠保證支撐體系的整體性和穩(wěn)定性。在實(shí)際應(yīng)用中，鋼支撐和混凝土支撐的布置需要根據(jù)基坑的形狀、深度、地質(zhì)條件等因素進(jìn)行合理設(shè)計。一般來說，在基坑的上部或需要快速形成支撐的部位，優(yōu)先采用鋼支撐；在基坑的下部或?qū)ψ冃慰刂埔筝^高的部位，采用混凝土支撐。3.1.3排樁與地下連續(xù)墻混合圍護(hù)支撐體系排樁與地下連續(xù)墻混合圍護(hù)支撐體系是將排樁和地下連續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，結(jié)合內(nèi)支撐或錨桿形成的混合支撐體系。排樁具有施工速度快、成本較低等優(yōu)點(diǎn)，適用于土質(zhì)較好、基坑深度較淺的情況。地下連續(xù)墻則具有剛度大、止水效果好等優(yōu)點(diǎn)，適用于土質(zhì)較差、基坑深度較大或?qū)χ苓叚h(huán)境要求較高的情況。在某地鐵車站狹長型基坑工程中，基坑部分區(qū)域土質(zhì)較好，采用了排樁作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)；部分區(qū)域土質(zhì)較差，且緊鄰重要建筑物，采用了地下連續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)。在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的支撐方面，根據(jù)不同區(qū)域的受力情況，分別采用了內(nèi)支撐和錨桿支撐。這種排樁與地下連續(xù)墻混合圍護(hù)支撐體系，充分發(fā)揮了兩種圍護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，提高了基坑的安全性和適應(yīng)性。排樁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是由一系列的樁體組成，樁體之間通過冠梁或腰梁連接。排樁的樁型有鉆孔灌注樁、挖孔灌注樁、預(yù)制樁等。鉆孔灌注樁施工時對周邊環(huán)境影響較小，樁身質(zhì)量較易控制；挖孔灌注樁適用于無水或水量較小的地層；預(yù)制樁則具有施工速度快、樁身質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。地下連續(xù)墻是在地面上采用專門的成槽設(shè)備，沿著基坑的周邊，在泥漿護(hù)壁的條件下開挖出具有一定寬度和深度的溝槽，然后將鋼筋籠吊放入溝槽，采用導(dǎo)管法在充滿泥漿的溝槽中澆筑混凝土，形成一個單元槽段，各單元槽段之間以特定的接頭方式連接，形成一道連續(xù)的地下墻體。地下連續(xù)墻的墻體厚度一般為600mm-1200mm，能夠承受較大的土壓力和水壓力，同時具有良好的止水性能。在排樁與地下連續(xù)墻混合圍護(hù)支撐體系中，排樁和地下連續(xù)墻的布置需要根據(jù)基坑的地質(zhì)條件、周邊環(huán)境等因素進(jìn)行合理設(shè)計。一般來說，在基坑的土質(zhì)較好、對變形控制要求相對較低的區(qū)域，采用排樁；在基坑的土質(zhì)較差、對變形控制要求較高或需要良好止水性能的區(qū)域，采用地下連續(xù)墻。3.2不同類型支撐體系的力學(xué)性能對比為深入了解不同類型混合支撐體系在狹長型地鐵車站基坑中的力學(xué)性能差異，本研究綜合運(yùn)用理論分析和數(shù)值模擬方法，從承載能力和變形特性等關(guān)鍵方面展開詳細(xì)對比。在承載能力方面，不同混合支撐體系的表現(xiàn)各有特點(diǎn)。以內(nèi)支撐與錨桿混合支撐體系為例，通過理論分析，根據(jù)靜力平衡原理和材料力學(xué)相關(guān)知識，可推導(dǎo)其在不同工況下的承載能力計算公式。假設(shè)內(nèi)支撐采用鋼支撐，其截面為圓形，直徑為D，壁厚為t，鋼材的屈服強(qiáng)度為f_y，則內(nèi)支撐的抗壓承載能力N_{s}可按下式計算：N_{s}=\frac{\pi}{4}[(D)^{2}-(D-2t)^{2}]f_y。對于錨桿，假設(shè)錨桿的直徑為d，錨固長度為L，土體與錨桿之間的粘結(jié)強(qiáng)度為\tau，則錨桿的抗拔承載能力N_{m}可表示為：N_{m}=\pidL\tau。整個混合支撐體系的承載能力則需綜合考慮內(nèi)支撐和錨桿的協(xié)同作用，以及土體的力學(xué)性質(zhì)和基坑的邊界條件等因素。運(yùn)用數(shù)值模擬軟件ANSYS建立該混合支撐體系的三維模型，模擬基坑開挖過程中支撐體系的受力情況。在模擬中，設(shè)置不同的工況，如改變基坑的開挖深度、內(nèi)支撐的間距和錨桿的長度等參數(shù)，分析支撐體系的承載能力變化。結(jié)果表明，當(dāng)基坑開挖深度增加時，內(nèi)支撐的軸力和錨桿的拉力均逐漸增大，體系的承載能力逐漸接近極限狀態(tài)。在一定范圍內(nèi)，減小內(nèi)支撐間距或增加錨桿長度，可有效提高體系的承載能力，但當(dāng)參數(shù)超過一定值后，承載能力的提升幅度逐漸減小。對于鋼支撐與混凝土支撐混合支撐體系，鋼支撐的承載能力主要取決于鋼材的強(qiáng)度和截面尺寸，其計算公式與內(nèi)支撐與錨桿混合支撐體系中的鋼支撐類似。混凝土支撐的承載能力則需考慮混凝土的抗壓強(qiáng)度、截面尺寸以及配筋情況等因素。根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理，混凝土支撐的抗壓承載能力N_{c}可通過下式估算：N_{c}=f_{c}A_{c}+f_{y}A_{s}，其中f_{c}為混凝土的抗壓強(qiáng)度設(shè)計值，A_{c}為混凝土的截面面積，f_{y}為鋼筋的屈服強(qiáng)度，A_{s}為鋼筋的截面面積。通過數(shù)值模擬分析發(fā)現(xiàn)，在基坑開挖初期，鋼支撐能夠快速承擔(dān)土體壓力，隨著開挖深度的增加，混凝土支撐逐漸發(fā)揮其剛度大的優(yōu)勢，兩者相互配合，使體系的承載能力得到有效保障。在不同工況下，如改變鋼支撐和混凝土支撐的布置方式和比例，體系的承載能力也會發(fā)生顯著變化。當(dāng)增加混凝土支撐的比例時，體系的整體承載能力有所提高，但同時也會增加施工成本和工期。排樁與地下連續(xù)墻混合圍護(hù)支撐體系的承載能力分析更為復(fù)雜，需要考慮排樁和地下連續(xù)墻的協(xié)同工作以及支撐結(jié)構(gòu)的作用。排樁的承載能力主要取決于樁身的強(qiáng)度和入土深度，地下連續(xù)墻的承載能力則與墻體的厚度、混凝土強(qiáng)度以及墻底的支承條件等因素有關(guān)。通過理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，研究發(fā)現(xiàn)，在土質(zhì)較好的區(qū)域，排樁能夠較好地承擔(dān)土體壓力；在土質(zhì)較差或?qū)ψ冃慰刂埔筝^高的區(qū)域，地下連續(xù)墻發(fā)揮主導(dǎo)作用。當(dāng)排樁和地下連續(xù)墻合理組合時，體系的承載能力能夠滿足基坑的穩(wěn)定性要求，且在不同工況下具有較好的適應(yīng)性。在變形特性方面，不同混合支撐體系的變形規(guī)律也存在差異。內(nèi)支撐與錨桿混合支撐體系中，基坑的變形主要包括側(cè)向位移和豎向沉降。通過理論分析，運(yùn)用彈性力學(xué)和土力學(xué)的相關(guān)理論，可建立基坑變形的計算模型。假設(shè)基坑的側(cè)向位移為u，豎向沉降為w，則可通過求解相應(yīng)的偏微分方程得到位移的解析解。在數(shù)值模擬中，通過設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)，實(shí)時監(jiān)測基坑在開挖過程中的變形情況。結(jié)果顯示，基坑的側(cè)向位移在開挖深度較大時，主要集中在基坑的中下部，且隨著錨桿長度的增加和內(nèi)支撐剛度的提高，側(cè)向位移逐漸減小。豎向沉降則在整個基坑范圍內(nèi)均有分布，且在基坑中部沉降較大，通過合理布置錨桿和內(nèi)支撐，可有效控制豎向沉降。鋼支撐與混凝土支撐混合支撐體系的變形特性與兩種支撐的剛度和布置方式密切相關(guān)。由于鋼支撐的剛度相對較小，在基坑開挖初期，鋼支撐的變形較大，隨著混凝土支撐的設(shè)置和發(fā)揮作用，體系的整體變形逐漸減小。數(shù)值模擬結(jié)果表明，在鋼支撐與混凝土支撐的交接部位，變形存在一定的突變，需要通過合理的連接構(gòu)造來減小這種突變對體系變形的影響。在不同工況下，如改變鋼支撐和混凝土支撐的施工順序和時間間隔，體系的變形也會發(fā)生變化。先施工鋼支撐，后施工混凝土支撐，并在混凝土支撐達(dá)到一定強(qiáng)度后拆除鋼支撐，可有效控制基坑的變形。排樁與地下連續(xù)墻混合圍護(hù)支撐體系的變形主要表現(xiàn)為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移和基坑底部的隆起。排樁的側(cè)向位移相對較大，尤其是在樁間土的作用下，容易出現(xiàn)局部變形。地下連續(xù)墻的側(cè)向位移較小，但在墻底可能會出現(xiàn)一定的轉(zhuǎn)動。通過數(shù)值模擬分析發(fā)現(xiàn)，在基坑開挖過程中，排樁與地下連續(xù)墻的變形相互影響，合理調(diào)整兩者的間距和連接方式，可減小這種相互影響，降低基坑的整體變形。在基坑底部，由于土體的卸載作用，會出現(xiàn)一定的隆起，通過對基坑底部土體進(jìn)行加固處理，可有效減小隆起變形。通過理論分析和數(shù)值模擬對不同類型混合支撐體系的力學(xué)性能進(jìn)行對比，結(jié)果表明，每種混合支撐體系都有其獨(dú)特的力學(xué)性能特點(diǎn)和適用條件。在實(shí)際工程中，應(yīng)根據(jù)基坑的幾何特征、工程地質(zhì)條件、周邊環(huán)境以及施工要求等因素，綜合考慮選擇最適宜的混合支撐體系，以確?；拥陌踩€(wěn)定和施工的順利進(jìn)行。3.3適用條件分析不同的混合支撐體系因其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和力學(xué)性能的差異，在狹長型地鐵車站基坑中的適用條件也各不相同。在實(shí)際工程中，需綜合考慮基坑深度、地質(zhì)條件、周邊環(huán)境等多種因素，合理選擇混合支撐體系，以確?；拥陌踩€(wěn)定和施工的順利進(jìn)行?；由疃仁沁x擇混合支撐體系的重要依據(jù)之一。當(dāng)基坑深度較淺時，內(nèi)支撐與錨桿混合支撐體系是一種較為合適的選擇。在基坑深度小于10m的情況下，內(nèi)支撐可以有效地控制基坑上部的變形，而錨桿則可以利用其錨固作用，增強(qiáng)基坑下部土體的穩(wěn)定性。此時，內(nèi)支撐的數(shù)量和間距可以相對較大，錨桿的長度也可以適當(dāng)縮短，從而降低工程成本。當(dāng)基坑深度超過10m時，隨著深度的增加，土體的側(cè)向壓力和基坑的變形風(fēng)險也會增大。此時，鋼支撐與混凝土支撐混合支撐體系可能更為適用。鋼支撐安裝速度快，能夠在基坑開挖初期快速提供支撐力，適應(yīng)施工進(jìn)度的要求；混凝土支撐剛度大、整體性好，在基坑開挖到一定深度后，能夠有效控制基坑的變形，保證基坑的長期穩(wěn)定性。在基坑深度為15m-20m的工程中，通常會在基坑上部設(shè)置鋼支撐，在下部設(shè)置混凝土支撐，以充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢。對于深度超過20m的超深基坑，排樁與地下連續(xù)墻混合圍護(hù)支撐體系則更具優(yōu)勢。地下連續(xù)墻的剛度大、止水效果好，能夠承受較大的土壓力和水壓力，適用于基坑深度較大的情況；排樁在土質(zhì)較好的區(qū)域可以發(fā)揮其施工速度快、成本較低的優(yōu)點(diǎn)。通過將兩者結(jié)合，并合理設(shè)置內(nèi)支撐或錨桿，可以有效保證超深基坑的穩(wěn)定性。地質(zhì)條件對混合支撐體系的選擇有著至關(guān)重要的影響。在軟土地層中，土體的抗剪強(qiáng)度低、壓縮性高，基坑開挖后容易產(chǎn)生較大的側(cè)向位移和沉降。內(nèi)支撐與錨桿混合支撐體系可以通過增加內(nèi)支撐的剛度和強(qiáng)度，減小支撐的間距，以及合理布置錨桿，來提高對基坑變形的控制能力。也可以采用地基加固措施，如對基坑底部土體進(jìn)行注漿加固，提高土體的抗剪強(qiáng)度和承載能力，從而減少基坑的沉降和隆起。在砂土地層中，由于土體的滲透性較大，容易發(fā)生流砂、管涌等現(xiàn)象，影響基坑的穩(wěn)定性。鋼支撐與混凝土支撐混合支撐體系結(jié)合了鋼支撐安裝速度快和混凝土支撐剛度大的優(yōu)點(diǎn)，在應(yīng)對砂土地層的復(fù)雜情況時具有一定優(yōu)勢。在基坑開挖過程中，可先快速安裝鋼支撐，形成臨時支撐體系，減少土體的暴露時間；然后及時施工混凝土支撐，確?；拥拈L期穩(wěn)定性。同時，要做好止水和降水措施，如設(shè)置有效的止水帷幕和合理設(shè)計降水井的布局，以防止地下水對基坑的影響。在巖石地層中，巖石的節(jié)理、裂隙等地質(zhì)構(gòu)造會對基坑的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。排樁與地下連續(xù)墻混合圍護(hù)支撐體系中，地下連續(xù)墻可以有效地隔斷巖石的節(jié)理、裂隙，防止巖體失穩(wěn)；排樁則可以在巖石強(qiáng)度較高的區(qū)域發(fā)揮其作用。對于節(jié)理、裂隙發(fā)育的巖體，可采用錨桿、錨索等支護(hù)措施，將不穩(wěn)定的巖體與穩(wěn)定的巖體錨固在一起，增強(qiáng)巖體的穩(wěn)定性。周邊環(huán)境的復(fù)雜性也是選擇混合支撐體系時需要考慮的重要因素。當(dāng)基坑周邊建筑物密集時，對基坑的變形控制要求較高。內(nèi)支撐與錨桿混合支撐體系可以根據(jù)周邊建筑物的分布情況，靈活調(diào)整內(nèi)支撐和錨桿的布置，增加靠近建筑物一側(cè)的支撐剛度和強(qiáng)度，減小基坑的變形，從而降低對建筑物的影響。在某地鐵車站狹長型基坑工程中，基坑周邊有多棟居民樓和商業(yè)建筑，采用了內(nèi)支撐與錨桿混合支撐體系，在靠近建筑物的一側(cè)加密了內(nèi)支撐，并設(shè)置了隔離樁，有效地控制了基坑的變形，保護(hù)了周邊建筑物的安全。當(dāng)基坑周邊地下管線交錯縱橫時，需要采用對土體擾動較小的支撐形式，以避免對管線造成破壞。鋼支撐與混凝土支撐混合支撐體系中，鋼支撐的安裝和拆除相對方便，對土體的擾動較?。换炷林蝿t可以在關(guān)鍵部位提供穩(wěn)定的支撐力。在地下管線密集區(qū)域，優(yōu)先采用鋼支撐，并對管線周圍的土體進(jìn)行加固處理，可減少施工過程中對管線的影響。四、混合支撐體系設(shè)計要點(diǎn)4.1設(shè)計原則在狹長型地鐵車站基坑混合支撐體系的設(shè)計中，需遵循一系列關(guān)鍵原則，以確保支撐體系能夠有效滿足工程需求，保障基坑施工的安全、經(jīng)濟(jì)與高效進(jìn)行。安全可靠是混合支撐體系設(shè)計的首要原則?；庸こ痰陌踩苯雨P(guān)系到周邊建筑物、地下管線以及施工人員的生命財產(chǎn)安全，因此，支撐體系必須具備足夠的承載能力和穩(wěn)定性，能夠承受基坑開挖過程中土體的側(cè)向壓力、水壓力以及其他可能的荷載作用。在設(shè)計內(nèi)支撐與錨桿混合支撐體系時，要精確計算內(nèi)支撐的軸力和錨桿的拉力，確保其強(qiáng)度和穩(wěn)定性滿足要求。內(nèi)支撐的截面尺寸和材料強(qiáng)度應(yīng)根據(jù)計算結(jié)果合理選擇，錨桿的錨固長度和間距也需嚴(yán)格按照設(shè)計規(guī)范確定，以防止因支撐體系失效而導(dǎo)致基坑坍塌等事故的發(fā)生。經(jīng)濟(jì)合理是設(shè)計中不可忽視的重要原則。在滿足基坑安全要求的前提下，應(yīng)盡量降低工程成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。這需要在支撐體系的選型、材料選用以及施工工藝等方面進(jìn)行綜合考慮。在支撐體系選型時，應(yīng)根據(jù)基坑的具體情況，如基坑深度、地質(zhì)條件、周邊環(huán)境等，對比不同類型混合支撐體系的成本，選擇最經(jīng)濟(jì)適用的方案。對于深度較淺、地質(zhì)條件較好的狹長型基坑，可優(yōu)先考慮采用成本較低的內(nèi)支撐與錨桿混合支撐體系；而對于深度較大、地質(zhì)條件復(fù)雜的基坑，雖然鋼支撐與混凝土支撐混合支撐體系或排樁與地下連續(xù)墻混合圍護(hù)支撐體系的成本相對較高，但從長遠(yuǎn)來看，其安全性和穩(wěn)定性更有保障，能夠避免因基坑事故而帶來的巨大經(jīng)濟(jì)損失。在材料選用方面，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際需求，選擇性價比高的材料。對于鋼支撐，可選用符合國家標(biāo)準(zhǔn)且價格合理的鋼材，在保證支撐強(qiáng)度的前提下，降低材料成本；對于混凝土支撐，可通過優(yōu)化配合比，在滿足設(shè)計強(qiáng)度要求的基礎(chǔ)上，減少水泥等原材料的用量，從而降低成本。施工方便同樣是混合支撐體系設(shè)計中需要重點(diǎn)考慮的原則。支撐體系的設(shè)計應(yīng)便于施工操作，減少施工難度和施工風(fēng)險，同時要有利于加快施工進(jìn)度，縮短工程建設(shè)周期。在設(shè)計鋼支撐與混凝土支撐混合支撐體系時，應(yīng)合理安排鋼支撐和混凝土支撐的施工順序和施工時間。先安裝鋼支撐，利用其安裝速度快的特點(diǎn)，快速形成臨時支撐體系，為后續(xù)的土方開挖和混凝土支撐施工創(chuàng)造條件；在混凝土支撐施工時，應(yīng)優(yōu)化施工工藝，采用先進(jìn)的模板技術(shù)和澆筑方法，提高施工效率，減少施工時間。支撐體系的節(jié)點(diǎn)設(shè)計也應(yīng)簡單可靠，便于施工人員進(jìn)行連接和安裝，確保施工質(zhì)量。支撐體系的設(shè)計還應(yīng)考慮與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)性。在城市地鐵建設(shè)中，基坑周邊通常存在建筑物、地下管線等復(fù)雜的環(huán)境因素，支撐體系的設(shè)計應(yīng)盡量減少對周邊環(huán)境的影響。在靠近建筑物的一側(cè)，可通過增加支撐的剛度和強(qiáng)度，減小基坑的變形，從而降低對建筑物的影響；對于地下管線密集的區(qū)域，可采用對土體擾動較小的支撐形式，如錨桿支撐，避免施工過程中對管線造成破壞。4.2荷載計算與分析在狹長型地鐵車站基坑混合支撐體系的設(shè)計中，準(zhǔn)確計算和分析作用在支撐體系上的荷載至關(guān)重要，這直接關(guān)系到支撐體系的安全性和穩(wěn)定性。主要荷載包括土壓力、水壓力以及施工荷載等，它們各自具有獨(dú)特的特性，對支撐體系的作用也各不相同。土壓力是作用在基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的主要荷載之一，其計算方法主要有經(jīng)典的朗肯土壓力理論和庫侖土壓力理論。朗肯土壓力理論假設(shè)土體為半無限體，且土體與圍護(hù)結(jié)構(gòu)之間無摩擦力，根據(jù)土體的極限平衡條件，推導(dǎo)出主動土壓力和被動土壓力的計算公式。主動土壓力系數(shù)K_a=\tan^2(45^{\circ}-\frac{\varphi}{2})，被動土壓力系數(shù)K_p=\tan^2(45^{\circ}+\frac{\varphi}{2})，其中\(zhòng)varphi為土體的內(nèi)摩擦角。在實(shí)際工程中，由于基坑的形狀和尺寸、土體的性質(zhì)以及施工過程等因素的影響，土壓力的分布并非完全符合理論計算結(jié)果。在狹長型基坑中，由于縱向長度較大，土體的應(yīng)力狀態(tài)在縱向可能存在不均勻性，導(dǎo)致土壓力的分布也會有所變化。因此，在計算土壓力時，需要綜合考慮這些因素，對理論計算結(jié)果進(jìn)行修正。水壓力的計算與地下水位的高度密切相關(guān)。當(dāng)?shù)叵滤桓哂诨拥酌鏁r，水壓力會對基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生作用。水壓力按照靜水壓力計算，計算公式為P_w=\gamma_wh，其中\(zhòng)gamma_w為水的重度，h為計算點(diǎn)到地下水位的深度。在實(shí)際工程中，地下水位的變化可能會受到降水措施、周邊水體補(bǔ)給等因素的影響。在進(jìn)行水壓力計算時，需要準(zhǔn)確確定地下水位的位置，并考慮其可能的變化情況。當(dāng)基坑周邊存在河流、湖泊等水體時，需要考慮水體對地下水位的影響，以及在洪水期等特殊情況下地下水位的升高對水壓力的影響。施工荷載也是支撐體系設(shè)計中不可忽視的因素。施工荷載包括土方開挖機(jī)械的重量、運(yùn)輸車輛的荷載、施工人員和材料的重量等。這些荷載在基坑施工過程中是動態(tài)變化的，且分布不均勻。土方開挖機(jī)械在基坑內(nèi)作業(yè)時，其對支撐體系的作用點(diǎn)和作用力大小會隨著機(jī)械的移動而改變；施工材料的堆放位置和數(shù)量也會影響支撐體系的受力情況。因此，在計算施工荷載時，需要根據(jù)實(shí)際施工情況，合理確定荷載的取值和分布方式。在進(jìn)行支撐體系設(shè)計時，通常會對施工荷載進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯?，以考慮其不確定性和可能的超載情況。這些荷載對支撐體系的作用效果是復(fù)雜的。土壓力和水壓力主要使支撐體系承受側(cè)向壓力，可能導(dǎo)致支撐結(jié)構(gòu)的彎曲、剪切和受壓破壞。當(dāng)土壓力和水壓力過大時，支撐結(jié)構(gòu)可能會發(fā)生過大的變形甚至失穩(wěn)。施工荷載則可能會對支撐體系產(chǎn)生局部的集中荷載，導(dǎo)致支撐結(jié)構(gòu)的局部破壞。土方開挖機(jī)械在作業(yè)時，如果與支撐結(jié)構(gòu)發(fā)生碰撞，可能會使支撐結(jié)構(gòu)受損。在進(jìn)行混合支撐體系設(shè)計時，需要綜合考慮各種荷載的組合作用，通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計和參數(shù)選擇，確保支撐體系能夠安全、可靠地承受這些荷載。4.3支撐結(jié)構(gòu)選型與布置根據(jù)基坑特點(diǎn)和荷載分析結(jié)果，選擇合適的支撐結(jié)構(gòu)類型，并合理布置支撐位置，是混合支撐體系設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。這不僅關(guān)系到基坑的穩(wěn)定性和安全性，還對施工進(jìn)度和成本控制有著重要影響。在支撐結(jié)構(gòu)選型方面，需綜合考慮基坑的深度、地質(zhì)條件、周邊環(huán)境以及施工要求等因素。對于深度較淺的狹長型地鐵車站基坑，當(dāng)基坑深度小于10m時，內(nèi)支撐與錨桿混合支撐體系是一種較為適宜的選擇。在某地鐵車站基坑工程中，基坑深度為8m，地質(zhì)條件為中等強(qiáng)度的黏性土，周邊環(huán)境相對簡單。采用內(nèi)支撐與錨桿混合支撐體系，在基坑上部設(shè)置兩道內(nèi)支撐，有效控制了基坑上部的變形；在基坑下部設(shè)置錨桿，利用錨桿的錨固作用，增強(qiáng)了基坑下部土體的穩(wěn)定性。這種支撐體系既滿足了基坑的穩(wěn)定性要求，又減少了內(nèi)支撐對施工空間的占用，提高了施工效率。當(dāng)基坑深度較大時，如超過10m，鋼支撐與混凝土支撐混合支撐體系可能更為適用。鋼支撐安裝速度快，能夠在基坑開挖初期快速提供支撐力，適應(yīng)施工進(jìn)度的要求；混凝土支撐剛度大、整體性好，在基坑開挖到一定深度后，能夠有效控制基坑的變形，保證基坑的長期穩(wěn)定性。在某地鐵車站狹長型基坑工程中，基坑深度為15m，地質(zhì)條件復(fù)雜，存在軟弱土層和砂土層。在基坑開挖初期，采用鋼支撐作為臨時支撐，快速形成支撐體系，減少了土體的暴露時間；隨著開挖深度的增加，在關(guān)鍵部位設(shè)置混凝土支撐，確保了基坑的長期穩(wěn)定性。通過這種鋼支撐與混凝土支撐混合的方式，既滿足了施工進(jìn)度的要求，又保障了基坑的安全。對于深度超過20m的超深基坑，排樁與地下連續(xù)墻混合圍護(hù)支撐體系則更具優(yōu)勢。地下連續(xù)墻的剛度大、止水效果好，能夠承受較大的土壓力和水壓力，適用于基坑深度較大的情況；排樁在土質(zhì)較好的區(qū)域可以發(fā)揮其施工速度快、成本較低的優(yōu)點(diǎn)。在某超深地鐵車站基坑工程中，基坑深度為25m，部分區(qū)域土質(zhì)較好，采用了排樁作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)；部分區(qū)域土質(zhì)較差，且緊鄰重要建筑物，采用了地下連續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)。在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的支撐方面，根據(jù)不同區(qū)域的受力情況，分別采用了內(nèi)支撐和錨桿支撐。這種排樁與地下連續(xù)墻混合圍護(hù)支撐體系，充分發(fā)揮了兩種圍護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，提高了基坑的安全性和適應(yīng)性。在支撐位置布置方面，需要考慮基坑的受力特點(diǎn)和變形規(guī)律。一般來說，支撐應(yīng)布置在基坑的側(cè)壁和底部，以提供有效的側(cè)向支撐和豎向支撐。在狹長型基坑中，由于縱向長度較大，需要合理設(shè)置支撐的間距，以確保支撐體系的整體穩(wěn)定性。支撐的水平間距不宜過大，否則可能導(dǎo)致基坑側(cè)壁的變形過大；也不宜過小，以免增加工程成本和施工難度。根據(jù)工程經(jīng)驗，對于內(nèi)支撐體系，支撐的水平間距一般在3m-6m之間；對于錨桿支撐體系，錨桿的水平間距一般在1.5m-3m之間。支撐的豎向間距也需要根據(jù)基坑的深度和受力情況進(jìn)行合理確定。在基坑上部，由于土壓力相對較小，支撐的豎向間距可以適當(dāng)增大；在基坑下部，土壓力較大，支撐的豎向間距應(yīng)適當(dāng)減小。在某地鐵車站狹長型基坑工程中，基坑深度為12m，采用鋼支撐與混凝土支撐混合支撐體系。在基坑上部，設(shè)置三道鋼支撐，豎向間距為3m；在基坑下部，設(shè)置兩道混凝土支撐，豎向間距為2m。通過這種合理的豎向間距布置，有效地控制了基坑的變形。支撐的布置還應(yīng)考慮與主體結(jié)構(gòu)的施工順序和方法相協(xié)調(diào)。在主體結(jié)構(gòu)施工過程中，需要拆除部分支撐，因此支撐的布置應(yīng)便于拆除，同時要保證拆除過程中基坑的穩(wěn)定性。在某地鐵車站基坑工程中，采用了先支撐后開挖的施工順序，在主體結(jié)構(gòu)頂板施工完成后，拆除頂板以上的支撐；在主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻施工完成后，拆除側(cè)墻附近的支撐。通過合理安排支撐的拆除順序和方法，確保了主體結(jié)構(gòu)施工的順利進(jìn)行，同時保障了基坑的安全。4.4節(jié)點(diǎn)設(shè)計與構(gòu)造要求支撐體系節(jié)點(diǎn)作為連接不同支撐構(gòu)件的關(guān)鍵部位，其設(shè)計和構(gòu)造直接影響支撐體系的可靠性和穩(wěn)定性。在狹長型地鐵車站基坑混合支撐體系中，節(jié)點(diǎn)設(shè)計需充分考慮不同支撐結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和受力情況，確保節(jié)點(diǎn)連接牢固、傳力明確。在內(nèi)支撐與錨桿混合支撐體系中，內(nèi)支撐與錨桿的連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計至關(guān)重要。內(nèi)支撐通常通過連接件與錨桿的錨頭相連，連接件應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以承受內(nèi)支撐和錨桿傳來的拉力和壓力。在某地鐵車站基坑工程中，內(nèi)支撐采用H型鋼，錨桿為鋼筋錨桿，內(nèi)支撐與錨桿的連接節(jié)點(diǎn)采用特制的連接鋼板。連接鋼板通過高強(qiáng)度螺栓分別與H型鋼和錨桿錨頭連接，為確保連接的可靠性，螺栓的規(guī)格和數(shù)量經(jīng)過嚴(yán)格計算確定，同時在連接部位設(shè)置加勁肋，增強(qiáng)連接節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。鋼支撐與混凝土支撐混合支撐體系中，鋼支撐與混凝土支撐的節(jié)點(diǎn)連接方式有多種。一種常見的方式是在混凝土支撐中預(yù)埋鋼牛腿，鋼支撐通過與鋼牛腿焊接或螺栓連接實(shí)現(xiàn)與混凝土支撐的連接。在某地鐵車站狹長型基坑工程中，采用了這種連接方式。在混凝土支撐施工時，在預(yù)定位置預(yù)埋鋼牛腿，鋼牛腿的尺寸和強(qiáng)度根據(jù)鋼支撐的受力情況進(jìn)行設(shè)計。鋼支撐安裝時，將鋼支撐的端部與鋼牛腿進(jìn)行焊接連接，焊接質(zhì)量嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗，確保焊縫的強(qiáng)度和密封性。為進(jìn)一步提高節(jié)點(diǎn)的可靠性，在鋼支撐與鋼牛腿的連接部位設(shè)置了防脫裝置，防止在施工過程中鋼支撐與鋼牛腿脫離。排樁與地下連續(xù)墻混合圍護(hù)支撐體系中，排樁與地下連續(xù)墻的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造需要確保兩者能夠協(xié)同工作。通常在排樁與地下連續(xù)墻的連接處設(shè)置連接鋼筋或連接件，使排樁和地下連續(xù)墻在受力時能夠相互傳遞荷載。在某地鐵車站基坑工程中，在排樁與地下連續(xù)墻的連接處，通過在地下連續(xù)墻中預(yù)埋連接鋼筋，排樁施工時將連接鋼筋與排樁的鋼筋籠進(jìn)行焊接，使排樁和地下連續(xù)墻形成一個整體。為增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的防水性能，在節(jié)點(diǎn)處設(shè)置了止水鋼板和止水帶，防止地下水從節(jié)點(diǎn)處滲漏。節(jié)點(diǎn)設(shè)計還需考慮施工的便利性和可操作性。節(jié)點(diǎn)構(gòu)造應(yīng)簡單明了，便于施工人員進(jìn)行安裝和連接，同時要保證施工質(zhì)量。在節(jié)點(diǎn)設(shè)計過程中，充分考慮施工工藝和施工順序，避免因節(jié)點(diǎn)設(shè)計不合理而導(dǎo)致施工困難或施工質(zhì)量無法保證。在鋼支撐與混凝土支撐的連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計中，合理安排鋼支撐和混凝土支撐的施工順序，先施工混凝土支撐并預(yù)埋鋼牛腿，待混凝土支撐達(dá)到一定強(qiáng)度后，再安裝鋼支撐并與鋼牛腿連接，這樣既保證了節(jié)點(diǎn)的連接質(zhì)量，又便于施工操作。五、混合支撐體系施工技術(shù)與注意事項5.1施工工藝流程混合支撐體系的施工流程復(fù)雜且關(guān)鍵，各環(huán)節(jié)緊密相連，對基坑的穩(wěn)定性和工程質(zhì)量起著決定性作用。以某典型狹長型地鐵車站基坑采用內(nèi)支撐與錨桿混合支撐體系為例，詳細(xì)闡述其施工工藝流程。施工前，需進(jìn)行周全的準(zhǔn)備工作。深入調(diào)查施工現(xiàn)場及周邊環(huán)境，包括地下管線、建筑物等分布情況，為后續(xù)施工提供基礎(chǔ)信息，避免施工過程中對周邊設(shè)施造成破壞。依據(jù)設(shè)計方案，精準(zhǔn)進(jìn)行測量放線，確定基坑的開挖邊界和支撐體系的位置，測量誤差需嚴(yán)格控制在允許范圍內(nèi)，確保施工的準(zhǔn)確性。同時，準(zhǔn)備好施工所需的材料和設(shè)備，如鋼材、混凝土、錨桿、鉆孔設(shè)備、起重機(jī)等，并對設(shè)備進(jìn)行調(diào)試和維護(hù)，保證其性能良好，能夠正常運(yùn)行。土方開挖是施工的重要環(huán)節(jié)，必須遵循分層分段開挖的原則。在該案例中，根據(jù)基坑的深度和地質(zhì)條件，將土方開挖分為若干層，每層開挖深度控制在2m-3m。在縱向方向上，按照一定長度進(jìn)行分段開挖，每段長度一般為10m-20m，以減少土體的暴露時間和變形。在開挖過程中，及時進(jìn)行邊坡修整，確保邊坡的坡度符合設(shè)計要求，防止邊坡坍塌。采用機(jī)械開挖與人工開挖相結(jié)合的方式，靠近支撐結(jié)構(gòu)和邊坡的部位采用人工開挖，避免機(jī)械對支撐結(jié)構(gòu)和邊坡造成損壞。支撐結(jié)構(gòu)安裝與土方開挖需緊密配合，交叉進(jìn)行。當(dāng)土方開挖至內(nèi)支撐設(shè)計標(biāo)高后，立即進(jìn)行內(nèi)支撐的安裝。以內(nèi)支撐采用鋼支撐為例，先在地面將鋼支撐拼裝成設(shè)計長度，然后利用起重機(jī)將其吊入基坑內(nèi)，安裝在預(yù)先設(shè)置的牛腿上，并通過螺栓或焊接等方式與牛腿連接牢固。安裝完成后，及時施加預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力的大小根據(jù)設(shè)計要求確定，一般為設(shè)計軸力的50%-70%。施加預(yù)應(yīng)力時，采用專用的千斤頂和油泵設(shè)備，按照分級加載的方式進(jìn)行，確保預(yù)應(yīng)力施加均勻、準(zhǔn)確。在土方開挖至錨桿設(shè)計標(biāo)高后，開始進(jìn)行錨桿施工。首先進(jìn)行鉆孔作業(yè)，采用專業(yè)的鉆孔設(shè)備，按照設(shè)計的角度和深度進(jìn)行鉆孔。鉆孔過程中，嚴(yán)格控制鉆孔的垂直度和孔徑，確保錨桿能夠順利安裝。鉆孔完成后，進(jìn)行清孔處理，將孔內(nèi)的泥土和雜物清除干凈。然后安裝錨桿，將錨桿插入孔內(nèi)，并確保錨桿的錨固段位于穩(wěn)定的土層中。接著進(jìn)行注漿作業(yè)，采用水泥砂漿或水泥漿進(jìn)行注漿，注漿壓力和注漿量根據(jù)設(shè)計要求確定，以保證錨桿與土體之間的粘結(jié)力。在整個施工過程中，需密切進(jìn)行基坑監(jiān)測，包括對基坑的位移、沉降、支撐軸力等參數(shù)的監(jiān)測。在基坑周邊和支撐結(jié)構(gòu)上布置監(jiān)測點(diǎn)，按照一定的監(jiān)測頻率進(jìn)行監(jiān)測。在土方開挖和支撐結(jié)構(gòu)施工階段，監(jiān)測頻率一般為每天1-2次；在基坑穩(wěn)定后，監(jiān)測頻率可適當(dāng)降低。通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，及時了解基坑的變形情況和支撐結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，若發(fā)現(xiàn)異常情況，如位移過大、支撐軸力超過設(shè)計值等，立即停止施工，采取相應(yīng)的處理措施，如增加支撐、調(diào)整施工順序等。當(dāng)基坑開挖至設(shè)計標(biāo)高后，迅速進(jìn)行基底處理和墊層施工。清除基底的浮土和雜物，對基底進(jìn)行夯實(shí)或碾壓，使其滿足設(shè)計的承載力要求。然后澆筑混凝土墊層，墊層的厚度和強(qiáng)度根據(jù)設(shè)計要求確定，一般厚度為100mm-200mm，強(qiáng)度等級為C15-C20。墊層施工完成后，為后續(xù)的主體結(jié)構(gòu)施工提供穩(wěn)定的基礎(chǔ)。5.2施工技術(shù)要點(diǎn)在狹長型地鐵車站基坑混合支撐體系的施工過程中，掌握關(guān)鍵施工技術(shù)要點(diǎn)至關(guān)重要，這直接關(guān)系到支撐體系的施工質(zhì)量、基坑的穩(wěn)定性以及工程的順利進(jìn)行。以下將從支撐安裝、預(yù)應(yīng)力施加、土方開挖順序等方面詳細(xì)闡述施工技術(shù)要點(diǎn)。支撐安裝是混合支撐體系施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，其質(zhì)量直接影響支撐體系的承載能力和穩(wěn)定性。在內(nèi)支撐與錨桿混合支撐體系中，內(nèi)支撐的安裝需確保位置準(zhǔn)確、連接牢固。以內(nèi)支撐采用鋼支撐為例，在安裝前，應(yīng)在地面將鋼支撐拼裝成設(shè)計長度，并檢查其平整度和垂直度。利用起重機(jī)將鋼支撐吊入基坑內(nèi)，按照設(shè)計位置放置在預(yù)先設(shè)置的牛腿上，通過高強(qiáng)度螺栓或焊接等方式與牛腿連接。連接部位的螺栓應(yīng)按照規(guī)定的扭矩進(jìn)行緊固，焊接質(zhì)量應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，以保證連接的可靠性。在某地鐵車站基坑工程中，由于鋼支撐連接部位的螺栓未擰緊，在基坑開挖過程中，鋼支撐出現(xiàn)松動，導(dǎo)致基坑側(cè)壁局部變形過大，不得不暫停施工，對鋼支撐進(jìn)行重新加固。錨桿的安裝同樣需要嚴(yán)格控制質(zhì)量。在鉆孔過程中，應(yīng)采用專業(yè)的鉆孔設(shè)備，按照設(shè)計的角度和深度進(jìn)行鉆孔，確保鉆孔的垂直度和孔徑符合要求。鉆孔完成后，及時進(jìn)行清孔處理，將孔內(nèi)的泥土和雜物清除干凈，以保證錨桿與土體之間的粘結(jié)力。安裝錨桿時，將錨桿插入孔內(nèi)，并確保錨桿的錨固段位于穩(wěn)定的土層中。在某工程中，由于鉆孔垂直度控制不當(dāng)，錨桿安裝后無法有效錨固，導(dǎo)致錨桿的抗拔力不足，影響了基坑的穩(wěn)定性。預(yù)應(yīng)力施加是提高支撐體系承載能力和控制基坑變形的重要措施。在鋼支撐與混凝土支撐混合支撐體系中，對于鋼支撐，通常采用液壓千斤頂施加預(yù)應(yīng)力。在施加預(yù)應(yīng)力前，應(yīng)對千斤頂和油泵等設(shè)備進(jìn)行校驗，確保其精度滿足要求。按照設(shè)計要求的預(yù)應(yīng)力值，采用分級加載的方式進(jìn)行施加，一般分3-5級加載，每級加載后應(yīng)穩(wěn)壓一段時間，觀察支撐的變形情況，確保預(yù)應(yīng)力施加均勻、準(zhǔn)確。在某地鐵車站基坑工程中，鋼支撐預(yù)應(yīng)力施加不足，導(dǎo)致基坑在開挖過程中變形過大，影響了周邊建筑物的安全。通過重新對鋼支撐施加預(yù)應(yīng)力，并加強(qiáng)監(jiān)測，基坑變形得到了有效控制。對于混凝土支撐，可通過在支撐內(nèi)設(shè)置預(yù)應(yīng)力筋來施加預(yù)應(yīng)力。在混凝土澆筑前，將預(yù)應(yīng)力筋按照設(shè)計要求布置在支撐內(nèi)，并預(yù)留張拉端。待混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，采用張拉設(shè)備對預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行張拉，施加預(yù)應(yīng)力。在施加預(yù)應(yīng)力過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制張拉應(yīng)力和伸長量，確保預(yù)應(yīng)力的施加符合設(shè)計要求。土方開挖順序?qū)拥姆€(wěn)定性和支撐體系的受力狀態(tài)有著重要影響。在狹長型地鐵車站基坑施工中，應(yīng)遵循“分層、分段、對稱、平衡”的原則進(jìn)行土方開挖。按照基坑的深度和地質(zhì)條件，將土方開挖分為若干層，每層開挖深度不宜過大，一般控制在2m-3m，以減少土體的卸載速率，降低基坑的變形風(fēng)險。在縱向方向上，按照一定長度進(jìn)行分段開挖，每段長度一般為10m-20m，避免過長的開挖段導(dǎo)致土體長時間暴露和支撐體系受力不均。在某地鐵車站狹長型基坑工程中，由于土方開挖未按照分層分段原則進(jìn)行，一次性開挖深度過大，導(dǎo)致基坑側(cè)壁出現(xiàn)坍塌，造成了嚴(yán)重的安全事故。在每層土方開挖過程中，應(yīng)保持對稱、平衡的開挖方式，避免因開挖不均衡導(dǎo)致基坑受力不均，引起基坑變形。在開挖過程中，應(yīng)及時對邊坡進(jìn)行修整，確保邊坡的坡度符合設(shè)計要求，并及時施作支撐結(jié)構(gòu)，以保證基坑的穩(wěn)定性。在某工程中，由于土方開挖時未保持對稱，導(dǎo)致基坑一側(cè)的支撐軸力過大，支撐結(jié)構(gòu)出現(xiàn)局部破壞，不得不采取緊急加固措施。5.3施工監(jiān)測與控制施工監(jiān)測在狹長型地鐵車站基坑混合支撐體系施工中意義重大，是確?；影踩?shí)現(xiàn)信息化施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過實(shí)時監(jiān)測，能夠及時掌握基坑的變形情況、支撐體系的受力狀態(tài)以及周邊環(huán)境的變化，為施工決策提供科學(xué)依據(jù)，有效預(yù)防和控制基坑事故的發(fā)生。施工監(jiān)測的內(nèi)容豐富多樣，涵蓋多個關(guān)鍵方面?；游灰票O(jiān)測是重要內(nèi)容之一，包括水平位移和垂直位移監(jiān)測。水平位移監(jiān)測可采用全站儀、測斜儀等儀器，全站儀通過測量監(jiān)測點(diǎn)的坐標(biāo)變化來確定水平位移量，測斜儀則通過測量測斜管的傾斜角度變化來計算水平位移。垂直位移監(jiān)測通常使用水準(zhǔn)儀，通過測量監(jiān)測點(diǎn)的高程變化來確定垂直位移量。在某地鐵車站狹長型基坑施工中，通過在基坑周邊設(shè)置多個位移監(jiān)測點(diǎn)，利用全站儀和水準(zhǔn)儀進(jìn)行定期監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)了基坑一側(cè)的水平位移超出預(yù)警值，施工單位立即采取了加強(qiáng)支撐等措施，避免了事故的發(fā)生。支撐軸力監(jiān)測也是不可或缺的部分，可采用軸力計進(jìn)行監(jiān)測。軸力計安裝在支撐結(jié)構(gòu)上，能夠?qū)崟r測量支撐所承受的軸力大小。在鋼支撐與混凝土支撐混合支撐體系中，通過對鋼支撐和混凝土支撐的軸力監(jiān)測，可了解不同支撐結(jié)構(gòu)在施工過程中的受力情況，為支撐體系的優(yōu)化調(diào)整提供依據(jù)。某工程在鋼支撐上安裝軸力計后，發(fā)現(xiàn)部分鋼支撐軸力在基坑開挖后期增長過快，通過分析調(diào)整了土方開挖順序和支撐預(yù)應(yīng)力施加方案，確保了支撐體系的安全。地下水位監(jiān)測同樣至關(guān)重要，可通過水位計進(jìn)行監(jiān)測。地下水位的變化會對基坑的穩(wěn)定性產(chǎn)生顯著影響，過高的地下水位可能導(dǎo)致基坑底部隆起、土體強(qiáng)度降低等問題。通過實(shí)時監(jiān)測地下水位，及時采取降水或回灌等措施，可保證基坑施工的安全。在某地鐵車站基坑施工中，由于地下水位較高，通過設(shè)置水位監(jiān)測點(diǎn)，實(shí)時掌握地下水位變化情況，及時啟動降水設(shè)備，將地下水位降至安全范圍，避免了因地下水位過高引發(fā)的基坑事故。在監(jiān)測方法方面，可采用自動化監(jiān)測與人工監(jiān)測相結(jié)合的方式。自動化監(jiān)測系統(tǒng)利用傳感器、數(shù)據(jù)采集儀和傳輸網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)對監(jiān)測數(shù)據(jù)的實(shí)時采集、傳輸和分析，具有監(jiān)測頻率高、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性高、及時性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。在基坑位移監(jiān)測中，可采用自動化全站儀進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，實(shí)時獲取監(jiān)測點(diǎn)的位移數(shù)據(jù)，并通過無線傳輸將數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控中心。人工監(jiān)測則作為自動化監(jiān)測的補(bǔ)充，在自動化監(jiān)測設(shè)備出現(xiàn)故障或需要進(jìn)行校準(zhǔn)核對時發(fā)揮作用。人工監(jiān)測可采用常規(guī)的測量儀器，按照一定的監(jiān)測頻率進(jìn)行測量，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)調(diào)整施工參數(shù)是實(shí)現(xiàn)信息化施工的核心。當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示基坑位移或支撐軸力超出預(yù)警值時，需及時分析原因，并采取相應(yīng)的調(diào)整措施。若基坑位移過大，可通過增加支撐、調(diào)整土方開挖順序或加強(qiáng)地基加固等措施來控制位移。在某地鐵車站狹長型基坑施工中，發(fā)現(xiàn)基坑長邊中部的位移過大，通過在該部位增加一道臨時支撐，并放緩?fù)练介_挖速度，有效控制了基坑位移。若支撐軸力過大，可通過調(diào)整支撐的布置方式、增加支撐的數(shù)量或調(diào)整支撐預(yù)應(yīng)力等措施來降低軸力。在某工程中，監(jiān)測發(fā)現(xiàn)部分鋼支撐軸力過大，通過對鋼支撐進(jìn)行重新布置，增加了支撐的數(shù)量，并對支撐預(yù)應(yīng)力進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整，使支撐軸力恢復(fù)到正常范圍。施工監(jiān)測與控制是保障狹長型地鐵車站基坑混合支撐體系施工安全的重要手段。通過全面、準(zhǔn)確的監(jiān)測內(nèi)容，科學(xué)合理的監(jiān)測方法，以及及時有效的施工參數(shù)調(diào)整，能夠確?；邮┕ぴ诎踩?、可控的狀態(tài)下順利進(jìn)行。5.4常見問題及應(yīng)對措施在狹長型地鐵車站基坑混合支撐體系的施工過程中，可能會出現(xiàn)多種問題，這些問題若不及時解決，將對基坑的穩(wěn)定性和施工安全造成嚴(yán)重威脅。以下將對施工過程中可能出現(xiàn)的支撐失穩(wěn)、基坑變形過大等常見問題進(jìn)行深入分析，并提出相應(yīng)的有效應(yīng)對措施。支撐失穩(wěn)是施工中可能面臨的嚴(yán)重問題之一，其原因較為復(fù)雜。支撐結(jié)構(gòu)本身的強(qiáng)度和穩(wěn)定性不足是導(dǎo)致支撐失穩(wěn)的重要因素。當(dāng)支撐材料的質(zhì)量不符合要求，存在材質(zhì)缺陷或強(qiáng)度等級未達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)時，在承受土體壓力和施工荷載的作用下，支撐結(jié)構(gòu)容易發(fā)生破壞，進(jìn)而導(dǎo)致失穩(wěn)。支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計不合理，如支撐的截面尺寸過小、支撐間距過大等，也會使其無法承受相應(yīng)的荷載，引發(fā)失穩(wěn)現(xiàn)象。在某地鐵車站狹長型基坑施工中，由于部分鋼支撐的壁厚未達(dá)到設(shè)計要求，在基坑開挖過程中，這些鋼支撐出現(xiàn)了局部屈曲變形，最終導(dǎo)致支撐失穩(wěn)，基坑側(cè)壁出現(xiàn)坍塌跡象。施工過程中的不當(dāng)操作也是引發(fā)支撐失穩(wěn)的常見原因。在支撐安裝過程中，如果連接部位的螺栓未擰緊、焊接質(zhì)量不合格，或者支撐的安裝位置不準(zhǔn)確，都會導(dǎo)致支撐結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性下降，增加失穩(wěn)的風(fēng)險。在某工程中，由于鋼支撐與牛腿的連接焊縫存在虛焊現(xiàn)象，在基坑開挖過程中，連接部位突然斷裂，鋼支撐失去支撐作用，引發(fā)了支撐失穩(wěn)。針對支撐失穩(wěn)問題，可采取一系列針對性的應(yīng)對措施。在施工前，應(yīng)嚴(yán)格對支撐材料進(jìn)行質(zhì)量檢驗，確保其各項性能指標(biāo)符合設(shè)計要求。對鋼材的強(qiáng)度、韌性、化學(xué)成分等進(jìn)行檢測，對混凝土的配合比、強(qiáng)度等級進(jìn)行驗證，從源頭上保證支撐結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。在某地鐵車站基坑工程中，在使用鋼支撐前，對鋼材進(jìn)行了抽樣檢驗，發(fā)現(xiàn)部分鋼材的強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)，及時更換了合格的鋼材，避免了因材料質(zhì)量問題導(dǎo)致的支撐失穩(wěn)。在施工過程中，要嚴(yán)格按照設(shè)計要求和施工規(guī)范進(jìn)行支撐的安裝和連接，確保支撐結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和穩(wěn)定性。在安裝鋼支撐時，要精確測量其安裝位置，確保支撐的垂直度和水平度符合要求；在連接部位，要按照規(guī)定的扭矩擰緊螺栓，保證焊接質(zhì)量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在某工程中，為確保鋼支撐與牛腿的連接質(zhì)量，在焊接完成后，采用超聲波探傷儀對焊縫進(jìn)行了檢測，發(fā)現(xiàn)并及時處理了焊縫中的缺陷，有效防止了支撐失穩(wěn)的發(fā)生。若在施工過程中發(fā)現(xiàn)支撐有失穩(wěn)跡象，應(yīng)立即停止施工，采取有效的加固措施?？稍谥问Х€(wěn)部位增加臨時支撐，以分擔(dān)原支撐的荷載；對失穩(wěn)支撐進(jìn)行加固處理，如采用加勁肋、支撐連接件等方式增強(qiáng)支撐的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。在某地鐵車站狹長型基坑施工中，發(fā)現(xiàn)部分鋼支撐出現(xiàn)變形，有失穩(wěn)的風(fēng)險，施工單位立即在這些鋼支撐的兩側(cè)增加了臨時鋼支撐，并對原鋼支撐進(jìn)行了加固，成功避免了支撐失穩(wěn)事故的發(fā)生?；幼冃芜^大也是施工中需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。在基坑開挖過程中，隨著土體的卸載，基坑周邊土體的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生改變，容易導(dǎo)致基坑出現(xiàn)變形。當(dāng)基坑開挖深度較大、土體的抗剪強(qiáng)度較低時，基坑的變形會更為明顯。如果支撐體系的剛度不足，無法有效約束基坑的變形，也會導(dǎo)致基坑變形過大。在某地鐵車站狹長型基坑工程中，由于基坑開挖深度達(dá)到20m，且場地土體為軟黏土，抗剪強(qiáng)度低，在開挖過程中，雖然設(shè)置了支撐體系，但由于支撐剛度相對較小，基坑側(cè)壁出現(xiàn)了較大的側(cè)向位移，最大位移達(dá)到了50mm，超出了設(shè)計允許值。施工過程中的降水措施不當(dāng)也可能引發(fā)基坑變形過大。如果降水速度過快，會導(dǎo)致土體的有效應(yīng)力增加，引起土體的壓縮變形，進(jìn)而導(dǎo)致基坑變形。在某工程中，由于降水井的布局不合理，降水速度過快，基坑周邊土體出現(xiàn)了較大的沉降，導(dǎo)致基坑底部隆起，影響了基坑的穩(wěn)定性。針對基坑變形過大問題，可采取多種有效的應(yīng)對措施。在設(shè)計階段，應(yīng)根據(jù)基坑的地質(zhì)條件、開挖深度等因素，合理設(shè)計支撐體系，確保其具有足夠的剛度和強(qiáng)度，能夠有效控制基坑的變形。在某地鐵車站狹長型基坑設(shè)計中，通過增加支撐的數(shù)量和剛度，優(yōu)化支撐的布置方式，使基坑的變形得到了有效控制。在施工過程中，要嚴(yán)格按照設(shè)計要求進(jìn)行土方開挖，遵循“分層、分段、對稱、平衡”的原則，避免因開挖不當(dāng)導(dǎo)致基坑受力不均，引起變形過大。在某地鐵車站基坑施工中，嚴(yán)格按照分層分段的原則進(jìn)行土方開挖，每層開挖深度控制在2m-3m，每段開挖長度控制在10m-20m，有效減少了基坑的變形。加強(qiáng)基坑監(jiān)測，實(shí)時掌握基坑的變形情況，也是應(yīng)對基坑變形過大問題的關(guān)鍵措施。當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示基坑變形超過預(yù)警值時，應(yīng)及時分析原因，并采取相應(yīng)的控制措施?？赏ㄟ^增加支撐、調(diào)整支撐預(yù)應(yīng)力、加強(qiáng)地基加固等方式來控制基坑變形。在某地鐵車站狹長型基坑施工中，監(jiān)測發(fā)現(xiàn)基坑長邊中部的變形過大，施工單位立即在該部位增加了一道臨時支撐，并對原支撐進(jìn)行了預(yù)應(yīng)力調(diào)整，同時對基坑底部土體進(jìn)行了注漿加固，有效控制了基坑變形。六、工程案例分析6.1案例一：[具體城市]地鐵[線路名稱]某車站[具體城市]地鐵[線路名稱]某車站為地下雙層島式車站，車站主體基坑呈狹長型，長度達(dá)300m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度為20m，基坑開挖深度為16m。該車站位于城市核心區(qū)域，周邊建筑物密集，地下管線復(fù)雜，工程地質(zhì)條件較為復(fù)雜。場地地層自上而下主要為雜填土、粉質(zhì)黏土、粉砂、中砂等，地下水位較高，穩(wěn)定水位埋深約為3m。該車站基坑采用了內(nèi)支撐與錨桿混合支撐體系。在基坑上部設(shè)置了三道鋼筋混凝土內(nèi)支撐，第一道支撐位于地面以下2m處，第二道支撐位于地面以下6m處，第三道支撐位于地面以下10m處，支撐間距為3m-4m。鋼筋混凝土內(nèi)支撐采用矩形截面，尺寸為800mm×1000mm，混凝土強(qiáng)度等級為C30。在基坑下部設(shè)置了兩排錨桿，錨桿間距為1.5m-2m，傾角為15°-20°。錨桿采用HRB400鋼筋，直徑為25mm，錨固長度為10m-12m。在施工過程中，嚴(yán)格按照施工工藝流程進(jìn)行操作。施工前，對施工現(xiàn)場及周邊環(huán)境進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查，完成了測量放線和材料設(shè)備準(zhǔn)備工作。土方開挖采用分層分段開挖的方式，每層開挖深度控制在2m-3m，每段開挖長度為15m-20m。在土方開挖至內(nèi)支撐設(shè)計標(biāo)高后，立即進(jìn)行內(nèi)支撐的安裝，內(nèi)支撐安裝完成后及時施加預(yù)應(yīng)力。在土方開挖至錨桿設(shè)計標(biāo)高后，進(jìn)行錨桿施工，包括鉆孔、清孔、安裝錨桿和注漿等工序。在整個施工過程中，對基坑進(jìn)行了全面的監(jiān)測，監(jiān)測內(nèi)容包括基坑位移、支撐軸力、地下水位等。通過監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出，基坑的位移和支撐軸力均在設(shè)計允許范圍內(nèi)?；幼畲笏轿灰茷?5mm，出現(xiàn)在基坑中部，且隨著基坑開挖深度的增加，位移增長速率逐漸減小，表明支撐體系有效地控制了基坑的變形。支撐軸力在基坑開挖過程中逐漸增大，在基坑開挖至設(shè)計標(biāo)高后，支撐軸力趨于穩(wěn)定，各道支撐的軸力均未超過設(shè)計值，說明支撐體系的承載能力滿足要求。該車站基坑采用的內(nèi)支撐與錨桿混合支撐體系在設(shè)計和施工方面均取得了良好的效果。通過合理的設(shè)計和嚴(yán)格的施工控制，有效地控制了基坑的變形，保證了基坑的穩(wěn)定性，同時也減少了對周邊環(huán)境的影響。監(jiān)測數(shù)據(jù)充分證明了該混合支撐體系在狹長型地鐵車站基坑中的適用性和可靠性，為類似工程提供了寶貴的經(jīng)驗借鑒。6.2案例二：[具體城市]地鐵[線路名稱]某車站[具體城市]地鐵[線路名稱]某車站位于城市商業(yè)中心區(qū)域，周邊高樓林立，建筑年代跨度大，從早期的磚混結(jié)構(gòu)建筑到現(xiàn)代的高層框架結(jié)構(gòu)建筑均有分布，地下管線錯綜復(fù)雜，包含了供水、排水、燃?xì)狻㈦娏?、通信等多種管線，且部分管線年代久遠(yuǎn)，資料缺失嚴(yán)重，給施工帶來了極大的挑戰(zhàn)。該車站基坑呈狹長型，長度達(dá)350m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度為22m，開挖深度在18m-20m之間。場地地質(zhì)條件復(fù)雜，上部為雜填土和粉質(zhì)黏土，厚度約為5m-8m，土體較為松散，抗剪強(qiáng)度較低；中部為粉砂層，厚度約為6m-10m，滲透性較強(qiáng)，易發(fā)生流砂、管涌等現(xiàn)象；下部為中砂層，厚度較大，土體相對穩(wěn)定，但在基坑開挖過程中，由于應(yīng)力釋放，仍可能產(chǎn)生較大的變形。針對該車站基坑的特殊情況，采用了鋼支撐與混凝土支撐混合支撐體系。在基坑上部5m范圍內(nèi)，設(shè)置兩道鋼支撐，鋼支撐采用直徑609mm、壁厚16mm的鋼管，水平間距為3m-4m。鋼支撐具有安裝速度快的特點(diǎn)，能夠在基坑開挖初期迅速提供支撐力，有效減少土體的暴露時間，降