深基坑地下連續墻+混合支撐設計實例分析

盧 士 華

(廣州番禺職業技術學院建筑工程學院，廣東 廣州 511483)

深基坑地下連續墻+混合支撐設計實例分析

盧 士 華

(廣州番禺職業技術學院建筑工程學院，廣東 廣州 511483)

結合某工程實例，介紹了深基坑地下連續墻+混合支撐支護技術，并通過對其地質條件、地下連續墻、混合支撐、主體結構設計基本原理及配筋計算結果的闡述，為今后進一步研究深基坑工程圍護結構設計提供了參考。

深基坑，地下連續墻，支護，設計

1 工程概況

2 巖土地質條件及地下水情況

車站范圍上覆地層主要為人工填筑土，沖洪積粉質粘土、砂土，第四系殘積砂質粘性土，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、殘積土和風化巖。車站主體結構大部分位于殘積層和風化巖層中。殘積土以硬塑為主，局部為可塑；全風化巖呈堅硬土或中密砂土狀；強風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、強風化巖均具遇水軟化、崩解，強度急劇降低，自穩性差的特點。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，水位隨季節性變化不太大。

3 圍護結構設計

3.1 圍護結構方案選擇

圍護結構的選擇主要取決于車站所處站位、周圍環境、地下管線及地質條件。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。基坑安全等級為一級。根據本站的工程地質及水文地質條件，選用地下連續墻+混合支撐為本站的支護結構。基坑圍護結構平面布置見圖1。

3.2 圍護結構尺寸

車站主體結構標準段寬度為21.7 m(含圍護結構為23.3 m)，基坑深度為16.5 m～18.6 m。圍護結構采用800 mm厚地下連續墻。基坑豎向設置3道支撐，基坑標準段第一道支撐采用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；第三道支撐標準段采用φ600(t=16)鋼管支撐，支撐在2Ⅰ45C鋼腰梁上，盾構擴大段采用800 mm×1 200 mm鋼筋混凝土支撐,支撐在腰梁上。節點便橋處設置第一道、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。支撐構件設計截面見表1。

表1 支撐構件設計截面 mm

3.3 圍護結構圖式與荷載

1)計算圖式。圍護結構是基坑開挖階段的支擋結構，其宜作為主體結構的一部分，與內襯主體結構共同受力。圍護結構計算采用“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、預加力等對圍護結構受力的影響。圍護結構計算采用理正軟件，矩形荷載模式。圍護結構計算模式見圖2。

2)計算荷載。地面超載：一般按q=20 kPa取值，盾構端頭井按q=70 kPa取值。基坑外側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)計算結果。基坑中地下連續墻分別以符號A*，B*，C*，D*，E*表示西、東側墻，北、南端墻及中隔墻。連續墻分為一字型和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，主筋保護層內外側均為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 主體結構設計

本站車站標準段采用兩層單柱雙跨矩形箱體框架結構形式。

4.1 主體結構尺寸

主體結構尺寸確定是根據承載力極限狀態及正常使用極限狀態的要求，對結構構件分別進行承載力的計算和穩定、變形及裂縫寬度驗算；按承載力極限狀態及正常使用極限狀態分別進行荷載效應組合，并取各自最不利組合進行結構構件的設計；考慮基坑圍護結構的作用，滿足施工工藝的要求。根據以上原則和工程類比及經計算分析，主體結構設計及尺寸見圖6，圖7和表2。

表2 車站標準段主體結構尺寸表 m

4.2 計算圖式與荷載

1)計算圖式。a.采用荷載—結構模型有限桿單元法進行計算,結構按底板支撐在彈性地基上的平面框架進行內力分析，并采用SAP計算軟件計算分析。b.結構計算簡化模型的確定，根據結構的實際工作條件，并反映結構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構進行計算，底板與地層的作用采用一組土彈簧進行模擬，并考慮結構斜托的影響。明挖隧道結構采用全包防水，圍護結構與主體結構邊墻組成復合結構，兩結構之間不能傳遞剪力和彎矩，只能傳遞法向壓力；按主體結構與圍護結構共同受力進行聯合計算，計算側向壓力時按水土分算考慮，即浮容重土壓作用在圍護結構上，靜水壓作用在主體結構上。本車站標準段為兩層雙柱三跨結構，其計算模型見圖8。

2)計算結果。車站主體結構配筋見圖7，主體結構主筋保護層厚度:迎水面為50 mm；背水面為40 mm;中板30 mm。

5 實施效果

地下連續墻+混合支撐的圍護結構是深基坑支護措施之一，本工程應用效果良好。在施工過程中對基坑變形進行監控，監控結果顯示地下連續墻水平位移值、地面沉降值、土體側向變形值等都在合理范圍之內。所以合理的進行地下連續墻+混合支撐的圍護結構設計是保證工程順利完成的保障。

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

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

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

[4] 楊生彬.北京市創世紀大廈深基坑支護工程計算實例研究[J].巖土工程學報，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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