裝配式魚腹梁鋼支撐的應用性研究

周小科

(上海強勁地基工程股份有限公司，上海　200233)

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裝配式魚腹梁鋼支撐的應用性研究

周小科

(上海強勁地基工程股份有限公司，上海200233)

摘要:以風荷麗景基坑工程為依托，通過對比分析現場施工數據與理論計算結果，研究了魚腹梁鋼支撐支護對基坑變形的控制效果，論證了鋼支撐與混凝土支撐結合使用的可行性，并探討了溫度對鋼支撐內力的影響程度，為裝配式魚腹梁進一步的研究和應用提供理論和技術支持。

關鍵詞:基坑支護，魚腹梁，鋼支撐，水平位移，監測數據

0　引言

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

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高約為－6．550。地下車庫普遍區域開挖深度為7．75 m;高層區域開挖深度為8．30 m;基坑周邊集水井處開挖深度為8．95 m。

圖1　基坑支護剖面圖

圖2　基坑監測平面布置圖

1．2工程地質

該項目所處場地已經過整平，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。

基坑支護土層參數如表1所示。

表1　基坑圍護設計土層參數

1．3基坑支護選型

基坑工程安全等級定為二級，環境保護等級:北側二級，其他側三級。針對本工程的基坑開挖深度、面積、場地內的土層地質及周邊環境等實際情況，該項目采用灌注樁+一道預應力魚腹梁鋼支撐(局部鋼筋混凝土支撐)，南側斜邊采用灌注樁+一道鋼筋混凝土支撐;主要圍護結構如圖1所示。

2　理論計算結果分析

基坑支護作為一個結構體系，應滿足穩定和變形的要求，即承載能力極限狀態和正常使用極限狀態。不僅要有足夠的安全系數，不使支護結構失穩，而且還應控制位移量，以減少對周邊的影響。

該項目用同濟啟明星FRSW8．0進行剖面計算，主要包括內力分析、穩定性驗算、抗隆驗算、位移等。本文主要選取基坑位移進行研究，各剖面位移計算結果如表2所示。

表2　基坑理論計算變形值

3　支護結構的變形及監測結果

3．1基坑監測

基坑監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測，監測點平面布置如圖2所示。

選取基坑施工過程中主要時間節點的代表性數值進行整理歸類分析，以深層水平位移監測數據為基礎研究裝配式魚腹梁鋼支撐對基坑變形的控制，同時輔以樁頂位移和支撐軸力監測分析，進一步論證其對基坑變形的控制情況。

3．2深層水平位移監測結果分析

深層水平位移選取P4(東側)，P9(南側大斜邊處)，P12(西側)，P3(北側)四個監測點的五個階段研究基坑變形，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可以看出各側深層水平位移變化趨勢及累計變化量，結合表2和表3得出工程施工過程中監測數據與理論計算結果基本相符。實際基坑變形均未超出報警值，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值　mm

3．3樁頂位移監測結果分析

圍護樁頂豎向水平位移選取Q2(北側)，Q4(北側)，Q7(東側)，Q22(西側)。在整個監測過程中，圍護樁頂豎向位移Q7最大累計值為－12 mm，未達到報警值±20 mm，如圖4所示，其他監測點處于可控范圍之內。圍護樁頂水平位移Q7(東側)最大累計值為22 mm，未達到報警值±30 mm，如圖5所示，其他監測點處于可控范圍之內。

3．4支撐軸力監測結果分析

支撐軸力監測數值變化如圖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，其軸力波動較小，最大軸力值小于報警值±2 000 kN，處于可控范圍之內，說明基坑處于穩定可控狀態。

圖4　基坑樁頂豎向位移累計變化量

圖5　基坑樁頂水平位移累計變化量

圖6　裝配式鋼支撐軸力變化圖

4　結語

裝配式魚腹梁鋼支撐(IPS)結構在施加預應力結束后，能有效控制圍護結構向基坑內的位移，對于基坑安全和周邊環境保護具有重要意義。

1)裝配式預應力魚腹梁鋼支撐支護體系能保證基坑開挖過程的安全性，控制圍護結構側向變形，減小基坑外沉降，保護周邊環境及管線的安全。

2)理論計算與實際監測數據基本吻合，理論計算可作為基坑變形的參考依據，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結構頂部變形可知，基坑圍護結構最大位移位于基坑底部位置，因此施工過程中及時澆筑墊層施工底板、減少基坑暴露時間可有效控制基坑變形。

4)通過理論計算結果和監測結果分析，裝配式魚腹梁鋼支撐可結合混凝土支撐應用于形狀不規則基坑中。

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

參考文獻:

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［5］周善榮．裝配式預應力魚腹梁鋼支撐在深基坑支護中的應用［J］．城市建筑，2013(24):79-82．

中圖分類號:TU463

文獻標識碼:A

文章編號: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