深基坑地下连续墙+混合支撑设计实例分析

卢 士 华

(广州番禺职业技术学院建筑工程学院，广东 广州 511483)

深基坑地下连续墙+混合支撑设计实例分析

卢 士 华

(广州番禺职业技术学院建筑工程学院，广东 广州 511483)

结合某工程实例，介绍了深基坑地下连续墙+混合支撑支护技术，并通过对其地质条件、地下连续墙、混合支撑、主体结构设计基本原理及配筋计算结果的阐述，为今后进一步研究深基坑工程围护结构设计提供了参考。

深基坑，地下连续墙，支护，设计

1 工程概况

2 岩土地质条件及地下水情况

车站范围上覆地层主要为人工填筑土，冲洪积粉质粘土、砂土，第四系残积砂质粘性土，下伏基岩为震旦系大绀山组混合片麻岩。特殊岩土为人工填土、软土、残积土和风化岩。车站主体结构大部分位于残积层和风化岩层中。残积土以硬塑为主，局部为可塑；全风化岩呈坚硬土或中密砂土状；强风化岩呈密实砂土夹少量碎石状或角砾土状，软硬不均。残积土和全、强风化岩均具遇水软化、崩解，强度急剧降低，自稳性差的特点。黄旗山断裂大致在YCK14+130附近与线路近于垂直相交，断层破碎带宽约10 m～15 m，主要由断层角砾岩及压碎岩、断层角砾组成。车站范围内无地表水系。地下水主要有第四系孔隙水、基岩裂隙水。场址地下水位埋深2.9 m～6.7 m，水位随季节性变化不太大。

3 围护结构设计

3.1 围护结构方案选择

围护结构的选择主要取决于车站所处站位、周围环境、地下管线及地质条件。本站基坑深约16.5 m～18.6 m，基坑周边的地下管线较多，车站基坑周边主要为市政道路。基坑安全等级为一级。根据本站的工程地质及水文地质条件，选用地下连续墙+混合支撑为本站的支护结构。基坑围护结构平面布置见图1。

3.2 围护结构尺寸

车站主体结构标准段宽度为21.7 m(含围护结构为23.3 m)，基坑深度为16.5 m～18.6 m。围护结构采用800 mm厚地下连续墙。基坑竖向设置3道支撑，基坑标准段第一道支撑采用800 mm×1 100 mm钢筋混凝土支撑(便桥处采用1 200 mm×1 400 mm钢筋混凝土支撑)，支撑在冠梁上，冠梁尺寸为800 mm×1 100 mm;第二道支撑采用800 mm×1 200 mm钢筋混凝土支撑，支撑在混凝土腰梁上；第三道支撑标准段采用φ600(t=16)钢管支撑，支撑在2Ⅰ45C钢腰梁上，盾构扩大段采用800 mm×1 200 mm钢筋混凝土支撑,支撑在腰梁上。节点便桥处设置第一道、第三道支撑换撑，换撑采用φ600(t=16)钢管支撑，支撑在2Ⅰ45C钢腰梁上。支撑构件设计截面见表1。

表1 支撑构件设计截面 mm

3.3 围护结构图式与荷载

1)计算图式。围护结构是基坑开挖阶段的支挡结构，其宜作为主体结构的一部分，与内衬主体结构共同受力。围护结构计算采用“增量法”原理，模拟基坑开挖和回筑过程中各种基本因素如加、拆撑、预加力等对围护结构受力的影响。围护结构计算采用理正软件，矩形荷载模式。围护结构计算模式见图2。

2)计算荷载。地面超载：一般按q=20 kPa取值，盾构端头井按q=70 kPa取值。基坑外侧土压力采用朗肯土压力：对于砂性土采用水土分算，对于粘性土采用水土合算。

3)计算结果。基坑中地下连续墙分别以符号A*，B*，C*，D*，E*表示西、东侧墙，北、南端墙及中隔墙。连续墙分为一字型和L型两种类型。一字型横槽段配筋图见图3。

钢筋混凝土对撑、斜撑采用C30混凝土，对撑配筋如图4所示，主筋保护层内外侧均为40 mm。钢支撑材料为Q235，焊条为T42，楔块为45号铸钢，横撑用φ600焊接钢管，壁厚16 mm。焊接管纵向焊缝为V形坡口双面焊。钢支撑平面布置见图5。

4 主体结构设计

本站车站标准段采用两层单柱双跨矩形箱体框架结构形式。

4.1 主体结构尺寸

主体结构尺寸确定是根据承载力极限状态及正常使用极限状态的要求，对结构构件分别进行承载力的计算和稳定、变形及裂缝宽度验算；按承载力极限状态及正常使用极限状态分别进行荷载效应组合，并取各自最不利组合进行结构构件的设计；考虑基坑围护结构的作用，满足施工工艺的要求。根据以上原则和工程类比及经计算分析，主体结构设计及尺寸见图6，图7和表2。

表2 车站标准段主体结构尺寸表 m

4.2 计算图式与荷载

1)计算图式。a.采用荷载—结构模型有限杆单元法进行计算,结构按底板支撑在弹性地基上的平面框架进行内力分析，并采用SAP计算软件计算分析。b.结构计算简化模型的确定，根据结构的实际工作条件，并反映结构与周围地层的相互作用。按底板作用在弹性地基上的平面闭合框架结构进行计算，底板与地层的作用采用一组土弹簧进行模拟，并考虑结构斜托的影响。明挖隧道结构采用全包防水，围护结构与主体结构边墙组成复合结构，两结构之间不能传递剪力和弯矩，只能传递法向压力；按主体结构与围护结构共同受力进行联合计算，计算侧向压力时按水土分算考虑，即浮容重土压作用在围护结构上，静水压作用在主体结构上。本车站标准段为两层双柱三跨结构，其计算模型见图8。

2)计算结果。车站主体结构配筋见图7，主体结构主筋保护层厚度:迎水面为50 mm；背水面为40 mm;中板30 mm。

5 实施效果

地下连续墙+混合支撑的围护结构是深基坑支护措施之一，本工程应用效果良好。在施工过程中对基坑变形进行监控，监控结果显示地下连续墙水平位移值、地面沉降值、土体侧向变形值等都在合理范围之内。所以合理的进行地下连续墙+混合支撑的围护结构设计是保证工程顺利完成的保障。

[1] 龚晓南，高有潮.深基坑工程设计施工手册[M].北京:中国建筑工业出版社，1998.

[2] 中国土木工程学会土力学及岩土工程分会.深基坑支护技术指南[M].北京:中国建筑工业出版社,2012.

[3] 雷 崇.杭州地铁彭埠站基坑计算与监测结果分析[J].隧道/地下工程，2011(5):79-83.

[4] 杨生彬.北京市创世纪大厦深基坑支护工程计算实例研究[J].岩土工程学报，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

卢士华(1977- )，女，硕士，讲师

TU463

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