【文章內(nèi)容簡介】 撐。鋼結(jié)構(gòu)支撐具有自重小，安裝和拆除都很方便，而且可以重復使用等優(yōu)點。根據(jù)土方開挖進度，鋼結(jié)構(gòu)支撐可以做到隨挖隨撐，并可施加預緊力，這對控制墻體變形是十分有利的。因此在一般情況下，應優(yōu)先采用鋼結(jié)構(gòu)支撐。然而鋼結(jié)構(gòu)支撐整體剛度較差，安裝節(jié)點比較多，當節(jié)點構(gòu)造不合理，或施工不當不符合設(shè)計要求時，往往容易造成因節(jié)點變形與鋼結(jié)構(gòu)支撐變形，進而造成基坑過大的水平位移。有時甚至由于節(jié)點的破壞，造成斷一點而破壞整體的后果。對此應通過合理設(shè)計、嚴格現(xiàn)場管理和提高施工技術(shù)水平等措施加以控制。 支撐材料選擇本基坑開挖深度和基坑面積較大，需要支撐數(shù)目多，鋼筋混凝土支撐不能重復使用，經(jīng)濟效果不佳，不適于選用鋼筋混凝土支撐。雖然鋼支撐整體剛度較差，但可以通過合理設(shè)計來解決，且鋼支撐的拆除方便，施工速度快，工期短，能循環(huán)使用，所以選擇鋼支撐。 支撐方案選定在軟土地區(qū)頭道支撐一般設(shè)于地面下 ～，每道支撐的豎向間隔一般介于 ～ 之間。為減小基坑開挖后的圍護結(jié)構(gòu)變形，最下道支撐盡量落低，但高出底板 ，便于底板和外墻的施工。綜上分析，本基坑采用平面支撐體系，支撐體系的布置類型采用對撐布置，在基坑轉(zhuǎn)角等位置采用角撐彌補對撐的不足，支撐材料選用鋼支撐。本基坑共設(shè)置 4 道 φ 609 鋼支撐，各道支撐中心相對地面的標高分別為2m，6m，10m，14m。支撐水平間距為3m。 基坑施工應變措施 圍護結(jié)構(gòu)位移過大若發(fā)現(xiàn)圍護結(jié)構(gòu)位移過大，應立即停挖，并緊貼土面設(shè)置臨時支撐，然后對已經(jīng)設(shè)置的支撐逐道復加預應力，同時應對周圍建構(gòu)筑物設(shè)置跟蹤注漿孔，采用跟蹤注漿的方法減少其沉降。 坑底隆起一旦發(fā)現(xiàn)坑底隆起跡象，應立即停止開挖，并應立即加設(shè)坑外沉降監(jiān)測點?；觿t應立即回填土，直至基坑外沉降趨勢收斂方可停止回灌和回填，然后再分析原因，制定對策。 支撐失穩(wěn)、基坑坍塌鋼支撐失穩(wěn)前，有拱起或下沉的預兆，支撐軸力監(jiān)測也會發(fā)生異常，一旦發(fā)現(xiàn)此類情況，應立即停止開挖，在失穩(wěn)的鋼支撐旁加設(shè)鋼支撐，并施加預應力，同時對周圍支撐復查，查找是否有支撐松弛，如果發(fā)現(xiàn)有支撐松弛，應立即復加預應力。如果沒有支撐松弛，而發(fā)生支撐失穩(wěn)，則應立即查找周邊超載、支撐材料等原因，防止失穩(wěn)現(xiàn)象擴散。 槽段地面不穩(wěn)定、大量塌方由于淺層障礙物清除后回填土可能導致淺層塌方，淤泥質(zhì)粘土可能造成局部塌方現(xiàn)象，并且臨近的雨、污水管線滲漏造成泥漿稀釋后失效，這些因素都有可能導致槽段壁面不穩(wěn)定。主要處理方法如下：（1）成槽機和值班員應嚴密關(guān)注成槽進尺情況，發(fā)現(xiàn)大量挖土而土面深度不變的情況，應暫停開挖，安裝可移動式高導墻，將泥漿液面加至最高液面。（2）立即在槽段兩側(cè)設(shè)置沉降測點，必須打穿道面設(shè)置，持續(xù)監(jiān)測地面沉降情況。（3）如果地面沉降情況持續(xù)發(fā)展，不見收斂趨勢，則立即回填槽段直至地面齊平。（4）持續(xù)監(jiān)測直至周邊范圍沉降穩(wěn)定。5 計算書本站基坑開挖深度為 16m，地下連續(xù)墻深度為 ，入土深度為 16m，地下連續(xù)墻厚度為800mm。 荷載計算 土的物理力學性質(zhì)指標根據(jù)地質(zhì)勘查資料，可得各土層的物理力學指標如表 所示。表 各土層的物理力學指標土層編號土層名稱厚度重度 KN/m3 凝聚力 C Kpa摩擦角 φ176。 側(cè)壁摩阻力特征值①1雜填土①2素填土②1褐黃色粉質(zhì)粘土21②3b灰色砂質(zhì)粉土 5④灰色淤泥質(zhì)粘土11⑤1a灰色粘土3⑤1b灰色粉質(zhì)粘土15⑥暗綠~草黃色粘質(zhì)粉土4020各地層由于土的重度、粘聚力、摩擦角和厚度各不相同，在此為了達到計算方便和合理的目的，各指標采用按土層厚度的加權(quán)平均值來計算。 （） （） (）式中，——計算厚度內(nèi)土的平均天然重度，KN/m3；C——計算厚度內(nèi)土的平均粘聚力，kPa；——計算厚度內(nèi)土的平均內(nèi)摩擦角，186。；——第i層土的天然重度，KN/m3；Ci——第i層土的粘聚力，kPa；——第i層土的內(nèi)摩擦角，186。；——第i層土的厚度，m。 由墻底以上各土層參數(shù)計算，得：= KN/m3= kPa= 186。由墻底至坑底間各土層參數(shù)計算，=，得： 荷載計算本工程中，基坑圍護結(jié)構(gòu)所受的荷載主要考慮地面超載、豎向荷載和側(cè)向荷載。 地面超載取為 20kPa，超載按照土力學理論換算成位于地表以上的當量土重。假定地面為水平面，當量的土層厚度 h39。 為：式中，——當量土層厚度，m； ——地面超載，kN/m 178。； ——圍護結(jié)構(gòu)周圍土體的平均重度，kN/m 179。 計算土壓力系數(shù)根據(jù)規(guī)范要求，計算靜止土壓力系數(shù)：主動土壓力系數(shù)： 被動土壓力系數(shù)： 圍護結(jié)構(gòu)地基承載力驗算地下連續(xù)墻單位長度的豎向承載力特征值為： ()式中，——地下連續(xù)墻的豎向承載力特征值，kN； B、L ——地下連續(xù)墻所取厚度、長度（m） B =、L =；——墻底土的承載力特征值，根據(jù)四平路站詳勘，；——第 i 層土的墻體側(cè)壁摩阻力特征值，kPa；——第 i 層土的厚度，m。 = kN地下連續(xù)墻自重：由上部施工及超載傳遞下來的荷載取 300kN，則 所以圍護結(jié)構(gòu)地基承載力滿足要求。 基坑底部土體抗隆起穩(wěn)定性驗算 基坑底抗隆起的驗算方法很多，本工程采用的普朗特抗隆起分析的方法，其主要原理為：假設(shè)土體沿支護墻體底面滑動，滑裂面為一圓弧面，在驗算時考慮墻底面以上土體的抗剪強度對土體隆起的影響，但未計入支護墻的剛度（偏安全），不考慮基坑尺寸的影響，滑動中心假設(shè)位于最下層支撐點處。計算簡圖如圖 所示。圖 抗隆起安全系數(shù)驗算公式為： ()式中，——抗隆起安全系數(shù)，根據(jù)基坑重要性等級，一級基坑取 ，二級基坑取 ，三級基坑取 ，此處取為 2； ——坑外地表至圍護墻底各土層天然重度的加權(quán)平均值，； ——坑內(nèi)開挖面以下至墻底各土層天然重度的加權(quán)平均值，； H——基坑開挖深度，m； D——圍護墻體在基坑開挖面以下的入土深度，m； q——坑外地面荷載，kPa，取為 20kPa；c ——圍護墻體地基土粘聚力，kPa，取為40kPa； ——圍護墻體地基土內(nèi)摩擦角，176。，取為 20176。； ——地基土承載力系數(shù)； () ()代入各式有：所以基坑底部土體抗隆起穩(wěn)定性滿足要求。 抗?jié)B驗算在地下水位較高的地區(qū)基坑開挖以后，地下水形成水頭差，使地下水由高處向低處滲流。當滲流力較大時，就有可能造成基坑底部的滲流穩(wěn)定性破壞?？?jié)B計算簡圖如圖 。圖 抗?jié)B流穩(wěn)定性系數(shù)驗算公式為： ()式中，——基坑底土層滲流穩(wěn)定分項系數(shù)，； ——地下水重度，取為10； ——t 深度范圍內(nèi)各土層飽和重度的加權(quán)平均值，； h39。 ——基坑內(nèi)外地下水位的水頭差，m，為 =； t——圍護墻體在基坑開挖面以下的入土深度，m，為 16m。代入數(shù)值有：所以基坑抗?jié)B流穩(wěn)定性滿足要求。 抗傾覆驗算對于內(nèi)支撐或錨拉支撐體系，在水平荷載作用下，基坑土體有可能在支護結(jié)構(gòu)底部因產(chǎn)生踢腳破壞而出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。對于單支點結(jié)構(gòu)，踢腳破壞產(chǎn)生于以支點處為轉(zhuǎn)動點的失穩(wěn)，多層支點結(jié)構(gòu)則可能繞最下層支點轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生踢腳失穩(wěn)。驗算最下道支撐以下的主、被動壓力繞最下道支撐支點的轉(zhuǎn)動矩是否平衡?？箖A覆計算簡圖如圖 所示?？箖A覆穩(wěn)定性安全系數(shù)驗算公式為： ()式中，——抗傾覆穩(wěn)定性安全系數(shù)，一級基坑工程取 ，二級基坑工程取 ，三級基坑工程取 ，本工程中取 ；——基坑內(nèi)側(cè)被動土壓力對 A 點（最下層支撐處）的力矩，；——基坑外側(cè)主動土壓力對 A 點的力矩，；——基坑內(nèi)側(cè)被動土壓力，kPa，；——基坑外側(cè) B、D 處的主動土強度，kPa，；——最下道支撐到坑底的距離，m；——連續(xù)墻埋深，m。圖 代入數(shù)據(jù)得：所以基坑的抗傾覆穩(wěn)定性滿足要求。 整體圓弧滑動穩(wěn)定性驗算 有支護的基坑的整體穩(wěn)定分析，采用圓弧滑動法進行驗算。分析中所需地質(zhì)資料要能反映基坑頂面以下至少 2～3 倍基坑開挖深度的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件。當考慮內(nèi)支撐作用時，通常不會發(fā)生整體穩(wěn)定破壞。因此，對只設(shè)一道支撐的支護結(jié)構(gòu)，需驗算整體滑動，對設(shè)置多道內(nèi)支撐時可不作驗算。本車站基坑采用多道支撐，故不進行整體穩(wěn)定性驗算。 圍護結(jié)構(gòu)及支撐內(nèi)力計算 支撐內(nèi)力計算采用山肩幫男法的近似解法。山肩幫男法的近似解法假定土壓力已知且橫撐軸力及擋土結(jié)構(gòu)彎矩在下道支撐設(shè)置以后均不變化，其基本假定如下：（1）在粘性土層中，墻體為底端自由的無限長彈性體。（2）墻體背側(cè)土壓力在開挖面以上取三角形，開挖面以下為矩形，已抵消開挖面一側(cè)的靜止土壓力。（3）開挖面以下土的橫向抵抗反力取被動土壓力。（4）支撐設(shè)置后即為不動支點。（5）下道支撐設(shè)置后，認為上道橫撐的軸力保持不變且下道橫撐點以上的擋土結(jié)構(gòu)保持原來位置。（6）開挖面以下的板樁彎矩 M=0 那點假想為一個鉸，而且忽略鉸以下的墻體對上面墻體的剪力傳遞?；谏郊绨钅薪平夥?，取墻體縱向長度為 進行計算。計算簡圖如圖 所示。 ξ 、ζ 、η 的計算 考慮地面超載的影響，由 節(jié)可知，其當量土層的厚度 h39。 = 。開挖面以上墻背靜止土壓力為：所以側(cè)壓力系數(shù)。開挖面以下根據(jù)假定，基坑底以下處被動土壓力減去靜止土壓力后的土壓力值為： ()代入數(shù)值得：所以。圖 山肩幫男近似解法計算簡圖根據(jù)受力圖可得兩個靜力平衡方程,由，得： ()： ()式中：——第 k 道支撐的軸力，kN/m； ——換算墻頂至坑底高度，m； ——第 i 道支撐距當前開挖面高度，m； ——最下道支撐距當前開挖面的高度，m； ——坑底至地連墻彎矩為零處的高度，m。 第一道支撐內(nèi)力第一道支撐設(shè)于頂部以下 2m 處，開挖 6m，考慮地面超載的作用，則k=1，將其代入式 ，得： 化簡得：解得： 取單位長度墻體計算彎矩，彎矩計算公式如下： () 則該點彎矩為： 第二道支撐內(nèi)力繼續(xù)開挖 4m，則 k=2，。，得化簡得：解得： 。，得：，得： 第三道支撐內(nèi)力繼續(xù)開挖4m，k=3,則， ，得 化簡得：解得：，得：，得： 第四道支撐內(nèi)力繼續(xù)開挖2m,則k=4, ,,，得： 化簡得：解得：，得，得：基坑底部彎矩為： 墻體最大彎矩根據(jù)彎矩與剪力的微分關(guān)系可知，當剪力為零時，墻體彎矩為最大。且分析可知彎矩最大處應在最后一道支撐與坑底之間，根據(jù)剪力為零有： ()則有：解方程得：所以坑底部彎矩最大。地下連續(xù)墻的最大剪力經(jīng)過計算比較，確定在第三道支撐下端，緊鄰第三道支撐為：根據(jù)計算所得軸力和彎矩值繪制圍護結(jié)構(gòu)和支撐的內(nèi)力圖見圖 。圖 強度驗算 支撐強度驗算支撐的截面承載力按偏心受壓構(gòu)件驗算。截面的偏心彎矩除由豎向荷載產(chǎn)生的彎矩外，還應考慮軸向力對構(gòu)件初始偏心矩的附加彎矩。構(gòu)件截面的初始偏心矩可取支撐計算長度的 2‰～3‰，且不宜小于 40mm。支撐未考慮溫度變化引起的影響，本工程中支撐軸向力乘以 的增大系數(shù)。軸力最大處為第三道支撐，進行驗算。按規(guī)定，地下連續(xù)墻的內(nèi)支撐間距為3m，則支撐的驗算軸力為：，根據(jù)規(guī)范要求設(shè)置中間臨時立柱，實際跨度為 ，則計算長度為：，假定為簡支梁計算模型，如圖 所示。圖 根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB 500172003）規(guī)定，支撐強度驗算公式為： ()式中：——凈截面面積；——對 x 軸的凈截面模量；——截面承受的最大彎矩；——所計算構(gòu)件段范圍內(nèi)軸向壓力值，；——鋼材的設(shè)計抗壓強度設(shè)計值，Q235鋼按；——截面的塑性發(fā)展系數(shù)，