组合结构环形支撑体系在某基坑工程中的应用
刘少文，谢昭字
（中南建筑设计院股份有限公司，湖北武汉430071）
坑组合结构环形支撑体系的特点，在支撑平面布置中采取了相应措施：施工中通过严密监测环形支撑在不网施工 [摘要】介绍了型钢和钢骼混凝土两种不同材料组合面成的环形支撑体系在某基坑工程中的成功应用.根据本基阶段的位移、轴力变化情况，分析得出环形支撑梁位移、轴力变化特点及原因，采取有针对性的处理措施，从面保证了基坑支护体系的稳定，确保基坑内作业人员的安全以及周边道路、地下管线及建筑物的安全.
【关键词】基坑；支护；钢支撑；环形支撑；组合结构：钢筋混凝土支撑
[中图分类号]TU753
[文献标识码]A[文章编号]1002-8498（2012）05-0100-04
Structure in Some Foundation Excavation Engineering Application ofAnnularBracingSystemwith Combined
Liu Shaowen Xie Zhaoyu
( Central-Souzh Archizecnaral Design Instizuze Co. Iad. Wahan Habei 430071 China)
Abstract;The authors introduce the application of annular bracing system with steel and reinforced conerete bined into bined strueture in some foundation excavation engineering. Aecording to thecharaeteristics of annular bracing system with bined strueture some corrsponding measures are takenin plan layout of suppon. By closely mnitoring the dislacement and axial foree change of annular supportin different construction stages the authors analyze the changing characteristics and reason of thedisplacement and axial force of annular support beam the pertinent measure is taken to ensure the stability of foundation excavation system the safety of operating personnel in foundation excavation thespnq pue auadd puouapun*speou puouduad jo kiaes
Key wordsfoundation excavation;supportssteel supports;ring supports;posite structures; reinforced
1工程概况
13m，C座与A，B座之间为车行通道：南侧为原有6中南国际城A，B座工程位于武汉市武昌区武层住宅楼，砖混结构，条形基础，地下室外墙距住宅
珞路，用地面积为35413.7m²，建筑面积约10.6万楼最近10.25m，距工地围墙最近4.2m；西侧为傅家m，主楼28-30层，裙楼5层，上部主体结构均为概坡客运站，距工地围墙最近8.45m.如图1所示.9.40~12.20m.基坑±0.000相当于绝对标高27.000m，周边地面绝对标高为24.50-27.30m.
架-剪力墙结构，2层整体地下室，筏板基础.基坑2工程与水文地质条件
周长约542m，基坑面积12778m²，基坑开挖深度2.1场地地形、地貌特征
拟建场地位于武汉市武昌区武珞路442号，地势较为平坦，地貌上属于湖泊堆积平原的后缘.
近1.8m；东侧为已建C座，该大楼为地下1层（理10.05~14.95m，本项目地下室外墙距C座最近约
与基坑支护设计有关的土层参数如表1所示.
深5.5m）.采用人工挖孔桩基础，桩底绝对标高2.3水文地质条件
本场逾地下水可分为两种类型：上层为赋存于①杂填土层中的上层滞水，水量有限，其水位、水量给，下层为赋存于砂土层中的承压水，与长江有一 随季节变化，主要受大气降水、生活排放水渗透补定的水力联系，其水位变化受长江水位变化影响，
图1基坑周边环境
Fig. 1Surrounding environment of foundation excavation
开挖时对C座有一定影响，因此要充分考虑对C座 的保护措施.
表1基坑支护设计土层参数Table 1 Soil parameters for support design of foundation excavation
3.2围护桩设计
地层编号 厚度/ 重度y/黏聚力c/内摩擦 承载力与名称 n (kN-m²) kPa 角/（°） 特征值/ kPa①奈填土 ②泥质 0.3 ~6.1 0.6 ~2.3 18.7 17.5 12.0 4.0 20.0 5.0 65 "③粉质土0.4-4.6 粉质黏土 19.3 24.0 12.2 140干驿 11.9 21.4 19.7 43.2 14.8 450
基坑周边狭窄，建筑物众多，对基坑变形控制极为严格.根据这种地质情况并结合周边环境，本护桩采用钻孔灌注桩，桩径0.8m，间距有1.3，1.5. 基坑工程采取围护桩内支撑支护结构体系.围1.6m3种，桩顶标高24.50m.
3.3支撑体系设计
本基坑工程平面形状较规则，根据支撑的平面布置原则及本基坑平面形状特点，为了充分利用钢 支撑和钢筋混凝土支撑各自的优点，在基坑西侧区域支撑设计中采用了钢筋混凝土支撑与钢支撑相结合的组合支撑体系，混凝土支撑采用环形支撑，以发挥混凝土支撑抗压强度高、便于土方开挖及地KLMNOPQABC区域不是一个封闭的区域，故基坑 下室结构施工的优点.但由于本基坑支撑体系面临如下难题：基坑未封闭一侧环形支撑的轴力如何有效传递，采取的措施是对邻近环形支撑的对顶撑及其琵琶撑进行加强，对顶撑设置3道，3道，并且对顶撑之间的辅撑与琵琶撑大致连成一 对顶撑杆件采用双拼HN450型钢，琵琶撑也设置了条直线，这样环形支撑传来的轴力便可通过对顶撑之间的辅撑、琵琶撑有效传递至围护桩上.支撑体系具体设计如下.
水量相对较丰富.根据勘测报告，在勘察期间，其地下水之间因黏性土阻隔而无水力联系，勘察期间 承压水头埋深为5.8m，其标高为19.13m；上、下层测得混合稳定水位埋深为0.3~2.9m.
3基坑支护体系设计
3.1本基坑特点
地周边地面北高南低，由北往南逐渐走低.靠近武 1)基坑开挖深度较大，周边地面高差较大，场珞路的北侧地面绝对标高为27.30m，基坑开挖深度为12.20m，靠近煤炭院的南侧地面（图1中保留部分）绝对标高为24.50m，基坑开挖深度为9.4m.
置较为有利. 2）基坑平面较规则，近似长方形，对内支撑布
3）基坑周边土层地质情况较好，除局部地段存在较厚的杂填土和激泥质黏土外，基坑侧壁及基坑底以下土层皆为硬塑状的④黏土，即Q，老黏土.
珞路和付家坡汽车站，人流、车流量很大，且武珞路 4）工程位于武昌繁华地段，紧邻武昌主干道武地下管线较多，因此必须确保基坑安全及周边建筑物、道路安全.
环形支撑，环形支撑与支护桩之间的辐射型钢撑采 1）基坑KLMNOPQABC区城设置钢筋混凝土用双拼HN450型钢，轴力传递路线上的钢支撑采用双拼HN450型钢.环形支撑直径75m，采用1000mm×800mm钢筋混凝土梁，受力侧配筋5425，混凝土强度等级为C35.
5)C座为已建的住宅，该建筑物所采用的人工挖孔桩底标高与本基坑底标高几乎一致，基坑土方
2）基坑CDEFGHJK区域设置双拼H型钢对顶撑和角撑，对顶撑采用双拼HN700型钢，角撑采用双拼HN450型钢，连系杆采用单根HN450型钢.
3）立柱由于钢筋混凝土环形支撑自重大、轴向压力大，其下的立柱按间距≤12m布置.钢支撑 下立柱按间距≤18m布置.立柱采用d450、厚10mm钢管立柱，立柱桩采用6800钻孔灌注桩.
支撑平面布置如图2所示.
4基坑支护施工
1）施工围护桩、立柱桩.
2）桩顶边坡土方开挖，同时施工冠梁、钢筋混凝土环形支撑及H型钢对顶撑、角撑，钢筋混凝土环形支撑施工完毕并进行养护，环形支撑养护期内施工辐射型钢撑.
坑底. 3）环形支撑达到设计强度后土方开挖至基
4）承台、地下室底板施工，底板与围护桩之间采用C15素混凝土回填，换撑施工.
5）换撑体系完成后拆除支撑体系.
5基坑监测
深基坑监测是保证基坑安全的重要环节，是基坑信息化施工的重要手段.
由于环形支撑与周边支撑杆件、冠梁连为一体，整体性强，其位移及轴力变化将极大地影响周 边支撑杆件、冠梁的位移和轴力，另外根据支撑整体计算可知，环形支撑所受的轴力及弯矩最大，因此将环形支撑的位移和轴力列为监测的重中之重，从监测点的布置到监测次数都严格要求，一旦环形支撑的位移或轴力超过报警值要立即采取有力措 施，避免出现严重后果.
5.1环形支撑的监测点布置
环形支撑上共布置8个监测点，其中位移监测点4个，编号为HL1~4；轴力监测点4个，编号为
CNL1~CNL4.具体布置如图3所示.
图3环形支撑梁监测点平面布置
Fig. 3 Monitoring points layout of circular support beam
5.2基坑施工过程中环形支撑的位移及轴力变化情况
5.2.1位移监测点HL1，HL4与轴力监测点CNL1，CNL4的变化情况
位移监测点HL1，HL4与轴力监测点CNLI，CNL14在整个土方开挖及地下室施工过程中，所测得的位移及轴力变化平稳，HL1最大位移值为12mm（往东），HL4最大位移值为20mm（往北）， CNL1最大轴力值为8135kN，CNL4最大轴力值为5204kN，最大位移及轴力值均满足规范要求.
马道下，按照土方开挖单位安排马道土方最后开 位移监测点HL2与轴力监测点CNL2位于出土挖，因此开挖前不能对位移监测点HL2与轴力监测点CNL2进行监测.2010-08-16马道土方开挖完毕后，HL2最大位移值为18mm（往南）.CNL2最大轴要求. 力值为6690kN，最大位移及轴力值均满足规范
1)2009年12月4日第1次监测至2010-07-02第49次监测期间，位移监测点HL3与轴力监测点
图2组合结构支撑平面布置
Fig.2Layout of posite structure support
CNL3所测得的位移及轴力变化较平稳，其中HL3最大位移值为11.5mm（往东），CNL3最大轴力值为6046kN.
次监测期间，位移监测点HL3与轴力监测点CNL3所测得的位移及轴力较快增长，2010-07-14第54次监测结果是位移26.5mm（往东），轴力7053kN，与2010-07-02第49次监测结果相比，位移增加15mm（往 东），轴力增加1007kN.具体变化情况如表2所示.
Table 2 Changes of displacement and axial force
for cireular support监测次数 监测时间 位移值/位移增加轴力/轴力增加 mm 值/mm kN 值/KN第49次 2010-07-02 11.5 0 6 046 0第50次 第51次 2010-07-07 2010-07-04 16.5 19.5 3 5 6 149 6 553 103 404第53次 第52次 2010-07-09 2010-07-10 20.5 21.5 1 6954 889 67 401第54次 2010-07-14 26.5 7 317 430
3)2010-07-14第54次监测至基坑施工完毕，位移监测点HL3与轴力监测点CNL3所测得的位移及 轴力重新回归稳定，其中HL3最大位移值为29.5mm，仅比2010-07-14第54次监测的位移值增加3mm，CNL3最大轴力值为8971kN，略大于支撑整体计算结果（环形支撑轴力计算值8597kN）.但小于环形支撑抗压承载力10821kN.
5.3基坑施工过程中环形支撑的位移及轴力变化特点及应对措施
5.3.1环形支撑整体向东滑移
监测点HL1，HIL2，HI4的最终位移值为12 20，的最终位移值为29.5mm，位移方向指向环形支撑 18mm，位移方向指向环形支撑圆心，面监测点HL3
外侧，这意味着环形支撑整体向东滑移.
环形支撑整体向东滑移与基坑环形支撑东侧区域不是一个封闭的区域是相对应的，虽然设计阶段在支撑设置上对未封闭一侧支撑进行了加强，但 显然与封闭的其他三边相比仍有较大的区别，另外场地地面北高南低也有一定的影响.
5.3.2环形支撑的位移及轴力变化
2010-07-02第49次监测至2010-07-14第54次监测期间，位移监测点HI3与轴力监测点CNL3所 测得的位移及轴力较快增长，位移增加15mm（往东），轴力增加1007kN.2010-07-03左、右环形支撑区域内土方开挖到基坑底，7月8-13日武汉市连降暴雨，累计降雨量达523mm，以上因素叠加，导致 该时段内环形支撑的位移及轴力增长较快.
万方数据
5.3.3应对措施
6结语
参考文献：
为了避免连续暴雨对基坑的影响，防止环形支撑整体向东滑移过大，采取了如下措施：①暴雨来钢支撑进行加固.密切关注天气预报，了解未来 临前利用现场放置的H型钢对轴力传递路线上的一段时间的天气状况，以便在灾害性天气到来之前准备充分.③要求监测单位加强监测，对环形支推1d1次甚至是1d2次.④每天派专人检查冠梁、环 等重点部位加密监测次数，由原来的2d1次加密至形支撑、辐射型钢撑、轴力传递路线上的钢支撑以及其他与环形支撑相连的支撑，检查冠梁及环形支撑上是否出现裂缝，钢支撑是否变形、弯曲，如果出现上述险情立即进行加固.
作为武昌地区为数不多的采用钢筋混凝土环形支撑与钢支撑相结合的组合支撑体系的基坑工程，本工程的运行及监测结果表明，该支撑体系是非意成功的，取得了良好的经济效益和和社会效益.
1）位移控制理想支护体系及周边建筑物、道路安全稳定，确保土方开挖及基坑内土建施工的利进行.
2）施工进度加快①支撑体系采用大直径环形支撑，有利于反铲挖土作业，土方开挖工期大为 缩短；地下室结构施工所需的材料垂直运输更为便捷，节约了地下室结构的施工工期.②利用钢筋混凝土环形支撑养护期内进行辐射型钢撑的施工，加快了施工进度.③支撑体系大量采用安拆方便、快提的钢支撑，与全部采用混凝土支撑的支撑体系相 比，工期大为缩短.
3）工程成本降低①支撑体系采用大直径混凝土环形支撑，大大减少了支撑杆件，降低了工程件下造价要低10%-15%. 造价.②本工程采用的钢支撑可重复使用，同等条
4）支撑体系大量采用的钢支撑可以重复使用，符合我国建设“资源节约、环境友好”型社会要求.
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