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摘 要:结合具体的工程概况,通过现场实测结果,对基坑围护结构产生的附加变形与温度变化影响之间的关系,以及变形对基坑稳定带来的不利影响进行分析,提出设计及施工对策,供今后类似工程借鉴。
引言
基坑在跨季节条件下施工时,支撑体系往往会由于温度变化产生热胀冷缩现象,从而导致围护结构产生附加变形。例如支撑因升温而伸长时,会受到支撑两端外侧土体抗力的约束,而且支撑伸长又会引起地下墙在强迫位移下产生的内力。特别是钢支撑较长的基坑,受昼夜温差变化产生的围护结构的附加变形就更加明显。
天津地铁1号线改建项目营口道站位于天津市繁华闹市区,南京路与赤峰道、营口道交口处,为1,3号线的换乘车站。施工分为A区(3号线基坑)与B,C,D区(1号线)以及附属结构几个部分。B,C区是在A,D区施工完毕后开始施工的[1]。现在以C区的开挖施工为例介绍昼夜温差较大而导致的温度效应分析。
1 工程背景
1号线基坑长194.52m(中心里程K14+159.882),一般地段宽19.9m,窄处11.9m,宽处约44.55m,埋深7.698m(结构高6.01m,覆土1.688m)。C区宽度两端为19.9m,中间为28m,基坑开挖需破除既有营口道站箱体,基坑北侧为导行后的南京路4车道路面,南侧为40层津汇广场大楼。采用SMW工法水泥土搅拌桩围护结构,桩径为850mm,搅拌桩间搭接250mm。桩长分别为13.9m(普通8m深基坑)和17.9m(跨线风道及泵房),桩顶标高为2.5m。型钢间隔插,型钢规格为700mm×300mm×13mm×24mm,惯性矩为201000cm4,型钢间中心距为1200mm。桩顶设1.1m×0.8m的混凝土压顶梁结为整体,桩间立面为C20网喷混凝土。在开挖0.8m处架设1道(局部2道)φ600×12mm的钢管横支撑,支撑中间设一道2[28a纵向支撑梁(宽的地段设二道)及一列竖向φ402×12mm的钢管工具柱(工具柱在基坑以下为φ800mm,桩长8m的钻孔灌注桩)[2]。
2 温度变化及结构变形的监测结果与分析
天津地区地处华北平原,每年的4月～5月间,该地区昼夜温差较大。如2004年4月23日,当天最高温度为26℃,昼夜温差将近15℃。当时,C区开挖已经接近基底,第二道支撑尚未架设。由当日桩体测斜曲线可以看出,受钢支撑“热胀冷缩”效应影响,支撑所处位置(桩顶向下2m处)夜间围护结构变形量约为9mm,白天温度上升后,受钢支撑膨胀影响,其变形量约为2.5mm,往复变化累计达6.5mm。而夜间围护结构最大变形量约为14mm,白天温度上升后,受钢支撑膨胀影响,其最大变形量约为11mm,往复变化累计3mm。
2004年5月15日,C区正在进行基底清理,第二道支撑已经架设。当天最高温度为26.5℃,昼夜温差约10℃。
由当日桩体测斜曲线可以看出,第一道支撑所处位置(桩顶向下2m处)夜间围护结构变形量约为9mm,白天温度上升后,受钢支撑膨胀影响,其变形量约为5mm,往复变化累计约4mm。而第二道支撑所处位置(桩顶向下8m处)夜间围护结构变形量约为13mm,白天温度上升后,受钢支撑膨胀影响,其变形量约为10.5mm,往复变化累计约1.5mm。
3附加变形与钢支撑次应力的计算
考虑支撑因升温而伸长时,会受到支撑两端外侧土体抗力的约束,而且支撑伸长又会引起围护墙体在强迫位移下产生的内力,可建立如下方程式[1]:
对于超宽基坑设计和施工来说,可以通过以上各公式,计算出附加变形与钢支撑次应力,以提高设计的准确度[4]。
4 结论及对策
1) 从实测结果来看,对于软土地区超宽基坑来说,使用的支撑长度超过20m时,由于温度骤升、骤降而产生的围护结构附加变形是不能忽视的,一般占到总变形的20%～30%左右,对于昼夜温差较大地区的超宽基坑设计来说具有借鉴意义。
2) 当坑周地层为硬土时,由于支撑受到约束,围护结构附 [1] [2] 下一页
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