某地鐵基坑換撐的優(yōu)化計算分析

姜 志 毅

(中鐵第一勘察設(shè)計院集團有限公司，陜西 西安 710043)

0 引言

由于地鐵車站基坑可能面對軟土等不良工程地質(zhì)、地鐵車站結(jié)構(gòu)的板間間距較大等問題，為保證基坑的受力及變形要求，局部位置支撐不宜直接拆撐，需要利用換撐來替代對應(yīng)支撐的受力。但是常規(guī)的換撐方法通常存在工程量大、操作難度大、模板支立及拆除吊裝困難等問題，因此本文結(jié)合實際工程對地鐵深基坑的換撐優(yōu)化進行探討。

1 工程概況

某地鐵基坑工程基坑巖土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)如表1所示。

表1 基坑巖土物理力學(xué)參數(shù)表

本基坑深約17.08 m，采用800 mm厚地下連續(xù)墻，基坑支護采用一道混凝土支撐(第1道混凝土支撐尺寸900×800)+三道鋼支撐(第2道鋼支撐為φ609，t=16，第3道、4道鋼支撐為φ800，t=16)+一道換撐(第3道鋼支撐換撐為φ609，t=16)。支撐布置及樓板剖面示意如圖1所示?；硬捎妹魍陧樧鞣ㄊ┕ぃ饕┕げ襟E為：依次開挖并施作第1道～第4道支撐；澆筑底板并當(dāng)其達(dá)到設(shè)計強度后拆除第4道鋼支撐；澆筑側(cè)墻至第3道支撐下方，當(dāng)側(cè)墻達(dá)到設(shè)計強度后，架設(shè)換撐；然后依次拆除第3道～第1道支撐并依次施作中板、側(cè)墻及頂板。

2 換撐優(yōu)化分析

若去掉第3道支撐換撐，由計算可知，支護結(jié)構(gòu)變形及內(nèi)力最大值發(fā)生第3道鋼支撐拆除工況條件下，此時底板中心與第2道鋼支撐中心間的距離為10.3 m，跨度較大對支護結(jié)構(gòu)的受力及變形均為不利。因此需盡可能降低第2道支撐標(biāo)高。

下壓第2道支撐標(biāo)高時，第2道支撐中心與第1道支撐中心間距拉大。計算過程中可能出現(xiàn)第1道支撐架設(shè)后且第2道支撐架設(shè)前的開挖工況基坑一次開挖深度過大，支護結(jié)構(gòu)內(nèi)力及基坑變形急劇增加而成為整個基坑開挖過程的控制工況。因此在下壓第2道支撐的同時在有條件的情況下需同時下壓第1道支撐保證基坑的受力合理。

第2道支撐下壓的同時，也需滿足各道支撐的間距、最下一道支撐與基坑底的間距合理，因此需調(diào)整第3，4道支撐的標(biāo)高。各道支撐標(biāo)高經(jīng)優(yōu)化調(diào)整后的布置如圖2所示。

3 換撐優(yōu)化計算

采用同濟啟明星軟件對優(yōu)化前與優(yōu)化后的基坑支擋結(jié)構(gòu)進行對比計算分析，對比計算結(jié)果如圖3，圖4所示。

對比計算結(jié)果可知：通過優(yōu)化支撐布置，取消換撐后的基坑變形與未取消換撐的基坑變形基本一致，均能滿足規(guī)范要求；地連墻內(nèi)力值變化幅度不大，經(jīng)過配筋優(yōu)化調(diào)整可滿足承載力要求；第1道、3道、4道支撐軸力值變化幅度不大，原支撐形式經(jīng)計算后均能滿足承載能力要求；由于在第3道支撐拆撐且中板未澆筑工況下，第2道支撐與底板間距增大，因此第2道支撐軸力偏大顯著，應(yīng)將原φ609，t=16鋼支撐調(diào)整成φ800，t=16鋼支撐或采用混凝土支撐。

4 結(jié)語

本文結(jié)合某地鐵車站工程實例，對換撐優(yōu)化進行了計算分析。取消換撐后，通過采取下壓第2道支撐標(biāo)高以減小拆撐工況下第2道支撐與底板間距及調(diào)整其他道支撐標(biāo)高，增加第2道支撐強度，對地連墻進行配筋調(diào)整等措施，基坑的變形內(nèi)力能滿足要求。這說明優(yōu)化換撐在一定條件下是可行的。該地鐵車站位于交叉路口，第1道支撐同時也作為臨時路面系統(tǒng)的一部分，下壓標(biāo)高方案難以成立，但是對于其他具備下壓條件的相似工程而言具有一定的參考意義。