新型H型鋼支撐體系設(shè)計(jì)分析及工程應(yīng)用研究*

韓 磊，孫 旻，黃沛林，陳 華，王 強(qiáng)

(中國(guó)建筑第八工程局有限公司， 上海 200135)

0 概述

隨著城市地下空間的大規(guī)模開(kāi)發(fā)，我國(guó)基坑工程數(shù)量和面積不斷增加[1-3]。在軟土地區(qū)，基坑工程往往采用鋼筋混凝土支撐體系[4-6]。鋼筋混凝土支撐不僅施工周期長(zhǎng)，而且在拆除時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量廢棄混凝土，同時(shí)還會(huì)造成噪聲和粉塵污染，既浪費(fèi)資源又污染環(huán)境。鋼結(jié)構(gòu)支撐體系采用鋼管或者型鋼等鋼構(gòu)件作為基坑的內(nèi)支撐，與鋼筋混凝土支撐相比，鋼結(jié)構(gòu)支撐可以重復(fù)使用，且在使用過(guò)程中不產(chǎn)生廢棄物，符合高效經(jīng)濟(jì)、綠色環(huán)保的工程發(fā)展理念。我國(guó)基坑工程從20世紀(jì)90年代開(kāi)始使用鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)支撐體系，由于傳統(tǒng)鋼支撐體系和施工方法容易造成鋼支撐預(yù)加軸力損失，不利于基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形控制，因此，鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)支撐體系以往主要在地鐵、隧道等長(zhǎng)條形基坑施工中應(yīng)用較多[7-12]，沒(méi)有在深大基坑中得到推廣應(yīng)用。

本文以上海靜安府項(xiàng)目基坑工程為背景，介紹了一種可以用于深大基坑的新型H型鋼支撐體系。并對(duì)基坑圍護(hù)樁變形和新型H型鋼支撐軸力進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，分析圍護(hù)樁頂位移、樁體水平位移和新型H型鋼支撐內(nèi)力的變化規(guī)律，并將其與鋼筋混凝土支撐區(qū)域的圍護(hù)樁變形進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證該新型H型鋼支撐體系在深大基坑工程中應(yīng)用的可行性。

1 工程概況

上海市靜安府住宅項(xiàng)目位于中、外環(huán)間，緊鄰中環(huán)，東臨平陸路，南臨汶水路，西臨萬(wàn)榮路、北臨江場(chǎng)西路。本工程總占地面積約76 000m2，基坑開(kāi)挖面積約68 600m2，分Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ三期完成。本工程Ⅱ期地面建筑由5棟17～33層高層、7棟4～6層多層建筑及配套物業(yè)管理社區(qū)用房等組成，下設(shè)1～2層地下室，共分為兩個(gè)標(biāo)段，其中1標(biāo)位于地塊北部，基坑開(kāi)挖面積約20 000m2，2標(biāo)位于地塊西南部，基坑開(kāi)挖面積15 100m2。新型H型鋼支撐位于Ⅱ期1標(biāo)基坑，基坑位置示意圖如圖1所示?；娱L(zhǎng)約200m，寬約120m，周長(zhǎng)630m，開(kāi)挖深度8.7～9.3m。南側(cè)為Ⅰ期結(jié)構(gòu)(地下1層)，該基坑施工時(shí)，南側(cè)結(jié)構(gòu)已出±0.0標(biāo)高，其余側(cè)為規(guī)劃道路?；影踩燃?jí)為二級(jí)，環(huán)境保護(hù)等級(jí)為三級(jí)。

圖1 基坑位置示意圖

根據(jù)工程勘察報(bào)告，場(chǎng)地地貌類型屬濱海平原地貌單元，地貌形態(tài)單一，地形較為平坦。該場(chǎng)地地基土在勘察范圍內(nèi)均為第四系松散沉積物，主要為飽和黏性土、粉性土和砂土組成。擬建場(chǎng)地揭示土層主要為9個(gè)主要層次及分屬不同層次的亞層，其中①層土為雜填土、②～⑤層土為全新Q4沉積物，⑥～⑨層土為晚更新世Q3沉積物，⑥層只在少數(shù)鉆孔出現(xiàn)。場(chǎng)地內(nèi)典型土層分布情況如圖2所示，各土層物理力學(xué)參數(shù)如表1所示。

圖2 典型地質(zhì)剖面圖

各土層物理力學(xué)參數(shù) 表1

場(chǎng)地及周邊無(wú)地表水分布，地下水由淺部土層中的潛水和深部土層中的承壓水組成，地下水補(bǔ)給來(lái)源主要為大氣降水和地表徑流。場(chǎng)地地下潛水位埋深為0.5～1.45m。承壓水主要賦存于⑦層、⑧21層、⑧22層及⑨層砂性土中，水位埋深約3～12m。

2 新型H型鋼支撐體系簡(jiǎn)介

新型H型鋼支撐體系構(gòu)造示意圖如圖3所示，主要由H型鋼支撐、鋼圍檁、系桿、千斤頂、立柱和托梁等組成。鋼支撐、鋼圍檁、系桿均為模數(shù)化的H型鋼構(gòu)件，材質(zhì)為Q345，截面均為H400×400×13×21，鋼構(gòu)件之間全部采用螺栓連接。單根H型鋼支撐之間采用系桿連接，系桿與H型鋼支撐位于同一水平面，形成平面桁架體系，可以大大增強(qiáng)鋼支撐的整體性和穩(wěn)定性。豎向立柱根據(jù)實(shí)際情況選擇，當(dāng)支撐全部為新型H型鋼支撐時(shí)，立柱一般采用截面為H400×400×13×21型鋼；當(dāng)支撐為鋼筋混凝土支撐和新型H型鋼支撐組合時(shí)，立柱一般采用格構(gòu)柱。千斤頂通過(guò)螺栓安裝在H型鋼支撐的一端，直到H型鋼支撐拆除時(shí)才取出，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)整H型鋼支撐軸力。與傳統(tǒng)鋼支撐體系相比，新型H型鋼支撐采用全螺栓裝配連接，可以任意組合、拼裝，極大地提高了施工的便捷性。而且，新型H型鋼支撐可采用八字撐以及雙拼甚至三拼等形式進(jìn)行組合，增強(qiáng)其受力性能，滿足深大基坑工程的應(yīng)用需求。

圖3 新型H型鋼支撐體系構(gòu)造示意圖

3 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

基坑原始圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案為豎向圍護(hù)樁+兩道鋼筋混凝土水平支撐：1)基坑北側(cè)開(kāi)挖深度為9.3m，為地下2層，豎向圍護(hù)結(jié)構(gòu)為SMW工法樁，采用3φ850@600三軸攪拌樁施工，套打一孔，樁長(zhǎng)19.2m，水泥摻量20%，內(nèi)插型鋼布置方式為插二跳一，型鋼截面為H700×300×13×24，型鋼長(zhǎng)度為20m；2)基坑南側(cè)開(kāi)挖深度為8.95m，為地下2層，基坑南側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的外側(cè)為已建地下室(地下1層)，考慮到基坑南側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)背后無(wú)土體平衡南北向?qū)蝹鱽?lái)的支撐力，需要采用傳力帶將傳到圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的支撐力傳給南側(cè)已施工的地下結(jié)構(gòu)，因此基坑南側(cè)豎向圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用剛度較大、整體性較好的鉆孔灌注樁，鉆孔灌注樁規(guī)格為φ800@1 000，樁長(zhǎng)18m，外側(cè)為三軸攪拌樁止水帷幕，采用3φ850@600三軸攪拌樁施工，套打一孔，樁長(zhǎng)14.5m；3)基坑?xùn)|側(cè)和西側(cè)開(kāi)挖深度為9.25m，為地下2層，豎向圍護(hù)結(jié)構(gòu)為SMW工法樁，采用3φ850@600三軸攪拌樁施工，套打一孔，樁長(zhǎng)20.2m，水泥摻量20%，內(nèi)插型鋼布置方式為插二跳一，型鋼截面為H700×300×13×24，型鋼長(zhǎng)度為21m；4)水平支護(hù)結(jié)構(gòu)為兩道鋼筋混凝土支撐，支撐高度分別為地表以下1.2m和5.15m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C35?；釉紘o(hù)結(jié)構(gòu)方案平面示意圖如圖4(a)所示，支撐桿件截面尺寸及距離地表深度如表2所示。

圖4 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)平面示意圖

鋼筋混凝土支撐參數(shù) 表2

眾所周知，鋼筋混凝土支撐施工周期長(zhǎng)，且拆撐時(shí)還會(huì)產(chǎn)生大量建筑垃圾，不但噪聲大，而且污染環(huán)境。因此，為加快工程施工進(jìn)度，提高項(xiàng)目綠色施工水平，減少建筑廢棄物，在保持基坑豎向圍護(hù)結(jié)構(gòu)和第一道鋼筋混凝土水平支撐不變的情況下，本基坑將第二道鋼筋混凝土支撐局部替換為新型H型鋼支撐體系，H型鋼支撐截面為H400×400×13×21，長(zhǎng)度45m，間距12.5m；托梁采用雙拼32b槽鋼；豎向立柱采用截面為460×460格構(gòu)柱，第二道支撐方案更改后的基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)平面示意圖如圖4(b)所示，圖中虛線方框內(nèi)部分即為替換后的新型H型鋼支撐，最終的基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的1-1和2-2剖面圖如圖5所示，施工完成后的現(xiàn)場(chǎng)照片如圖6所示。

圖5 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)剖面示意圖

圖6 基坑支撐體系施工完成后的現(xiàn)場(chǎng)圖

H型鋼支撐安裝完畢，需要施加預(yù)加軸力對(duì)基坑豎向結(jié)構(gòu)進(jìn)行支撐，傳統(tǒng)鋼支撐的做法是在施加完預(yù)加軸力后，打入鋼楔，然后將千斤頂取出，該施工方法極易導(dǎo)致鋼支撐預(yù)加軸力損失，而且無(wú)法達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和補(bǔ)充軸力的效果，容易導(dǎo)致事故的發(fā)生[13-14]。本文提出的新型H型鋼支撐體系中，千斤頂(圖7)一直保留在鋼支撐中，直到鋼支撐拆除時(shí)隨著一起拆除。千斤頂受力示意圖如圖8所示，千斤頂工作機(jī)理如下：千斤頂作為新型H型鋼支撐體系的一部分，直接安裝在H型鋼支撐桿件中，千斤頂前后兩個(gè)端面與H型鋼支撐連接，千斤頂上有壓力表以及無(wú)線發(fā)射器，可以通過(guò)移動(dòng)終端實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)H型鋼支撐軸力。H型鋼支撐安裝完成后，油泵通過(guò)千斤頂油管口向千斤頂油缸內(nèi)壓入液壓油使千斤頂油缸伸長(zhǎng)，給H型鋼支撐施加預(yù)加軸力，預(yù)加軸力達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)，用螺環(huán)將油缸位置鎖住，防止H型鋼支撐軸力減小時(shí)油缸回縮。當(dāng)H型鋼支撐軸力減小時(shí)，千斤頂壓力表讀數(shù)減小，無(wú)線發(fā)射裝置將讀數(shù)發(fā)送至移動(dòng)終端，工作人員收到提醒后，會(huì)立即使用油泵通過(guò)油管口向千斤頂油缸壓入液壓油給千斤頂補(bǔ)壓，補(bǔ)壓完成后，用螺環(huán)將油缸位置鎖住。這樣可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)H型鋼支撐的軸力值，并且在H型鋼支撐軸力發(fā)生損失時(shí)，可以進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償，保證新型H型鋼支撐體系的安全。

圖7 新型H型鋼支撐千斤頂安裝示意圖

圖8 千斤頂受力示意圖

4 基坑現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)布置

為了研究新型H型鋼支撐的支撐效果以及受力性能，并與鋼筋混凝土支撐的支撐效果進(jìn)行對(duì)比，本研究對(duì)基坑變形和H型鋼支撐軸力開(kāi)展了現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)點(diǎn)布置如圖9所示，其中W1～W8，W16～W24為圍護(hù)樁頂位移測(cè)點(diǎn)；C1～C4，C7～C10為圍護(hù)樁體水平測(cè)斜測(cè)點(diǎn)；Z1～Z16為H型鋼支撐軸力測(cè)點(diǎn)，由于圖中空間限制，僅在圖中標(biāo)出了Z1，Z8，Z9，Z16位置，其中，Z1～Z8為基坑北側(cè)H型鋼支撐軸力測(cè)點(diǎn)，自西向東依次排序，Z9～Z16為基坑南側(cè)H型鋼支撐軸力測(cè)點(diǎn)，自西向東依次排序，每個(gè)測(cè)點(diǎn)處布置3個(gè)傳感器，布置形式如圖10所示，分別標(biāo)號(hào)為1，2，3。采用基康BGK-4000型表面應(yīng)變計(jì)監(jiān)測(cè)H型鋼支撐軸力，軸力通過(guò)自動(dòng)數(shù)據(jù)采集儀進(jìn)行采集，表面應(yīng)變計(jì)安裝完成后的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物圖如圖11所示。

圖9 基坑現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)布置圖

圖10 鋼支撐軸力斷面測(cè)點(diǎn)布置形式

圖11 BGK-4000型表面應(yīng)變計(jì)現(xiàn)場(chǎng)安裝實(shí)物圖

5 監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)比分析

本基坑工程開(kāi)挖施工節(jié)點(diǎn)如下：1)2016年10月30日，第一道鋼筋混凝土支撐開(kāi)始施工；2)2016年11月25日，地下一層開(kāi)始開(kāi)挖；3)2016年12月6日，第二道鋼筋混凝土支撐和鋼支撐開(kāi)始施工；4)2016年12月31日，地下二層開(kāi)始開(kāi)挖；5)2017年1月20日，基坑底板澆筑完畢。

5.1 圍護(hù)樁頂位移監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

圍護(hù)樁頂垂直位移和水平位移隨基坑開(kāi)挖變化規(guī)律分別如圖12和圖13所示，其中正值表示樁頂隆起或向基坑外位移，負(fù)值表示樁頂沉降或者向基坑內(nèi)位移，為了消除邊界效應(yīng)的影響，圖中沒(méi)有給出基坑四個(gè)角點(diǎn)W1，W8，W16，W24測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。另外，W19測(cè)點(diǎn)在監(jiān)測(cè)過(guò)程中發(fā)生破壞，在圖中亦未體現(xiàn)。

圖12 圍護(hù)樁頂垂直位移變化規(guī)律

圖13 圍護(hù)樁頂水平位移變化規(guī)律

從圖12和圖13中可以看出，圍護(hù)樁頂?shù)拇怪焙退轿灰谱兓?guī)律與基坑開(kāi)挖工況密切相關(guān)，在第一道和第二道水平支撐施工時(shí)，圍護(hù)樁頂垂直位移基本保持不變，水平位移發(fā)生了向基坑內(nèi)的變形，最大水平位移值約18mm；在基坑地下一層和二層開(kāi)挖時(shí)，圍護(hù)樁頂垂直位移和水平位移都發(fā)生了明顯的變化，圍護(hù)樁頂最大垂直位移發(fā)生在基坑北側(cè)W7測(cè)點(diǎn)，向下沉降約25mm，圍護(hù)樁頂最大水平位移在基坑北側(cè)和南側(cè)基本相同，向基坑內(nèi)變形約27mm；待基坑底板澆筑完成以后，圍護(hù)樁頂垂直和水平位移基本不再變化。因此，在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，為了控制基坑變形，保證基坑安全，應(yīng)該盡量縮短基坑開(kāi)挖時(shí)間，盡快澆筑底板。

對(duì)H型鋼支撐和鋼筋混凝土支撐的支撐效果進(jìn)行對(duì)比分析。從圖12可以看出，新型H型鋼支撐范圍內(nèi)各測(cè)點(diǎn)(基坑北側(cè)W4，W5測(cè)點(diǎn)和基坑南側(cè)W20，W21測(cè)點(diǎn))與鋼筋混凝土支撐范圍內(nèi)各測(cè)點(diǎn)(基坑北側(cè)W2，W3，W6, W7測(cè)點(diǎn)和基坑南側(cè)W17，W18，W22，W23)的垂直位移變化規(guī)律和最終變形值基本一致?；颖眰?cè)各測(cè)點(diǎn)垂直位移最終穩(wěn)定在20～25mm之間，基坑南側(cè)各測(cè)點(diǎn)垂直位移最終穩(wěn)定在12～20mm之間；從圖13可以看出，除了W21測(cè)點(diǎn)水平位移較大外，新型H型鋼支撐和鋼筋混凝土支撐范圍內(nèi)的各測(cè)點(diǎn)的水平位移變化規(guī)律和最終變形值基本一致?；颖眰?cè)各測(cè)點(diǎn)水平位移最終穩(wěn)定在20～27mm之間，基坑南側(cè)的各測(cè)點(diǎn)水平位移最終穩(wěn)定在15～22mm之間；由此可見(jiàn)，新型H型鋼支撐的支撐效果與鋼筋混凝土支撐基本一致。另外，從圖12和圖13可以看出，基坑北側(cè)各測(cè)點(diǎn)的位移普遍大于基坑南側(cè)各測(cè)點(diǎn)的位移，這是由于本基坑開(kāi)挖時(shí)，基坑南側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的外側(cè)為已建地下室(地下1層)，作用在圍護(hù)樁上的土壓力比基坑北側(cè)小的緣故?？傮w而言，圍護(hù)樁頂最終的垂直位移和水平位移分別為25mm和27mm左右，滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。因此，本研究提出的新型H型鋼支撐體系滿足工程安全和變形要求，可以作為深大基坑的水平圍護(hù)體系。

5.2 圍護(hù)樁體水平測(cè)斜監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

由于基坑南側(cè)圍護(hù)樁體測(cè)斜孔在施工過(guò)程中被破壞，因此，本文僅分析基坑北側(cè)圍護(hù)樁體水平測(cè)斜監(jiān)測(cè)結(jié)果。圖14和圖15分別為基坑北側(cè)H型鋼支撐區(qū)域和鋼筋混凝土支撐區(qū)域各測(cè)點(diǎn)樁體不同深度處的水平測(cè)斜變化曲線，正值表示向基坑外位移，負(fù)值表示向基坑內(nèi)位移)。從圖14和圖15中可以看出，圍護(hù)樁體的最大水平位移與基坑開(kāi)挖深度密切相關(guān)，在2016年12月30日，基坑地下二層開(kāi)始開(kāi)挖之前，樁體最大水平位移發(fā)生在距離地表深度約5m的位置，即基坑開(kāi)挖深度位置，樁體最大水平位移約12mm。隨著基坑地下二層開(kāi)挖深度的增加，樁體水平位移逐漸變大，最大水平位移位置也逐漸下移，且表現(xiàn)為中間大、兩端小的“弓”形，待基坑底板澆筑完成后，樁頂處水平位移基本不再變化，樁體中間的水平位移還在繼續(xù)增大，最終樁體最大水平位移約為25mm，發(fā)生在約距離地表深度為10.5m的位置，即基坑底以下約1m處。另外，可以發(fā)現(xiàn)，新型H型鋼支撐區(qū)域的C2和C3測(cè)點(diǎn)與鋼筋混凝土支撐區(qū)域的C1和C4測(cè)點(diǎn)在不同深度處的樁體水平測(cè)斜變化規(guī)律和最大水平位移基本一致，也就是說(shuō)，新型H型鋼支撐的支撐效果可以達(dá)到鋼筋混凝土支撐的支撐效果，且圍護(hù)樁體的最大水平位移均約為25mm。

圖14 鋼支撐區(qū)域樁體水平測(cè)斜曲線

圖15 鋼筋混凝土支撐區(qū)域樁體水平測(cè)斜曲線

為了分析新型H型鋼支撐體系設(shè)計(jì)的合理性，將1-1剖面圍護(hù)樁水平位移設(shè)計(jì)計(jì)算得到的理論計(jì)算值與實(shí)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比分析。1-1剖面圍護(hù)樁水平位移理論計(jì)算值與實(shí)測(cè)值對(duì)比如圖16所示，由于C1～C4測(cè)點(diǎn)水平測(cè)斜變化規(guī)律和最大水平位移值基本一致，選取C3測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比分析。從圖16中可以看出，同一深度處的圍護(hù)樁水平位移理論計(jì)算值比實(shí)測(cè)值略大，但分布規(guī)律與實(shí)測(cè)值基本一致，均表現(xiàn)為中間大、兩端小的“弓”形，圍護(hù)樁最大水平位移理論計(jì)算值比實(shí)測(cè)值大3mm左右，位置基本一致。這也間接說(shuō)明了新型H型鋼支撐體系理論計(jì)算的正確性和合理性，且新型H型鋼支撐體系能夠滿足工程安全和變形要求，可以作為深大基坑的水平圍護(hù)體系。

圖16 C3測(cè)點(diǎn)圍護(hù)樁水平位移理論計(jì)算值與實(shí)測(cè)值對(duì)比曲線

5.3 新型H型鋼支撐軸力監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

鋼支撐軸力監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖17所示，由于各測(cè)點(diǎn)軸力變化規(guī)律基本類似，因此，本文選取了基坑北側(cè)的Z1測(cè)點(diǎn)和基坑南側(cè)的Z14測(cè)點(diǎn)進(jìn)行分析。從圖中可以看出，隨著基坑的開(kāi)挖，鋼支撐軸力呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢(shì)，這是由于隨著基坑的開(kāi)挖，圍護(hù)樁發(fā)生了向基坑內(nèi)側(cè)的位移(圖14和圖15)，導(dǎo)致作用在鋼支撐上的軸力逐漸增大。另外，由于受到氣溫、基坑變形狀態(tài)以及施工擾動(dòng)等因素的影響，鋼支撐軸力有所波動(dòng)，特別是2017年1月30日前后，鋼支撐軸力變化比較明顯，這是因?yàn)樵撊掌谇昂螅捎诮涤陮?dǎo)致氣溫降低了將近20℃，受到鋼材熱脹冷縮的影響，導(dǎo)致鋼支撐軸力發(fā)生了突降?，F(xiàn)場(chǎng)通過(guò)千斤頂加壓，將鋼支撐軸力提高到正常值，保證鋼支撐的支撐效果。由于鋼支撐軸力受溫度影響比較明顯，因此，在鋼支撐施工過(guò)程中，應(yīng)持續(xù)對(duì)鋼支撐軸力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并對(duì)鋼支撐軸力進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，防止由于鋼支撐軸力的突然變化對(duì)基坑的穩(wěn)定和安全產(chǎn)生影響。

圖17 鋼支撐軸力變化曲線

2016年12月30日和2017年1月28日Z(yǔ)1-2(Z1中標(biāo)號(hào)2的傳感器，余同)和Z14-2測(cè)點(diǎn)的鋼支撐軸力與溫度之間的關(guān)系曲線如圖18所示。從圖中可以看出，鋼支撐軸力隨著溫度的升高而增大，鋼支撐軸力與溫度成線性關(guān)系。采用最小二乘法對(duì)軸力和溫度進(jìn)行線性擬合，可以發(fā)現(xiàn)，鋼支撐溫度每升高1℃，其軸力增加約30kN。其中，Z1-2測(cè)點(diǎn)在2016年12月30日的溫度為0.5～10℃，溫度每升高1℃，鋼支撐軸力僅增加約30.4kN；Z1-2測(cè)點(diǎn)在2017年1月28日的溫度為5～15℃，溫度每升高1℃，鋼支撐軸力增加約34.2kN，比2016年12月30日的增加量高約3.8kN。Z14-2測(cè)點(diǎn)在2016年12月30日的溫度為1～10.5℃，溫度每升高1℃，鋼支撐軸力僅增加約29.7kN；Z14-2測(cè)點(diǎn)在2017年1月28日的溫度為5～15℃，溫度每升高1℃，鋼支撐軸力增加約33.7kN，比2016年12月30日的增加量高約4kN?？梢园l(fā)現(xiàn)，溫度較高時(shí)，氣溫變化對(duì)鋼支撐軸力的影響更大。

圖18 溫度對(duì)鋼支撐軸力影響變化曲線

6 結(jié)論

(1)圍護(hù)樁頂位移與基坑開(kāi)挖工況和基坑底板澆筑速度密切相關(guān)，基坑開(kāi)挖卸荷會(huì)引起樁頂產(chǎn)生明顯的位移，基坑底板澆筑完成后，樁頂位移基本不再變化，在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，應(yīng)盡量縮短基坑開(kāi)挖時(shí)間，盡快澆筑底板。

(2)隨著基坑開(kāi)挖深度的增加，圍護(hù)樁樁體水平位移逐漸增大，最大水平位移位置也隨著基坑開(kāi)挖面的下降而逐漸下降；樁體水平位移最大值約25mm，發(fā)生在基坑底以下約1m處，最終樁體水平位移表現(xiàn)為兩端小、中間大的“弓”形。

(3)隨著基坑開(kāi)挖深度的增加，H型鋼支撐軸力逐漸增大；H型鋼支撐軸力受氣溫影響比較明顯，氣溫每升高1℃，鋼支撐軸力增加約30kN，且氣溫越高，單位溫度變化對(duì)鋼支撐軸力的影響越明顯。

(4)新型H型鋼支撐區(qū)域圍護(hù)樁頂位移和樁體水平位移的變化規(guī)律、圍護(hù)樁頂位移和樁體水平位移最終變形值與鋼筋混凝土支撐區(qū)域基本一致，且都在安全范圍以內(nèi)，滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。因此，本研究提出的新型H型鋼支撐體系安全可靠，而且施工工期短、成本低，可以為類似工程提供參考。