地铁超宽基坑围护结构设计受温度影响分析

来源：设备监理师发布时间：2013-04-08 设备监理师辅导视频评论

　　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。

　　关键词：基坑设计，钢支撑，热胀冷缩

　　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。

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