超深大基坑“半逆作”环板支撑体系的应用及力学分析

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1、超深大基坑“半逆作”环板支撑体系的应用及力学分析陈鹤孙立柱（北京市市政工程设计研究总院，北京，100082）摘要：本文针对某地铁超深大基坑工程引入了混凝土环形支撑体系的设计理念，并结合地铁工程中较为普遍采用的“盖挖逆作”工法，首创了一种适合大型地铁基坑工程的新型支撑体系--“半逆作”环板形支撑体系。周围15米逆作，中间顺作并对该种支撑体系进行了初步技术、经济分析，论述了该支撑体系的设计和施工中的关键技术。同时，本文对该种环板支撑体系进行了基于FLAC3D的数值分析，建立了三维地层模型并模拟开挖工况，重点研究了环板支撑体系的

2、自身内力变化特点、基坑开挖引起的周边环境变形变位等。通过数值分析，对“半逆作”环板支撑体系设计的合理性和可行性进行了验证，并对工程施工提供了有益的指导。关键词：超深大基坑“半逆作”环板支撑体系三维地层模型FLAC3D91．混凝土环形支撑体系的应用现状1.1环形支撑体系的应用概况在当前应用的基坑支护体系中，对于深大基坑软土地基或城市改造密集建设区的基坑支护，采用环形内支撑体系（主要是钢筋混凝土环形支撑）的已经越来越多，并向超大直径环形支撑发展。目前，环形支撑体系已由单层发展为双层或多层；环梁直径由几十米发展到超过百米；平面上

3、可适应任何平面形状；水平支撑由单圆发展到多圆相连；环梁有圆形、椭圆、边桁架断面由宽腹式向窄腹式发展等。同时，基坑支护监测信息化施工也日臻完善。1.2环形支撑体系可应用到任何基坑平面形状环形支撑体系应用范围如下：对于近似正方形、圆形平面的基坑：对基坑尺寸较小的，可直接采用内切圆环形支撑，对于圆形超出基坑的部分可做拱形水平桁架突出基坑，或将围护桩沿环梁轴线布置；对于环梁以外的不规则平面，可采用边桁架或局部成拱板。最有利的方案是将围护排桩轴线与环梁轴线相重合，做到桩梁轴线合一。对于近似矩形的平面基坑：可采用椭圆形环形支撑。如椭圆

4、环梁在中部超出基坑，可在桩外形成拱形桁架或做成桩梁合一突出基坑；如环梁突出基坑受场地限制，也可做成两端半圆环，中部为加长平直段，做成类似椭圆，但对平直段的支护结构必须加固。对于多边形不规则平面的基坑：可尽量采用大圆环，或用大小环相连来处理，环外不规则部分做成桁架，或用钢管顶撑形成混凝土结构。1.3超大环形基坑支撑体系的应用实例9目前国内环形基坑的实例很多，详见表1，其中较典型的有上海绿洲中环中心基坑工程及万都大厦基坑工程，见图1~3所示。9图1上海绿洲中环中心基坑工程平面（外径210m）图2基坑开挖施工现场照片图3上海万都

5、大厦基坑工程（约100m）表1国内深基坑超大直径环形支撑体系应用的工程实例工程项目基坑面积（万m2）开挖深度（m）基坑形状尺寸（m）地下层数围护结构环撑直径（m）环撑层数环撑结构上海万都中心大厦1.2110.3~12.8（局部14.6）近似正方形138×1122单排钻孔灌注桩，外加双排水泥搅拌桩92(圆形)2闭合折线的圆形支撑，环外为边桁架上海万宝花园广场1.108.8~12.1近似正方形100×1002单排钻孔灌注桩，外加双排水泥搅拌桩82(圆形）2大圆环支撑，环外边桁架，角钢格构柱支撑中山市中山广场0.7010~11.

6、92多边形106×842单排钻孔灌注桩，外加单排粉喷桩短84长110(椭圆形)1椭圆环支撑，梁、桩轴线合一，部分为边桁架，灌注桩支撑厦门吉祥大厦0.649.6~13.2矩形83×782单排钻孔灌注桩，局部外加旋喷桩帷幕77（圆形）2圆形支撑，四角为边桁架，环撑由钢管柱和围护桩桩上刚牛腿支撑天津今晚报大厦1.28.7~9.6多边形133×1302单排钻孔灌注桩，外加水泥搅拌桩64（圆形）1圆环梁，环外放射性钢管支撑厦门光明大厦0.5413矩形77×623单排钻孔灌注桩，椭圆形腰部双排桩长近72短近58（椭圆形）1下层锚杆上层

7、近似椭圆支撑，四角为边桁架，下层预应力锚杆，钢管组合格构柱支撑厦门香港广场（拟建）0.9010.1~11.00多边形116×922单排钻孔灌注桩，外桩缝高压喷浆大圆75小圆27（大小圆相连）1大小圆环梁相连，不规则的周边，为边桁架上海爱俪0.3810.95~14.45近似正方形2约52（圆形）2圆环梁加边桁架9园大厦62×62单排钻孔灌注桩，外加水泥搅拌桩92．“半逆作”环板支撑体系设计方案2.1工程概况六里桥站为北京地铁9号线与10号线二期换乘车站，车站中部的综合换乘厅平面形状为直径为80m圆盘形，地下双层结构。换乘厅基

8、坑深17.60m，中部十号线线路通过部分为地下三层，该部基坑深24.1m。换乘厅主要位于八一厂西路和京石高速路的绿化隔离带上，周边施工条件较好，无重要建构筑物及大型地下管线。车站的平面布置如图4所示9图4北京地铁9、10号线车站总平面图（中部为双层换乘圆厅）92.2工程水文地质条件本场地层情况自上而下依