张 思 群

(上海市基础工程集团有限公司，上海　200433)

在地下工程建设领域，基坑开挖面积越来越大，开挖深度越来越深，基坑的形状越来越复杂。工程的施工所在区域周边越来越复杂，保护性建筑越来越多。这使得采用传统的钢支撑方法很难保证满足工程的需要，所以广泛的采用自动伺服系统的钢支撑。但是自动伺服系统钢支撑由于系统中所含的油缸千斤顶无法调整过大的角度(一般为±5°)，故而在目前工程中的斜撑无法采用自动伺服系统钢支撑。因此从发展角度考虑，如何能够在斜撑工程中使用自动伺服系统钢支撑，显得尤为重要。目前，国内自动伺服系统钢支撑系统，无法在存有斜撑的工程中运用。

1　工程概况

车站主体结构为地下2层4柱5跨12.5 m宽岛式站台车站，车站出入口通道为地下1层单跨现浇钢混凝土结构。车站标准段外包尺寸为162 m×36.29 m，外包总长410.5 m，车站总建筑面积为11 592 m2，共设3个出入口通道和4组风亭。本车站主体采用地下连续墙作为基坑的围护结构，明挖法施工，地下连续墙厚度为800 mm。

主要涉及自动伺服系统钢支撑施工范围为西端头井及西标准段，具体开挖深度为18.2 m，沿基坑深度方向设置1道钢筋混凝土支撑，5道钢管支撑。

本工程西端头井共2道支撑合计12根钢支撑,钢支撑为φ609×16。详细情况如下。

2　斜支撑施工方案

通过一种自动伺服钢支撑千斤顶的钢支座，在该钢支座作用下，能够改善钢支撑的角度，可调整角度适应范围为30°～60°，能够合理化的将自动伺服系统妥善的运用在斜撑工程中，一改以往斜撑仍采用传统钢支撑体系，从而在施工中的基坑变形、位移减少到最低。

这种自动伺服钢支撑千斤顶的钢支座，包括钢支座箱体、加强筋板，所述钢支座箱体为三角斜撑钢箱体，所述钢支座箱体与地墙主筋之间通过预植入钢筋穿入支座箱体的底钢板固定连接；使钢支座箱体调整角度后作用在地墙主筋上，从而使整根钢支撑仍维持对撑的状态。

3　有限元分析

根据平面计算，钢管支撑传至钢牛腿构件的集中力为300 kN，作用于牛腿构件上，牛腿与混凝土圈梁采用锚筋固接，钢板厚度均为20 mm，采用Abaqus有限元软件进行建模分析，采用预埋件固定的边界条件，支撑荷载按600 kN/m2的均布荷载模拟。与钢管接触钢板：尺寸为0.7 m×0.7 m；另外两个面：0.7 m×0.7 m；肋板：0.35 m×0.7 m；腹板三条边：0.7 m×0.7 m×0.7 m；钢材按Q235B，0.02 m厚度计算。网格划分及计算结果见图1和图2，可看出最大变形仅约0.3 mm。

4　监测数据分析

4.1　汉庭酒店在基坑开挖过程中的变化

本工程设计要求周边建(构)筑物日变化量报警值为2 mm，累计变化报警值为20 mm，本基坑西端头井开挖深度为18 m，由于第三道、第五道支撑采用了伺服系统，2015年8月19日基坑开挖到底后西北角汉庭酒店累计变化量为10.35 mm，未达到报警值。

4.2　基坑开挖对燃气管线的影响

地下管线变形报警累计值为20 mm，日变化报警值为2 mm根据以上监测图标所示，2015年8月19日为累计最大变化日，变化值为-12.55 mm，其中8月2日出现突变情况，日变化量为0.67 mm，未达到2 mm报警值，说明基坑开挖对周边地下管线影响非常微小。

4.3　基坑开挖对周边地表沉降的影响

按照设计要求，基坑周边地表沉降日变化报警值为2 mm，累计变化报警值为15 mm，西端头井及西标准段基坑开挖过程中均未出现日变化报警和累计变化报警，其累计变化最大日期为2015年8月19日第6层、7层土开挖过程中，最大变化量为-10.55 mm。

4.4　基坑开挖过程中支撑轴力变化相关数据

根据西端头井及西标准段相关设计轴力参数及支撑轴力日变化量报警值和累计变化报警值所显示，日变化量报警值为10%的设计值，累计变化量为80%的设计值，故设计轴力变化报警值数据如表1和表2所示。

表1　斜撑变化轴力及报警值

根据以上监测数据及设计相关参数进行对照，本工程西端头井及西标准段在基坑开挖过程中均未出现报警，说明第三道、第五道伺服系统对基坑整体变形起着至关重要的作用。基坑开挖过程中支撑轴力累计变化量最大值为2015年8月17日ZL1-5号

支撑上。

表2　直撑变化轴力及报警值

4.5　基坑开挖对围护结构侧向变形的影响

根据设计图纸要求，围护结构水平位移日变化报警值为2 mm，累计变化报警值为18 mm，本工程西端头井及西标准段开挖、支撑过程中对围护结构侧向位移密切监测；由于第三道与第五道钢支撑安装伺服系统，所以西端头井及西标准段基坑侧向变形基本很小，从观测数据显示Q26号侧向位移监测点在15 m与20 m处分别于2015年8月11日～2015年8月18日及2015年8月14日～2015年8月19日报警，累计变化报警值最大值为19.19 mm，报警最大日期为2015年8月18日，其报警最大处为地表以下20 m处。侧向位移变化曲线如图3所示。

5　伺服系统斜支撑的前景展望

随着国内外地下空间开发的势头日趋强劲，常规的基坑或者面积大但开挖深度小，或者开挖深度大但基坑面积小等各种形式的基坑，在我国东部沿海地区的软土地基且承压水水位较高的条件下，基坑的支护体系对周边建筑物及基坑变形等要求高。

自动伺服系统较好地解决了基坑以及其周边的路(地)面、建(构)筑物及地下管线沉降、开裂或变形等诸多难题，有利推动了超大超深基坑围护、开挖施工技术的新发展，斜支撑的运用能够更好的将自动伺服系统运用至极致，具有极大的经济效益和社会效益，值得类似工程借鉴和推广应用。