混凝土支撑变形主动调控系统的研究与应用.pdf
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1、202311Building Construction2174混凝土支撑变形主动调控系统的研究与应用满海达上海建工一建集团有限公司 上海 200120摘要:针对软土深大基坑混凝土支撑及围护结构变形控制难度大的问题,对混凝土支撑变形主动调控系统进行了深入研究。对混凝土支撑伺服系统设计原理、安装方法、加载原则等进行了介绍,并结合工程实践,对于混凝土支撑变形主动调控系统的作用效果进行了分析,结论如下:混凝土支撑变形主动调控系统能够降低混凝土温度收缩和徐变收缩的影响,充分发挥混凝土支撑轴力作用,有效减小基坑围护结构的变形,具有一定的推广应用价值。关键词:混凝土支撑变形;伺服系统;主动调控;变形数据分析
2、中图分类号:TU753 文献标志码:A 文章编号:1004-1001(2023)11-2174-03 DOI:10.14144/ki.jzsg.2023.11.007Research and Application of Active Control System for Concrete Support DeformationMAN HaidaShanghai Construction No.1(Group)Co.,Ltd.,Shanghai 200120,ChinaAbstract:In order to solve the problem that it is difficult to
3、control the deformation of concrete support and retaining structure of deep and large foundation pit in soft soil,the active control system of concrete support deformation is studied.This paper introduces the design principle,installation method and loading principle of the concrete support servo sy
4、stem,and analyzes the effect of the active control system for concrete support deformation combined with engineering practice.The conclusions are as follows:the active control system for concrete support deformation can reduce the influence of temperature shrinkage and creep shrinkage of concrete,an
5、d give full play to the axial force of concrete support.It can effectively reduce the deformation of the retaining structure of foundation pit,and has a certain value of popularization and application.Keywords:deformation of concrete support;servo system;active control;deformation data analysis工不当时,
6、容易造成较大的变形甚至造成事故2。1 工程案例混凝土支撑变形主动调控系统在软土地区首次成功应用于上海前滩21-03地块项目1d区基坑,该项目紧邻运营中的轨交6、11号线盾构隧道,1d区基坑面积3 313 m2,与地铁隧道结构之间由4d、4e分区小坑相隔,地下4层普遍开挖深度19.90 m,围护结构采用地下连续墙形式(厚度为1.2 m,深度为55 m),坑内共设置5道混凝土支撑,邻近地铁侧坑内宽10 m范围内采用三轴搅拌桩对土体进行加固。根据上海申通地铁对轨交6、11号线盾构隧道的保护要求,基坑第2层土方开挖至底板完成,总工期控制在60 d内,依据快挖快撑原则,确保基坑施工阶段地铁隧道安全3。基
7、坑围护结构布置与地铁隧道剖面信息如图1所示。2 混凝土支撑伺服系统原理因城市中心开发项目基坑开挖深度大,基坑周边环境复杂保护要求极高,并且考虑到客观上在基坑施工阶段的周边市政道路组织活动较多,给施工可能带来较大的不确定性。本案例工程地处前滩国际商务区,由于周边区域多年建设,造成地铁隧道结构累积变形较大,隧道管片存在随着城市绿色施工要求的不断提升,城市地下空间施工的环境保护要求越来越高,特别是对于邻近地铁区间隧道的深大基坑工程,基坑施工的变形控制要求已达“毫米级”,如何采取有效措施缩短基坑施工周期、减少基坑施工对周边环境的扰动,对保护周边重要设施起到了至关重要的作用。在沿海软土地区,对于深大基坑
8、常采用内支撑的围护形式,深基坑工程中的水平内支撑主要有钢筋混凝土支撑和钢支撑2种形式。常规的混凝土支撑受到侧向水土压力、混凝土徐变、温度收缩等综合因素影响1,其变形较难控制,难以保证支护结构变形满足控制要求。基坑钢支撑目前已有较为成熟的主动伺服控制方法,但钢支撑在大跨度支撑体系中整体刚度较差,安装节点比较多,且不适用于长距离、平面形状复杂的基坑。当节点构造不合理或者施基金项目:上海建工集团股份有限公司课题(21YJKF-04)。作者简介:满海达(1991),男,本科,工程师。通信地址:上海市浦东新区福山路33号(200120)。电子邮箱:收稿日期:2023-07-21地基基础FOUNDATIO
9、N BED&FOUNDATION建筑施工第45卷第11期2175轨交6号线上行线海阳西路侧轨交11号线上行线地下连续墙墙伺服千斤顶地下连续墙15 0009 2004 1004 0003 50012 400800混凝土支撑4d4e区域1d区域钢支撑4 0003 8003 5004 00019 9006004 000图1 1d区基坑围护结构及地铁隧道关系较多病害情况。为保证基坑的安全稳定和变形控制,保护相邻运营地铁设施及周边环境安全,确保工程顺利实施,经与各方研究及多次组织专家论证,确定前滩21-03地块项目1d区基坑针对沿地铁盾构隧道侧的第4、第5道支撑增加混凝土支撑变形主动调控系统。混凝土支撑
10、变形主动调控系统为上海首例结合了应力伺服的混凝土支撑变形主动调控系统,有利于减小基坑变形和保护相邻地铁设施4。该系统结合了混凝土支撑和钢支撑主动伺服控制的各项优点,将紧邻地铁侧混凝土围檩增宽,在靠近地铁侧宽800 mm范围内设置凹槽,槽中增设伺服千斤顶,安装位置如图2所示。在伺服千斤顶未施加轴力时,仍由混凝土支撑作为传力体系。伺服千斤顶施加轴力时,混凝土支撑在轴力的作用下会产生压缩位移量,考虑支撑体系的整体安全性,该围檩体系与非伺服区域围檩独立设置或交界处采取有效分隔措施。该系统首次应用案例选择的前滩项目1d区基坑为异形基坑,基坑形状类似于三角形,在邻地铁侧12幅地下连续墙设置伺服千斤顶。伺服
11、千斤顶支撑位置根据地下连续墙分布,每幅地下连续墙设置2个630 t伺服千斤顶,保证每幅地下连续墙受力均匀。地下连续墙千斤顶(单只)8001 2001 3001 5001 5001 5002 5002 500800800混凝土围檩板带加强图2 混凝土伺服系统安装位置因伺服系统轴力施加后,支撑围檩将会与地下连续墙分离,此时伺服系统区域支撑围檩处于悬臂状态。为了达到伺服系统启动的效果,第4、第5道支撑吊筋不再与地下连续墙相连,改为设置竖向吊筋,逐层传递至第3道围檩加强吊筋,吊筋布置如图3所示。为保证此围护体系安全,需对自第3道支撑围檩开始的所有吊筋直径加大,间距加密,从而增强吊筋的牵引力。32螺纹钢
12、32螺纹钢地下连续墙 焊缝连接双面焊不小5第5道混凝土支撑第4道混凝土支撑第3道混凝土支撑格构柱吊筋d图3 围檩吊加强筋布置3 伺服系统区土方开挖及支撑施工方案土方开挖根据支撑布置情况分6层开挖,共有5道支撑,设置伺服系统的第4、第5道支撑底标高分别为8.10、11.90 m。5层土方采用分区分块开挖的方式,共分为8个大分区共计13块,如图4所示。开挖顺序为先进行基坑1区土方开挖,随即开始此区域的支撑施工,在1区支撑施工期间持续开挖2区基坑,依此类推完成3区土方开挖及支撑施工。邻近地铁侧48区基坑的开挖,需等待相邻分区混凝土支撑完成后方可开挖,且限时开挖及时形成对撑,减少基坑的无支撑的暴露时间
13、。基坑开挖过程中,控制开挖临时边坡放坡坡比11.011.5,并控制累计总坡高,对坡脚软土采取适当的防护措施;降低基坑开挖出现临时边坡滑坡的概率。4d轨交11号线轨交6号线4c4e1d2-13-112-23-24-25-26-2786-15-14-1图4 第4、第5层土方开挖分区伺服系统千斤顶安装流程:1d区基坑伺服系统处于栈桥板的正下方,因此塔吊无法完成安装就位。故本次采用塔吊将千斤顶吊入基坑,再将小吊机通过塔吊运输至基坑内。为了避免支撑影响水平运输,将栈桥投影下面的支撑区域用土方回填至支撑表面以上200 mm。并用钢板覆盖支撑,满足水平运输要求,最后通过小吊机及手拉葫芦完成伺服系统千斤顶安装
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