钢支撑轴力伺服在保护邻近基坑地铁中的应用

钢支撑轴力伺服在保护邻近基坑地铁中的应用

周印堂

天津市地下铁道集团有限公司天津300000

摘要：基于天津某邻近既有地铁结构的基坑工程实例，对地铁结构的实测变形结果进行分析。结果表明：基坑开挖会对邻近既有地铁结构产生影响，尤其以竖向位移较为显著；钢支撑轴力伺服系统可以有效减小支撑轴力的损失，控制基坑变形。在基坑施工期间，地铁结构的变形均在安全范围内，确保了地铁的运营安全。

关键词：基坑开挖；地铁结构；伺服系统；监测

Abstract：Basedonacaseofexcavationadjacenttoanexistingsubwaystructure，themeasureddeformationofexistingstructureisanalyzed.Theresultsshowthattheexcavationwillaffectontheexistingsubwaystructure，especiallytheverticaldisplacement；servosystemofaxialstressforsteelsupportisusedtoreducethelossesofaxialforce，andcontrolthedeformationofexcavation.Duringtheexcavation，thedeformationofstructureiscontrolledwithinasaferange，andtoensurethesafetyoftheoperationofsubway.

Keywords：Excavation；Subwaystructure；Servosystem；Fieldmeasurement

引言

基坑开挖将会引起周围土体的变形，对坑外既有的地铁结构产生影响。现在临近地铁结构的基坑施工项目成倍增加，不少项目甚至与其贴建，因此在地铁周围进行超大、超深基坑设计时，如何选择合适的基坑支护体系，并针对地铁进行专项保护设计，保证其安全运营，就成为岩土工程设计人员必须慎重对待和深入研究的课题。

目前，国内一些学者对邻近地铁的深大基坑工程施工影响进行了研究[1-4]，取得了很多有价值的成果。然而类似的工程经验由于地区间工程地质条件、现场工况等方面的不同，只能仅供参考而不能照搬照用[5]。因此，要控制基坑工程施工对地铁结构的影响，在基坑施工中采取有效的设备进行全过程监控，并根据监测结果不断调整优化设计方案，必要时采取应急措施，对确保地铁隧道结构的安全，具有重要的作用[6]。

天津市某基坑工程中，为了保护地铁结构，减小基坑变形应用了全自动钢支撑轴力伺服系统。本文以此大型深基坑工程为背景，介绍该项目基坑支护设计方案，并结合实测数据，分析基坑开挖对邻近地铁站体及隧道结构的变形影响，并分析全自动钢支撑轴力伺服系统对于地铁保护的作用。为天津地区今后同类项目的基坑设计积累经验，并为天津地区基坑开挖对已运营地铁安全控制标准提供参考依据。

1工程概况及场地条件

1.1工程概况

该项目为大型商业建筑，地上总建筑面积约13.68万m2。基坑总面积约1.3万m2，基坑周长约540m。经测算，基坑挖深17.7m，局部电梯井、集水井等处比基坑普遍深度加深2m。

基坑南侧、西侧及北侧均邻近既有道路，东侧则与已运营地铁站贴建。该站站体全长149m，标准段结构净宽22.3m，全宽47.1m，岛式站台，车站主体结构采用三层三跨双柱矩形框架结构，站体基坑深度约21.46米，盾构井基坑深度约22.61米。该项目基坑总平面图见图1。

4结论

本文以天津地区邻近既有地铁的某深大基坑工程为背景，整理基坑开挖引起的地铁变形监测数据及全自动钢支撑轴力的变化情况，分析基坑施工过程中对邻近地铁结构变形的影响，得出以下结论：

1.基坑开挖由于紧邻地铁结构，部分位置甚至共用地连墙，因此开挖引起的土体卸荷与坑外主动区土体变形对既有车站和隧道影响较为显著，尤以竖向位移变化较大。

2.各测点隧道结构竖向位移基本均随着施工的进行而逐渐增加，最终达到最大值。上、下行线隧道结构竖向及水平位移均表现为处于地连墙中心部位的变形最大，监测点距离此中心越远墙体位移越小的现象，基坑施工完成后，车站结构及隧道的各方向位移均未超过控制值。

3.全自动钢支撑轴力伺服系统通过轴力补偿作用，可完全消除钢支撑的预应力损失，消除钢支撑的受拉问题，并切实的提高钢支撑的预应力水平。此外，也减少了钢支撑安装环节产生的问题，提高了钢支撑自身的安全性。因此，全自动钢支撑轴力伺服系统在重要性工程、周边环境敏感的基坑工程中可发挥轴力监测、预警、消除钢支撑预应力损失、基坑变形控制、提高钢支撑自身安全性的重要作用。

4.虽然施工过程中有些监测项目的监测值已经超过了报警值，但监测方提高监测频率，并保证了及时提供监测数据，结合合理的施工控制方法，使该工程安全顺利的完成。

参考文献

[1]冯世进，高广运，艾鸿涛，等.邻近地铁隧道的基坑群开挖变形分析[J].岩土工程学报，2008，30（S1）：112-117.（FENGShi-jin，GAOGuang-yun，AIHong-tao，etal.Deformationanalysisofgroupexcavationsadjacenttosubwaytunnels[J].ChineseJournalofGeotechnicalEngineering，2008，30（S1）：112-117.（inChinese））

[2]刘国彬，王卫东.基坑工程手册[M].2版.北京：中国建筑工业出版社，2009.（LIUGuo-bin，WANGWei-dong.Excavationengineeringmanual[M].2nded.Beijing：ChinaArchitectureandBuildingPress，2009.（inChinese））

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[4]丁勇春.软土地区深基坑施工引起的变形及控制研究[D].上海：上海交通大学，2009.（DINGYong-chun.Excavation-induceddeformationandcontrolinsoftdeposits[D].Shanghai：ShanghaiJiaoTongUniversity，2009.（inChinese））

[5]龚晓南.关于基坑工程的几点思考[J].土木工程学报，2005，38（9）：99-102.（GONGXiao-nan.Considerationonfoundationpitengineering[J].ChinaCivilEngineeringJournal，2005，38（9）：99-102.（inChinese））

[6]肖同刚.基坑开挖施工监控对临近地铁隧道影响分析[J].地下空间与工程学报，2011，7（5）：1013-1017.（XIAOTong-gang.Analysisoneffectofdeep-pitexcavationandmonitoringonneighboringmetrotunnelinsoftground[J].ChineseJournalofUndergroundSpaceandEngineering，2011，7（5）：1013-1017.（inChinese））