摘 要：結合具體的工程概況，通過(guò)現場(chǎng)實(shí)測結果，對基坑圍護結構產(chǎn)生的附加變形與溫度變化影響之間的關(guān)系，以及變形對基坑穩定帶來(lái)的不利影響進(jìn)行分析，提出設計及施工對策，供今后類(lèi)似工程借鑒。

　　關(guān)鍵詞：基坑設計；鋼支撐；熱脹冷縮

　　引言

　　基坑在跨季節條件下施工時(shí)，支撐體系往往會(huì )由于溫度變化產(chǎn)生熱脹冷縮現象，從而導致圍護結構產(chǎn)生附加變形。例如支撐因升溫而伸長(cháng)時(shí)，會(huì )受到支撐兩端外側土體抗力的約束，而且支撐伸長(cháng)又會(huì )引起地下墻在強迫位移下產(chǎn)生的內力。特別是鋼支撐較長(cháng)的基坑，受晝夜溫差變化產(chǎn)生的圍護結構的附加變形就更加明顯。

　　天津地鐵1號線(xiàn)改建項目營(yíng)口道站位于天津市繁華鬧市區，南京路與赤峰道、營(yíng)口道交口處，為1，3號線(xiàn)的換乘車(chē)站。施工分為A區（3號線(xiàn)基坑）與B，C，D區（1號線(xiàn)）以及附屬結構幾個(gè)部分。B，C區是在A(yíng)，D區施工完畢后開(kāi)始施工的[1].現在以C區的開(kāi)挖施工為例介紹晝夜溫差較大而導致的溫度效應分析。

　　1、工程背景

　　1號線(xiàn)基坑長(cháng)194.52m（中心里程K14+159.882），一般地段寬19.9m，窄處11.9m，寬處約44.55m，埋深7.698m（結構高6.01m，覆土1.688m）。C區寬度兩端為19.9m，中間為28m，基坑開(kāi)挖需破除既有營(yíng)口道站箱體，基坑北側為導行后的南京路4車(chē)道路面，南側為40層津匯廣場(chǎng)大樓。采用SMW工法水泥土攪拌樁圍護結構，樁徑為850mm，攪拌樁間搭接250mm.樁長(cháng)分別為13.9m（普通8m深基坑）和17.9m（跨線(xiàn)風(fēng)道及泵房），樁頂標高為2.5m.型鋼間隔插，型鋼規格為700mm×300mm×13mm×24mm，慣性矩為201000cm4，型鋼間中心距為1200mm.樁頂設1.1m×0.8m的混凝土壓頂梁結為整體，樁間立面為C20網(wǎng)噴混凝土。在開(kāi)挖0.8m處架設1道（局部2道）φ600×12mm的鋼管橫支撐，支撐中間設一道2[28a縱向支撐梁（寬的地段設二道）及一列豎向�bφ402×12mm的鋼管工具柱（工具柱在基坑以下為φ800mm，樁長(cháng)8m的鉆孔灌注樁）[2].

　　2、溫度變化及結構變形的監測結果與分析

　　天津地區地處華北平原，每年的4月～5月間，該地區晝夜溫差較大。如2004年4月23日，當天最高溫度為26℃，晝夜溫差將近15℃。當時(shí)，C區開(kāi)挖已經(jīng)接近基底，第二道支撐尚未架設。由當日樁體測斜曲線(xiàn)可以看出，受鋼支撐“熱脹冷縮”效應影響，支撐所處位置（樁頂向下2m處）夜間圍護結構變形量約為9mm，白天溫度上升后，受鋼支撐膨脹影響，其變形量約為2.5mm，往復變化累計達6.5mm.而夜間圍護結構最大變形量約為14mm，白天溫度上升后，受鋼支撐膨脹影響，其最大變形量約為11mm，往復變化累計3mm.

　　2004年5月15日，C區正在進(jìn)行基底清理，第二道支撐已經(jīng)架設。當天最高溫度為26.5℃，晝夜溫差約10℃。

　　由當日樁體測斜曲線(xiàn)可以看出，第一道支撐所處位置（樁頂向下2m處）夜間圍護結構變形量約為9mm，白天溫度上升后，受鋼支撐膨脹影響，其變形量約為5mm，往復變化累計約4mm.而第二道支撐所處位置（樁頂向下8m處）夜間圍護結構變形量約為13mm，白天溫度上升后，受鋼支撐膨脹影響，其變形量約為10.5mm，往復變化累計約1.5mm.

　　3、附加變形與鋼支撐次應力的計算

　　考慮支撐因升溫而伸長(cháng)時(shí)，會(huì )受到支撐兩端外側土體抗力的約束，而且支撐伸長(cháng)又會(huì )引起圍護墻體在強迫位移下產(chǎn)生的內力，可建立如下方程式[1]：

　　對于超寬基坑設計和施工來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)以上各公式，計算出附加變形與鋼支撐次應力，以提高設計的準確度[4].

　　4、結論及對策

　　1）從實(shí)測結果來(lái)看，對于軟土地區超寬基坑來(lái)說(shuō)，使用的支撐長(cháng)度超過(guò)20m時(shí)，由于溫度驟升、驟降而產(chǎn)生的圍護結構附加變形是不能忽視的，一般占到總變形的20%～30%左右，對于晝夜溫差較大地區的超寬基坑設計來(lái)說(shuō)具有借鑒意義。

　　2）當坑周地層為硬土時(shí)，由于支撐受到約束，圍護結構附加變形不明顯，但是因溫升導致支撐軸力會(huì )增大。特別是對于長(cháng)支撐來(lái)說(shuō)，如果支撐中部無(wú)約束，或者支撐架設有偏差時(shí)，有可能導致支撐產(chǎn)生彎曲變形，造成嚴重的后果。

　　3）為避免溫度變化產(chǎn)生的圍護結構的附加變形和支撐的次應力，在設計和施工中必須加強施工監測，同時(shí)合理優(yōu)化施工工序，采取措施減少支撐次應力，以確保圍護結構和施工的安全。

　　4）設計和施工中要嚴格控制支撐軸線(xiàn)的偏心，設計要驗算允許偏心下引起的彎矩。支撐傳力盒中心與支撐軸線(xiàn)要盡量一致，此偏差不大于1cm.

　　5）架設支撐時(shí)應避免選擇在溫度最高和最低時(shí)進(jìn)行。如果選擇在中午氣溫最高時(shí)架設，預加軸力會(huì )因為夜間冷縮而消散；如果選擇在夜間氣溫最低時(shí)架設，預加軸力會(huì )因為白天熱脹而增加，這支撐時(shí)應避免選擇在溫度最高和最低時(shí)進(jìn)行。如果選擇在中午氣溫最高時(shí)架設，預加軸力會(huì )因為夜間冷縮而消散；如果選擇在夜間氣溫最低時(shí)架設，預加軸力會(huì )因為白天熱脹而增加，這樣均不利于控制基坑圍護結構的變形和支撐受力。

　　 6）支撐預加軸力的施加應當根據溫度條件進(jìn)行一定調整�，F場(chǎng)溫度高，減小預加軸力；現場(chǎng)溫度低，增大預加軸力；增大和減小的范圍根據計算確定。

　　7）對于超寬基坑必須進(jìn)行信息化設計和施工，以便在施工中通過(guò)加強監測及時(shí)反饋信息，修改調整施工方案，使施工始終處于安全可控狀態(tài)。

　　參考文獻：

　　[1]夏明耀，曾進(jìn)倫。地下工程設計施工手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1999.40 60.

　　[2]劉俊巖。深基坑工程[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2001.137 149.

　　[3]崔江余，梁仁旺。建筑基坑工程設計計算與施工[M].北京：中國建材工業(yè)出版社，1999.117 126.

　　[4]李慶華。材料力學(xué)[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，1990.71 84.