姚海杰
上海三维工程建设咨询有限公司 上海 200000
摘要:现在我国的基础建设具有越来越大的规模，地下空间和高层建筑深基坑工程越来越多和越来越深。如果基坑周边存在建构筑物及重要的地下管线，在深基坑施工过程中首先必须要解决的问题是建构筑物及重要管线的保护。在深基坑施工的周边建构筑物及重要管线的保护工作中，钢支撑轴力伺服自动补偿系统技术具有十分明显的优势。为此，本文以绍兴市城市轨道交通1号线工程TJSG-06标镜水路站为例，对深基坑钢支撑轴力伺服自动补偿系统技术的具体应用进行可分析和介绍。
关键词:深基坑;钢支撑;轴力伺服自动补偿系统
1前言
在深基坑开挖的工作中，由于深基坑土方的卸荷，导致周围土体和基坑本身的位移和应力出现较大变化，进而导致基坑周边的地表沉降、围护结构的侧向变形和基坑内的土体隆起。在临近建构筑物和重要地下管线的情况下，对深基坑开挖，不仅必须要采取有效措施确保基坑本身的安全和强度，更为关键的是要对由于基坑开挖而导致的基坑周边建构筑物变形及管线沉降进行有效控制，从而保证基坑安全。
2 深基坑钢支撑轴力伺服自动补偿系统概述
轴力自动补偿钢支撑适用于基坑板式支护体系，相关设计内容和计算要求除应符合本标准规定外，尚应符合国家、省、市现行有关规范和标准的规定。
2.1采用轴力自动补偿钢支撑的板式支护体系设计应包括下列内容：
（1）支护体系设计方案；
（2）基坑的稳定性验算；
（3）支护结构的承载力和变形计算；
（4）环境影响分析与保护技术要求；
（5）土方开挖和降水技术要求；
（6）基坑监测要求等。
2.2 设 计 与 构 造
(1) 采用地下连续墙作为围护结构的狭长形基坑，可采用轴力自动补偿系统钢支撑和竖向支承结构组成的无围檩支撑体系。当采用灌注桩、SMW工法桩作为围护结构时，支撑端部应设置围檩或冠梁。围檩与围护结构间的空隙应采用强度不低于C30的细石混凝土填充密实。
(2) 轴力自动补偿钢支撑的平面布置应符合受力明确、均衡对称、整体可靠、便于施工的原则。
(3) 轴力自动补偿钢支撑长度超过22m时宜设置立柱约束，且支撑长细比不宜超过75。
(4) 轴力自动补偿钢支撑的平面方向允许定位偏差为20mm。
(5) 轴力自动补偿钢支撑宜采用螺栓连接，必要时可采用焊接连接。
3 工程实例
绍兴市城市轨道交通1号线一期工程镜水路站位于群贤路与镜水路路口，沿群贤路东西向布置。车站全长265.5m，标准段净宽18.3m，开挖深度16.46m，采用明挖顺作法施工。车站的围护结构采用800mm厚的地下连续墙+内支撑形式。在车站北侧为唯美花园小区，距车站基坑最近距离为15m，不足1倍基坑深度，且该小区方位经第三方鉴定危险等级为B级。车站南侧1倍基坑深度范围内有DN800污水管、10kv电力、国防光缆、DN300给水管、DN300中压燃气管等重要的地下管线，其中DN800的污水压力管距基坑最近距离仅为3m。
本工程地质属第四系全新统湖沼积平原区，车站主要穿越的地层以②2-4层粉质粘土、③1-2层淤泥质黏土为主，根据详勘报告，该车站淤泥质黏土层厚度大30m，③1-2层淤泥质黏土特性为灰色，流塑，高压缩性，含少量有机质、腐殖质，有臭味，局部相变为淤泥，静力触探锥尖阻力qc=0.40～0.75MPa，平均值0.62MPa，侧壁摩阻力fs=7.9～11.5kPa，平均值9.7kPa。车站底板坐落在③1-2层淤泥质黏土层中。
4 基坑变形控制工法
本次使用伺服系统控制基坑变形所采用的工法是轴力位移双控的技术，指的是钢支撑架设上去后伺服系统通过控制轴力使得墙体不再发生继续变形的一项技术。轴力位移双控的方法能够有效控制伺服系统的轴力输出和外界应力相对平衡，控制油顶的伸缩量来补偿钢支撑内部的膨胀和压缩，根据地墙的变形情况自动调整压力，将变形梁控制在毫米级，能够有效的控制软土地区的墙体变形。
伺服系统首次加载时，以预加轴力的设计值作为的参考值。首先在架撑的阶段对伺服系统进行轴力控制。在控制地连墙隆起时，油顶通过加压来控制变形，压力不超过控制系统设置的上限，压力上限包括：钢支撑构件极限轴力、地连墙冲剪轴力、油顶设计最大轴力。当控制地连墙反弯时，油顶通过泄压来锁定变形，压力不受预加轴力设计值的限制，但通常会设置最小安全轴力。
5 伺服系统和普通钢支撑控制效果对比
基坑经过两个月的开挖，现场检测人员对使用伺服系统和使用普通钢支撑的工段进行了变形的测斜监控，并对从3月份到4月份的测斜数据进行整理和对比。（此处对比数据因篇幅原因省略）
目前镜水路站已经开挖到第五层，从目前的现场施工监测提供的测斜数据可以看出，在采用伺服钢支撑自动架设范围内，地连墙控制变形的平均数据在15mm左右，而架设普通钢支撑的区域的变形数据普遍超过了在35mm，最大累计变形量甚至达到了48mm。
对比数据论证了用伺服钢支撑通过减少无支撑暴露时间和位移的实时监测和控制，明显比普通钢支撑范围内地连墙变形数据小，使用伺服钢支撑的地墙变形量，是没有使用地连墙的变形量的30%~50%左右。
参考文献
[1] 彭勇志、黄洋. 深基坑钢支撑轴力伺服系统施工技术[J]. 低碳世界. 2016（3）：152-153
[2] 张德标、费魏、王成焱等. 应力伺服系统在紧邻地铁深基坑钢支撑轴力监测中的应用[J]. 施工技术. 2011.40（10）：67-70