文/崔建波 邱宇 張春輝（中國兵器工業(yè)北方勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司；河北省地下空間巖土工程技術(shù)創(chuàng)新中心）

城市化進(jìn)程的加劇，基本建設(shè)進(jìn)行的如火如荼，建筑行業(yè)在其一中占有重要位置，事關(guān)安全、經(jīng)濟(jì)、民生的基坑工程也越發(fā)引起公眾注意，大到國家影劇院、廣州塔，小到頂管的接收井，基坑工程伴隨著建筑施工而進(jìn)行，是建筑施工重要構(gòu)成部分，他的安全直接影響著建筑工程的安全。因此，基坑工程的支護(hù)手段眾多，各有優(yōu)劣，而在地鐵工程中，內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用最為普遍，其中鋼支撐結(jié)構(gòu)可循環(huán)再利用，拆卸安裝簡便、性價(jià)比高，又是內(nèi)支撐支護(hù)體系中的寵兒。然而，其預(yù)加力的施加一直為人們所議論，預(yù)加力的大小直接影響基坑變形、基坑安全和基坑工程造價(jià)，格外引人關(guān)注。

一、施加預(yù)加軸力對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的作用

支撐設(shè)計(jì)是根據(jù)施工中不同工況下出現(xiàn)的最大軸力乘以分項(xiàng)系數(shù)，再乘結(jié)構(gòu)安全性系數(shù)得到的設(shè)計(jì)值設(shè)計(jì)的，因此，在支撐架設(shè)初期，支撐未達(dá)到設(shè)計(jì)中的最大軸力，圍護(hù)結(jié)構(gòu)與支撐之間有一定的空隙。因此施加支撐鎖定力的作用主要體現(xiàn)在：（1）通過施加鎖定力減小圍護(hù)結(jié)構(gòu)與支撐之間的空隙，為下道支撐安全施工創(chuàng)造條件；（2）鎖定力的施加相當(dāng)于用支撐將圍護(hù)結(jié)構(gòu)向基坑外側(cè)頂，這樣，可以恢復(fù)一定的土體變形，較小基坑周邊變形。但是支撐的施加對基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)和支撐自身有一定影響以及體現(xiàn)在：（1）過大的鎖定力需要強(qiáng)度較高的支撐，剛度較大的支撐在計(jì)算過程中支撐的受力分擔(dān)較多，支撐受力加劇，造成浪費(fèi)；（2）過大的鎖定力對圍護(hù)結(jié)構(gòu)受力產(chǎn)生影響，由于土體位移較小，不能達(dá)到主動應(yīng)力狀態(tài)，而處于靜止土壓力狀態(tài)下，靜止土壓力大于主動土壓力，圍護(hù)結(jié)構(gòu)荷載增加，配筋、強(qiáng)度都要增加，導(dǎo)致增加工程成本。因此施加合適的預(yù)加力對內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)尤為重要。

二、不同規(guī)范中的規(guī)定

《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ120-2012)中4.9.9規(guī)定：預(yù)加軸向壓力的支撐，預(yù)加力值宜取支撐軸向壓力標(biāo)準(zhǔn)值的0.5~0.8倍。其跨度較大。到底施加多少合適，工程技術(shù)人員總結(jié)著自己的經(jīng)驗(yàn)，我們可以看到，各地區(qū)有著各自的地方標(biāo)準(zhǔn)，其中的規(guī)定也不盡相同。上海地方標(biāo)準(zhǔn)《基坑工程技術(shù)規(guī)范》（DG/TJOB-61-2016），鋼支撐的預(yù)壓力控制值宜為設(shè)計(jì)軸力的0.5~0.8；北京地方標(biāo)準(zhǔn)《城市軌道交通工程設(shè)計(jì)規(guī)范》DB11/995-2013，規(guī)定鋼支撐預(yù)加軸力取設(shè)計(jì)軸力標(biāo)準(zhǔn)值的0.3~0.7；北京地方標(biāo)準(zhǔn)《基坑工程內(nèi)支撐技術(shù)規(guī)程》DB11/940-2012，規(guī)定鋼支撐預(yù)加軸力宜取設(shè)計(jì)軸力設(shè)計(jì)值的0.3~0.75；廣州省地方標(biāo)準(zhǔn)《廣州地區(qū)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)定》（GJB 02-98）支撐預(yù)加壓力值取支撐力設(shè)計(jì)值的0.4～0.6 倍；深圳市地方標(biāo)準(zhǔn)《深圳市基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)范》SJGO5-2011預(yù)加力值宜取支撐設(shè)計(jì)軸力的 0.5~0.7；河北省地方標(biāo)準(zhǔn)《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)程》（DB 13(J)133－2012）規(guī)定鋼支撐預(yù)加軸力應(yīng)取設(shè)計(jì)軸力設(shè)計(jì)值的0.5~0.75。

三、工程實(shí)例驗(yàn)算

本文案例為石家莊市某明挖地鐵車站，基坑深度17m，鋼支撐采用Q235鋼管ф630×16。車站所在地層情況土層物理力學(xué)性質(zhì)表如表1所示。

表1 工程地質(zhì)表

隨著預(yù)應(yīng)力的增大，則樁身受到的彎矩、剪力增大，配筋面積增大。應(yīng)當(dāng)注意的是樁身控制剪力、彎矩出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，此時(shí)反轉(zhuǎn)對應(yīng)比例為支撐軸力設(shè)計(jì)值的54%~62%之間，這是因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力較小時(shí)，支撐處的位移較大，樁身所受到的彎矩剪力較小，支撐軸力計(jì)算值較小。

四、結(jié)論

（1）根據(jù)以上分析，樁頂水平位移／地表沉降隨著預(yù)應(yīng)力增大而減小，當(dāng)支撐預(yù)應(yīng)力取的56%支撐軸力標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，圍護(hù)樁主筋計(jì)算配筋率最低，此時(shí)樁身配筋較為經(jīng)濟(jì)，因此建議預(yù)應(yīng)力最高不大于支撐軸力標(biāo)準(zhǔn)值的60%。

（2）根據(jù)圖可以看出隨著支撐預(yù)應(yīng)力的增大，樁身剪力、彎矩控制值出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，對于非均勻配筋應(yīng)引起足夠重視防止，比較各個(gè)工況下配筋滿足要求。