在各種基坑支護結構形式中，內支撐支護體系常用於深大基坑中。圓環支撐體系是基坑工程中常用的支撐佈置形式，具有無支撐區域面積大、有利於土方開挖及地下結構施工、易於避讓主體結構豎向構件等優點，尤其適用於超大面積基坑工程，實踐中可根據基坑形狀、建築平面佈置選擇採用具體的圓環佈置型式。本文結合不同的主體結構施工工況，進行內支撐拆除條件的最佳化設計及加固設計，以提高拆撐效率。

1基坑工程概況

昆明春之眼商業中心基坑開挖深度為22。7m，總面積為3。4萬㎡，周長810m，由於基坑深度大且鄰近盤龍江，場區地下水豐富，周邊有高層建築的地下室及地鐵隧道。

基坑支護結構為地下連續牆+混凝土內支撐，其中地下連續牆為兩牆合一構件，長45m（其中嵌固23m），牆厚1000mm，其嵌固深度到達不透水地質層；混凝土內支撐由3道雙圓環混凝土內支撐組成，圓環直徑分別為104m和96m。110kV文化宮變電站共用3道混凝土內支撐。

基坑A區為北部分割槽，B區為南部分割槽，C區為地下變電房，T區為塔樓。其中A1~A7， T1， B5結構對應北側環撐體系；T2， B1~B4為南側環撐體系（圖1）。

圖1基坑分割槽示意

2拆換撐工況重難點分析

2。1拆換撐條件設計

原基坑設計單位要求地下室單層結構須同步施工，只有當地下室單層樓板及其換撐同時完成並達到設計強度後，才能拆除相應的整道支撐，為此採取非同步解耦最佳化措施，將南北區分為兩個獨立體系（表1）。

表1設計拆撐條件

2。2拆換撐工況分析

2。2。1工況可能性分析

拆換撐工況分析見表2。

表2可能性工況

2。2。2北區工況分析

主塔核心筒結構為鋼板剪力牆結構，工序複雜，單層工期時間長，且主塔場地移交時間較晚。主塔施工進度無法與裙房同步，北區現場條件無法達到工況一。

現場實際工況僅能考慮工況二、三2種工況。此兩種工況的重點均為對無法達到內支撐拆除條件的區域採取換撐及加固措施，以確保達到內支撐拆除條件（表3）。

表3北區可能性工況

2。2。3南區工況分析

因副塔結構筏板施工階段略落後於裙房，無法達到整體換撐條件，故僅能考慮工況三；又因副塔結構形式不復雜，且副塔主體結構施工不受內支撐結構限制，而裙房主體結構施工受內支撐結構拆除限制，故在地下室主體施工階段，副塔進度將先於裙房，僅能考慮工況二（表4）。

表4南區可能性工況

2。2。4 分析結果

（1）透過對所有可能工況進行假定，根據現場實際工期情況複核，對可能發生的工況擬定對應處理措施。

（2）一旦確定實際工況，按實際情況對支撐體系進行計算分析，對薄弱環節進行加固處理。

3塔樓水平換撐及加固技術

3。1塔樓地下室施工工況

地下室主體結構施工中，由於塔樓結構為核心筒–外框形式、裙樓地下室結構為框架剪力牆形式，塔樓鋼板剪力牆、鋼管柱等構件施工複雜，其施工工藝難度、所需時間遠高於裙樓，因此導致塔樓與裙樓的單層施工進度存在較大差異。作為內支撐拆除條件中的部分構件，要滿足換撐條件，需保證每個區域水平主要傳力結構的施工均已完成。為此，首先假定塔樓周邊裙樓（分南區、北區）同步，塔樓考慮實際工期計劃和工況進行工況假定。

3。2副塔筏板工況加固設計

副塔筏板階段塔樓筏板滯後於裙樓筏板，未達到解耦內支撐拆除條件。從經驗判斷，南側中部僅有的裙樓結構筏板不足以抵抗中部圍壓。同時考慮到南側圍護鄰近地鐵，按設計經驗，在底板平面跨中位置設定了雙拼型鋼格構內支撐，其規格為雙拼H700×300×13×24。

第三道內支撐拆除時，第一、二道內支撐尚未拆除，裙樓筏板已澆築完成，基坑圍壓由第一、二道內支撐及結構筏板承擔（圖2）。根據工況計算可知，底板承受的水平荷載為2458kN/m。

圖2內支撐剖面計算簡圖

對第三道支撐拆除後的裙樓底板受力變形情況進行有限元數值計算，算得的底板應力如圖3、圖4所示。

圖3底板x方向（東西方向）應力雲圖

圖4底板y方向（南北方向）應力雲圖

計算結果表明，底板應力均為壓應力，最大值在8MPa以下，遠小於C40混凝土抗壓強度。圖5為底板的變形圖。最大位移18。2mm。

圖5底板變形雲圖（計算機截圖）

臨時支撐的最大軸力為4579kN。設計採用雙拼型鋼格構支撐，單根承載力4662kN，滿足強度要求。

3。3主塔內嵌結構環梁設計

3。3。1主塔地下3層結構複核驗算

根據計算，工況二和工況三先算出在無主塔樓板參與水平傳力的情況下，裙樓樓板不能滿足強度和剛度要求。

計算結果表明，此時裙房樓板在主塔開洞處的角點首先出現超過混凝土抗拉強度的拉應力，在距圍護牆最近處產生的位移最大。其根本原因是裙房樓板水平承載的剛度和強度不足。

3。3。2主塔地下3層結構取代補強方案設計

考慮到上述情況，需對無主塔參與的解耦條件進行加固，提出在裙房樓板內靠近主塔處設定內嵌鋼筋混凝土環梁。透過試算得到環梁最佳截面引數，如圖6、圖7所示。

圖6B3層環梁平面佈置

圖7B3層環梁截面及配筋

為滿足地下室淨空尺寸要求，應儘量減小環梁結構梁高，透過增大梁寬提高環梁結構承載力。經設計，北區樓層完成地下4層換撐後，在地下3層設定4000mm×500mm加強環梁能滿足樓層結構的變形和應力要求。由於梁高不影響樓層淨空且地下室位置天棚做法為吊頂，環梁可作為永久結構，後期不需拆除。在後期機電施工中，增加梁參與機電深化設計，以免造成建築功能的碰撞。

3。3。3取代補強方案計算複核

（1）北區地下3層樓板的荷載工況：圖8為有限元計算模型，圍壓為464。5kN/m。圖中深色樓板厚度為200mm，其餘均為150mm。

圖8地下3層有限元計算模型（計算機截圖）

（2）地下3層樓板變形計算結果：最大位移發生在東側，為23。3mm（圖9）。

圖9地下3層樓板位移雲圖（計算機截圖）

（3）地下3層樓板最大拉應力為0。97MPa，最大壓應力為10。64MPa，小於混凝土的抗拉、抗壓強度（圖10）。

圖10地下3層樓板σ-x應力雲圖（計算機截圖）

（4）地下3層樓板最大拉應力為1。46MPa，最大壓應力為15。96MPa，邊界上存在區域性應力集中（圖11）。

圖11 地下3層樓板σ-y應力雲圖（計算機截圖）

3。4計算分析

（1）經複核，主塔樓筏板在解耦過程中可不參與結構的換撐，周邊裙樓結構筏板施工完畢，即可滿足解耦條件和拆撐要求。

（2）主塔樓地下3層和地下1層梁板在解耦過程中參與結構的換撐，須與周邊裙樓對應樓層協同作業；北區透過在樓板上設定加強環梁，只要截面適當，支撐拆除後地下1層和地下3層樓板的變形和應力均在可控範圍內。

（3）副塔樓地下3層和地下1層梁板工況與周邊裙樓對應樓層協同作業，經驗證結構本身即可滿足解耦條件和拆撐要求。

4裙樓拆換撐條件最佳化設計

4。1裙樓地下室施工工況

裙樓地下室結構單個施工分割槽面積大於2000㎡，雖為框架剪力牆結構，但部分分割槽設有地下車庫、人防結構等特殊構件，因此裙樓各分割槽在同步施工時分割槽完成時間仍可能不一致。與前述解耦整體要求存在差異，故需考慮裙樓作為分割槽參與到解耦工作中的可行性及基坑安全狀態。

由於裙樓各分割槽不同步施工時，在解耦的基礎上是否滿足設計要求仍不能確定，因此基於解耦後的非耦聯支撐體系需進一步研究。

按解耦的工況設定裙樓為整體施工，但考慮到現場平面施工組織和流水，一般劃分小於2000

㎡

的分割槽組織施工。根據支撐環梁切向杆件受力原理，支撐角部自成穩定體系，故先施工角部，完成角部部分切向杆件的拆除。

4。2裙樓施工協同設計及驗算複核

對圍護牆而言，經拆除條件最佳化，懸臂支護高度由原來設計的5。4m增加到9。3m，其變形和內力將與原設計不同。為確保基坑安全，需對此問題進行復核計算（圖12）。

圖12拆撐條件最佳化設想

（a）北區拆撐剖面；（b）北區拆撐剖面

4。2。1最佳化後地下連續牆複核

（1）根據設計第一道支撐拆除後圍護牆的變形和內力計算結果，地下連續牆牆頂位移為34。61mm，圍護牆負彎矩987kN·m/m，剪力為156kN/m。

（2）根據地下2層樓板完成後拆除第一道支撐後圍護牆的變形和內力計算結果，地下2層樓板完成後拆除第一道支撐時，圍護牆懸臂高度為9。3m，此時地下連續牆牆頂位移為109。7mm，圍護牆負彎矩為1370kN·m/m，剪力為365。7kN/m。

根據設計要求及周邊環境情況，由懸臂9。3m導致的圍護牆變形過大，不能滿足原設計要求，但圍護牆強度滿足要求。

4。2。2換撐措施設計

根據上述計算結果，提出在地下2層樓板梁位置（梁間距一般為8。4m）設定斜撐（圖13）。

圖13地下2層樓板設定斜撐示意

地下2層樓板（B2層）設定斜撐後拆除第一道支撐時，圍護牆懸臂高度為6。3m。根據計算，此時的地下連續牆牆頂位移為37。82mm，圍護牆負彎矩為1100kN·m/m，剪力為200。7kN/m。

設定斜撐既可大幅減少圍護牆頂位移，又可達到提前拆除支撐的目的，方便地下1層樓板施工。

5裙房主體薄弱位置加固設計

根據地下室結構施工與拆成協同工況分析可知，南北區均只能達到工況二、工況三。

根據上節計算可知，採用結構板整體承受圍壓，置換內支撐結構時，結構開洞處、結構降板位置、後澆帶位置均為結構薄弱位置。為確保主體結構安全性，需對薄弱位置進行換撐、加固處理。

地下室結構封閉後，可保證主體結構安全。換撐為臨時構件，採用可週轉的型鋼將薄弱位置結構與非整塊結構板連線成整體，可確保基坑圍壓順利傳導。

6結束語

（1）經計算複核，昆明春之眼商業中心主塔樓筏板在解耦過程中，可不參與結構的換撐，周邊裙樓結構筏板施工完畢，即可滿足解耦條件和拆撐要求。

（2）主塔樓地下3層和地下1層梁板在解耦過程中，參與結構的換撐，須與周邊裙樓對應樓層協同作業；北區透過在樓板上設定內嵌環梁，只要截面適當，支撐拆除後地下1層和地下3層樓板的變形和應力均在可控範圍內。

（3）副塔樓地下3層和地下1層梁板工況與周邊裙樓對應樓層協同作業；經驗證結構本身滿足解耦條件和拆撐要求。

（4）在本工程以裙樓為關鍵線路工期條件中，可看出因自身結構複雜等特點，主塔樓進度遠滯後於裙樓，明顯制約裙樓的協同拆撐條件。

摘自《建築技術》，王文淵，闕顯陽，楊猛，唐文，徐文思