[摘 要]介绍了液压伺服支撑系统在上海静安嘉里中心北区深基坑施工中的应用，该基坑紧邻地铁2号线，外围距离地铁运营线仅8m，且平行距离超过100m，变形控制要求非常高，通过应用液压伺服支撑系统基坑变形控制技术，解决了紧邻且长距离平行于运行地铁深基坑施工的苛刻变形控制难题。

[关键词] 深基坑工程；运行地铁；液压伺服支撑系统；基坑变形控制技术

 

      上海嘉里中心北区基坑工程紧邻上海市南京西路地铁2号线，外围距地铁运营线最近距离只有8.0m，对变形控制十分严格。基坑分为I区、II区及III区施工（图1)，其中II区基坑深-14.15m，III区基坑深-15.15m。

 

      I区基坑采用3道混凝土支撑。Ⅱ、Ⅲ区均采用头道混凝土支撑，二、三、四道钢支撑的支撑型式。各道钢支撑均采用Ф609×16钢管。由于Ⅱ、Ⅲ区基坑开挖深度不同，支撑竖向布置位置略有不同，II、III区支撑由上至下支撑距离分别为3.500m、3.150m、3.000m和3.800m、3.500m和3.350m。由于Ⅱ、Ⅲ区紧邻地铁2号线，对基坑变形控制严格，钢支撑系统采用液压伺服支撑系统，以始终保持轴力在设计值范围内并控制围护结构变形，保证地铁运营安全。施工顺序为：Ⅱ区→Ⅲ区。

 

      基坑连续墙地铁水平位移量＜20mm；地铁结构最终绝对沉降、隆起及水平位移量＜5mm。设计轴力及加载要求如下。

      设计轴力

      部位：第二、第三、第四道钢支撑（除边上角撑）。

      数量：36(Ⅱ区)+36(Ⅲ区)=72根。

      加载要求

      加载力：第二道钢支撑为(2 000±100)kN；第三、四道钢支撑为（2 100±100）kN。

      加载方式：500kN、1 000kN、1 500kN、2 000kN或2 100kN逐级加载。

      液压伺服支撑系统由监控站、操作站、现场控制站、液压系统、总线系统、配电系统、通信系统、移动诊断系统、千斤顶等组成。该系统是结合了现代机电液一体化自动控制技术、计算机信息处理技术、总线通信技术以及可视化监控技术等高新技术手段，可对支撑轴力进行全天候不间断监测，并可对支撑轴力进行适时的全自动或手动补偿来达到控制基坑变形目的的支撑系统。

      根据本基坑工程的特点，液压伺服支撑系统设计采用1个上位机监控站、1个现场操作站、6个现场控制站、18个液压泵站、72个千斤顶以及总线系统等组成。现场控制台靠近基坑边一字排开，每隔一段间距设置1个，分别控制3个泵站(液压系统)，每个泵站可控制4个钢支撑；操作站位于现场指挥所；监控站设置于监控室内。各个站点通过CAN总线实现数据采集及发送控制指令。

      1）设备的现场布置设计　自适应支撑系统应用于II区、III区基坑的第二、三、四道钢支撑上。

      II区和III区基坑分别有12×3=36根钢支撑需要进行轴力补偿。本系统的现场控制站靠近基坑边一字排开，每隔一段间距设置1个，分别控制3个泵站(液压系统)，每个泵站可控制4个钢支撑，各个站点通过CAN总线实现数据采集及发送控制指令。因此，II区共需要36个油缸、9个泵站、3个现场控制站；III区同样需要36个油缸、9个泵站和3个现场控制站。具体布置见图2、图3。安装后的情况见图4。

      2）供电系统设计　供电系统布置如图5所示。

      液压伺服支撑系统设备安装进行调试正常后即可投入运行。

      经监测，基坑最大变形值8.6mm，地铁沉降变形值1.3mm，远小于地铁公司等要求的地下连续墙水平变形≤20mm、地铁竖向位移变形≤5mm的变形控制要求。说明液压伺服支撑系统对控制地连墙的变形和位移起到了非常积极的作用，对保护地铁具有非常重要的意义。

 

      2010年12月10日～2011年4月30日深基坑施工钢支撑轴力液压伺服支撑系统在上海静安嘉里中心北区基坑工程中获得成功应用。

      液压伺服支撑系统对深基坑施工的变形控制真正实现了动态、实时及24小时不间断的监测与控制，彻底避免钢支撑轴力衰减而引起的地连墙的位移变形，从而有效控制地铁结构的位移变形，确保地铁生命线的安全。与传统钢支撑相比，液压伺服支撑系统可以有效控制地连墙的最大变形及最大变化速率，能够保证地连墙最大累计变形值在20.0mm以内。液压伺服支撑系统具有精度高、安全、可靠、性能稳定、操作方便、维护方便等特点，具有十分显著的经济效益和社会效益。

 

[1]　刘建航，侯学渊． 基坑工程手册[M]．北京：中国建筑工业出版社，1997．

[2]　JGJ120299，建筑基坑支护技术规程[S]．

[3]　陈鸿蔚，张桂香．基于CAN总线的液压伺服控制系统网络[S]．机电工程技术，2005，34(1)：70-73．

[4]　吴今陪，肖健华．智能故障诊断与专家系统[Ｍ]．北京：科学出版社，1997．

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