CN109706940A - 基坑伺服支撑***设置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基坑伺服支撑***设置方法，属于建筑施工技术领域。该基坑伺服支撑***设置方法采用了隔二设一的方式进行设置，所谓隔二设一即为第一道混凝土支撑、第二、三道钢支撑、第四道混凝土支撑、第五、六道钢支撑……根据基坑深度以此类推。采用该种方法进行设置的基坑伺服支撑，变形控制效果较好，钢支撑失效后，隔二设一的设置方式下围护变形增长最小，依托实际工程，分析了轴力伺服***不同设置方式对基坑变形控制的影响，综合考虑了钢支撑失效前后围护结构的变形控制效果和结构剪力、弯矩变化情况，最终确定隔二设一都是最好的选择。

Description

基坑伺服支撑***设置方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，尤其涉及一种基坑伺服支撑***设置方法。

背景技术

钢支撑轴力伺服***的使用效果，很大程度上依赖于支撑轴力的施加力度与设置方式。在钢支撑轴力的取值上，一方面要因地制宜具体问题具体分析，另一方面也可以参考普通钢支撑的受力变化规律。在轴力施加有效的情况下，支撑轴力对基坑变形有着明显的约束作用。但是深基坑往往有多道钢支撑，基坑的变形效果与支撑的设置方式相关。

轴力伺服***由于能够有效的控制支撑轴力因而得到了广泛应用，但当无法全部设置伺服***或者存在多道混凝土支撑时，如何设置基坑伺服支撑***使得围护侧向变形控制效果好是个值得研究的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基坑伺服支撑***设置方法，其在钢支撑失效后围护结构的侧向变形控制效果较好。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

本发明提供了一种基坑伺服支撑***设置方法，所述方法的步骤包括：基坑由上到下依次设置第一道支撑为混凝土支撑，第二道支撑和第三道支撑为钢支撑，第四道支撑为混凝土支撑，第五道支撑和第六道支撑为钢支撑，以此类推。

进一步地，至少一道钢支撑采用自动伺服***。

进一步地，所述自动伺服***为轴力伺服***。

进一步地，采用自动伺服***的钢支撑取双控法获得的轴力，未采用自动伺服***的钢支撑取设计提供的轴力预加值。

进一步地，所述双控法包括如下步骤：

S1、选择变形控制值；

S2、确定施工工况，建立基坑模型；

S3、根据基坑模型进行预测，通过分析确定围护结构变形目标值，并确定各根支撑轴力限值；

S4、变形和支撑轴力耦合，确定和调整各道和各根支撑轴力设定值；

S5、分层开挖，同时关闭上层对应支撑轴力自动补偿功能；

S6、判断各层变形是否满足要求，若不满足要求，则进入S7，若满足要求，则进入S9；

S7、调整本道支撑轴力；

S8、判断支撑轴力是否已达到支撑轴力限值，若未达到，则返回S5，若达到，则进入S9；

S9、以目前轴力值作为本道轴力控制值，以上层支撑变化后的轴力作为上层轴力控制值；

S10、开启支撑轴力自动补偿功能，直至本层开挖成功，进入下层开挖；

S11、判断基坑开挖是否开挖到底，若开挖到底，则进入S12，若未开挖到底，则返回S5；

S12、基坑开挖完成。

与现有技术相比，本发明提供的基坑伺服支撑***设置方法，采用了隔二设一的方式进行设置，所谓隔二设一即为第一道混凝土支撑、第二、三道钢支撑、第四道混凝土支撑、第五、六道钢支撑……根据基坑深度以此类推。采用该种方法进行设置的基坑伺服支撑，变形控制效果较好，钢支撑失效后，隔二设一的设置方式下围护变形增长最小，依托实际工程，分析了轴力伺服***不同设置方式对基坑变形控制的影响，综合考虑了钢支撑失效前后围护结构的变形控制效果和结构剪力、弯矩变化情况，最终确定隔二设一都是最好的选择。

附图说明

图1为本发明实施例中浦东南路站地铁基坑平面示意图；

图2为本发明实施例中浦东南路站地铁基坑横断面示意图；

图3为本发明实施例中的地下两层车站基坑不同工况下地墙侧移图；

图4为本发明实施例中的地下三层车站基坑不同工况下地墙侧移图；

图5a为本发明实施例中的基坑伺服支撑***中的砼支撑隔一设一的设置方式；

图5b为本发明实施例中的基坑伺服支撑***中的砼支撑隔二设一设置方式；

图5c为本发明实施例中的基坑伺服支撑***中的砼支撑隔三设一的设置方式；

图6为本发明实施例中的砼支撑三种不同设置方式下的围护变形图；

图7为本发明实施例中的钢支撑失效后砼支撑三种不同设置方式下的围护变形图；

图8a为本发明实施例中的钢支撑失效前砼支撑三种不同设置方式下的围护结构剪力图；

图8b为本发明实施例中的钢支撑失效后砼支撑三种不同设置方式下的围护结构剪力图；

图9a为本发明实施例中的钢支撑失效前砼支撑三种不同设置方式下的围护结构弯矩图；

图9b为本发明实施例中的钢支撑失效后砼支撑三种不同设置方式下的围护结构弯矩图；

图10为本发明实施例中双控法示意图；

图11为本发明实施例中深基坑主动控制流程图；

图12a为本发明实施例中的力学模型图的平面示意图；

图12b为本发明实施例中的力学模型图的剖面示意图；

图13a为本发明实施例中的基坑空间受力状态的平面图；

图13b为本发明实施例中的基坑空间受力状态的剖面图；

图13c为本发明实施例中的基坑平面应变状态的平面图；

图13d为本发明实施例中的基坑平面应变状态的剖面图；

图14a为本发明实施例中空间受力时围护结构间的剪应力示意图；

图14b为本发明实施例中空间受力时土体间的剪应力示意图；

图15a为本发明实施例中平面应变下围护结构间的剪切应力示意图；

图15b为本发明实施例中平面应变下土体间的剪切应力示意图；

图16为本发明实施例中基于变形的整层支撑轴力调整示意图。

附图标记：1-A-1区基坑；2-B区基坑；3-A-2区基坑；4-第一道支撑；5-第二道支撑；6-第三道支撑；7-第四道支撑；8-第五道支撑；9-第六道支撑。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例提供了一种基坑伺服支撑***设置方法，基坑由上到下设置的支撑为：第一道为混凝土支撑，第二道和第三道为钢支撑，第四道为混凝土支撑，第五道和第六道为钢支撑，以此类推。

进一步地，至少一道钢支撑采用自动伺服***，所谓自动伺服***为轴力伺服***。具体地，采用自动伺服***的钢支撑取双控法获得的轴力，未采用自动伺服***的钢支撑取设计提供的轴力预加值。

钢支撑轴力伺服***的使用效果，很大程度上依赖于支撑轴力的施加力度与设置方式。在钢支撑轴力的取值上，一方面要因地制宜具体问题具体分析，另一方面也可以参考普通钢支撑的受力变化规律。

在轴力施加有效的情况下，支撑轴力对基坑变形有着明显的约束作用。但是深基坑往往有多道钢支撑，基坑的变形效果也与支撑的设置方式相关，目前尚未有相关分析，因此有必要研究不同设置方式下的基坑变形控制效果。

(一)模型建立

以上海市浦东南路站基坑为例，进行钢支撑轴力伺服***的应用进行阐述。

浦东南路站地处陆家嘴核心区域，基坑沿浦东大道东西向敷设，骑跨即墨路。拟建车站地层分布如下：①1杂填土，②1粉质粘土，③淤泥质粉质粘土，③夹砂质粉土，④淤泥质黏土，⑤1粉质粘土，⑥粉质粘土，⑦1-2砂质粉土，⑦2粉砂。车站主体基坑坑底位于⑤1层粉质粘土中，围护墙墙趾底位于第⑦2层粉砂中。

基坑围护形式为1.0m厚46m深的地下连续墙。标准段6道支撑，第一道支撑4和第四道支撑7均为砼支撑(1000*800、1500*1200)，第五道支撑8为800*20钢管撑，第二道支撑5、第三道支撑6和第六道支撑9为609*16钢管撑(图2)。

基坑所处的环境复杂，北侧有平行于基坑布置的上船大楼、浦东开发陈列馆等建筑物，南侧有平行于基坑布置的大壶春小区、永华大厦等建筑物；且在车站南北两侧有众多大直径管线近距离靠近基坑。

考虑到车站主体基坑较长，且跨越即墨路，将浦东南路站主体分三个基坑分别施工，自西向东依次为A-1区基坑1、B区基坑2、A-2区基坑3(如图1)。由于A-2区基坑3周边环境最为复杂，施工难度最大，因此先行施工B区基坑2、然后施工A-1区基坑1，最后施工A-2区基坑3，并在A-2区基坑3施工中采用轴力伺服***，以满足变形控制要求。

为对比计算，假设另有一地下两层车站，围护深度33m，基坑深度18m；开挖过程中设五道支撑，第一道支撑为C40砼支撑，第二、三道为609×16钢管撑，第四、五道为800×20钢管撑，地质参数同浦东南路A-2区基坑3。采用硬化土本构模型，建立基本计算模型，土层参数如表1、表2所示。

(二)不同伺服***设置方式下地下两层车站的变形控制效果

为了模拟采用钢支撑自动伺服***后对围护结构侧移可能产生的影响，以上节的假想基坑为依托，选择同基坑钢支撑轴力补偿的不同工况分别建立有限元模型：

(1)工况1—钢支撑全部采用自动伺服***；

(2)工况2—一半钢支撑采用自动伺服***，有四种子工况分别为，子工况1：第二、三道支撑采用自动伺服；子工况2：第四、五道支撑采用自动伺服；子工况3：第二、五道支撑采用自动伺服；子工况4：第三、四道支撑采用自动伺服；

(3)工况3—钢支撑间隔采用自动伺服***，有两种子工况分别为，子工况1：第二、四道支撑采用自动伺服；子工况2：第三、五道支撑采用自动伺服；

(4)工况4—单一某道钢支撑采用自动伺服***，有四种子工况：分别为第二、三、四、五道支撑分别补偿轴力；

(5)工况5—不采用自动伺服***。

上述各种工况中，采用自动伺服***的支撑取双控法获得的轴力(如表1所示)，未采用的支撑取设计提供的轴力预加值。

表1支撑轴力表

	双控法轴力/kN/m	预加值/kN/m
			第一道砼支撑	/	/
第二道钢支撑	-420	-310
			第三道钢支撑	-550	-310
第四道钢支撑	-800	-370
			第五道钢支撑	-900	-200

得到各种情况的地墙侧移如表2和图3所示。显然，全部钢支撑采用自动伺服***的工况下，围护结构的侧移能够显著减小；一半采用自动伺服的工况下，底部两道撑采用自动伺服时侧移的减小更明显；间隔采用自动伺服的两种工况，第三、五道钢支撑采用自动伺服时侧移的减小更明显；而在单一某道钢支撑上采用自动伺服的四种工况中，在第五道钢支撑上采用自动伺服时围护侧移相对更小。总体来说，钢支撑全部采用自动伺服***的效果最好，一半使用的次之，间隔使用的再次在，单一某道使用的效果最差。

表2地下两层车站基坑不同工况下地墙侧移情况

(三)不同伺服***设置方式下地下三层车站的变形控制效果

以浦东南路站的地下三层车站为依托，针对同基坑钢支撑轴力补偿的不同工况分别建立有限元模型：

(1)工况1——钢支撑全部采用自动伺服***；

(2)工况2——一半钢支撑采用自动伺服***，有四种子工况分别为，子工况1：第二、三道支撑采用自动伺服；子工况2：第五、六道支撑采用自动伺服:；子工况3：第三、五道支撑采用自动伺服；子工况4：第二、六道支撑采用自动伺服；

(3)工况3——钢支撑间隔采用自动伺服***，有两种子工况分别为，子工况1：第二、五道支撑采用自动伺服；子工况2：第三、六道支撑采用自动伺服；

(4)工况4——单一某道钢支撑采用自动伺服***，有四种子工况：分别为第二、三、五、六道支撑分别补偿轴力。

上述各种工况中，采用自动伺服***的支撑取双控法获得的轴力，未采用的支撑取设计提供的轴力预加值(表3)。

表3支撑轴力表

	双控法轴力/kN/m	预加值/kN/m
			第一道砼支撑	/	/
第二道钢支撑	-420	-250
			第三道钢支撑	-550	-385
第四道砼支撑	/	/
			第五道钢支撑	-1000	-560
第六道钢支撑	-900	-340

将不同工况下的计算结果整理如表4、图4。很明显，仍是支撑全部采用自动伺服***的效果最好。

表4地下三层车站基坑不同工况下地墙侧移情况

(四)基于***安全与变形控制的伺服支撑设置方式

(1)分区设置原则

由上述分析可知，伺服***的控制效果与其设置方法、设置数量密切相关，参与调整的弹性支撑量越多控制效果越好；在设置量一定的情况下通过优化设置方式也能提高变形控制效果。

但是考虑到钢支撑的可靠性，在超深基坑中一般需要设置一定数量的砼支撑，采用混凝土撑把连续设置的钢支撑分割成若干个相对独立的区域，形成分区设置，提高了基坑***的安全度。但是砼支撑施工会增加围护变形，同时作为刚性约束点，砼支撑轴力不能进行调整，不能与相邻支撑形成协同加载，这又影响了变形控制效果。因此钢支撑与砼支撑的分区设置方式对于基坑安全与变形控制而言是一对矛盾，有必要建立可以兼顾二者的伺服***分区设置原则。

超深基坑伺服***的分区设置原则是既能通过多道伺服支撑***的连续布置来有效控制基坑变形，又能确保两道砼支撑之间的伺服***全部失效后基坑与周边环境的安全性。下面将分别讨论不同分区设置方式下的变形控制与基坑安全。

(2)分区设置方式

1)砼支撑隔一设一

对于深基坑而言，第一道必须设置混凝土支撑，隔一设一即为第一道混凝土支撑、第二道钢支撑、第三道混凝土支撑、第四道钢支撑……根据基坑深度以此类推，见图5a。

2)砼支撑隔二设一

对于深基坑而言，第一道必须设置混凝土支撑，隔二设一即为第一道混凝土支撑、第二、三道钢支撑、第四道混凝土支撑、第五、六道钢支撑……根据基坑深度以此类推，见图5b。

3)砼支撑隔三设一

对于深基坑而言，第一道必须设置混凝土支撑，隔三设一即为第一道混凝土支撑、第二、三、四道钢支撑、第五道混凝土支撑、第六、七、八道钢支撑……根据基坑深度以此类推。见图5c。

砼支撑隔一设一不利于钢支撑的协同加载，变形控制效果最差；砼支撑隔二设一与隔三设一变形控制效果较好，实际应用中需综合考虑基坑实际深度与围护深度来选择。从变形控制角度看，砼支撑越少变形越小，但钢支撑失效后基坑失稳的风险也越大。

从控制风险的角度，砼支撑的设置标准可从控制基坑安全与周边环境保护着手，即当砼支撑间的钢支撑全部失效时基坑仍然是安全的，周边环境是可控的。对于1m地墙，隔二设一是矛盾的平衡点；而对于1.2m地墙，隔三设一也是可行的。

仍以三层车站为例，在模型中对隔一设一、隔二设一及隔三设一分别进行计算，对比不同设置方式下基坑的变形情况。为对比三种设置方式下基坑的变形控制效果，以隔二设一的支撑轴力为基准施加轴力，具体如表5所示：

表5不同设置方式下支撑轴力/kN/m

	隔一设一	隔二设一	隔三设一
				1#支撑	/	/	/
2#支撑	-420	-420	-420
				3#支撑	/	-550	-550
4#支撑	-550	/	-1000
				5#支撑	/	-1000	/
6#支撑	-1000	-880	-880

三种设置方式下围护变形情况如图6所示。

由变形曲线图可知，隔一设一的变形控制效果最差，隔二设一与隔三设一控制效果差距不大，后者后期变形增长较大。

将砼支撑间钢支撑失效后围护变形整理于图7中。钢支撑失效后，隔二设一的设置方式下围护变形增长最小，隔三设一的设置方式下围护变形远大于隔二设一及隔一设一。

将三种不同设置方式下、钢支撑失效后地墙最大变形的增长情况整理于表6中。隔三设一时围护变形增长率已达128％，远超过隔一设一与隔二设一。

表6钢支撑失效后围护变形增长情况

将三种不同设置方式下钢支撑失效前后砼支撑轴力变化整理于表7中。钢支撑失效后，砼支撑都为受压状态，且压力增加显著。隔一设一与隔二设一增幅相近，隔三设一则增幅较大。

表7钢支撑失效前后砼支撑轴力变化/kN/m

将钢支撑失效前后围护结构的剪力、弯矩情况整理于图8a、图8b、图9a和图9b中。由图可见，三种设置方式下，围护结构剪力的变化趋势基本一致；隔一设一与隔二设一弯矩变化也基本一致，而隔三设一的布置方式下围护结构剪力最大，弯矩值及其变化也最大。

从分析可知，对于本文中的三层车站基坑而言，钢支撑失效前后，综合考虑变形控制效果和围护结构剪力、弯矩变化情况，隔二设一都是最好的选择。

依托实际工程，分析了轴力伺服***不同设置方式对基坑变形控制的影响，综合考虑了钢支撑失效前后围护结构的变形控制效果和结构剪力、弯矩变化情况，最终确定隔二设一都是最好的选择。

上述双控法具体过程如下：

由于基坑工程零位移控制的代价过大，因此实践中均允许围护结构发生一定的变形，工程中往往根据环境保护需要，事先设定好变形控制指标。同时目前常用的钢支撑规格一般为直径609mm和直径800mm，它们的极限承载能力可以根据压杆稳定理论计算得到，也即支撑的轴力是有限值的，在二者都有限值的情况下，可利用地层结构法在通用有限元中采用试算法求得满足上述要求的轴力，并得到围护结构的内力，从而实现强度与刚度的双控，这种方法称之为“双控法”(如图10所示)。图中自左向右依次为第一层土方开挖、第二层土方开挖、第三层土方开挖……以此类推，其中，f<[f]，F<[N]，第一道支撑深度处位移小于变形控制值；f₁<[f]，F₁<[N]，f₂<[f]，F₂<[N]，第一、二道支撑深度处位移小于变形控制值，第一、二道支撑轴力小于轴力限值；f₁<[f]，F₁<[N]，f₂<[f]，F₂<[N]，f₃<[f]，F₃<[N]，第一～三道支撑深度处位移小于变形控制值，第一～三道支撑轴力小于轴力限值。

本实施例基于地层结构法的主动控制流程如下：

1)由于地层结构法充分考虑了地下结构与周围地层的相互作用，结合具体的施工过程可以充分模拟地下结构以及周围地层在每一个施工工况的结构内力以及周围地层的变形更能符合工程实际，因此可以用于基坑的主动控制。

2)基坑主动控制包含以下内容：确定分析软件与本构模型、建立模型—参数识别—修正模型、确定基坑的目标状态、基于施工过程的动态模拟分析、控制实施、分析预测。

3)根据上述支撑轴力、围护结构内力与变形的控制方法，本实施例提供了一种软土地铁基坑开挖施工方法，其中，基坑工程的主动控制流程如图11所示：

S1：明确保护对象的变形控制要求，对于多个保护对象，以影响范围内周边保护对象的最严要求作为变形控制值；

S2：确定施工工况，建立基坑模型，根据实际情况，明确施工过程中的各个工况，建立相应的基坑模型，确保基坑模型与施工工况相对应，并能够和实际施工相适应；

S3：预测分析基坑变形，确定围护结构变形目标值及各根支撑轴力限值，根据基坑模型进行预测，可以先对支撑体系是否能够满足要求进行预测，若不能满足要求，可以调整支撑结构，直至满足要求；通过分析确定围护结构变形目标值，并确定各根支撑轴力限值，围护结构变形目标值根据周边保护对象和基坑开挖深度确定，支撑轴力限值根据压杆原理来确定；

S4：变形和支撑轴力耦合，确定和调整各道和各根支撑轴力设定值；

S5：分层开挖，同时关闭上层对应钢支撑(如有)轴力自动补偿功能；

S6：判断各层变形是否满足要求，各层变形如果不满足要求，则进入步骤S7，各层变形如果满足要求，进入步骤S9；

S7：调整本道支撑轴力；

S8：判断支撑轴力是否已达到支撑轴力限值，如果未达到支撑轴力限值，则返回步骤S5，如果达到支撑轴力限值，则进入步骤S9；

S9：以目前轴力值作为本道轴力控制值，以上层支撑变化后的轴力作为上层轴力控制值；

S10：开启支撑轴力自动补偿功能，直至本层开挖完成，进入下层开挖；

S11：判断基坑开挖是否开挖到底，若开挖到底，则进入步骤S12，若未开挖到底，则返回步骤S5；

S12：基坑开挖全部完成。

其中，(1)地铁深基坑设计的力学模型如下：

对于地铁等长条形基坑，基坑设计时通常基于平面应变的假定把其简化为二维平面模型(如图12a-12b所示)。根据平面应变假定，

τ_xz＝τ_yz＝0；

σ_Z＝μ(σ_x+σ_y)；

在Z轴方向没有应变，但其应力σ_z并不为零。

(2)软土地铁深基坑施工过程的力学状态变化

由于土方是分块开挖、支撑是逐根架设，因此基坑的力学状态由最初的空间特性逐渐向平面应变的力学状态转变(如图13a-13d所示)，图中i表示基坑边缘的坡度。即基坑施工过程中的力学模型应当是三维空间问题，而不是平面应变问题。

即在基坑施工的三维空间问题中，围护与土体的γ_xz不为零，从而使得围护结构与土体间能够传递τ_xz(如图14a-14b所示)，图中，q为地面超载。

当满足平面应变假定时，围护结构与土体的剪切应力τ_xz＝τ_yz＝0，即土体与围护结构之间不传递剪切荷载(如图15a-15b所示)。

(3)基于基坑施工力学模型的变形控制策略

在三维空间力学模型中，围护与土体横向剪切变形的存在，增大了支撑轴力对土体变形的影响范围，降低了轴力对变形的控制效果。作用于围护结构上的支撑轴力越多，越接***面应变状态，基坑力学响应受围护与土体横向剪切变形的影响越小，反之越大。即基坑施工的空间力学状态使得少量支撑轴力的调整效果小于整层支撑轴力的调整效果，支撑轴力越多，理论结果与实践监测数据越接近。因此当开挖过程中变形结果与控制目标不一致时，可在该层土方开挖完成、支撑架设后通过整层支撑轴力的调整来实现围护变形的控制(如图16所示)，其中，整层支撑轴力的调整满足：N₁＝N+ΔN，围护变形的调整满足：δ_l→δ₁′，δ_l′＝δ₁-Δδ。

S3中确定围护结构变形目标值和各根支撑轴力限值是通过影响矩阵法来实现基坑变形控制，影响矩阵通过对线弹性状态的迭代来计算得到的。

对于线弹性体而言，轴力调整对变形的影响可以利用结构力学的分析方法进行精确的分析，如影响矩阵法是实现基坑变形控制的有效方法。当结构状态处于非线性时，可通过对线弹性状态的不断迭代来实现非线性问题的求解。

影响矩阵法的计算过程中，需要确定的矩阵分别为受调向量、施调向量和影响向量。

其中，受调向量为结构物中关心截面上m个独立元素所组成的列向量，这些元素一般由构件中的截面内力或位移组成，它们在调值过程中接受调整，以期达到某种期望状态，受调向量记为D，

D＝(d₁，d₂，…，d_m)^T；

施调向量为结构物中指定可实施调整以改变受调向量的1个(1≤m)独立元素所组成的列向量，施调向量记为X，

X＝(x₁，x₂，…，x_l)^T；

影响向量为施调向量中第j个元素xj发生单位变化，引起受调向量D的变化向量，影响向量记为：

A_j＝(a_1j，a_2j，…，a_mj)^T；

影响矩阵为1个施调向量分别发生单位变化，引起的1个影响向量依次排列形成的矩阵，影响矩阵记为：

在影响矩阵中，元素可能是内力、位移等力学量中的一个，影响矩阵是这些力学量混合组成的；设结构中n个关心截面上期望的内力、位移组成的向量为{E}，关心截面中现有相应向量为{F}_d，调值计算就是通过改变n个施调元的力学量，使结构状态在关心截面处达到{E}，此时，结构受调向量为：{D}＝{E}-{F}_d，当结构满足线性叠加时，有：[A]{X}＝{D}。对于线性结构，影响矩阵法计算精度较高。

而土弹簧的存在使得上述模型属于非线性状态，为了求解非线性结构，影响矩阵可通过迭代技术来获得精确的计算结果，迭代具体计算步骤如下：

①首先按线性结构进行第一次计算，根据A求得被调向量{X}₀；

②将{X}₀作用在结构上进行正装计算，求得{X}₀作用下的期望值{E}₀，从而计算出调整差值向量{ΔE}＝{E}-{E}₀；

③以②中形成的结构为基础，计算新的影响矩阵A，以{ΔE}作为调值向量，由[A]{ΔX}＝{ΔE}求得{ΔX}；

④令{X}＝{X}₀+{ΔX}，重复②～③的计算，当{ΔE}小于指定误差ε时{X}₀就是实际被调向量{X}的近似解。

影响矩阵法在基坑轴力调整与变形控制中的应用如下：

在基坑工程中，施调向量为支撑轴力，受调向量可以为支撑轴力、围护结构关心截面处的内力或位移，也就是通过施调向量支撑轴力的调整来实现支撑轴力、围护结构变形和内力的调整；

令{F}_d为前一次预加轴力施加后各支撑的内力,第1次轴力施加时为0；A为影响矩阵；{X}为各支撑需施加的荷载，该荷载与各支撑已有的内力之和即为轴力施加控制值；{E}为设计要求的各支撑轴力，则有{F}_d+[A]{X}＝{E}；

对于基坑顺筑开挖而言，由于{F}_d＝0，通过影响矩阵迭代求得的{X}即为支撑轴力，由于在基坑开挖过程中支撑体系是逐步形成的，影响矩阵A为上三角阵，当基坑开挖结束轴力再调整而言，结构体系已基本形成，此时{F}_d≠0，影响矩阵A为满阵，其元素构成可按任意顺序形成，这种情况下{X}与支撑次序无关，但此时由影响矩阵A直接求得的{X}是轴力增量而不是轴力的施加值，而轴力施加值则需根据施工顺序重新求解。

只要外荷载一定，指定位置处的位移目标、内力目标确定，通过影响矩阵法就可实现对围护结构位移、内力以及支撑轴力的优化计算，从而实现基坑设计的强度、刚度双控制。在围护结构自身强度满足要求的情况下，可把影响矩阵法中的受调向量进一步简化，即受调向量只考虑支撑处的围护结构位移和钢支撑的轴力，施调量为钢支撑轴力。影响矩阵法需要通过编程来实现，结合荷载结构法，可用于专业岩土计算程序。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (5)

1.一种基坑伺服支撑***设置方法，其特征在于，所述方法的步骤包括：基坑由上到下依次设置第一道支撑(4)为混凝土支撑，第二道支撑(5)和第三道支撑(6)为钢支撑，第四道支撑(7)为混凝土支撑，第五道支撑(8)和第六道支撑(9)为钢支撑，以此类推。

2.根据权利要求1所述的基坑伺服支撑***设置方法，其特征在于，至少一道钢支撑采用自动伺服***。

3.根据权利要求2所述的基坑伺服支撑***设置方法，其特征在于，所述自动伺服***为轴力伺服***。

4.根据权利要求2所述的基坑伺服支撑***设置方法，其特征在于，采用自动伺服***的钢支撑取双控法获得的轴力，未采用自动伺服***的钢支撑取设计提供的轴力预加值。

5.根据权利要求4所述的基坑伺服支撑***设置方法，其特征在于，所述双控法包括如下步骤：

S1、选择变形控制值；

S2、确定施工工况，建立基坑模型；

S3、根据基坑模型进行预测，通过分析确定围护结构变形目标值，并确定各根支撑轴力限值；

S4、变形和支撑轴力耦合，确定和调整各道和各根支撑轴力设定值；

S5、分层开挖，同时关闭上层对应支撑轴力自动补偿功能；

S6、判断各层变形是否满足要求，若不满足要求，则进入S7，若满足要求，则进入S9；

S7、调整本道支撑轴力；

S8、判断支撑轴力是否已达到支撑轴力限值，若未达到，则返回S5，若达到，则进入S9；

S9、以目前轴力值作为本道轴力控制值，以上层支撑变化后的轴力作为上层轴力控制值；

S10、开启支撑轴力自动补偿功能，直至本层开挖成功，进入下层开挖；

S11、判断基坑开挖是否开挖到底，若开挖到底，则进入S12，若未开挖到底，则返回S5；

S12、基坑开挖完成。