摘要：相较于传统的对撑式支撑体系，混凝土环桁架支撑体系（CR-TSS）具有显著优势，包括提供更大的无支撑作业空间以利于土方高效开挖与外运、缩短工期以及降低项目成本。尽管文献中多个数据库已汇总了全球软黏土地区采用对撑体系的深基坑工程案例，但关于CR-TSS支撑基坑的详细案例记录仍然稀缺，尽管其在中国部分项目中已成功应用。为深入揭示CR-TSS支撑深基坑的性能特征，本文收集并分析了中国地区的132个相关工程案例；所有案例均建于软黏土地层，涉及六种支护墙体类型与八种CR-TSS结构形式。研究首先系统梳理了CR-TSS的设计原理与施工实践，进而分析了关键设计参数——包括最终开挖深度、墙体入土比、环桁架直径、环截面面积、环径向刚度、环轴向刚度及土体-支护系统整体刚度，并将其与最大侧向墙体位移进行关联分析。结果表明：采用平面内单环或多环非同心布置的CR-TSS支撑的连续钻孔桩墙和地下连续墙是两种最优的支护体系；CR-TSS支撑的基坑性能优于传统内对撑体系。具体而言，本数据库中75%的归一化位移值小于0.35%，显著低于软黏土中对撑体系基坑报告的0.55%。总体而言，CR-TSS支撑基坑的性能受土体条件和关键设计参数共同影响。极软淤泥土中的基坑性能明显差于正常固结黏土；岩层嵌固墙体的性能优于非嵌固墙体。然而，基坑性能与CR-TSS构造形式或支护墙体类型之间未发现明确关联性。最大侧向位移值与开挖深度和环直径呈正相关，与入土比、环截面面积、环径向刚度、环轴向刚度及系统整体刚度呈负相关。尽管存在这些关联，一旦入土比或系统整体刚度达到合理取值，继续增加并不能显著减小位移。在所有设计因素中，环直径被确定为最关键参数；研究确定90米为CR-TSS体系实现有效变形控制的阈值直径。此外，研究还分析了特定案例中出现异常大位移和极小位移的影响因素。研究结果强调：基坑性能受多因素协同作用支配，而非单一因素决定；任何关键因素的考虑不足均可能导致过度变形。 1. 引言与研究背景 随着城市地下空间的开发，深基坑工程日益增多。在软土地区，传统的十字交叉对撑系统虽然应用广泛，但其密集的支撑布置严重阻碍土方开挖与结构施工。混凝土环梁支撑系统作为一种高效的替代方案，近年来在中国得到广泛应用。然而，目前国际上缺乏关于该类支撑系统的综合性案例数据库，对其设计原则及变形性能的认识仍显不足。本研究旨在填补这一空白，通过建立案例库来量化评估该系统的实际表现。 2. 数据库构建 本研究收集了中国境内132个采用混凝土环梁支撑的软土深基坑案例。 -地质条件：绝大多数案例（126个）位于正常固结软黏土中，少数（6个）位于极软的淤泥质黏土中。 -围护结构：涵盖地下连续墙（DW）、钻孔灌注桩（CBPW）、型钢水泥土搅拌墙（SMW）等多种类型，其中钻孔灌注桩和地下连续墙占比最高。 -支撑形式：归纳了八种典型的平面布置形式，其中单环及多圆环布置最为常见。 3. 设计理念与施工实践 研究详细回顾了环梁支撑的设计艺术与施工要点： -平面选型：根据基坑形状（方形、矩形、不规则形）和尺寸，选择单环、多环、同心圆环或椭圆环等布置形式。 -结构受力：环梁将围护墙传递的侧向土压力转化为轴向压力，利用混凝土抗压刚度大的特点控制变形。 -施工风险：指出了环梁结构脆弱性、不对称加载、偏心受压及大直径环梁失稳等潜在风险，并提出了相应的工程应对措施。 4. 性能分析与关键发现 通过对数据库的统计分析，研究得出以下核心结论： -变形控制优越性：环梁支撑基坑的归一化最大侧向位移（墙体最大侧移与开挖深度之比）主要集中在0.35%以内，显著优于传统对撑系统通常报道的0.55%，表明其具有更好的变形控制能力。 -嵌岩效应：围护墙底部嵌入基岩的基坑，其侧向位移显著小于未嵌岩的悬挂式围护墙。 -关键影响因素：墙体侧移量与开挖深度及环梁直径呈正相关，与入土比、环梁截面面积、径向刚度及支撑系统刚度呈负相关。 -临界直径：研究发现90米是环梁直径的一个关键阈值。当直径超过90米时，环梁的径向刚度显著下降，变形控制难度加大。 5. 讨论与异常案例分析 研究对数据中的离群值（变形过大或过小）进行了深入剖析： -变形过大原因：主要归因于极软的淤泥质土层地质条件、过大的环梁直径（超过100米）、围护结构刚度不足或支撑竖向间距过大。 -变形极小原因：主要得益于围护墙的嵌岩作用以及较小的环梁直径设计。 -分析表明，基坑的性能并非由单一因素决定，而是土层条件、围护结构刚度及支撑几何尺寸等多种因素耦合作用的结果。 6. 结论 本文通过大量实测数据证实，混凝土环梁支撑系统在软土深基坑中表现出优异的变形控制能力。研究建议，在软土地区应用该系统时，应综合考虑开挖深度、土层性质及支撑刚度。特别是对于直径超过90米的超大基坑，需谨慎设计以防止过度变形。该数据库及分析结果为全球工程师优化环梁支撑设计、确保基坑安全提供了宝贵的参考。 参考文献 Tan, Y., & Lu, Y. (2026). Performance of Deep Excavations Supported by Concrete Ring-Truss Strutting Systems in Soft Clay: A Chinese Database. Geotechnical and Geological Engineering, 44:96.
