倒撐施工技術(shù)在寬大深基坑中的應(yīng)用

結(jié)合武漢地鐵車站對使用倒撐支護(hù)在寬大深基坑中施工技術(shù)的特點(diǎn)及其具體應(yīng)用進(jìn)行了細(xì)致分析，為其他類似基坑工程提供參考。

深基坑； 支護(hù)； 倒撐； 施工技術(shù)

TU94+2 A

［定稿日期］2022-03-16

［作者簡介］蘇博文（1989—），男，本科，工程師，從事軌道交通安全管理工作。

1 工程概況

武漢地鐵2號線南延線某地鐵車站，基坑寬度42 m、深11 m、長213.2 m，為地下1層、地上3層車站，通過采用圍護(hù)樁+混凝土支撐+鋼管支撐+斜拋撐（倒撐）支護(hù)。

2 工法原理及特點(diǎn)

2.1 原理

寬大深基坑的施工是以圍護(hù)結(jié)構(gòu)作為支撐體系，利用混凝土支撐、鋼管支撐、鋼管斜拋撐（倒撐）方法，實(shí)現(xiàn)寬大基坑在開挖及主體結(jié)構(gòu)施工中的穩(wěn)定和安全。

2.2 施工特點(diǎn)

（1）充分利用車站首道混凝土支撐體系，包括鉆孔灌注樁、冠梁、混凝土支撐、支撐連系梁等形成穩(wěn)固封閉受力體系，確保了圍護(hù)體系的整體性及穩(wěn)定性。

（2）車站地下1層頂板高于原地面，因此施工頂板前需提前進(jìn)行首道混凝土支撐及支撐連系梁的拆除，通過利用施工主體結(jié)構(gòu)的滿堂支架作為混凝土支撐拆除支架，參考吊裝機(jī)械的吊裝能力分段進(jìn)行切割，最后一次吊裝外運(yùn)，既能保證混凝土支撐拆除的安全，同時不影響場內(nèi)交通運(yùn)輸 ，可充分利用滿堂支架，節(jié)約施工成本。

（3）鋼管斜拋撐施加于側(cè)墻及底板上，方便基坑內(nèi)滿堂支架的搭設(shè)，減少施工干擾，加快施工進(jìn)度，同時能保證基坑的安全、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

施工工藝流程見圖1。

車站基坑施工從開挖至主體結(jié)構(gòu)封頂，主要依靠于支護(hù)體系的穩(wěn)定，支護(hù)必須及時跟進(jìn)。混凝土冠梁及混凝土支撐要保證強(qiáng)度、幾何尺寸，鋼支撐要保證預(yù)加應(yīng)力嚴(yán)格按照設(shè)計要求施加，鋼圍檁背后必須密貼于圍護(hù)樁。同時利用監(jiān)控量測的手段掌握基坑變形情況，開挖到底后，不可暴露時間過長，盡快封底。

3.1 基坑開挖

寬大基坑的開挖相比一般寬度基坑開挖作業(yè)面大，但仍嚴(yán)格按照“時空效應(yīng)”理論及相關(guān)要求，遵循“先撐后挖、豎向分層、縱向分段、橫向分塊、嚴(yán)禁超挖”的原則，同時寬大基坑一般會采取15～20 m左右設(shè)置一處臨時立柱，開挖時應(yīng)避免開挖機(jī)械碰撞立柱，采取先開挖中間拉槽，后兩側(cè)開挖，分層接力方式。

由于本車站基坑土質(zhì)為黏土，受水浸泡后成泥漿狀，因此基坑開挖的季節(jié)應(yīng)選擇在旱季進(jìn)行，避開雨水季節(jié)。

3.2 鋼支撐安裝

鋼支撐長度達(dá)42 m，車站橫向設(shè)置3處臨時立柱，因此支撐須分節(jié)分段安裝，分段長度按照立柱位置進(jìn)行劃分，基坑兩側(cè)各配置一臺起重吊機(jī)，分段吊裝就位后進(jìn)行拼裝，最后通過液壓千斤頂施加預(yù)應(yīng)力（圖2）。鋼支撐安裝前需提前進(jìn)行鋼圍檁的安裝，鋼圍檁安裝在錨固于圍護(hù)樁上的三角支架上，必須保證鋼圍檁與圍護(hù)樁密貼。

鋼支撐失去穩(wěn)定性，主要是由于溫度變化引起軸力變化使軸力損失，或者鋼支撐固定端與圍檁端面不密貼而使圍檁局部受力、鋼支撐自身連接螺栓來擰緊等原因，防失穩(wěn)措施有：

（1）如果支撐與圍檁表面不密貼，則拆除支撐重新調(diào)整安裝，或采用鋼板補(bǔ)貼，使鋼圍檁受力均勻。

（2）如果在鋼支撐架設(shè)當(dāng)天氣溫較高，預(yù)加軸力時應(yīng)在溫度處于當(dāng)天氣溫平均溫度時施加。

（3）鋼支撐軸力預(yù)加完成后，應(yīng)再次檢查鋼管連接的螺栓，確保連接牢靠。

（4）圍護(hù)樁與圍檁間如存在空隙，應(yīng)用砂漿或細(xì)石混凝土填實(shí)。

（5）在施工中，加強(qiáng)軸力監(jiān)測，如軸力有變化則及時采取補(bǔ)救措施。

3.3 底板、側(cè)墻

基坑開挖見底后，及時進(jìn)行底板澆筑前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，包括接地預(yù)埋、防水、底板鋼筋及模板等，同時預(yù)埋斜拋撐（倒撐）鋼板，混凝土澆筑量大，注意振搗質(zhì)量及澆筑時的天氣溫度，澆筑完成后及時灑水養(yǎng)護(hù)。

側(cè)墻施工前需進(jìn)行鋼支撐的拆除，鋼支撐拆除按照安裝時的節(jié)段進(jìn)行拆除，先釋放預(yù)加應(yīng)力后再分節(jié)吊裝。側(cè)墻采取組合式鋼模板結(jié)合三角支架整體澆筑，同時預(yù)埋斜拋撐（倒撐）鋼板（圖3）。

3.4 混凝土支撐拆除

底板及側(cè)墻混凝土達(dá)到設(shè)計要求強(qiáng)度后，可進(jìn)行斜拋撐的安裝、滿堂支架的搭設(shè)，然后進(jìn)行混凝土支撐的拆除。

斜拋撐安裝按照鋼支撐安裝方法進(jìn)行，采用609、壁厚16 mm鋼管，由于事先進(jìn)行了支撐鋼板的預(yù)埋，因此只需在預(yù)埋鋼板上焊接斜支座后即可安裝斜拋撐，就位后按設(shè)計要求施加預(yù)應(yīng)力。

車站地下一層凈空高達(dá)9.9 m，頂板位于混凝土支撐之上，拆除混凝土支撐后才能進(jìn)行頂板施工。按照傳統(tǒng)破除方式，破除的混凝土渣塊掉落會導(dǎo)致已澆筑的底板損壞，因此采取先原位切割后吊裝出基坑，采用專用的混凝土切割機(jī)械（金剛石繩鋸）切割，原位切割時利用支架作為施工平臺（圖4），支架按照滿堂碗扣式鋼管腳手架搭設(shè)，0.6 m×0.9 m×1.2 m（縱向×橫向×步距）間距布置，并經(jīng)專家評審?fù)ㄟ^后實(shí)施，由于支架可用于頂板的施工，因此拆除混凝土支撐后直接向上繼續(xù)搭設(shè)至標(biāo)高。

3.5 施工要點(diǎn)控制

（1）基坑分層開挖時，應(yīng)預(yù)留好兩側(cè)平臺，作為掛網(wǎng)錨噴及下一道支撐施工的平臺，待上一層支護(hù)工序全部完成后，才可將平臺挖除。挖土機(jī)械操作手需集中注意力，不受基坑寬的影響，時刻注意機(jī)械避免碰撞臨時立柱。

（2）鋼支撐安裝中，應(yīng)做好連接螺栓擰緊確保支撐端頭同預(yù)埋鋼板或圍檁均勻接觸，并做好防止鋼支撐墜落的措施，嚴(yán)格按設(shè)計軸力預(yù)加，預(yù)加軸力時應(yīng)在溫度處于當(dāng)天氣溫平均溫度時施加。

（3）支架搭設(shè)前方案需經(jīng)專家評審?fù)ㄟ^，管件及扣件材料符合規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)要求，搭設(shè)間距嚴(yán)格按方案實(shí)施，搭設(shè)后需經(jīng)檢查驗(yàn)收。

（4）施工用混凝土全部采用商品混凝土，需嚴(yán)格控制混凝土質(zhì)量，檢查坍落度、和易性等指標(biāo)符合設(shè)計及規(guī)范要求。混凝土澆筑中需保證振搗質(zhì)量、澆筑后的混凝土養(yǎng)生。

（5）監(jiān)控量測及時跟進(jìn)，信息化指導(dǎo)施工，掌握基坑變形情況。

4 材料與設(shè)備

施工用材料及設(shè)備滿足基坑開挖、支撐施工（包括混凝土支撐施工及拆除、鋼支撐安裝及拆除）、主體結(jié)構(gòu)施工（包括鋼筋、模板、混凝土施工）、施工監(jiān)測等工藝要求（表1）。

主要物資材料為609、壁厚16 mm鋼管撐，鋼圍檁，不同規(guī)格尺寸的建筑鋼筋，不同強(qiáng)度等級的商品混凝土等，具體數(shù)量根據(jù)設(shè)計數(shù)量分批次進(jìn)場。

5 質(zhì)量控制

5.1 組織管理

加強(qiáng)施工技術(shù)管理，嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)責(zé)任制，使施工管理標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、程序化。認(rèn)真熟悉施工圖紙，深入領(lǐng)會設(shè)計意圖，嚴(yán)格按照設(shè)計文件和圖紙施工，吃透設(shè)計文件和施工規(guī)范、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)；施工人員嚴(yán)格掌握施工標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量檢查、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)和工藝要求，并及時進(jìn)行技術(shù)交底，在施工期間技術(shù)人員要跟班作業(yè)，發(fā)現(xiàn)問題及時解決。

5.2 人員管理

進(jìn)場人員必須經(jīng)過安全專項(xiàng)培訓(xùn)，考試合格后，發(fā)準(zhǔn)入證方可進(jìn)行施工；特種作業(yè)人員必須經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)后，執(zhí)證上崗。

6 安全措施

（1）開挖基坑前，認(rèn)真作好現(xiàn)場調(diào)查研究，了解施工區(qū)域內(nèi)原有的地下建筑物、地下管線及其他影響正常開挖設(shè)施的分布情況。

（2）基坑周圍嚴(yán)禁超堆荷載，對施工車輛采取適當(dāng)?shù)母綦x措施，并且基坑周邊需安裝密鋼絲網(wǎng)安全防護(hù)欄，防護(hù)欄高度不低于120 cm，底部采用膨脹螺栓固定在基礎(chǔ)上?？刂崎_挖速度使土體應(yīng)力逐步釋放，有效控制基坑穩(wěn)定。在開挖過程中應(yīng)盡量控制減少對坑底原狀土的擾動，并采取措施防止碰撞支護(hù)結(jié)構(gòu)

（3）鋼支撐要上掛下托，上端用鋼絲繩及膨脹螺栓固定在樁上，下部用三角形支架托住，三角形支架采用膨脹螺絲固定在圍護(hù)樁上，防止因松墜落，同時斜拋撐設(shè)置防滑措施。

（4）監(jiān)控量測點(diǎn)的布設(shè)嚴(yán)格按照設(shè)計及規(guī)范要求，各項(xiàng)監(jiān)測的時間間隔根據(jù)施工進(jìn)度確定。當(dāng)變形超過有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或監(jiān)測結(jié)果變化速率較大時，應(yīng)加密觀測次數(shù)。有事故征兆時，應(yīng)連續(xù)監(jiān)測。

7 效益分析

（1）寬大深基坑采取“先拉中槽，后兩側(cè)”的分層開挖方式，可有效利用機(jī)械，充分發(fā)揮機(jī)械效率，作業(yè)面不會出現(xiàn)無工作狀態(tài)，從施工進(jìn)度及節(jié)約機(jī)械成本上有明顯的提高，尤其適合深度不是特別大的寬基坑。

（2）首道混凝土支撐拆除，利用主體結(jié)構(gòu)頂板的滿堂支架作為工作平臺，支架搭設(shè)簡單，易于操作，避免獨(dú)立搭設(shè)支架進(jìn)行支撐拆除，造成支架二次搭設(shè)的浪費(fèi)。同時支架按方案要求的間距搭設(shè)后受力均勻、可靠，支撐分段切割后不會發(fā)生坍塌。支撐全部切割完成后一次性吊運(yùn)出基坑外，避免起重吊機(jī)守在基坑旁等待吊裝，出現(xiàn)設(shè)備浪費(fèi)現(xiàn)象。

（3）采用斜拋撐作為主體結(jié)構(gòu)頂板施工時的臨時支撐，比較于直換撐，對滿堂支架搭設(shè)干擾小，且斜拋撐長度短，輕便易于安裝及拆除，施工進(jìn)度快，節(jié)約投資且能保證基坑的安全穩(wěn)定，綜合考慮成本費(fèi)用及社會效益，規(guī)避了施工風(fēng)險，確保施工安全，同時取得了良好的社會與經(jīng)濟(jì)效益。

8 結(jié)束語

綜上所述，寬大深基坑施工技術(shù)利用先期的混凝土支撐及鋼管支撐，確保了基坑開挖中的穩(wěn)定，利用后期的鋼管斜拋撐，確保了混凝土支撐拆除及主體頂板施工中的基坑穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了主體結(jié)構(gòu)的封閉成型。在加快施工進(jìn)度的同時保證了基坑的穩(wěn)定及主體結(jié)構(gòu)混凝土的質(zhì)量，相關(guān)成果可為其他基坑施工安全管控工作提供借鑒與參考。

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