深基坑鋼支撐施工技術(shù)的應(yīng)用分析

楊利生 （安徽建工集團(tuán)控股有限公司，安徽 合肥 230031）

1 工程概況

某醫(yī)院大樓工程，地處鬧市區(qū)，該工程地上20 層、地下2 層，總建筑面積約29600m2，其中地下室建筑面積約4860m2，建筑高度75m，框架剪力墻結(jié)構(gòu)，本工程開(kāi)挖深度超過(guò)5m，符合深基坑工程的基本特點(diǎn)。深基坑支護(hù)采用圍護(hù)墻+預(yù)應(yīng)力型鋼裝配式組合內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)布置、構(gòu)件、連接節(jié)點(diǎn)等主要設(shè)計(jì)指標(biāo)全部驗(yàn)收合格，一次性通過(guò)驗(yàn)收，為同類(lèi)工程的施工積累了經(jīng)驗(yàn)。

2 深基坑鋼支撐施工的意義

深基坑工程是城市高速發(fā)展建設(shè)中高層建筑、地下空間的需要，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部相關(guān)規(guī)定對(duì)深基坑工程施工明確了定義，城市建設(shè)中型鋼內(nèi)支撐在現(xiàn)場(chǎng)綠色安全施工和快速周轉(zhuǎn)使用中表現(xiàn)突出，帶了一定的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，適用于深基坑支護(hù)施工，尤其城市狹小地區(qū)深基坑支護(hù)工程。

3 深基坑施工特點(diǎn)

3.1 深基坑內(nèi)排水

施工場(chǎng)地范圍內(nèi)總體西高東低，依托原有狹小地勢(shì)，沿基坑四周，在冠梁外側(cè)設(shè)置排水溝及擋土墻，溝底設(shè)2%縱向坡，施工便道內(nèi)積水一律由西向東排放，經(jīng)沉淀過(guò)濾后最終匯入市政管網(wǎng)。排水溝斷面尺寸為300mm×300mm，排水溝與基坑之間鋪設(shè)間距150mm×150mm 的φ6．5 鋼筋網(wǎng)片，100mm 厚C20 混凝土硬化?；娱_(kāi)挖施工作業(yè)基底墊層前采用優(yōu)質(zhì)黏土或素混凝土分段、分層回填排水溝、集水井，施工過(guò)程中坑內(nèi)水位保持在基坑底以下0．5m，確保施工過(guò)程中無(wú)水作業(yè)。

考慮到本項(xiàng)目基礎(chǔ)施工在春夏季，突發(fā)降雨頻率較高、降雨量比較大，針對(duì)此現(xiàn)象，項(xiàng)目部擬預(yù)埋φ10cm 排水鋼管，沿基坑側(cè)壁接入坑底積水井內(nèi)，在積水井內(nèi)放置一個(gè)7．5kW 的水泵。遇特大降雨時(shí)起動(dòng)應(yīng)急水泵，將基坑匯入端頭井內(nèi)的積水及時(shí)抽排至市政管網(wǎng)。

3.2 圍護(hù)樁施工

樁基定位→護(hù)筒埋設(shè)→鉆機(jī)就位→鉆孔→清孔→鋼筋籠→導(dǎo)管→灌注混凝土。

①測(cè)量放樣采用全站儀精確定位樁基位置。

②護(hù)筒具有固定樁位、導(dǎo)向鉆頭、隔離地下水、保護(hù)孔壁不坍塌等作用，護(hù)筒的中心應(yīng)與樁中心重合（偏差不大于50mm），傾斜度應(yīng)不大于1%。護(hù)筒埋設(shè)后按要求將護(hù)筒周邊浮土夯實(shí)，確保護(hù)筒牢固不偏位。鋼護(hù)筒應(yīng)埋設(shè)堅(jiān)實(shí)、不漏水，護(hù)筒內(nèi)徑比樁徑稍大，護(hù)筒埋設(shè)不小于1．2m，且應(yīng)高出地面30cm 左右。

③鉆機(jī)就位時(shí)，采用全站儀調(diào)整鉆桿垂直度，確保垂直度偏差不大于3‰。鉆進(jìn)過(guò)程中嚴(yán)格控制鉆進(jìn)速度，避免鉆進(jìn)尺度較大，鉆孔至設(shè)計(jì)高程后進(jìn)行清孔。樁基鋼筋籠嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求下料、加工，導(dǎo)管長(zhǎng)度按孔深和工作平臺(tái)高度決定。導(dǎo)管安裝后，其底部距孔底留有20～40cm 的空間。確保樁頂質(zhì)量，在樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高以上超灌0．8～1．0m。

4 鋼支撐體系施工工序

土方首次開(kāi)挖→立柱施工→安裝托梁、焊接牛腿→安裝圍檁、鋼支梁→土方二次開(kāi)挖、鋼支撐拆除、監(jiān)測(cè)。

4.1 土方首次開(kāi)挖

基坑土方施工時(shí)，分塊、對(duì)稱(chēng)開(kāi)挖。先選基坑二角進(jìn)行開(kāi)挖，其上部按設(shè)計(jì)要求設(shè)置斜撐；接著開(kāi)挖基坑中部土方及其上部對(duì)撐施工；再對(duì)基坑另外二角進(jìn)行開(kāi)挖，同時(shí)按設(shè)計(jì)要求設(shè)置斜撐。開(kāi)挖過(guò)程中，按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)深度進(jìn)行放坡，關(guān)注天氣變化，防止因降雨等引起滑坡而破壞支撐。

4.2 立柱施工

立柱為型鋼和垂直支撐構(gòu)件，坑底以上立柱四角采用L140mm×14mm 角鋼，四面采用440mm×250mm×12mm鋼板@1000mm 與四角的角鋼焊接，焊拼成460mm×460mm斷面型格構(gòu)柱。

①鋼格構(gòu)柱安裝時(shí)采用機(jī)械手插型鋼法，樁頂標(biāo)高嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙控制，差值控制在+2cm 左右，嚴(yán)禁超送。定位后鋼格構(gòu)柱禁止機(jī)械碰撞，應(yīng)在立柱上貼好反光條，且在重要節(jié)點(diǎn)處增加剪刀撐。

②鋼構(gòu)柱伸入立柱樁鋼筋籠深度應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。在加勁箍筋處設(shè)置4Φ 25 加強(qiáng)橫鋼筋，使鋼構(gòu)柱與鋼筋籠焊接牢固，再整體吊入孔內(nèi)。就位后，檢測(cè)其垂直度，偏差不得超過(guò)0．5%。

③樁混凝土澆注頂標(biāo)高為筏板底面標(biāo)高（再減去一塊防水鋼板厚）。

④在筏板墊層底面標(biāo)高位置的立柱上設(shè)置防水鋼板（墊層施工前焊接），防止基坑水順立柱上行。

4.3 安裝托梁、焊接牛腿

型鋼立柱、托座用高強(qiáng)螺栓連接，高強(qiáng)螺栓采用M24，控制水平標(biāo)高，水平標(biāo)高誤差±5mm 以?xún)?nèi)。第一道支撐圍檁處不設(shè)牛腿，第二道以下支撐圍檁處設(shè)置牛腿，采取間隔式設(shè)置，采用焊接，焊接前清理預(yù)埋件和H型鋼。

4.4 安裝圍檁、鋼支撐

①測(cè)量放線標(biāo)出鋼圍檁安裝標(biāo)高，圍檁由預(yù)埋件焊接完成，每平方米上、下面各二根，圍檁之間連接采用高強(qiáng)螺栓連接，將角鋼與之連接牢固，并設(shè)斜撐，斜撐采用L80×80×8角鋼。保證同一層鋼圍檁能夠按照設(shè)計(jì)要求閉合。用25t汽車(chē)吊吊起圍檁緩慢放在鋼支架上，人工輔助微調(diào)。鋼圍檁應(yīng)與圍護(hù)樁密貼，如有不貼處，待圍檁安裝后用C30 細(xì)石混凝土填塞。

②澆筑壓頂梁?；坶_(kāi)挖、樁頭鑿除，基槽利用人工開(kāi)挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，鑿除樁頭，露出樁頭縱筋。鋼筋綁扎、安裝模板、澆筑混凝土以及拆除模板整個(gè)壓頂梁施工全流程均嚴(yán)格按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)和施工規(guī)范完成，主筋綁扎規(guī)范搭接長(zhǎng)度，模板安裝采用對(duì)拉螺栓，澆筑混凝土強(qiáng)度為C35，施工過(guò)程中分段澆筑，做好界面接頭處理，確保接槎良好，拆模后做好成品防護(hù)。

③鋼支撐包括直撐、斜撐、對(duì)撐，直撐安裝前先進(jìn)行預(yù)拼接以檢查支撐的平直度，將兩端偏差度控制在20mm 以?xún)?nèi)，合格支撐按部位進(jìn)行編號(hào)，支撐采用整體一次性吊裝到位，然后用組合千斤頂施加預(yù)加軸力。斜撐與圍護(hù)結(jié)構(gòu)有一定的夾角，不易直接安裝支撐并施加預(yù)應(yīng)力，斜撐安裝前先將鋼圍檁與預(yù)埋抗剪凳進(jìn)行焊接，將鋼圍檁連成整體，并將斜撐型鋼擱置于鋼圍檁的掛板上進(jìn)行支撐安裝作業(yè)，其安裝方法與直撐相同。斜撐預(yù)加軸力按照設(shè)計(jì)要求施加，斜支撐和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的連接構(gòu)造必須滿(mǎn)足抗剪要求。

對(duì)撐安裝應(yīng)預(yù)拼，就位時(shí)要采用兩點(diǎn)或四點(diǎn)吊裝，吊點(diǎn)宜控制在離端部0．2 L 處，將其擱置在立柱的托梁上，吊裝時(shí)應(yīng)控制標(biāo)高差、整體撓曲度、水平軸線偏差以及與鋼圍檁的夾角。

④預(yù)應(yīng)力裝置由加載橫梁、千斤頂、保力盒和墊板等組成，其加載橫梁與對(duì)撐或角撐桿件垂直連接，預(yù)應(yīng)力裝置宜設(shè)置在型鋼組合支撐的對(duì)撐或角撐端部處。預(yù)應(yīng)力施加前，必須對(duì)油泵及千斤頂進(jìn)行標(biāo)定，使用中要經(jīng)常校驗(yàn)，確保量測(cè)預(yù)應(yīng)力值的準(zhǔn)確性，并且每根支撐施加的預(yù)應(yīng)力值都要記錄備查。同時(shí)檢查螺栓連接，確保正確的對(duì)撐和角撐施壓先后順序。

預(yù)應(yīng)力施加時(shí)，必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求分步施加預(yù)應(yīng)力，第一次預(yù)加30%～40%。通過(guò)檢查螺栓、螺帽無(wú)異常情況后，施加第二次預(yù)應(yīng)力，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，預(yù)加軸力標(biāo)準(zhǔn)段為計(jì)算軸力的50%。嚴(yán)禁偏心受壓，杜絕發(fā)生漸變、出現(xiàn)位移甚至失穩(wěn)現(xiàn)象，支撐加壓應(yīng)根據(jù)溫度變化及時(shí)調(diào)整預(yù)應(yīng)力值。

⑤土方二次開(kāi)挖及型鋼支撐梁安裝、拆除。土方二次開(kāi)挖前應(yīng)確認(rèn)以下條件：圍護(hù)樁、梁等支護(hù)結(jié)構(gòu)成品檢測(cè)及強(qiáng)度要求已符合設(shè)計(jì)要求；監(jiān)測(cè)點(diǎn)已按監(jiān)測(cè)方案要求埋設(shè)并取得初始值；第一道鋼支撐架設(shè)完成并施加預(yù)應(yīng)力；土方開(kāi)挖方案已通過(guò)專(zhuān)項(xiàng)論證。

在施工過(guò)程中嚴(yán)格按照“隨挖隨撐”的原則，控制無(wú)支撐暴露時(shí)間。鋼支撐嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求施加軸向預(yù)應(yīng)力，定期檢查預(yù)應(yīng)力損失情況，及時(shí)復(fù)加預(yù)應(yīng)力，保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。并且沿基坑邊應(yīng)以30m 左右為條帶分區(qū)分段開(kāi)挖，減少基坑長(zhǎng)邊效應(yīng)的影響。利用棧橋進(jìn)行出土，考慮出土棧橋（可兼作施工平臺(tái)）堆載較大，遠(yuǎn)超一般型鋼組合支撐的豎向承載能力，由此型鋼組合支撐不考慮兼做施工平臺(tái)或棧橋，施工機(jī)械也不能直接在其上施工作業(yè)，需要設(shè)置棧橋時(shí)，應(yīng)避開(kāi)型鋼組合支撐獨(dú)立設(shè)置。

型鋼組合支撐體系應(yīng)先下后上逐層拆除，防止變形位移，同時(shí)應(yīng)遵循蓋板、系桿→型鋼支撐梁、型鋼圍檁、高強(qiáng)螺栓→托梁、托座、立柱的拆除順序，并且高強(qiáng)螺栓應(yīng)間隔拆除。

監(jiān)測(cè)周期為地下室開(kāi)挖至地下室側(cè)壁回填結(jié)束的全過(guò)程，包括水平位移、支撐柱沉降，同時(shí)關(guān)注天氣變化、地下水情況、周邊建筑物沉降等影響基坑施工安全的要素。

5 深基坑支撐體系的設(shè)備、材料保障

本項(xiàng)目圍護(hù)樁采用1 臺(tái)旋挖鉆機(jī)、1臺(tái)挖掘機(jī)、1 臺(tái)25t 的吊車(chē)用于鋼筋籠和鋼構(gòu)件吊運(yùn)，本工程主要材料有型鋼、高強(qiáng)螺栓、預(yù)應(yīng)力設(shè)備、鋼筋、商品混凝土等。支撐材料采用標(biāo)準(zhǔn)化定制，型鋼截面為H400×400×13×21，橫梁截面為H300×300×10×15。進(jìn)場(chǎng)使用前應(yīng)檢查高強(qiáng)螺栓和螺母應(yīng)檢查是否有裂紋，螺栓孔位置、尺寸是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，鋼筋及商品混凝土的復(fù)試報(bào)告等必要文件及參數(shù)是否滿(mǎn)足使用要求。預(yù)應(yīng)力設(shè)備規(guī)格、性能應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求。

6 支撐體系的質(zhì)量、環(huán)保、安全措施

支撐體系施工過(guò)程中應(yīng)按照設(shè)計(jì)和方案要求進(jìn)行施工。

圍護(hù)樁、立柱施工、安裝：鋼筋的原材要提前檢驗(yàn)合格，鋼筋籠嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行綁扎，按要求布置焊接加強(qiáng)箍?；炷凉?yīng)需確保連續(xù)供應(yīng)能力，保證混凝土能夠連續(xù)澆筑成型。托架與圍護(hù)墻的連接、托座與立柱的連接均應(yīng)控制標(biāo)高和水平度。

型鋼圍檁和型鋼支撐梁的安裝：土方開(kāi)挖范圍內(nèi)，型鋼圍檁應(yīng)形成封閉受力體系，型鋼支撐梁與型鋼圍檁斜交處，應(yīng)設(shè)置專(zhuān)門(mén)傳力構(gòu)件（三角傳力件）。高強(qiáng)螺栓經(jīng)檢測(cè)合格后方能使用，高強(qiáng)螺栓緊固應(yīng)分兩次進(jìn)行，型鋼支撐構(gòu)件之間的連接螺栓的緊固扭矩不宜小105N·m。千斤頂應(yīng)提前檢測(cè)合格，并且千斤頂應(yīng)有經(jīng)過(guò)標(biāo)定的計(jì)量裝置，按圖紙要求進(jìn)行分級(jí)加壓。

監(jiān)測(cè)：負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)的單位應(yīng)有相應(yīng)的資質(zhì)，按圖紙要求布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，嚴(yán)格按照監(jiān)測(cè)方案控制監(jiān)測(cè)頻率。

環(huán)保：嚴(yán)格控制材料堆放和安插型鋼立柱時(shí)的噪聲。拆除作業(yè)時(shí)構(gòu)件不應(yīng)自然下墜，應(yīng)預(yù)設(shè)消音隔震措施。當(dāng)施工點(diǎn)周?chē)兄攸c(diǎn)保護(hù)對(duì)象時(shí)，應(yīng)提前掌握保護(hù)要求，嚴(yán)格控制支撐安裝拆除的時(shí)間和順序，并結(jié)合監(jiān)測(cè)結(jié)果采取應(yīng)對(duì)措施。

安全：施工過(guò)程、施工機(jī)械的安全控制應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，型鋼組合支撐進(jìn)行人工拆除作業(yè)時(shí)，支撐構(gòu)件應(yīng)采取有效的防下墜措施，施工作業(yè)時(shí)，專(zhuān)職安全管理人員現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行管理。

7 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目深基坑鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)支撐施工技術(shù)，有效地控制了圍護(hù)體的側(cè)向變形，構(gòu)件全部回收重復(fù)循環(huán)使用，符合國(guó)家節(jié)能減排的產(chǎn)業(yè)政策，系綠色施工技術(shù)，具有良好社會(huì)效益。型鋼內(nèi)支撐自重輕，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。