基坑钢支撑支护施工及换撑技术

基坑钢支撑支护施工及换撑技术

董燚鸣

上海兴博建筑安装工程有限公司

摘要：钢支撑是基坑施工过程重要的一种支撑体系，它以施工方便、工期短和造价低等优点一直受到施工企业的欢迎。但如何能够做好钢支撑支护的施工及换撑工作是钢支撑的是否成功的关键。本文结合浦江商业中心工程实例，对立柱桩、钢支撑、换撑及支撑梁拆除技术方案进行分析，为以后的发展奠定了坚实的基础。

关键词: 基坑围护; 钢支撑; 立柱桩；支撑拆除

1工程概况

本浦江商业中心工程位于上海市闵行区浦江镇，用地性质为商业。用地范围东至用地红线，南至鲁南路，西至汇雄路，北至共青西路。占地面积为33303.8m²，计容面积为52286.97㎡，总建筑面积约为84500㎡，地下建筑面积约为28560㎡，地下设置一层地下车库，结构为框架-剪力墙结构，基础为桩基础，桩型为混凝土预制桩。本项目由小商业1#-10#楼（均为2层）、酒店1#楼（8层）、酒店2#楼（12层）、商业中心（4层）、地下建筑、室外总体等子项组成。其中，地下建筑为钢筋混凝土结构，地上建筑为钢结构，酒店1内含3层公共服务设施，建筑高度最高不超过44.1米。

2基坑围护设计

本工程±0.000相当绝对标高+5.60m，场地内整平至绝对标高+4.70，即相对标高为-0.90m，基坑围护体系主要采用φ700@1000双轴搅拌桩重力式围护形式，局部区域采用两排φ700@1000双轴水泥土搅拌桩，内插H700x300×13×24型钢；基坑西北角处设置一道水平钢角撑，北侧、西侧设置钢斜抛撑，基坑降水采用轻型井点降水和真空管井结合降水。基坑安全及环境保护等级：依据建设方提供的基坑围护设计方案说明，本工程普遍开挖一层，基坑安全等级三级，环境保护等级三级，基坑监测等级均为二级。

3基坑钢支撑施工

3.1钢支撑简述

基坑支撑一部分由钢支撑、部分斜撑抛撑，内支撑用Ø609圆钢管支撑，钢支撑采用;⑴Ø609×16钢管平撑，中间加设水平支撑，长度为20.7-78.7m；⑵Ø609×16钢管斜抛撑，长度为20.9m；⑶Ø609×16钢管和H400*400*13*21型钢组合支撑，长度14.9米；钢支撑在土方开挖前安装完成。详见图1所示。

图1钢支撑平面布置图

3.2施工准备

⑴H400*400*13*21型钢钢立柱采用履带式机械手进行施工打入。⑵钢立柱施工完成后开挖钢支撑施工沟槽，沟槽底落深支撑底以下50cm处，最后安装钢支撑。（3）钢支撑材料进场后将钢管拼装至设计所需的长度，开挖工作面后在基坑内安装支护，Ø609×16钢管和Ø609×16钢管采用法兰螺栓连接。钢支撑端面和混凝土圈梁接触面应密贴和平整，钢支撑预埋钢板浇筑与圈梁内。⑷支撑安装机械采用一台20T汽车吊，吊车站位在基坑内侧吊装。⑸Ø609钢管支撑连杆采用H500*200*10*16型钢制作。⑹施工前召开施工技术人员及设计人员的技术交底会，根据计要求做好施工前准备。技术人员和施工人员应熟悉设计图纸和有关“规定”，明确施工图纸要求和有关质量检验评定标准，并明确工程质量、施工安全和文明施工要求保证措施。

3.3钢支撑施工

3.3.1钢支撑施工流程

施工混凝土围檩—→凿除预埋件上混凝土—→定支撑中心标高—→拼装钢支撑—→施加钢支撑预应力—→基坑开挖时监控—→底板到达设计强度—→拆除支撑。

3.3.2钢支撑安装

⑴开挖至支撑施工工作面时，应测量该道支撑两端和混凝土圈梁的接触点，确保支撑与圈梁表面垂直，位置合适。测量两个相应接触点之间的支撑长度，以检查地面上装配的支撑。

⑵支撑安装、吊装施工

①立柱位置焊接钢托架，钢支撑先在地面上按两段预拼装（用短钢管在地面拼装），起吊时采用二点吊，由吊车吊起，二头分别搁在圈梁上。吊装钢支撑时，在支撑两端绑一根绳子作为缆绳，以校正钢支撑两端的位置。Ø609主撑安装结束后进行焊接连杆H型钢支撑。

②安装到位后，采用钢支撑自身的装置施加预应力，将1套200t液压千斤顶放入型钢支撑端部的牛腿上，接通油管后即可开泵施加预应力。

③预应力施加流程为：首先，按设计轴力的50%施加轴向力—→检查螺栓螺母—→然后在暂停3-5min（应力损失）后施加100%的设计值。达到设计要求后，用塞铁垫实，收回千斤顶，并做好施加应力记录。将型钢支撑端部垫块楔入并焊接牢固。然后回油，松开千斤顶，松开提升钢丝绳，完成支撑的安装。千斤顶施加预应力时，应记录预应力值，以备将来参考。

④Ø609支撑采用螺栓连接，立柱抱箍与型钢连杆采用焊接连接。⑤在基坑土方开挖中，任何人都不能在钢支撑上行走，开挖时挖掘机不能碰撞支撑，并派专人指挥挖掘机进行施工。其次，施工人员不能在底部挖空的支撑构件上行走和施工作业。⑥钢支撑拼接：根据设计长度以及钢管支撑构件的模数，每个支撑由：固定头+（若干根中间管）+柔性头组成。

3.4斜抛撑施工

3.4.1斜抛撑施工流程

根据斜撑二端点位置拉麻线、放灰线→在准备安装的斜撑位置处抽槽挖土、出的土堆在坡地周边旁，不外运（安装一根开挖一根地槽）→支撑施工单位测绘、丈量斜撑长度尺寸→下料、制作加工支撑（Ф609×16钢管支撑及活络头用螺栓绞接，H40型钢与其电焊连接）→采用挖机将支撑吊装到位、一端型钢焊接在圈梁预埋件上→支撑另一端活络头安装在底板钢支座上并按设计要求施加预应力50t→将坡地周边出的堆土覆盖到支撑及沟槽内→依此类推接着安装邻边支撑→基坑开挖、监测→结构施工→拆撑

3.4.2斜抛撑安装

⑴根据总施工流程，首先安装基坑西边区域斜抛撑（见图3），西边区域共3根斜抛撑根据图纸及现场预埋板测绘，核实钢支撑实际尺寸,登记备案、做工艺材料卡并送仓库备料，送料进场。钢支撑进场，使用塔吊各斜抛撑安装位置附近地区、待拼接、吊装。西区域采用挖机安装，支撑安装起始点选在西南角处。挖机停在支撑安装方向一侧位置，挖机挖支撑沟槽，将土临时性堆到支撑的另一侧。

根据实际配料尺寸Ф609×16钢管支撑圈梁处采用活络头一只,并与钢管法兰螺栓对接。斜抛撑另一端采用H400×400×13×21型钢。型钢一端与Ф609×16钢管支撑焊接，另一端放样气割成一坡角，此端型钢与钢砼圈梁预埋板电焊连接。

根据标识，在钢砼圈梁预埋件上焊接牛腿钢板搁置件（定位件）。然后将拼接好的斜撑用钢丝绳捆绑好,吊装到斜撑安装位置。安装时必须控制好支撑标高、轴线位置、直线度、平整度。一端Ф609×16钢管支撑座落在地板上钢结构支座上，另一端H40型钢搁在预埋件上的牛腿钢板搁置件上。二端均需密实，H40型钢斜度误差，则重新配割或用加强板补强，最后电焊点焊定位、焊接。

每根钢支撑安装完毕后，施加50t预应力。（由两个液压千斤顶同时施加）施加预应力采用Zb3/630高压油泵和YJ100分离式液压千斤顶顶伸。两个液压千斤顶分别放置在柔性头两侧进行液压顶升操作。根据设计数据对各道支撑施加预应力，施力必须一点点加压。预应力分两次施加，第一次施加30%，第二次施加70%。另外，增加10%的损耗值，最终偏差控制在±50kN以内。活络头加预应力后涨出的间隙（两块40mm钢板之间的孔）用40mm厚的钢塞填塞，并用锤子夯实，最后，释放高压油泵压力，取出两个液压千斤顶。

⑵西区域斜抛撑安装结束，根据该区结构底板施工进度，进行安装基坑北面区域斜抛撑，该区共7根斜抛撑（见图2）。北面区域支撑传力牛腿位于地库顶板上，根据维护设计图纸，优先施工传力牛推处地库顶板，待结构强度达到设计要求后，进行斜抛撑施工。首先根据斜撑二端点位置拉麻线、放灰线，然后对坡地内支撑位置抽槽挖土、出的土堆在坡地周边旁，不外运。

接着与西区域斜抛撑安装工艺一样，进行测绘、配料、落料、Ф609×16钢管连接、H40型钢与钢管支撑焊接、拼装、就位吊装、加预应力、回土覆盖。安装一根，挖一根坡地支撑沟槽，一根一根进行，由西向东施工。Ф609×16钢管连接、H40型钢与钢管支撑焊接，成形后用塔吊直接一根根吊入坡地沟槽内定位、焊接、加预应力。

图2北侧斜抛撑连接示意图

图3西侧斜抛撑连接示意图

4换撑及支撑梁拆除技术方案

4.1底板传力带换撑

⑴底板换撑采用素砼浇筑至围护桩边，厚度同底板，素砼传力带需满布。⑵传力带平面布置原则为：尽可能受力至每根桩上，以保证围护体整体受力均匀。传力带的混凝土标号同结构底板，同时不低于C30。⑶底板传力带：当底板与围护内边间距小于2m时，可采用素砼；当底板与围护内边间距大于2m时，宜在传力带内增设