深基坑钢支撑施工技术的相关研究

深基坑钢支撑施工技术的相关研究

王行行,宋明建

中国建筑第八工程局有限公司，上海，201204

摘要：在大型城市城中村改造过程中，为妥善安置原住民需满足车位、人防等功能性要求，且考虑建造成本、施工难易程度等因素，安置区住宅设计多采用高度接近100m高密度住宅，地下室多为1,2层,因而在闹市区开挖深基坑成为常态。基坑安全无小事，深基坑工程支护的施工，在工程中施工过程中至关重要，在施工过程中必须严格按照“先撑后挖”的原则进行施工。

关键词：深基坑；钢支撑；稳定性

1 钢支撑留撑施工原理及特点

1.1 原理

对于需要换撑的钢支撑，在基坑开挖期间，就按照留撑的形式架设钢支撑，回筑阶段将留撑的钢支撑端头包在内衬结构侧墙内。留撑钢支撑的端头部分采用与基坑支护钢支撑同样直径和壁厚的钢管，预先在钢管内焊接封堵钢板、灌注混凝土，钢支撑拼装时在两端使用提前加工好的留撑钢管，活络端头挪到留撑钢管以内，结构回筑侧墙施工时，将留撑钢管包在侧墙混凝土中，在结构施工完成并达到设计强度后，在侧墙内侧将钢支撑紧贴侧墙面割掉拆除，留撑位置采用聚合物砂浆抹面补平侧墙。

1.2 特点

（1）钢支撑埋在回筑结构侧墙中，减少换撑施工步骤，可加快施工进度。

（2）回筑施工完成后，割除预留钢支撑，不影响基坑安全。

（3）钢支撑留撑预埋段在施工前先灌入等标号混凝土，预埋后和内衬墙形成整体结构，不影响内衬结构质量。

（4）适用于采用钢支撑作为内支撑的地下深基坑施工，且在回筑阶段支撑体系需要采用换撑形式进行受力转换。

2 钢支撑施工关键技术

2.1 施工准备

在对土方进行开挖之前，需要按照基坑的大小对钢支撑结构进行配模处理。

2.2 钢支撑安拆

根据实测基坑的宽度，在地面上预先拼装钢支撑，拼装时先确定两端的留撑钢支撑端头长度，将钢支撑的活络头部分放在留撑钢管端头之后，中间部分采用多段合适长度的钢管拼装，每节钢支撑钢管间使用M24高强螺栓连接成整体。每开挖完成一根钢支撑的位置，立即由施工员和测量人员按设计图纸进行测量放线，找出钢支撑架设位置：定位允许水平位置偏差3cm、高度偏差2cm；在钢支撑架设位置，由人工采用风镐凿除表层混凝土，找出预埋钢板，在钢板上焊接用来支撑钢支撑的钢牛腿。用80t履带吊将整根钢支撑吊放架设在钢牛腿上。在钢支撑架设就位后，用两个200t的千斤顶同时在活络头位置施加支撑轴力至设计值后，采用钢楔子敲紧锁定。基坑开挖期间，留撑钢支撑的端头采用彩条布包裹保护，防止止水环撞坏或端头受掉土污染。按照地铁基坑的大小以及位置，确定在钢支撑结构设计过程中各个位置的受力点，在盖板位置安装螺栓对工字钢进行固定。将中部钢支撑作为电动葫芦轨道，方便材料的运输。钢结构两侧的工字钢主要作为手拉葫芦滑道装置，主要目的是方便盖板以下钢支撑结构的搭建。

2.3 安装支撑托架

在将盖板位置的基坑开挖到预设高度后，由项目施工专业人员对图纸进行测量，并对钢支撑高度以及钢支撑所处水平位置进行架设，借助于焊接工艺，将钢支撑装置固定在基坑围护周围。

2.4 钢支撑预拼装

在对钢支撑进行预拼装之前，需要认真对各个钢支撑位置地下连续墙和预拼装板的位置进行测量，按照项目方案预设对标准节长度以及活络头伸缩长度进行监测。在钢支撑预拼装过程中，按照配模情况进行提前试拼装。

2.5 分节吊入安装

对钢支撑进行拼装后，需要根据钢结构预埋情况，运用25t汽车起重机通过盖板将安装的电动葫芦水平运输到指定区域，进行钢支撑结构的搭建。

2.6 安装钢支撑

在滑道上搭建手拉葫芦，使手拉葫芦一端支撑住吊钩位置，通过操纵手拉葫芦将钢支撑装置运输到指定位置进行架设。进一步对手拉葫芦进行拉紧，将钢支撑高度调节到恰当拼接位置，使螺栓口能够彼此对应。完成对高强螺栓的拼接后，按照相同的作业方式，依次对其他钢支撑结构进行架设。对于第2层钢支撑的安装，要立足于第1层钢支撑的架设基础之上，运用电动葫将钢结构运输到指定区域，逐层完成对钢支撑架设。

2.7 预加轴力

对钢支撑进行安装后，按照项目施工要求对钢支撑进行预加轴力。在钢结构活络头位置设计最大顶力1300kN的2组千斤顶。采取分层预加轴力的方式，按照有小到大、由60%的预加轴力逐渐的加载到100%。完成加载后观测15min，待加载符合项目施工要求后，方可进行下一层加载。完成对整体的预加轴力后，需要采取榔头敲击塞铁的作业手段，将钢支撑固定在连续墙作业的预埋钢板位置。如果钢支撑与连续墙仍存有缝隙，则需要进一步通过钢板进行塞实。

2.8 支撑拆除运输

达到方案预设标准以后，对第2道钢支撑进行拆除，顶板位置的钢支撑需待到顶板达到预设强度后，采取逐层的顺序对钢支撑进行拆除，并将多余的钢支撑运输往场地外。

2.9 留撑位置侧墙结构修补

在留撑钢支撑切割拆除后，扣掉留撑钢管与侧墙混凝土面相接处预埋的2cm厚木条，再次将钢管深入侧墙混凝土2cm深处割除，可以防止后期钢管外漏生锈。留撑位置侧墙孔洞修补采用与侧墙混凝土同标号的水泥砂浆并掺入环氧树脂增强黏结性。混凝土修补使用的水泥、河沙等材料与原混凝土原材厂家一致，修补砂浆的配合比在原混凝土配比的基础上再掺入一定的环氧树脂等化学聚合物材料。

3 工程质量保证措施

每层钢支撑架设时，应测量放出钢支撑支点位置，严格控制支点的准确。在钢支撑的安装时，应使钢支撑的圆心与预埋钢板中心重合，偏差控制在1%。钢支撑的加力应控制在设计轴力值的50%，不应偏差太大，避免增加钢支撑的拆除难度。钢围檩与网喷混凝土之间预留的60mm缝隙，其间所填充的混凝土应保证平顺、密实，以保证钢围檩受力良好。对进场的各节钢管，要严格进行检查，检查钢管是否有变形、缺陷等情况，如出现上述情况，立即退场。要及时安装钢支撑，不可将土方全部挖除后再架设钢支撑。预加轴力后，端头与冠梁或钢围檩之间空隙，一定要用厚度12~20mm钢板填实。端头与冠梁或钢围檩之间空隙，一定要在用钢板填实后，才可拆除千斤顶。施加预加轴力时，一定要每施加10%预加轴力，检查一次钢支撑变形、位移等情况，出现不正常情况，及时处理。在千斤顶加力完成后，直至打入钢楔的过程中，要注意观察油泵的指针，是否有回油现象，如果有，要及时增加压力到预定值。

4 施工监测

为了指导施工，确保工程的顺利进行和周围现有建筑物的安全，应加强施工监测，随时预报、及时处理，防患于未然，结合类似基坑主要监测内容如下：监测项目包括周围地下管线移位坑周地表沉降，周围建筑物的沉降，周围建筑物的倾斜、墙体水平移位、支撑轴力、地下水位、桩顶沉降、柱的沉降、坑底土体隆起等情况。所有监测数据必须有完整的记录，并定期将监测结果报告建设、监理、设计单位。上述监测应能反映围护结构变形和受力情况，对于监测单位要求保持监测的连续性，在开始进入关键施工工序时应增加监测的频率，并及时将原始数据整理分析，一旦出现危害工程安全的趋势，必须及时预报，以便及时处理隐患。

5 结束语

钢支撑虽然属于支护结构，不属于工程主体，但钢支撑的安全可靠在施工过程中却至关重要，因此它的安装必须精确，符合要求，并应严格按设计图的要求施加预应力，钢围檩及冠梁预埋钢板因严格按照图纸进行加工、安装。在基坑的角部位置还存在斜支撑，对它的加工安装等环节更应该认真仔细，确保支护安全。

参考文献：

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