深基坑支撐系統(tǒng)及其換撐施工技術(shù)探討

本文結(jié)合某高層建筑深基坑施工實(shí)例，對(duì)該基坑Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)之間的圍護(hù)分隔墻為Φ1000鉆孔灌注樁排樁及Φ850三軸攪拌樁止水加2～3道鋼筋混凝土支撐，系統(tǒng)地介紹該基坑支撐系統(tǒng)的具體實(shí)施過(guò)程，為同類工程提供參考借鑒。

工程概況

某高層建筑地下室地面一層樓板標(biāo)高±0.000，相當(dāng)于絕對(duì)標(biāo)高+3.750。地下室的層高以5米為主。本工程地下室為地下二層，局部含人防。主要包括餐廳、商鋪、設(shè)備、強(qiáng)弱電間、變壓器間等。本工程圍護(hù)設(shè)計(jì)方案，基坑劃分為三個(gè)區(qū)域，由東向西依次為Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)（局部承臺(tái)外放區(qū)，包括Ⅲ-1、Ⅲ-2區(qū)）。圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要采用800mm厚地下連續(xù)墻。在地下連續(xù)墻兩側(cè)采用Φ850SMW攪拌加固，地下墻與SMW工法樁距離在80mm，深度分別為16.1m、18.1m。為控制基坑開(kāi)挖階段的圍護(hù)體的水平位移，達(dá)到有效保護(hù)地鐵區(qū)間隧道及周邊管線、道路、建筑目的，在坑內(nèi)局部被動(dòng)區(qū)土體設(shè)置了Φ850SMW工法樁（不含型鋼）加固。加固體寬度為8.00m（局部10.00m），加固深度為坑底以下4m。Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)之間的圍護(hù)分隔墻為Φ1000鉆孔灌注樁排樁及Φ850三軸攪拌樁止水加2～3道鋼筋混凝土支撐。在Ⅰ區(qū)東側(cè)一期與二期交接處按設(shè)計(jì)要求采用高壓旋噴樁，樁體直徑不小于1200mm，搭接不小于200mm。

支撐系統(tǒng)施工技術(shù)

1.模板工程

支撐施工時(shí)，為了能有效地確保支撐底面不夾泥，支撐底模采用100mm素混凝土墊層，并采用油毛氈隔離，側(cè)模采用15mm厚舊夾板，模板支撐下口采用Φ14對(duì)拉螺栓，對(duì)拉螺栓外套塑料套管，對(duì)拉螺栓進(jìn)行回收再用，上口采用Φ48鋼管，間距均為@450設(shè)置。

2.鋼筋工程

本工程鋼筋均采用工廠成型鋼筋，因支撐跨距大、基坑開(kāi)挖深度大、基坑形成厚支撐應(yīng)力相應(yīng)較大，因此鋼筋施工過(guò)程中必須嚴(yán)格按照鋼筋砼施工規(guī)范要求，確保同一截面鋼筋接頭的數(shù)量不超過(guò)50%。為了加快施工進(jìn)度，減少土體無(wú)支撐暴露時(shí)間，支撐鋼筋連接采用氣壓焊接頭連接形式。采用氣壓焊安裝前，兩鋼筋端面之間應(yīng)預(yù)留3～5mm間隙；氣壓焊開(kāi)始時(shí)，首先使用中性焰加熱，待鋼筋端頭至熔化狀態(tài)，附著物隨熔滴流走，端部呈凸?fàn)顣r(shí)，即加壓，擠出熔化金屬，并密合牢固。在加熱過(guò)程中，當(dāng)在鋼筋端面縫隙完全密合之前發(fā)生滅火中斷現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)將鋼筋取下重新打磨、安裝，然后點(diǎn)燃火焰進(jìn)行焊接。當(dāng)發(fā)生在鋼筋端面縫隙完全密合后，可繼續(xù)加熱加壓。支撐施工期間鋼筋工程施工及驗(yàn)收過(guò)程中必須加強(qiáng)對(duì)各節(jié)點(diǎn)部位加強(qiáng)筋的驗(yàn)收工作，對(duì)圍檁與支撐尤其是琵琶撐（斜撐部位）節(jié)點(diǎn)鋼筋的數(shù)量及錨固方式、錨固長(zhǎng)度加以復(fù)核，確保支撐的受力效果。

3.砼施工

根據(jù)本工程支撐平面布置形式，本工程支撐砼施工方量較大，支撐砼施工期間主要配備1臺(tái)砼汽車泵，砼布料主要采用汽車泵接硬管布料，施工中配合做好支撐爆破的預(yù)留管工作。

4.材料垂直運(yùn)輸

結(jié)合支撐的實(shí)際標(biāo)高，第一道、第二、第三道砼支撐施工時(shí)均通過(guò)在基坑?xùn)|南側(cè)、西北側(cè)的兩臺(tái)QTZ63T/M塔式起重機(jī)將材料吊至施工操作面，或進(jìn)行短距離水平駁運(yùn)。

5.質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）根據(jù)支撐體系受力特點(diǎn)（支撐主要受軸向應(yīng)力）及結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，為避免支撐桿件產(chǎn)生設(shè)計(jì)以外的彎矩及剪應(yīng)力，支撐施工期間必須加強(qiáng)軸線的測(cè)量定位控制工作，該工作主要由我公司專職測(cè)量工程師完成。

（2）為確保支撐體系與圍護(hù)體系之間的有效連接及應(yīng)力傳遞，施工期間應(yīng)加強(qiáng)對(duì)各支撐節(jié)點(diǎn)部位的驗(yàn)收工作，驗(yàn)收內(nèi)容為鋼筋數(shù)量、綁扎質(zhì)量以及支撐軸向連續(xù)性控制等內(nèi)容。

（3）支撐施工完畢，下層土方開(kāi)挖必須待支撐砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后方可進(jìn)行。

鋼支撐施工（換撐）

由于Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)之間為下沉式廣場(chǎng)區(qū)域，在Ⅰ區(qū)拆除首道支撐后，在地下室施工至±0.000后，采用H型鋼進(jìn)行斜撐和平撐的加撐共二道，待Ⅱ區(qū)首道支撐拆除后再拆除加撐。施工時(shí)必須嚴(yán)格在施工前儲(chǔ)備足夠的支撐材料。基坑內(nèi)支撐體系建立后，及時(shí)進(jìn)行鋼支撐預(yù)應(yīng)力施加，預(yù)應(yīng)力的施加必須由兩端同時(shí)進(jìn)行，且兩端必須同時(shí)進(jìn)行焊接固定。鋼支撐一旦安裝完成，預(yù)應(yīng)力必須立即施加，嚴(yán)禁拖延支撐施工，否則將導(dǎo)致墻頂位移過(guò)大，影響周圍環(huán)境安全。鋼支撐因受其物理性能影響。對(duì)熱脹冷縮反映較敏感，實(shí)際施工時(shí)，預(yù)應(yīng)力在設(shè)計(jì)規(guī)定要求的基礎(chǔ)上提高了3%～5%；當(dāng)晝夜溫差過(guò)大導(dǎo)致支撐預(yù)應(yīng)力損失，立即在當(dāng)天低溫時(shí)復(fù)加預(yù)應(yīng)力至初始值。另外，對(duì)鋼支撐預(yù)應(yīng)力值的分配，是較關(guān)鍵的一項(xiàng)技術(shù)措施，為確保預(yù)應(yīng)力施加的成功，我們將采取以下措施：

（1）鋼支撐預(yù)應(yīng)力施加的時(shí)間擬確定在凌晨，即一天內(nèi)氣溫最低階段，以減少溫度變化造成鋼支撐預(yù)應(yīng)力損失。

（2）為確保鋼支撐立柱與八字撐同時(shí)起作用，故在施加預(yù)應(yīng)力時(shí)進(jìn)行應(yīng)力值的分配。

（3）復(fù)加預(yù)應(yīng)力必須根據(jù)地下墻的位移情況，與支撐的應(yīng)力松弛情況，由監(jiān)測(cè)單位報(bào)出監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)后，由設(shè)計(jì)院最后確定。

鋼支撐預(yù)應(yīng)力施加過(guò)程中，為確保應(yīng)力施加不造成周圍環(huán)境的影響，故必須在施加過(guò)程中將檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)合設(shè)計(jì)軸力，以控制預(yù)應(yīng)力施加的速度及應(yīng)力值的遞增。預(yù)應(yīng)力施加完成后，節(jié)點(diǎn)焊接是相當(dāng)重要的，必須用不同規(guī)格、厚度的虎頭片將圍檁、支撐填充密實(shí)、并加肋板，同時(shí)對(duì)鋼圍檁與圍護(hù)結(jié)構(gòu)之間采用無(wú)收縮砼進(jìn)行灌實(shí)，以減少應(yīng)力的損失。第一次預(yù)應(yīng)力施加完成后，即進(jìn)行支撐軸力、圍護(hù)墻體變形的跟蹤監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化及時(shí)與圍護(hù)設(shè)計(jì)聯(lián)系，以確定預(yù)應(yīng)力的復(fù)加要求。

支撐圍檁爆破

根據(jù)本工程建設(shè)施工要求，結(jié)合土建施工需要，支撐爆破本著先下后上的原則，先爆破第三道支撐，再爆破第二、第一道支撐，分三期進(jìn)行，每期又分若干次，每次爆破量按消防局規(guī)定約500方。從南向北分五大塊進(jìn)行爆破，每一塊先爆破破碎支撐與圍檁連接部位，再爆除支撐，最后爆除圍檁。

1.爆破原則

支撐爆破最理想的爆破效果是將箍筋炸開(kāi)，中部和下部的混凝土炸空，頂部和兩側(cè)的混凝土碎而不飛，控制爆破飛石的主方向向下運(yùn)動(dòng)。圍檁和支撐節(jié)點(diǎn)的爆破是技術(shù)上的難點(diǎn)和重點(diǎn)，采用由外向內(nèi)、分層分段及孔內(nèi)孔外聯(lián)合延期的方法，控制炸藥能量有序釋放，以達(dá)到上述的爆破質(zhì)量目標(biāo)。

2.爆破方法實(shí)施

將火工品搬上支撐作業(yè)面后進(jìn)行裝藥工作，由爆破員按設(shè)計(jì)要求將藥包做好后放入炮孔。由爆破員按設(shè)計(jì)要求用黃沙等將放好藥包的炮孔堵塞好。本工程支撐爆破全部采用傳爆毫秒微差起爆系統(tǒng)。起爆網(wǎng)絡(luò)能夠使炮孔中的炸藥按預(yù)定的順序安全可靠地起爆。為了使每天數(shù)百斤炸藥的。爆破達(dá)到每炮小于2公斤的目標(biāo)，我們采用孔內(nèi)孔外聯(lián)合延期的方法降低一次起爆藥量。例知：一天爆破500立方米支撐，計(jì)算需要400套斤炸藥，我們就在施工時(shí)在飽孔外平均分成200段，段于段之間間隔0.1秒，然后將這200段逐一串聯(lián)，從一端起爆就獲得200次間隔0.1秒，2公斤炸藥為單元的爆破序列，避免了400公斤炸藥一次起爆所形成的強(qiáng)大的危害效應(yīng)。同時(shí)為保證一次起爆的可靠性，段與段的網(wǎng)絡(luò)之間采用雙雷管橋式連接延期傳爆，單段內(nèi)排排相連，首尾相接，排排之間相互橋接，形成最可靠的導(dǎo)爆管復(fù)式傳爆網(wǎng)絡(luò)。

結(jié)語(yǔ)

在深基坑施工中，支撐作為基坑支護(hù)重要載體，其決定著基坑施工的安全性。鑒于此，文章通過(guò)結(jié)合深基坑施工實(shí)例，系統(tǒng)探討該基坑中支撐系統(tǒng)的具體實(shí)施過(guò)程，為同行提供參考借鑒。

（作者單位：渭南市建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督站）