裝配式預應力魚腹梁鋼結構支撐技術的應用

陳 彥 鳳

(上海強勁地基工程股份有限公司，上海 200233)

裝配式預應力魚腹梁鋼結構支撐技術的應用

陳 彥 鳳

(上海強勁地基工程股份有限公司，上海 200233)

對裝配式預應力魚腹梁鋼結構支撐的技術原理進行了介紹，結合工程案例，闡述了該支撐結構的施工工藝流程，著重對立柱、三角托架、支撐圍檁、托座、支撐梁安裝等施工技術作了闡述，并介紹了該技術的優點，可為其他項目基坑支護支撐體系提供參考。

基坑支護，裝配式預應力魚腹梁，鋼結構，支撐

1 裝配式預應力魚腹梁鋼結構支撐介紹

裝配式預應力魚腹梁鋼結構支撐，簡稱IPS工法(Innovative Prestressed Support System的縮寫)，是應用預應力原理開發出的一種技術先進的新型支護結構。該技術是采用下弦為鋼絞線的魚腹梁形成大剛度的圍檁梁，增大支撐間距，利用組合式對撐和角撐形成的完整支撐體系，形成較大開放空間來替代只有較小開放空間的傳統支撐，實現了支護結構技術的跨越式發展。它不僅形成支撐之間的巨大空間，改善了施工條件，而且形成了一套最有效地控制基坑坑壁水平位移的基坑設計與施工技術。同時可大大減少土方開挖的工期，減少支護結構的安裝、拆除工期。該支撐體系的構件都是標準化、工具式的，可多次重復使用。

2 工程案例

1)工程概況。某項目位于上海市嘉定區，本工程分為北區和南區。北區主要由2幢28層高層住宅、3幢26層高層住宅、2層地下車庫及門衛、垃圾房等附屬建筑物組成；南區主要由2幢28層高層住宅、1幢18層高層住宅、2層滿堂地下車庫及K，P型站等附屬建筑物組成。高層住宅均為剪力墻結構，地下車庫為框架結構。

基坑規模：北區基坑總面積約13 646 m2，總延長米約為463 m；南區基坑總面積約7 963 m2，總延長米約443 m。

基坑開挖深度：北區車庫±0.000=10.050，場地平整后自然地坪絕對標高約為+3.500，相對標高約為-6.550。南區車庫±0.000=7.550，場地平整后自然地坪絕對標高約為+3.750，相對標高約為-3.800。

北區：普遍區域底板面標高為-13.550，車庫底板厚650 mm，考慮墊層厚100 mm，地下車庫普遍區域開挖深度為7.75 m，高層區開挖深度為8.30 m，基坑周邊集水井部位開挖深度為8.95 m。

南區：普遍區域底板面標高為-10.150，車庫底板厚650 mm，考慮墊層厚100 mm，地下車庫普遍區域開挖深度為7.10 m，高層區開挖深度為7.65 m，基坑周邊集水井部位開挖深度為8.30 m。

2)基坑圍護設計方案。北區采用灌注樁+三軸攪拌樁止水帷幕+一道裝配式預應力魚腹梁鋼結構支撐；南區：SMW工法樁+一道裝配式預應力魚腹梁鋼結構支撐。

3)基坑圍護工程量與造價：北區：圍護體系造價657萬元，其中灌注樁工程量為3 466.14 m3，三軸攪拌樁工程量為5 228.2 m3；支撐體系造價為316萬元，其中工具式組合內支撐鋼構件工程量為470.59 t，其他鋼構件為68.84 t，與傳統混凝土支撐方案相比，造價降低約30%(傳統混凝土支撐造價為410萬元)；坑內雙軸攪拌樁加固及空攪工程量為18 875 m3，造價為137萬元，總報價為1 110萬元。

南區：圍護體系造價為560萬元，其中SMW工法樁三軸攪拌樁工程量為7 489.60 m3，插拔H700×300×13×24型鋼為1 862.03 t支撐體系造價為226萬元，其中工具式組合內支撐鋼構件工程量為262.02 t，其他鋼構件為47.76 t，與傳統混凝土支撐方案相比，造價降低約30%(傳統混凝土支撐造價為294萬元)；坑內雙軸攪拌樁加固及空攪工程量為11 688.31 m3，造價為82萬元，總價為868萬元。

4)裝配式預應力魚腹梁鋼結構支撐施工工藝流程如下：施工準備、材料進場→立柱樁施工→土方開挖→確定標高，焊接三角托架→圍檁、托座、支撐梁安裝拼裝→裝配式支撐部件安裝(設置軸力監測)→施加預應力，鋼絞線張拉(環境監測)→土方開挖→墊層及地下主體結構施工→裝配式支撐部件拆除回收→施工完成，設備材料退場。

a.立柱施工。本項目采用方鋼管混凝土立柱，施工時采用三軸攪拌樁機引孔，60 kW振動錘施打的方法；立柱樁施工土方開挖確定標高，焊接三角托架圍檁、托座、支撐梁安裝拼裝裝配式支撐部件安裝施加預應力，鋼絞線張拉土方開挖墊層及地下主體結構施工設置軸力監測點施工準備、材料進場環境監測裝配式支撐部件拆除回收施工完成，設備材料退場。

b.三角托架施工。鋼三角托架設置應控制其上圍檁中心線在同一個水平面。三角托架焊接前須徹底清理連接部位(如鉆孔灌注樁上連接鋼板等)，清理干凈焊接范圍內的雜物。焊好的鋼三角托架須保證連接部位牢固可靠,有足夠的穩定性；橫杠長度及水平度滿足使用要求。

c.支撐圍檁安裝。圍檁隨支撐架設順序逐段吊裝，圍檁就位后應檢查鋼三角托架是否松動，連接部位和搭接部位必須使用摩擦型高強螺栓緊固連接。高強螺栓連接副進場時，應有批量檢測證明書和出廠檢驗報告，進場后應按每批抽取8套進行第三方檢測機構復試，合格后方可使用。

d.托座與支撐梁安裝。本工程中立柱與托座連接方式采用焊接，要求滿焊且焊縫高度不小于8 mm。

e.角撐安裝。角撐安裝前應先在地面進行預拼接并檢查預拼后支撐的順直度,經檢查合格后按部位進行整體吊裝就位。部分角撐連接過程中，若加壓端的放置空擋存在多余空間時必須使用相對應厚度的鋼板墊緊貼密，防止支撐體系受力后整體發生偏心。

f.魚腹梁安裝。安裝用千斤頂、油表必須進行定期標定，并做好記錄。

預應力筋下料時應采用砂輪機切斷。

魚腹梁預拼完成后單個構件起吊擺放在支撐橫梁和三角托架上進行拼裝，支撐起吊后兩端由人工牽引，確保支撐整體穩定。

g.施加預應力。預應力魚腹梁鋼結構支撐的構件布置完畢后施加預應力的順序為：檢查各部件螺栓的連接是否緊固，圍檁與圍護體系的連接狀態→角撐加壓、對撐加壓→鋼絞線張拉。

本次預應力施加原則：分區、分級、循環。

5)優點。減少鋼材：減少投入支護支撐的鋼材量；節省造價：節省了圍護結構及主體結構的工程造價；縮短工期：縮短了圍護結構及主體結構的施工工期；節能減排：全部的構件重復利用率是環境友好型的工法；控制變形：預加荷載有效遏制了基坑周邊的變形；安全可靠：圍護結構的安全度高、整體性好，其破壞模式為延性破壞；施工方便：土方開挖，運土、建筑材料搬運及主體結構施工十分方便等；質量方面：工具式可裝拆的標準部件，高精度的制作與安裝工藝要求，低合金材料，高強螺栓連接，自有產業工人裝配作業，大幅提高了施工精度，確保設計要求。先進的平面與立體結構體系更加保證質量安全，系深基坑內支撐產業升級技術。經濟效益：與傳統混凝土支撐相比，本工法降低造價20%以上，安裝、拆除、挖土及地下結構施工工期縮短40%以上。

3 結語

裝配式預應力魚腹梁鋼結構支撐技術在長三角、珠三角等地區的基坑工程中得到了較廣泛的應用，并于2011年在上海通過了上海市建委科技委組織的專家鑒定。實踐表明：該技術的應用已經積累了相當豐富的設計和施工經驗，它作為一項綠色支護技術，在基坑支護中發揮著越來越重要的作用。

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[2] SQBJ/CT 192—2014QJ，基坑圍護裝配式預應力魚腹梁鋼結構支撐應用技術規程[S].

[3] 《建筑業十項新技術》(2010版)之工具式組合內支撐技術[M].北京:中國建筑工業出版社，2010.

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[5] 潘 平，方章聰.IPS預應力魚腹梁結構在深基坑支護中的綜合應用[J].建筑施工,2011,33(4)：268-269.

[6] 葉 蓉.預應力魚腹梁支撐系統在軌交工程中的適用性分析[J].地下工程與隧道，2014(2)：12-15,21.

The application of assembled pre-stressed fish bellied beam steel structure support technology

Chen Yanfeng

(ShanghaiQiangjinFoundationEngineeringCo.,Ltd,Shanghai200233,China)

This paper introduced the technology principle of assembled pre-stressed fish bellied beam steel structure support, combining with the engineering case, elaborated the construction process of the support structure, emphatically elaborated the column, triangular bracket, support enclosing, socket, support beam installation and other construction technology, and introduced the advantages of the technology, could provide reference for other projects foundation pit support system.

foundation pit, assembled pre-stressed fish bellied beam, steel structure, support

2015-01-17

陳彥鳳(1985- )，女，助理工程師

1009-6825(2015)09-0080-02

TU463

A