鄰近地鐵車站大型深基坑的鋼管支撐施工技術(shù)

史國楨

(江蘇宜興市君悅置業(yè)發(fā)展有限公司，江蘇 宜興 214200)

鄰近地鐵車站大型深基坑的鋼管支撐施工技術(shù)

史國楨

(江蘇宜興市君悅置業(yè)發(fā)展有限公司，江蘇 宜興 214200)

隨著基坑開挖深度與面積的增加，基坑支護及支撐的形式選擇越來越受到業(yè)主、設(shè)計、施工單位的重視。鋼管支撐是基坑支護的常見形式，安裝拆卸方便并為豎向圍護構(gòu)件提供一定的支撐力。介紹了上海浦東新區(qū)某大型工程鄰近地鐵車站及區(qū)間隧道處的深基坑鋼管支撐技術(shù)及施工工藝，為類似工程的施工提供參考。

深基坑；鋼管支撐；軸壓自動伺服系統(tǒng)

1 基坑支護方案的設(shè)計

本工程為深大基坑，由于鄰近地鐵車站及區(qū)間隧道，為確保基坑施工的安全，基坑支護主要采用地下連續(xù)墻和鋼筋混凝土內(nèi)支撐的形式，為保證周邊地鐵運營及環(huán)境安全，在基坑臨近地鐵側(cè)邊的分區(qū)則設(shè)置小坑，在小坑內(nèi)設(shè)計了一道混凝土支撐和多道鋼管支撐。

鋼管支撐采用油壓泵軸壓自動伺服系統(tǒng)，對每根鋼管支撐施加壓力量程達3 000 kN的油壓泵(帶回鎖功能)，以始終保持軸力和控制圍護結(jié)構(gòu)變形，保證地鐵設(shè)施的安全運營。3-a區(qū)、4-c區(qū)、4-d區(qū)、5-a區(qū)的第一道支撐為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，第二、三、四道支撐為A609×16鋼支撐、3-b區(qū)的第一道支撐為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，第二、三、四、五道支撐為A609×16鋼支撐、4-a區(qū)及4-b區(qū)在進行第二、三、四道混凝土施工前先安裝A609×16的臨時鋼管支撐。各鋼管支撐的布置概況如表1所示。

表1 鋼管支撐布置概況

2 油壓泵軸壓自動伺服系統(tǒng)

由于普通鋼管支撐存在軸力損失大、加壓完成后軸力不能隨時讀取等缺點，為解決上述問題，該深基坑鋼管支撐采用了油壓泵軸壓自動伺服系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有能即時反映現(xiàn)場支撐軸力、隨時加壓以維持穩(wěn)定的支撐軸力等優(yōu)點，以保證基坑側(cè)邊不發(fā)生土體位移。該油壓泵軸壓自動伺服系統(tǒng)由液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。液壓系統(tǒng)由千斤頂、液壓油泵站、油管、分配閥等組成；控制系統(tǒng)由主機、控制柜、電源、傳感線等組成，控制系統(tǒng)自動采集鋼支撐即時壓力，判斷并給出指令以控制液壓系統(tǒng)，使之為鋼支撐提供穩(wěn)定的壓力。

3 鋼管支撐的施工工藝

3.1 植筋和預(yù)埋鋼板

首先根據(jù)設(shè)計圖紙尺寸在地下連續(xù)墻上定位出鋼管支撐的中心位置并清掃地下連續(xù)墻表面的浮土，然后在鋼管支撐中心位置用沖擊鉆鉆孔，孔深300 mm(斜撐400 mm)左右，將孔中浮塵清理干凈后由孔底向外壓入植筋膠，同時將直徑20 mm (斜撐處25 mm)的螺紋鋼植入孔中。支撐處的每塊鋼板需布設(shè)6根(斜撐處12根)鋼筋。植筋完成后立即在已加工好的20 mm厚鋼板上開孔，植筋30 min后即對鋼板進行塞焊，要求鋼板與連續(xù)墻有可靠的接觸，如果連續(xù)墻表面不平或毛糙則需將連續(xù)墻表面鑿平后焊接預(yù)埋鋼板，最后在鋼板上焊接三角形鋼板托架。

3.2 鋼管支撐的拼接及分組

鋼管支撐進場后先在地面上根據(jù)設(shè)計尺寸進行配料，用高強螺栓拼接。每根鋼管支撐拼接2根鋼管及1根2 m長的活絡(luò)頭并在兩端各焊接一段300 mm長的400×400×13×21的H型鋼，斜撐處的H型鋼短邊至少為300 mm。在滿足設(shè)計圖紙要求的前提下，為降低成本可以對各道鋼管支撐進行分組控制，即一根出油總管通過分配閥同時給幾個千斤頂施加力，使之具有相同的軸力。

3.3 鋼管支撐的安裝

當預(yù)埋鋼板及角鋼托架焊接完成后即可進行鋼管支撐吊裝，鋼管支撐起吊到基坑后先將鋼管支撐無活絡(luò)頭子的一端H型鋼放在預(yù)埋鋼板的托架上，再將另一端放在對面的鋼板托架上，用水準儀及經(jīng)緯儀監(jiān)控以確保鋼管支撐的水平標高及水平軸線。鋼管支撐的焊接采用立焊，焊接質(zhì)量必須滿足規(guī)范要求，先將無活絡(luò)頭的一段H型鋼焊接在鋼板托架上，待預(yù)應(yīng)力施加到位后再焊接有活絡(luò)頭的一端。

3.4 軸壓自動伺服系統(tǒng)的調(diào)試

在鋼管支撐安裝的同時，同步進行伺服系統(tǒng)的安裝。伺服系統(tǒng)安裝包括數(shù)據(jù)線連接、控制系統(tǒng)調(diào)試、千斤頂安裝、油管安裝及加壓。根據(jù)設(shè)計要求，鋼管支撐軸力應(yīng)預(yù)加至計算軸力值。每個千斤頂安裝完成后，均可單獨保壓、單獨讀取其即時壓力。當即時壓力低于設(shè)計值10 t以上時，自動開啟油泵，進行加壓；當壓力超出設(shè)計值10 t以上時，進行卸壓，浮動范圍也可現(xiàn)場調(diào)整。

3.5 軸壓自動伺服系統(tǒng)的保護和拆除

軸壓自動伺服系統(tǒng)的千斤頂安裝完成后，由油管連接液壓泵站及千斤頂，對從地面下至千斤頂?shù)拇怪倍斡凸芤M行保護以防土方開挖機械損壞油管，可在地下連續(xù)墻上固定腳手架鋼管、使油管穿過鋼管，同時對千斤頂?shù)膫鞲衅鳌⒖刂剖壹耙簤菏覂?nèi)所有設(shè)備進行保護，土方開挖、支撐施工、吊裝材料時不得碰撞其房間，不得損壞其相應(yīng)設(shè)施。

軸壓自動伺服系統(tǒng)的拆除要與鋼管支撐拆除同步進行。當?shù)装寤蛳鄳?yīng)樓板施工完成，達到設(shè)計強度后，即可拆除鋼管支撐及相應(yīng)千斤頂，拆除后的各類設(shè)施應(yīng)分類整理、裝箱、標簽以待下次使用。

4 鋼管支撐的臨時換撐施工

考慮地鐵6號線的運行安全，4-a區(qū)、4-b區(qū)的基坑在第2-4道鋼筋混凝土支撐施工前先使用Φ609×16的鋼管支撐進行臨時換撐。每根鋼管換撐須帶油壓泵軸壓自動伺服系統(tǒng)，以始終保持軸力和控制圍護結(jié)構(gòu)變形。

鋼管換撐的施工流程為：(1)基坑開挖至-2.15 m，施工第一道鋼筋混凝土支撐；(2)第一道鋼筋混凝土支撐達到設(shè)計強度后，限時，分塊開挖至-5.3 m，架設(shè)第一道鋼管支撐，并預(yù)加軸力；(3)限時，分塊開挖至-6.5 m，施工第二道鋼筋混凝土支撐；(4)第二道鋼筋混凝土支撐達到設(shè)計強度后，拆除第一道鋼管支撐。限時，分塊開挖至-10.4 m，架設(shè)第二道鋼管支撐，并預(yù)加軸力；(5)限時，分塊開挖至-11.65 m，施工第三道鋼筋混凝土支撐；(6)第三道鋼筋混凝土支撐達到設(shè)計強度后，拆除第二道鋼管支撐。限時，分塊開挖至-14.9 m，架設(shè)第三道鋼管支撐，并預(yù)加軸力；(7)限時，分塊開挖至-16.15 m，施工第四道鋼筋混凝土支撐；(8)第四道鋼筋混凝土支撐達到設(shè)計強度后，拆除第三道鋼管支撐，限時，分塊開挖至坑底。

5 結(jié) 語

鋼管支撐適用于較狹窄的基坑支護，本工程中由于基坑面積大，深度大，周邊地理環(huán)境差，不但有若干條地鐵經(jīng)過場地，而且離地鐵樞紐車站和立交橋基礎(chǔ)較近，因此，在地鐵線路附近設(shè)計了小坑，采用鋼管支撐加軸壓自動伺服系統(tǒng)的形式，通過軸壓自動伺服系統(tǒng)維持鋼管支撐力使坑壁保持穩(wěn)定。該方案具有以下優(yōu)點：(1)鋼材是一種彈性材料，輕質(zhì)高強；(2)通過軸壓自動伺服系統(tǒng)使鋼管支撐的剛度近似達到鋼筋混凝土支撐；(3)鋼管支撐為預(yù)制構(gòu)件，安裝拆卸方便，對周圍環(huán)境影響小；(4)鋼管支撐能周轉(zhuǎn)重復(fù)使用，材料可回收，成本低。目前，該工程已交付使用，沒有產(chǎn)生任何質(zhì)量問題。該基坑支護方法取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

[1] 洪偉方，趙春霞，方正坤，等.SMW工法與鋼管支撐在基坑支護中的應(yīng)用[J].紹興文理學(xué)院學(xué)報,2006,28(6)： 87-89.

[2] 朱隆丁.鋼管支撐在深基坑開挖中的應(yīng)用[J].小水電，2009(2)：48-49.

[3] 宋金彪.鋼管支撐在深基坑支護工程中的應(yīng)用[J].鐵路工程造價管理，2004(1)：34-35.

U417.1

C

1008-3383(2017)10-0015-02

2017-04-16

史國楨(1961-)，男，江蘇宜興人，工程師，從事土木工程施工工作。