鋼支撐在地鐵基坑支護中的技術應用

趙玉儒

中鐵十八局軌道公司，天津 300222

1 基坑開挖周邊土體對基坑的影響

一旦基坑開挖，基坑周邊土體因失去已挖土體的阻礙，產生主動土壓力，周邊土體開始向基坑內發生微小位移變化，這種位移會隨開挖深度增加，逐漸形成更大的位移，直到土體失去原來的塑性，導致坍塌。因此，為滿足工程要求，保證基坑開挖安全穩定，防止坍塌，采取各種支護形式來平衡主動土壓力。

2 鋼支撐作為基坑支護的優缺點和適用范圍

鋼支撐支護屬于內支撐支護的形式，其優點：可以直接平衡兩端圍護墻上所受的水土壓力、結構簡單、受力明確、加工轉場容易、韌性好、安全性高、能有效的控制基坑變形；缺點：基坑內部不利于大規模的機械開挖、施工工期較長。實用于各種土層和深基坑工程，特別實用于復雜土質及各種軟弱土地區基坑面積大、開挖深度深的情況。

3 鋼支撐支護施工

3.1 施工流程

施工準備→測量放樣→支架按照→鋼圍檁安裝→鋼支撐安裝→拆撐。

3.2 施工準備

（1） 鋼支撐加工完成后，組織現場驗收，保證材料、尺寸、螺栓的連接等處于完好狀態。

（2） 現場吊車、液壓千斤頂、人員應具備到位，現場交底應完成。（3） 測量儀器鑒定合格。

3.3 測量放樣

冠梁鋼筋綁扎完成，按照設計圖，利用全站儀放出預埋件的水平位置和高程，將預埋件固定在冠梁鋼筋內。

下層鋼支撐安裝位置，在基坑開挖至鋼圍檁底面下50cm后，測量放出鋼圍檁位置，一般段內放2～3個點，中間點用于放樣長距離時糾偏，拉線畫出鋼圍檁線。

3.4 支架安裝

支架安裝在鋼圍檁位置確定后，在放樣線下方，每個圍護樁體上安裝1個三角托架，三角架一邊與圍護樁秘貼，采用膨脹螺栓與圍護樁連接，三角架另一邊與放樣線在同一個平面內，相鄰的三角架用通長的三角鋼固定，使三角架形成一個整體，保持他的穩定性，在鋼圍檁安裝時能夠達到所有三角架共同受力。

3.5 鋼圍檁安裝

鋼圍檁安裝前按設計要求的尺寸加工好，按照現場開挖面的長度，將加工好的鋼圍檁吊裝在三角架托架上，為方便吊裝，鋼圍檁一般加工成3～5m長，安裝好后及時施做防墜落措施。相鄰段鋼圍檁接頭處采用等強鋼板焊接，把鋼圍檁連成一個整體。檢查鋼圍檁與基坑側壁基面的密貼，對密貼不嚴實存有空隙處，采用細石混凝土回填。

3.6 鋼支撐安裝

吊車將以驗收合格的鋼支撐，吊裝在冠梁鋼支撐預埋件的卡槽內或鋼圍檁上的卡槽內，檢查鋼支撐兩端放入卡槽是否到位。按照設計要求，對需要加裝軸力計的位置，在鋼支撐固定端頭與卡槽內之間按照軸力計。

施工人員把液壓千斤頂放入鋼支撐活絡端，根據施工交底中將原設計預加軸力值kN轉換成MP后，進行預加軸力加壓。

軸力加壓應分級逐漸加壓，通長一般分三級，每級按設計預加軸力的50%、70%、100%進行加壓，每次加壓要間隔3～5min，察看基坑周邊環境，加壓完畢后，用鋼楔楔緊活絡端。在最后一次加壓，應適當超過預加軸力值，因為在千斤頂泄壓時，預加軸力有一小部分軸力回彈。

裝有軸力計的鋼支撐固定端，在預加軸力最后一次加壓，記錄加壓數據，作為鋼支撐加壓初始值，便于后期軸力監測，為我們了解基坑周邊土壓力的發展趨勢，為基坑安全及早作出決定。

表1 鋼支撐支撐設計軸力值

3.7 拆撐

鋼支撐的拆除一般在基坑結構底板完成，混凝土強度達到75%以上，但對跨度大于8m以后的基坑，鋼支撐的拆除需要達到100%。以上條件具備后，申請拆除鋼支撐。拆除先將千斤頂加壓，把活絡端鋼楔取出，緩慢加壓直至完全松開。需要拆除多根鋼支撐切記不要連續拆除，選擇跳拆，保證基坑應力緩慢釋放，主體結構受力處于逐漸受力狀態。

4 質量控制

4.1 鋼支撐加工外觀質量控制 （表2）

表2 鋼支撐加工檢驗標準

4.2 鋼支撐安裝質量控制 （表3）

表3 鋼支撐安裝質量控制

4.3 預加軸力質量控制

液壓千斤頂校準必須是在有效期內，加壓前要檢查壓力表讀書是否正常，油管有沒有漏有現象。正式加壓前先試壓檢查千斤頂的工作情況。加壓過程中兩個千斤頂相互對稱，保持在同一水平面，同時加壓頂進，操作不能出現偏壓情況。

4.4 基坑側壁基面平整度質量控制

為保證鋼支撐施工受力均勻，基坑側壁基面基本處于同一平面，對于大的凹陷進行回填，突出物要進行清理，并用砂漿等進行抹平。基面表面應平緩，過度銜接處基本平順。

4.5 各部位連接質量控制

鋼支撐壁厚決定鋼支撐的擾度，采用游標卡尺檢查壁厚，符合設計要求，加強部位的連接鋼板數量、位置，符合設計要求。

觀察外表是否有銹蝕現象，嚴重的銹蝕要采取措施。因鋼支撐架設后，長期處于暴露，架設前應采取防銹處理，如涂刷防銹漆。

鋼支撐標準段或非標準段與端頭連接，要采用高強螺栓連接，應一到一順逐孔連接到對應法蘭盤上，每個螺栓必須緊固到位。

鋼支撐的法蘭盤、加強部位的連接鋼板，檢查焊縫是否飽滿，能否滿足規范要求，焊接要有必要的抽檢質量探傷報告。鋼圍檁的加工確保后背板的厚度和加強部位的焊接符合設計和規范要求。

5 安全措施及注意事項

5.1 安全措施

（1） 機械設備進場前應必須是經過驗收，驗收手續齊全，鋼絲繩、保險卡和各種限位裝置是否靈活有效，再進入施工現場。專職安全人員察看吊裝場地地面有無裂紋，吊車大臂轉動范圍內有無其他障礙物的影響。

（2） 吊裝前要編制吊裝方案，并對相關人員進行了安全培訓教育。

（3） 現場信號工的配備齊全，與吊裝施工無關的人員不到進入現場，若采用兩臺吊車進行吊裝，必須步調一致，吊裝作業區不能有交叉作業。

（4） 鋼支撐架設，在沒有預加軸力的情況下，吊車不能先解除大鉤，應保持一定向上的拉力，直到第一次預加軸力完成。

（5） 鋼支撐架設完成后，按照設計要求及時對鋼支撐和鋼圍檁施做防墜落措施。對第二道及以下鋼支撐及鋼圍檁施做，處于高處的操作人員要采取防墜落措施，保證人身安全。

5.2 注意事項

（1） 斜撐的架設鋼圍檁背后要設置抗剪蹬，抗剪蹬與圍護樁密貼，周邊的空間要回填密實。

（2） 鋼支撐架設未加預加軸力之前，發現端頭卡槽與鋼支撐端頭法蘭盤不密貼，存在夾角，應塞滿鋼楔，并在加壓后將空隙進行進行回填處理。

（3） 若發現鋼支撐架設兩端不處于同一個水平面上，在加壓之前應進行調整，以保證預加軸力后，能夠與基坑基面保持垂直狀態。

6 結語

用內支撐與圍護結構共同組成結構體系來維持基坑的安全穩定，基坑開挖是基坑圍護結構外側的土壓力在開挖后，通過內支撐來平衡，使基坑周邊土體達到靜力平衡。鋼支撐在基坑支護中的技術應用，關系到整改施工工程的順利推進。但是如何做好鋼支撐最基本最重要的環節，對工程的建設起著舉足輕重的作用。