關于地鐵深基坑開挖鋼支撐施工技術應用研究

秦宏昌中鐵一局集團建筑安裝工程有限公司機械化施工分公司（713800）

0 前言

地鐵深圍欄設計多數為鉆孔樁和地下連續墻等方式，而基坑的支撐則廣泛運用鋼支撐結構、鋼結構和鋼筋混凝土的混合方法等。鋼支撐的活動端基本分為兩種，一種為有單活絡頭，一種為雙活絡頭。鋼支撐通常利用格構式鋼圍檁，并且一般利用鉆孔樁作為基礎樁。

1 工程概況

該地鐵站全長約190m，地下兩層車站，其中第一層為站廳，第二層是站臺層。標準段結構外包尺寸為20.85m×13.25m，標準段基坑深度約為17.497m，地鐵站共有4個出口，皆是單層結構。

2 鋼支撐安裝施工

2.1 施工準備

按照基坑鋼支撐設計圖進行支撐結構的層級編號，確定所需要用到軸力計的鋼支撐部位和數目。按照基坑的大小尺寸調整支撐結構，確定工程數量。根據設計方案所示的鋼支撐預加軸力及所需千斤頂種類確定單次施加的預加力，完成預加力的單位轉換。材料購置方面必須做到全面，所有材料都要在進場時進行檢查。重點關注鋼支撐的探傷、高強螺栓的質量檢測。按照深基坑開挖的工藝、進度及流程規劃鋼支撐的場地放置。

2.2 鋼支撐施工流程

在基坑開挖過程中，拼裝鋼支撐，開展圍爐鉆孔灌注樁和冠梁施工，進行托架的焊接及鋼腰梁的安裝，將拼裝好的鋼支撐結構進行吊裝，施加預應力，鎖定楔塊。

2.3 連接鋼支撐與腰梁

第一道鋼支撐結構施工在冠梁施工之前就要進行鋼支撐結構的預埋，鋼腰梁支撐50C工字鋼上方和下方利用外肋板進行固定，通過內肋板t=15固定支撐中心。鋼支撐結構內部利用t=12的連續肋板進行焊接，外部通過同t=20的鋼綴板進行加固。鋼綴板按照外肋板的距離設定，其中間隔需要＜590 mm。鋼腰梁和鋼支撐接觸位置需要設計兩個鋼肋進行加固，鋼腰梁斜撐50C工字鋼上下利用外肋板進行加固，支撐點和鋼支撐內部的肋板與前者相同。鋼腰梁和鋼支撐結構接觸的三角上方設計3個t=20的支撐鋼肋，中部利用兩道鋼板支撐，下方通過3道肋板支撐，內側每條樁都要設立抗剪凳。腰梁轉角位置通過t=12的連續肋板支撐，外側除了鋼綴板之外還需要增加2個三角鋼板。鋼腰梁支撐處需要增設膨脹螺栓，腰梁上方使用鋼筋和花籃螺絲加固，下方采用三角托架加固，腰梁和腰梁銜接腹板通過疊板連接，鋼腰梁和圍欄樁之間需要利用混凝土填充。

2.4 鋼腰梁和鋼支撐架設

2.4.1 鋼腰梁的架設

鋼腰梁的安裝需要結合深基坑的開挖情況進行調整，鋼腰梁的安裝需要利用吊車來進行。安裝時，需要從鋼支撐中將鋼腰梁放下，直到吊放到安裝區域之后，將其調整并固定在三角支架中，并進行加固。

2.4.2 鋼支撐的安裝

鋼支撐的安裝需要遵照先支撐后開挖的流程，嚴格按照設計方案對其施以預應力。在鋼腰梁安裝完畢后，從鋼腰梁放出支撐點位置，馬上安裝鋼支撐。通過人力與機械同時工作的方式將鋼支撐吊裝到指定位置，通過千斤頂施加預應力，利用壓力表控制預應力的具體數值。若預應力達到預先設計的標準，則停止施加，鎖定活動端楔塊。在鋼支撐安裝結束后，為了保證支撐端和鋼腰梁不會出現點支撐，需要針對其中的空隙利用鋼板固定，確保支撐體系受壓均勻。在下一道鋼支撐施工完成后，需要結合測量結果調節鋼支撐預應力，保證預應力符合施工標準后，便可以進行鋼楔的加固。

在鋼支撐安裝過程中，需要嚴格遵守相關標準。①鋼支撐假設流程需要保證和土方開挖流程協調進行，若土方開挖已經挖至支撐結構中心之下50 cm，那么就需要及時進行鋼支撐的架設；②在溫度較為接近當天平均溫度時，針對鋼管支撐進行軸力的預加，以此規避溫度應力針對預加軸力帶來的不利影響；③預加軸力需要4次，第一次應該達到預計加軸力的50%～70%，之后的3次需要分層預加，直到滿足預定的軸力值；④在預加軸力完成后，需要利用鋼楔填塞支撐頭后座和伸縮腿之間的縫隙，當鋼支撐預加軸力穩定后將千斤頂移除。

3 鋼支撐的拆除

3.1 施工流程

結構混凝土的強度如果已經上升至預期強度的80%左右時，便可以將鋼支撐結構進行拆除。拆除流程為：支撐起吊收縮→補加預應力→拆除鋼楔→拆除千斤頂→將支撐結構吊出。

3.2 拆除具體方式

在拆除鋼結構過程中，需要將鋼支撐起吊，在管端千斤頂座中增設千斤頂，利用千斤頂卸荷。在卸荷之后，將管端頭和鋼腰梁中的鋼楔拆下。將千斤頂減壓，當千斤頂壓力完全減去后移除。吊起鋼支撐管撐，將其運出現場。在拆除過程中，需要嚴格根據預計的方案執行操作。鋼管支撐未卸下時，操作人員和吊車的吊點需要保證在鋼管的兩側對立，避免鋼管開始起吊時產生的擺動對操作人員造成的安全威脅。鋼支撐在結構頂板拆除之后，還需要將其垂直吊至地面，及時運出現場并進行修整。

3.3 鋼支撐防脫落策略

在基坑開挖時，需要做到一邊開挖一邊架設鋼結構，確保支撐結構和預埋件結構銜接處的質量與強度，以提高鋼支撐結構的穩定性。當第一道支撐在冠梁中預埋鋼筋和冠梁鋼筋進行銜接時，在法蘭盤上下方都要增設三角鋼，還需要通過十字加勁肋來進行加固，斜撐中間也要預埋三角鋼來保證其穩定性。在斜撐樁與腰梁中需要增設剪力傳遞結構，腰梁焊接處通過疊板相連。

在施工過程中，必須做好鋼支撐標高位置的確定，保證鋼支撐的軸力方向和軸線方向始終相符。利用扭矩扳手完成支撐拼接，確保法蘭螺栓的穩定性。在連接完支撐結構后，需要由相關工程師進行全面性的質量檢測，確定質量符合標準后，才可以投入安裝。針對千斤頂和其他加力設備都要進行定期維護與檢修，設計相關的預應力施加操作標準，確保預加軸力的可靠，并在加力后檢查法蘭螺栓。如果支撐軸力大于標準范圍，必須暫停開挖，將具體情況向設計部門反饋，并實時監控現場情況。在主體結構施工過程中，間隔3d便需要檢查一次鋼支撐結構的焊接點和連接點，如果法蘭盤出現螺栓松弛情況，則需要馬上加固。

4 鋼支撐施工過程中的注意事項

1）需要在深基坑開挖過程中進行鋼支撐施工，在施加預應力時嚴格按照設計方案進行。

2）在鋼支撐安裝過程中，需要保證端頭和支撐軸線始終處于一個平面，在鋼支撐中的螺栓還需要通過對角的順序進行緊固。

3）每段開挖工程結束后，都要在第一時間采取相關施工，以最快的速度安裝好該段的鋼支撐，確保在安裝后不會產生扭曲的現象。在安裝鋼支撐前，需要針對支撐端頭的托架標高進行嚴格管理，保證每個支撐點都處于一個水平線。

4）需要事先在基坑頂部進行拼接，同時嚴格按照設計方案中規定的管道長度進行拼接。在鋼管拼接過程中，鋼管接頭部位需要與法蘭盤和鋼肋板進行焊接。與法蘭盤焊接的鋼管要利用螺栓進行擰緊，直到拼接到合理的長度。在鋼支撐安裝過程中，每個環節都要有相關負責人員進行監督和管理，并在每個安裝環節完成后進行質量檢測，進一步確保施工質量。

5）在鋼支撐材料拆除完畢后，必須進行妥善的保管，并且明確材料的規格與型號，方便下次利用。在鋼支撐進行預加力之后，若開展土方開挖及結構施工，就必須進行全面的監測，按照監測的結果找出其中的異常并進行排除，及時補充預應力。

6）需要做好鋼管支撐的安全保護工作，不能在鋼支撐結構上放置其他物品，不能隨意觸碰或碰撞鋼結構。還需要做好施工人員管理工作，避免施工人員隨意在鋼支撐結構上隨意行走。若發現結構的撓度增高，或是鋼楔出現松動，必須采取應急方案來補加預應力。

5 結語

在地鐵深基坑開挖施工時，利用鋼支撐施工技術能夠有效保證深基坑的穩定性，提高施工的安全性。在鋼支撐施工時，需要通過嚴密的施工計劃、嚴格的施工管理、明確的施工流程等，才能確保鋼支撐施工的順利開展。