淺談深基坑中留土反壓、鋼管斜支撐施工技術的應用

李晨陽 張先龍 周軍艷 郭雄偉

中建七局（上海）有限公司 上海 201812

1 工程概況

徐州2016-38號地塊新淮中心項目工程位于徐州市和平大道與鑫城路交界處，是集文化、旅游、商業于一體的綜合體項目。項目總建筑面積為144 900 m2。其中地下面積為49 415 m2，地上面積為95 485 m2。項目南側距離地鐵1號線15 m，緊鄰其15 m控制線；與用地紅線最小距離為15.4 m，紅線外為和平大道。

本項目地下室為2 層結構，坑底標高為2 3.1 5 ～24.79 m，實際坑深10.56～12.79 m。本項目的具體支護結構類型分為4種，具體的支護方案為：

1）項目北側采用放坡＋鉆孔灌注樁支護。

2）項目東北角及東南角采用鉆孔灌注樁＋1道鋼筋混凝土角支撐支護。

3）項目南側采用鉆孔灌注樁＋鋼管斜支撐支護。

4）項目西側采用一級放坡支護形式，坡比1∶1.2.。

基坑支護平面如圖1所示。

圖1 基坑支護平面示意

本文著重講述鉆孔灌注樁＋鋼管斜支撐、留土反壓支護形式。基坑支護結構剖面如圖2所示。

圖2 基坑支護結構剖面示意

2 地質情況

本項目擬建場地原為農田，位于和平路以北，鑫城路以西地塊內，地勢起伏較小。場地現地面標高最大值為36.82 m，最小值為32.38 m，地表相對高差4.44 m，擬建場地所處地貌類型為河流沖積平原地貌單元。

建筑場地上部以雜填土、粉土、黏土為主，下伏基巖為奧陶系中統閣莊組（O2g）中風化白云質灰巖，走向NE，傾向SE，傾角15e ～45e 。

3 留土反壓、鋼管斜支撐支護施工工序

留土反壓、鋼管斜支撐支護施工工序為：樁基及圍護樁工程施工→基坑中心土方開挖，保留基坑周邊寬度＞11 m盆邊土→施工澆筑地下室大底板及鋼管斜支撐牛腿→大底板及牛腿混凝土強度達到設計要求后，開槽掏挖斜撐施工槽范圍土方→架設鋼支撐并施加預應力→開挖基坑邊土方至坑底，施工縫以外部分地下室施工（設置換撐帶）→混凝土達到強度后，拆除鋼管斜支撐。

本項目的支護結構比傳統的支護結構體系增加了1道斜撐下方的土方開挖，基礎筏板需要第2次澆筑，并且分別需要達到設計強度的要求，延長了整個基坑施工的使用周期，并且在一些特殊區域形成了多個專業施工共用1個工作面的情況，加大了施工的整體難度。

4 施工技術的方案選擇與分析

4.1 工序分析

本工程采用鉆孔灌注樁＋鋼管斜支撐與留土反壓的復合支護體系，整體較為煩瑣，在本工程復雜的施工條件下，選擇一個合理的施工方案在既能保證施工安全的同時，又能夠降低資金的投入，縮短整體施工工期，對主體結構影響較小等。

現針對本工程優化施工工序進行可行性分析研究，在本工程鉆孔灌注樁＋鋼管斜支撐與留土反壓的復合支護體系施工的過程中，其核心在于控制預留土的開槽精度、安裝斜支撐、預留土方開挖及支撐拆除階段，因此達到施工安全及工序合理化的要求[1-6]。

4.2 施工技術方案的比較與選擇

本項目工期緊、任務重，經過綜合考慮，斜撐預留土開挖及鋼管斜支撐的安裝、拆除全部采用機械化進行施工。預留土區域土方開挖施工工序流程及施工要求必須嚴格按照基坑設計圖紙及經過專家論證的專項施工方案要求執行。

根據過往系統內其他單位的施工經驗，項目部又走訪了相關院校，確定了本項目深基坑的留土開挖及鋼管斜支撐的安裝和拆除方案。

根據新淮中心項目現場工期緊、任務重且周邊環境復雜的實際情況，斜支撐下方的土方開挖作業的挖掘機及安裝鋼管斜支撐的輪式汽車吊等建筑機械可以停放在距基坑邊2 m以外的位置進行施工。

本工程的鋼管斜支撐采用現場拼裝的方式，待拼裝完成后，將徐工50 t輪式起重機架設在基坑2 m外進行鋼管斜支撐安裝作業，鋼管斜支撐安裝就位后，采用液壓千斤頂進行軸力加壓，安裝拆卸作業如圖3所示。

圖3 安裝拆卸作業示意

待斜撐施工縫以外筏板以及牛腿強度達到設計要求后，對預留土進行土方開挖作業，采用三一重工SY215CA加長臂挖掘機進行大方量的土方開挖，開挖過程中需嚴格把控施工質量，避免挖機斗在施工過程中損壞冠梁，導致冠梁失穩。

大方量土方施工完成后，剩余零星土方采用徐工70小挖機＋拉土小斗車通過已澆筑完成的筏板面運至未挖土區域，如圖4所示。

圖4 零星土方開挖施工

此方案選擇在基坑邊2 m外停泊大型機械進行預留土方的開挖屬于常規做法，施工機械的停放位置對地下室結構施工的影響較小；降低了地下室結構和土方作業的交叉施工難度，加速了基礎筏板施工速度。

但此方法需嚴格控制基坑邊堆載，在挖機選型上，需考慮基坑邊最大堆載，避免超載。

5 鋼管斜支撐施工技術

5.1 鋼支撐施工要點

1）在第1次施加力后的12 h，觀察預應力損失及支護結構位移情況，并繼續施加預應力達到設計值。

因為白天和晚上的溫差大，鋼管斜支撐的預應力會產生一定程度的損失，所以應該在一天中溫度低的時候施加預應力。

2）鋼管斜支撐的安裝時間必須按照設計圖紙進行控制，土方開挖時嚴格控制每次開挖土方標高，防止因超挖而導致斜支撐無安裝工作面。

3）鋼管斜支撐與冠梁交界處、鋼管斜支撐與牛腿交界處必須緊密貼合，預防鋼管斜支撐偏心。

4）端頭鋼管斜支撐與冠梁節點處的加工、安裝必須順直，保證鋼管斜支撐的軸心受力。

5.2 鋼管斜支撐的拆除

鋼管斜支撐拆除的過程，其實質就是支撐的 替代過程，即將鋼管斜支撐承擔的力轉移至相應的主體結構（換撐帶）。

在拆除鋼管斜支撐的時候，主體結構或換撐帶必須達到設計強度。

混凝土支撐的鑿除，人工將混凝土支撐鑿成不大于2 m的小段，再用吊車吊走，其余混凝土小塊采用人工清理干凈。

1）吊住鋼支撐，防止墜落。

2）消除預加軸力，松開鋼支撐與圍檁間的連接。

3）吊出鋼支撐，拆除分解后用吊車吊出基坑外。

支撐體系的拆除施工應特別注意以下幾點：

1）鋼管斜支撐在拆除的時候要防止短時間內施加應力釋放過大從而引起結構局部變形、開裂。

2）當主體結構當作換撐帶時，該部位的混凝土強度必須達到設計強度要求。

3）在第1次拆除下部鋼支撐的過程中，備足換撐的鋼支撐材料，加強對上部鋼支撐預加軸力的監測，一旦有危險跡象，立即進行換撐工作。

5.3 鋼支撐保護

1）基坑開挖作業期間嚴禁挖掘機等施工機械撞擊基坑支護結構，造成支護結構的失穩，從而釀成事故。

2）施工過程中為保證基坑安全需加強基坑監測，保證鋼管斜支撐受力的穩定。

3）嚴格遵循 邊撐邊挖 的原則，合理安排施工工序，控制周期。

4）基底部位每完成1個開挖分段后，即澆筑1次素混凝土墊層，快速完成基礎筏板施工，防止基坑支護結構變形較大。

6 結語

本工程南側鄰近地鐵支護形式改變常規混凝土內支撐方法，降低施工能耗。通過合理的施工方法提高了關鍵工序進度，減少混凝土內支撐用量，增加鋼管斜支撐周轉次數，響應國家減碳號召。

與常規做法相比較，具有操作簡單、節省工期、適合推廣等幾大優勢，為類似工程的施工積累了豐富的經驗，提升了企業的施工水平。以安裝1條鋼管斜支撐為例（暫按φ630 mmh 12 mm鋼管計算，混凝土截面為700 mmh 900 mm），經測算，傳統施工工法每米成本820元，鋼管斜支撐施工工法每米成本260元，由此可見，安裝1條鋼管斜支撐，每米可以節約560元。