深基坑鋼格構柱豎向支撐體系施工技術

肖文瑤

摘 要：深基坑支撐系統由水平支撐和豎向支撐兩部分基本構件組成，為了解決深大復雜基坑內支撐易失穩的難題，鋼格構柱豎向支撐體系得到了廣泛的應用。本文通過鋼格構柱在太原雙塔北路地道工程中的實際應用，從深基坑豎向支撐工藝特點入手，重點研究了其施工工藝和方法，以期為類似復雜基坑工程施工提供借鑒。

關鍵詞：深基坑;豎向支撐;鋼格構柱;質量控制

中圖分類號：TU753文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）10-0080-03

Research on Construction Technology of Vertical Bracing System of Steel Lattice Column in Deep Foundation Pit

XIAO Wenyao

（China Xiong'an Group Infrastructure Co.， Ltd.，Baoding Hebei 071000）

Abstract： The support system of deep foundation pit is composed of horizontal support and vertical support. In order to solve the problem of instability of support in deep and complex foundation pit， the vertical support system of steel lattice column has been widely used. Through the practical application of steel lattice column in Taiyuan Shuangta North Road Underpass project， starting from the characteristics of deep foundation pit vertical support technology， this paper focused on its construction technology and method， in order to provide a reference for similar complex foundation pit engineering construction.

Keywords： deep foundation pit;vertical support;steel latticed column;quality control

隨著工程施工技術的不斷革新，地下空間大面積開發成為一種可能，而地下結構修筑設計的范圍較廣，施工難度逐漸增大。地下結構修筑設計中，較為典型的工程是深基坑開挖支護。基坑開挖支護是一項系統工程，也是一項風險工程，內支撐系統由水平支撐和豎向支撐兩部分基本構件組成。在此方面，諸多學者都進行了研究，且取得了較大研究成果。彭濤等研究了深基坑及地鐵破壞的風險因素，并對此進行了風險評估[1];任志亮針對樁錨支撐中的預應力損失問題，結合理論分析和模型研究提出了內支撐+格構柱的支撐體系[2];陳保國等研究了深基坑采用地下連續墻應力集中問題，并研究了設計數據和實測數據差異對實際工程造成的安全問題[3];房有亮等基于工程實例研究了密集建筑區域深基坑支護體系受力和安全問題，實踐應用了支撐軸力伺服系統[4];李博等基于基坑施工現場采集數據，采用數值模擬的方法，提出了“墻-撐-錨”組合支撐體系[5];宋利文研究了基坑支護體系冗余度設計問題[6];周群立等研究了基坑開挖引起中立柱隆起對支撐承載力的影響，提出了增大支撐結構橫斷來減少影響性[7];白曉宇等通過數值模擬和現場測試，對比分析了不同組合支護體系的基坑變形規律[8]。為了解決深大復雜基坑內支撐易失穩的難題，鋼格構柱豎向支撐體系得到了廣泛應用。

1 工程概況

雙塔北路地下通道呈南北走向，位于太原站東側，起止樁號分別為STK0+325和STK1+695。地下通道主要由暗埋段和敞開段兩部分組成，其中，敞開段采用明挖法施工，基坑最寬處達43.9 m，最窄處為10.25 m，基坑深度為4～17 m，基坑總面積約為30 840 m2。

受周邊環境、道路保通要求及紅線的影響，主要采用基坑支護結構。支護結構主要采用樁撐體系，圍護壁+多道內支撐的圍護形式，圍護壁采用鉆孔灌注樁/型鋼水泥土攪拌墻，水平支撐采用Φ609 mm×16 mm的鋼管支撐，豎向支撐采用460 mm×460 mm鋼格構柱。

深基坑立柱支撐主要由格構柱和立柱兩部分組成。其中，格構柱由兩部分組成，上部采用鋼格柱，下部采用樁徑為800 mm、長9～12 m的鉆孔灌注樁。格構柱立柱詳細構造如圖1所示。

2 工藝特點

立柱水平支撐使用鋼格構柱，將4根角鋼用鋼板連接形成整體結構。鉆孔灌注樁施工過程中，將鋼格構柱與鋼筋籠焊接錨固在樁基內，形成立柱整體水平支撐系統。深基坑開挖至鋼支撐安裝標高位置后，用雙拼槽鋼將格構柱相連，將水平鋼管支撐安置于連梁槽鋼上，形成深基坑內支撐系統，從而保證基坑穩定，確保施工安全。

3 施工工藝及方法

3.1 施工工藝流程

首先，加工制作格構柱，放線確定樁位，鉆機就位灌注樁成孔;其次，成孔檢驗，吊放鋼格構柱鋼筋籠，檢驗導管水密性，安放導管進行二次清孔;最后，灌注混凝土，待鉆孔灌注樁混凝土達設計強度后，進行土方開挖，安裝支撐結構，主體施工過程中，逐漸拆除鋼格構柱支持，施工完成后實施回填土方。

3.2 施工方法

3.2.1 格構柱加工制作。項目采用460 mm×460 mm鋼格構柱，采用4根160 mm×16 mm角鋼通過400 mm×300 mm×12 mm鋼板作為綴板連接成整體。綴板間隔300 mm，與角鋼進行滿邊焊接，角鋼與鋼格構柱采用幫條焊接，具體如圖2所示。

3.2.2 樁位放線。以建設方提供的放樣點為基準點，采用控制點坐標，放樣樁位控制點。鉆機就位后，安放鋼護筒。鋼護筒直徑為1 m，長度為3 m，護筒頂標高高于地面30 cm，護筒四周采用黏性土回填夯實，防止漏漿。護筒埋設好后，對樁位進行復測，確保護筒中心與樁中心的平面位置偏差不大于5 cm。

3.2.3 鉆孔灌注樁成孔。鉆孔灌注樁采用履帶式旋挖鉆機成孔，鉆孔設備就位，護筒內泥漿注入，鉆機校準鉆孔施工。鉆孔過程中，始終保持泥漿液面處于某一高度，孔深采用自動探測和輔以人工檢測。現場鉆孔如圖3所示。鉆孔至設計標高后，利用檢孔器檢測成孔直徑、垂直度及孔形，報監理驗收即可二次清孔。清孔采用換泥漿法，使其達到設計要求后，拆除鉆具，移走鉆機。

3.2.4 安放格構柱鋼筋籠。施工需要按設計要求配筋，鋼筋籠在鋼筋加工場同一平臺上整體制作，鋼筋接頭采用直螺紋套筒接頭，同一連接區域上接頭不超過50%。按設計要求，格構柱插入鋼筋籠內不小于2.5 m，鋼筋籠與格構柱全部焊接，焊接采用雙面對稱焊接，保證焊接質量。焊接完成后，補齊該范圍加強箍筋，使格構柱鋼筋籠形成一個整體。

鋼格構柱采用小夾角起吊，對準孔位，使其垂直緩慢吊入孔中，在該過程中，防止鋼筋籠觸碰孔壁。現場施工如圖4所示。

3.2.5 安裝導管。灌注水下混凝土采用鋼導管，導管內徑為250 mm。灌注混凝土前，需要進行水密性試驗，即現在進行導管連接，內部注0.6 MPa壓力，持壓2 min，現場滾動連接導管，檢查導管是否漏水。從鋼格構柱內部插入導管，下放時要緩慢下放，避免導管碰撞格構柱內部。

3.2.6 二次清孔。清孔分兩次進行。成孔后按照要求完成清孔，當鋼筋籠下放后，要進行二次清孔。清孔后，需要按照孔內泥漿指標進行檢驗，泥漿比重1.03～1.10，含砂率≤8%，黏度18～20 s。沉渣厚度控制在10 cm以內，清孔后30 min內灌注混凝土。

3.2.7 灌注混凝土。灌注混凝土時，控制水下C30混凝土的坍落度為18～22 cm。水下混凝土灌注時，首管埋深不能小于1 m，灌注過程中，兩根導管內混凝土面高度控制在2～6 m，混凝土灌注速度不宜過快，防止鋼筋浮籠現象的發生，樁頂部超灌50 cm。

3.2.8 土方開挖，安裝連梁。土方開挖至每一道鋼支撐設計標高以下50 cm時，平整場地，安裝格構柱之間的連梁。首先，在格構柱上安裝連梁牛腿，牛腿采用厚度為12 mm的梯形鋼板，鋼板與格構柱立柱雙面滿焊，焊縫長度為400 mm。其次，在牛腿上安裝雙拼40b槽鋼，槽鋼背面緊貼格構柱，并雙面滿焊固定。為了保證連梁穩固，在雙拼40b槽鋼上下緣用700 mm×300 mm×12 mm鋼板滿焊連接，鋼板間距不大于2 m。格構柱與雙拼槽鋼連梁連接示意圖如圖5所示。

3.2.9 主體結構施工，拆除鋼支撐、連梁。深基坑開挖完成后，進行地道主體結構施工。基坑基底經監理單位和設計單位驗收合格后，澆筑結構墊層，施工底板防水層，并澆筑防水保護層混凝土，然后綁扎底板鋼筋，安裝端頭模板，經現場監理工程師驗收合格后，澆筑底板混凝土至側墻以上0.5 m。結構底板達到設計強度后，拆除最下面一道鋼支撐，并拆除槽鋼連梁，如圖6所示。

3.2.10 拆除格構柱，回填土方。地道主體結構施工完成后，拆除格構柱。用等離子切割機將超出混凝土表面的格構柱按照從上往下順序割斷，用機械將格構柱緩緩放倒，并裝車運至材料場擺放整齊。拆除過程中，安全人員全程盯控，防止格構柱碰觸施工人員。切割完成后，用磨光機將切割面打磨平整，與混凝土表面保持平順，同時，在格構柱斷面均勻涂抹防腐蝕材料，并鋪設高分子防水材料，防止主體結構受水侵蝕。

4 結語

以太原雙塔北路地道工程為例，從深基坑豎向支撐工藝特點入手，重點研究了鋼格構柱豎向支撐體系的施工工藝和方法，以期為類似復雜基坑工程施工提供借鑒。

參考文獻：

[1]彭濤，彭青順，鄧幫，等.臨近地鐵線路的深基坑施工風險調查與評估[J].土木工程與管理學報，2020（6）：113-117.

[2]任志亮.復雜環境下地鐵車站超深基坑錨索應力損失控制研究[J].鐵道科學與工程學報，2020（12）：3157-3165.

[3]陳保國，閆騰飛，王程鵬，等.深基坑地連墻支護體系協調變形規律試驗研究[J].巖土力學，2020（10）：3289-3299.

[4]房有亮，盧治仁，王進，等.基于支撐伺服組合系統超深基坑安全支護技術研究[J].隧道建設（中英文），2019（增刊2）：120-128.

[5]李博，王貴和，李輝，等.深基坑“墻-撐-錨”組合支護體系變形特性研究[J].結構工程師，2019（5）：174-182.

[6]宋利文，譚燕秋.基于施工工況下冗余度的深基坑支護體系研究[J].地下空間與工程學報，2019（增刊1）：321-326.

[7]周群立，王斌，孫宏斌.地鐵車站深基坑支撐下方中立柱設置優化研究[J].城市軌道交通研究，2019（7）：13-16.

[8]白曉宇，張明義，閆楠，等.土巖深基坑樁-撐-錨組合支護體系變形特性[J].中南大學學報（自然科學版），2018（2）：454-463.