裝配式基坑支護結構在水利工程中的應用

張弘揚

摘要：基坑支護通常采用傳統鋼支撐和混凝土支撐?；炷林尾贾渺`活，適用于不同基坑，剛度大，但其經濟性差，材料不可重復利用，現場澆筑時間和養護時間較長，且易在安裝、拆除過程中的產生安全和環境問題?；诖耍b配式預應力鋼支撐應運而生，文章主要分析水利工程中的裝配式基坑支護結構應用，僅供參考。

關鍵詞：基坑支護;裝配式預應力鋼支撐;施工流程;主要控制點

1 引言

內支撐支護技術在民用建筑行業發展較為成熟，但在水利工程中應用較少，主要原因為水利工程結構側墻施工，一般為高大模板一次澆筑成型，且內支撐立柱布設受水利結構復雜限制不靈活，傳統混凝土支撐拆除時，需搭設腳手架等輔助措施，工程造價較高且施工難度大，在懸臂結構無法滿足變形控制要求時，寧愿選擇錨索（桿）等外拉式結構，在土質較差或周邊有建（構）物時，外拉式結構帶來的風險較大。水利工程基坑一般開挖深度較大，且土質條件差，傳統支護形式多為大放坡結合多級平臺及懸臂樁支護形式，基坑邊坡變形較大，在土質較好、周邊環境變形控制要求不高時，可以順利實施。

2 鋼支撐的主要特點、應用現狀及存在的問題

2.1 鋼管支撐

（1）應用現狀。鋼管組合支撐適用于地鐵、管廊等長條形基坑，在這些基坑中積累了大量的經驗，安全性高。（2）存在的問題。材料易從內部銹蝕、維修保養不方便、使用壽命低。圓形支撐構件在材料運輸、安裝、存放不方便。支撐單根設置，支撐整體性差。支撐長度小于40m，應用范圍窄。

2.2 鋼管組合支撐

（1）應用現狀。鋼管組合支撐適用于民用及市政深大基坑，在較大深度、周邊環境復雜及地質條件差的地區均可使用。（2）存在的問題。材料易從內部銹蝕，維修保養不方便，使用壽命低。圓形截面支撐構件運輸、安裝、存放不方便。施工時安裝精度要求高，圓形截面支撐不易校正。支撐側向限位普遍較差，易側向偏移。目前缺乏對超長大跨度支撐的設計理論研究，依靠經驗性較強。

2.3 魚腹梁鋼支撐

（1）應用現狀。魚腹梁鋼支撐已應用于國內各地深大基坑，在面積大的基坑中，體現出較大優勢。（2）存在的問題。魚腹梁的安裝精度相比其他類型鋼支撐安裝精度更高，事故風險率高，安全度低。支撐拼裝采用斜交蓋板，加強支撐桿件的作用有限，受力體系不易分析。預加力施加裝置施加完成后即拆除，不能實時調節和控制軸力。

2.4型鋼組合支撐

（1）應用現狀。型鋼組合支撐應用于建筑、市政基坑工程中應用廣泛，實踐表明，該支撐形式適用范圍廣。（2）存在的問題。支撐拼裝采用斜交蓋板，鋼構件不在同一平面內，受力體系不易分析。預加力施加裝置施加完成后即拆除，不能實時調節和控制軸力。

3 裝配式基坑支護結構在水利工程中的應用

3.1 變形監測分析

根據基坑深度、支護形式及周邊環境情況，變形監測項目主要為圍護樁深層水平位移、豎向位移、地表沉降、支撐軸力及建筑物沉降，根據觀測結果，采用鋼管樁加裝配式鋼支撐支護方案，基坑開挖完成后，支護樁水平位移最大值為20mm左右，周邊建筑物沉降最大值為3mm左右，支撐軸力最大值為1400kN左右，滿足變形控制要求。

3.2 基坑開挖前工序

在基坑開挖之前，施工人員需要安裝監測點，得到初始讀數以觀測施工過程中深層水平位移以及周邊地下管線或建筑物沉降等。打入基坑工字鋼中柱及進行鋼板樁施工，當遇到有地下管線而無法進行鋼板樁施工時，在兩邊鋼板樁之間焊接10～12mm厚的橫向鋼板作為擋土板，每開挖至最多1m深便要焊接擋土板以確保基坑穩定及安全性。由于該基坑面積較大，需要通過抽水試驗觀察抽水對承壓水引起的水位變化特征。隨后進行降水井施工，利用鉆機定位鉆孔、洗井下泵，布置排水路線及電纜電路。

3.3 微型鋼管樁

第一種是地下連續墻，這也是當下應用頻率較高的一種類型，但這種類型的成本投入較高，施工周期也較長。第二種類型是微型鋼管樁和土釘噴錨相結合。與第一種類型相比，這種類型在成本投入上和施工周期上都有一定的優勢，這也是微型鋼管樁在建筑領域中得到廣泛應用的原因之一。第三種類型是鋼板樁支護，這種類型所需要的建設空間較大，因此其適用范圍相對受限，并不能應用到所有的建筑工程中。微型鋼管樁在基坑支護設計中要明確好基本步驟。一要清理施工現場。對所有與施工無關的物品進行清理。二要進行放線測量。針對重要的測量點要進行復測，以保證測量數據的準確性。三要選擇樁機。根據建筑工程的實際需求，合理的選擇出最佳的樁機，避免出現性能過剩或性能不達標的情況，然后將選擇好的樁機送到指定的施工現場。四要做好鋼管下放和注漿。在下放鋼管時，要時刻注意鋼管位置，并按照相關工作流程開始進行注漿工作。五要開展制作冠梁和挖掘工作。以上五步為微型鋼管樁在基坑支護設計中最為重要的步驟，只有做好這五步，才能夠保證后續工作的順利進行。

3.4 預應力鋼支撐

第一，支護系統安裝。鋼板樁和工字鋼基坑中柱需要嚴格控制垂直度，且應進行交叉檢查，鋼板樁鎖扣嚴密，并做好量測記錄，確保插入深度不小于設計深度。開挖過程應分層分段開挖，嚴禁超挖，挖斗不得碰撞鋼板樁。為確?；臃€定性，應嚴格控制各個支撐構件的安裝標高，精準放線，將支撐標高及水平位置于現場清晰標出，遵循設計標高要求，誤差不得大于5mm。托梁間隔不得大于設計間隔。鋼支撐吊裝采用90t和100t履帶起重機，在吊裝前用鐵板焊接于支撐兩端作定位限制器。各個構件安裝時應確保螺旋緊固，定期檢查，做好記錄。預壓所用儀器設備應定期標定，按照設計荷載及時間要求進行預壓，對預壓結果應做好記錄及存檔。第二，焊接質量控制。對于基坑支護施工中的焊接，需要由香港所認可的實驗機構進行無損焊接測試，焊接測試的頻率應滿足《Codeof Practice for the Structural Use of Steel 2011》（Buildings Department）。對于角焊縫，應進行100%目視檢查、10%磁粉或磁性滲透檢查;對于對接焊縫，應進行100%目視檢查、100%磁粉或磁性滲透檢查以及100%超聲波測試，以確保焊接質量，焊接測試報告需要提交給獨立檢查工程師作為參考，并出具每一層支護系統的可靠性證書，才可繼續進行開挖工作。

4 結束語

裝配式鋼支撐能夠實施，根據應力監測結果對預應力損失支撐進行補償，較好地實現了基坑信息化施工，且裝配式鋼支撐可做到隨撐隨挖，不需養護，拆卸后可重復利用，裝配率高，其施工較傳統混凝土支撐對場地的要求較小，且施工速度快，不需要養護，是一種綠色支護技術，具有較好的推廣應用前景。

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