長江隧道工程基坑鋼支撐架設施工技術

摘要：在隧道工程施工中，有許多關鍵性的施工工序，且許多工序之間具有相互影響。按照施工順序來講，基坑開挖施工是與后續施工質量與安全關系密切的一道關鍵工序。而鋼支撐架設對于基坑的安全性又非常重要，支撐結構的選型、支撐布設位置和架設方式等都會影響其支護效果。以江陰靖江長江隧道工程主線基坑施工實例，參考該實際工程中深基坑施工支護施工方案，系統地探討了鋼支撐相關構件的拼裝、預應力施加、支撐構件的拆卸等工藝操作要點，并簡要說明了鋼支撐架設質量要求。

關鍵詞：長江隧道;基坑;鋼支撐架設;施工技術

0" "引言

長江隧道工程主體深基坑施工支護結構中，之所以使用鋼支撐系統，一方面是因為鋼材料具有環保特性，作為一種可回收利用的材料，可以重復利用，節約材料，有利于降低成本。另一方面是鋼支撐主要采用螺栓、焊接等加固連接方式，安裝較為簡單，在基坑施工結束后拆除方面。

支撐架設方便快捷，受時間限制少，有利于按時完成施工任務。通過施加預應力能較好的控制基坑變形，則可以有效防止基坑坍塌。目前國內對于鋼支撐等相關構件，可以在工廠進行標準化、集中化加工制作，這為該技術的推廣奠定了基礎。

鋼支撐在抗彎、抗折等方面優勢明顯，在隧道等特殊施工環境下采用鋼支撐，也可以取得較好的施工效果。本文以江陰靖江長江隧道工程主線為實例，闡述基坑鋼支撐施工流程和施工要點。

1" "工程概況

江陰靖江長江隧道為目前全國長度排名第二的長江隧道，工程位于中國江蘇省境內，北起靖江，向南下穿至江陰市，位于江陰大橋和泰州大橋之間，全長約11.8km，其中敞口段245.48m，工作井及暗埋段519.16m，主線采用隧道盾構方式穿越長江，于2021年12月31日盾構機進行始發，預計2025年12月建成通車。

根據工程地質勘察單位提供的報告，該工程場區鉆孔揭示表層均為第四系覆蓋層，覆蓋層地層由多種地質構成，地下水較為豐富，有孔隙式潛水、孔隙式承壓水，含水層主要為粉土、砂類土。

該隧道工程是目前國內承受水壓最高的工程項目，為此在基礎開挖施工時，一定要注意嚴格防范地下水帶來的不利影響。

2" "鋼支撐架設施工方案

工作井基坑采用4道混凝土支撐+1道雙拼Φ800鋼支撐體系。第一道混凝土支撐下方設臨時立柱，臨時立柱基礎墻混凝土強度等級為C40水下澆筑混凝土，1～4道支撐與臨時立柱間設混凝土系梁，第5道支撐與臨時立柱間設HN型鋼縱向連系梁。

第一道支撐位于冠梁中心，后續幾道支撐按照設計間距有序間隔布置，分別與第一道支撐保持7.2m，14.03m，20.03m，23.415m的距離，以確保各道支撐具有足夠的安裝作業空間，并可以協調發揮作用。鋼支撐兩端為固定端與活絡端，分別頂撐在鋼圍檁上，換撐兩端頂撐在結構側墻預埋鋼板上。

開挖施工具有未知的風險，因此在開挖過程中要及時設置支撐進行防護。根據鋼支撐的設計位置，在開挖至對應部分時，需要鑿出預埋鋼板。根據支撐結構的設計示意圖和牛腿標注位置，采用焊接方式使之與鋼板緊密結合在一起，然后安裝鋼腰梁。

對于鋼支撐這種大型/重型構件，為了使之安全穩定地安裝到腰梁上，可采用吊裝法，利用電動葫蘆，加以人工操作、安全指揮等使之固定于腰梁上。

鋼材為柔性材料，完成上述施工后，需要提升鋼支撐的支撐作用。本工程案例是利用液壓千斤頂來施加預應力的， 根據支撐設計軸力以對稱的方式逐漸加力，來減小鋼構件受力后的變形。

3" "施工工藝流程

鋼支撐架設流程如圖1所示。

3.1" "材料檢驗

基坑開挖前，應該做好施工物資準備，根據鋼支撐的結構組成和施工操作方式準備好鋼管、鋼圍檁、托架、螺栓等構件和零配件，并按計劃采購。

在入場前做好機械能質量檢測，嚴格按照設計要求及有關規范標準，通過目測、尺量、試驗等方式對材料內在性能和外觀質感進行認真檢查，以防質量不達標的材料混入而降低鋼支撐的支護效果。

3.2" "鋼管支撐拼裝

基坑在無支撐的條件下時間越久，出現坍塌和邊坡滑落的事故的可能性越高，因此要及時、盡早完成前一段基坑開挖施工中的支撐拼裝，減少基坑無支撐暴露時間，合理壓縮整個基坑施工時間、每循環支撐施工時間。

支撐鋼管與鋼管之間的連接可采用螺栓連接法，考慮到鋼管在支撐過程中會承受較大的壓力，要求選用高強度螺栓，且平行對稱布置，以防止因為螺栓變形或位移等使鋼管支撐偏心受力。

支撐拼裝長度參數對于不同的工程項目和施工條件來說，會有一定的差異，按照一般的工程項目來說，實際拼裝時通常會比施工要求的長度短15～20cm。

3.3" "測量放線、支撐定位

當開挖接近支撐設計的安裝深度時，一般距離30cm左右。需要安排測量人員根據設計圖紙測量放線，準確定位出鋼支撐具體位置，并進行標記。

3.4" "安裝鋼圍檁

鋼圍檁可以提升鋼支撐系統的整體性，用它來連接支撐和圍護樁，可以極大地提高支撐結構的剛度，保證多個型鋼共同受力。因此要根據設計要求和圍檁安裝方式逐一拼裝，并用高強螺栓進行緊固連接，用細石混凝土填充支撐和圍護樁間的縫隙。

3.5" "安設鋼系梁

劃分作業區間，安排幾組不同的人員同時進行鋼托板和鋼連梁的安裝工作。將鋼系梁擱置并固定在坑內支撐立柱樁上。

3.6" "吊裝鋼管支撐就位

上述施工完成且經監理等相關人員驗收通過后，要及時開展支撐安裝工作，先利用汽車起重機等起吊設備將鋼管就位。

該步驟的關鍵在于保障吊裝過程中的安全性，汽車起重機屬于大型機械設備，出現事故造成的影響重大，出于安全管理需求，需要平穩、緩慢起吊鋼管支撐，避免空中出現劇烈晃動。可在鋼管支撐兩端系好安全纜風繩，并在吊裝的上下作業面安排專門的人員進行現場安全管理和技術指導。

4" "施工關鍵點

4.1" "支撐安裝

地下連續墻的支撐可在地面預拼接，以確保支撐質量等符合安裝施工要求。

可按照支撐編號，對應設計圖紙按以下安裝步驟有序進行吊裝：對地下連續墻上支撐位置進行找平;將預先加工好的鋼托板用膨脹螺絲安裝到地連墻上;安裝完成安放鋼圍檁;鋼支撐吊裝到位，施加預應力。

對于SMW工法樁的支撐，支撐安裝前先在地面進行預拼接，以檢查支撐的平直度，將兩端中心連線的偏差度控制在20mm以內。

經檢查合格的支撐按部位進行編號，以免錯用，跨度較短支撐采用整體一次性吊裝到位。

安裝步驟如下：支撐安裝前先鑿除工法樁型鋼表面混凝土;將鋼托架焊接在工法樁型鋼上，間距為0.6m或1.2m;將鋼圍檁與型鋼焊接牢固，將鋼支撐吊裝到位，用組合千斤頂施加預加軸力。

由于端頭井處斜向鋼支撐與維護結構不能做到完全貼合，因此在安裝前，需先將斜撐支座與鋼圍檁接角的四周滿焊。焊接驗收通過后，按照斜撐軸力設計值施加預應力，具體數值需根據支撐角度和穩定性要求，通過計算和驗算求得。

4.2" "施加預應力

鋼支撐的預應力施加所使用的張拉設備為液壓千斤頂。施加時分為兩個階段：根據預應力的設計值，第一階段加到預應力的30%～50%。若檢查無任何異常，可在第二階段完全預加完畢。

施加預應力前，要先檢查整個預壓設備系統的穩定性。安裝固定好墊塊、鋼絲繩、支撐等，并調試好相關參數，使千斤頂位于正確的頂壓位置，軸力計數標準統一。施加預應力過程中要做好相關記錄，并注意觀察千斤頂等設備是否正常工作。

4.3" "預應力復加

當施工周期較長時，隨著開挖加深，上道支撐的穩定性可能會降低，在必要時，需要根據監測反饋和人工監測結果按要求采取附加軸力措施。一般第三以下支撐架設后就需及時開展這項工作。

此外，當晝夜溫差過大導致支撐預應力損失，監測到損失及墻體水平位移超過預警值時，就需利用復加預應力裝置，來適量增加支撐軸力至設計值，以控制變形。

4.4" "鋼支撐及鋼圍檁拆除

鋼支撐的拆除需要考慮其下部結構的強度，以防止因強度不足出現開裂問題。且在拆除過程中，要對其他相鄰的結構進行保護。考慮拆除造成的軸力和應力變化影響，根據各項監測結果調整拆除長度。

采用分級卸載法，在保障安全和不影響既有完工質量的情況下，按照各支撐的設置情況，從中央向兩邊有序拆除各道支撐。

帶圍檁的鋼支撐應先分離支撐與圍檁，按先支撐后圍檁的順序逐步拆除，詳細步驟如下：以支撐鋼絲繩分別系于鋼圍檁的兩個吊環→焊斷鋼圍檁分段之間的鋼綴板的單邊焊縫→提升鋼圍檁→輔吊吊鉤下移使圍檁豎直上升→吊至地面→拆除角鋼托架→循環使用。

4.5" "換撐施工

在換撐時應嚴格按照下列要求施工：待結構底板及鋼支撐下內襯達到設計要求的強度后，再進行換撐;待換支撐以下內襯結構施工時，斜撐需預埋支撐連接鋼板。

5" "鋼支撐架設質量要求

鋼支撐驗收標準如表1所示。施工中應注意對臨時支撐系統的保護，支撐上嚴禁堆載，且在鋼支撐兩端應設置可靠的防脫落措施，避免支撐脫落。發現變形、鋼楔松動或支撐系統出現故障時，必須及時處理。

6" "結語

鋼支撐架設對于基坑的安全性非常重要，支撐結構的選型、支撐布設位置和架設方式等都會影響其支護效果。明挖隧道深基坑施工中鋼支撐技術不僅操作便捷，且具有良好的施工效果，在提升基坑穩定性上發揮著重要價值。因此在面對復雜施工情況以及地質條件時，可采用該方法進行基坑處理，以增強基坑的承載能力，維持基坑持續穩定。

本文以江陰靖江長江隧道工程主線基坑施工實例，參考該實際工程中深基坑施工支護施工方案，系統地探討了鋼支撐相關構件的拼裝、預應力施加、支撐構件的拆卸等工藝操作要點，并簡要說明了鋼支撐架設質量要求。希望行業同仁能夠認識到該項技術的重要價值和應用中的不足，加強對該技術的研究改進，以便更好地將其推廣應用到施工實踐中。

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