深基坑雙榀大直徑鋼管支撐梁定位與安裝

楊曉坡 YANG Xiao-po

（上海社發(fā)浦眾建設管理有限公司，上海 200120）

1 工程概況

深基坑雙榀大直徑鋼管支撐梁定位與安裝施工技術(shù)的研究主要來源于珠海市高新區(qū)項目，該工程基坑的面積較大，并且周邊水紋地質(zhì)條件較為復雜。施工圖設計中內(nèi)支撐設計兩個鋼筋混凝土支撐，下層內(nèi)支撐設置鋼筋混凝土支撐。雖然它們比鋼支護更堅固、更安全，但建造和拆除都很困難，成本也很高。現(xiàn)有的常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部支護難以滿足基坑的受力要求。

該項目基坑為深基坑，基坑為長方形，其長為54.3m，寬53.1m，深11.5m，總面積（包括放坡面）是3574m2，開挖深度9.2m，標高-3.0 至-12.2m，局部10.7m，底標高為-13.7m。基坑采用三道支護分別為：一道圍護樁，一道內(nèi)支撐，一道外止水帷幕；基坑所在地的水紋地質(zhì)條件：雜填土3.73m，粉質(zhì)黏土1.6m，淤泥質(zhì)黏土25.2m。

2 施工流程

該工程采用新型雙榀大直徑鋼管結(jié)構(gòu)內(nèi)支撐設置于深基坑支護施工中，可有效解決深基坑作業(yè)中混凝土支撐拆卸和組裝困難、普通單層鋼支撐支撐力有限的問題，可以提升深大基坑的支撐拆卸和組裝效率，保證施工作業(yè)安全。雙榀鋼管的內(nèi)支撐體系是通過設置兩個雙向雙管十字形狀接頭組合而成的井字形接頭，并同時將同層縱橫雙向的內(nèi)支撐進行連接。在鋼腰梁安裝完成后，對SMW 工法樁和腰梁之間的縫隙利用細石混凝土進行整體澆筑，一次成型，確保填充密實，保證鋼腰梁穩(wěn)定可靠。在原有托架水平支撐槽鋼下增加加強鋼板，增強托架強度和剛度，有效保證雙榀鋼管支撐的定位準確。施工工藝流程如圖1 所示。

圖1 施工工藝流程

3 工藝原理

3.1 雙榀鋼管結(jié)構(gòu)內(nèi)支撐體系井字形接頭施工技術(shù)

鋼管內(nèi)部支撐的是雙向?qū)ΨQ的，它通過在水平和垂直雙向鋼管內(nèi)支撐接頭處布置“井”形接頭，將基坑內(nèi)的鋼管作為一個整體進行支撐。“井”形接頭由兩個雙向雙交叉整體接頭組成，為一根鋼管和兩根垂直鋼管相交。 上部結(jié)構(gòu)采用邊坡方式建造。 基坑內(nèi)分別在-4.5m 和-8.9m 處設置內(nèi)支撐，其中-4.5m 為鋼筋混凝土內(nèi)支撐。 -8.9m 為鋼管結(jié)構(gòu)內(nèi)支撐施工。這個過程包括三個方面：牛腿安裝、鋼管結(jié)構(gòu)的內(nèi)部支撐組裝和鋼支撐的拆除。如圖2 所示。

圖2 縱橫雙榀“井”字形鋼管接頭設計圖

3.2 新型鋼管結(jié)構(gòu)內(nèi)支撐構(gòu)思

縱橫雙“井”形鋼管結(jié)構(gòu)內(nèi)支架充分考慮結(jié)構(gòu)應力。“井”形接頭用于連接同一層的垂直和水平和雙向內(nèi)部支撐。 基坑鋼管通過在水平和水平雙向鋼內(nèi)支撐接頭處設置“井”形接頭支撐形成一個整體。 井字形接頭由兩個雙向雙管交叉整體接頭組成，由一根鋼管和兩根垂直鋼管相交。 其整體結(jié)構(gòu)是雙向?qū)ΨQ的。

3.3 雙榀大直徑鋼管支撐精確定位施工技術(shù)

本工程施工中采用雙榀大直徑（φ850mm）鋼管支撐加上特制雙拼高1 米H 型鋼腰梁組合內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)，是一種新型內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)，可有效減少基坑變形。但其安裝施工尚無成熟的工藝，且鋼管支撐體系復雜。針對以上問題，進行鋼管支撐精確定位施工技術(shù)研究，總結(jié)提出三個施工技術(shù)措施：

①優(yōu)化縫隙填筑方式，采用一次性澆筑成型；

②優(yōu)化鋼管支撐托架系統(tǒng)，增加加強鋼板固定；

③優(yōu)化鋼管支撐標準段長度，確保吊裝過程無碰撞。

4 操作要點

4.1 鋼管內(nèi)支撐施工

鋼管施工步驟為：基坑開挖→腰梁和支撐梁加工→牛腿安裝→鋼管內(nèi)支撐拼裝。

基坑開挖：當?shù)谝坏乐螐姸冗_到要求，繼續(xù)開挖，直至達到第二道支撐的底部標高。再這個過程中對裸露的圍護樁采用網(wǎng)布并噴上混凝土加固。

腰梁及內(nèi)支撐梁工廠加工：腰梁采用HN1000×300×19×36 型鋼與厚度20mm 鋼板焊接而成，支撐梁采用φ800×20mm 鋼管制作。

牛腿安裝：當基坑開挖至鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部支撐設計位置時，鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部支撐支腿應安裝在立柱和外圍鉆孔樁的設計位置，其中立柱牛腿用16 槽鋼焊接，腰梁牛腿則采用14 角鋼焊接。

當基坑底部標高為-9.4m（支撐梁底部）時，在圍護樁周圍繼續(xù)開挖，繼續(xù)挖約1.2m，寬度為1.2m。在圍護樁鉆孔樁表面插入膨脹螺栓（YG2 型，M20，L=285mm），安裝鋼支撐。在臨時鋼柱的位置繼續(xù)挖一條50cm 寬2.6m 的槽，安裝槽鋼制成的臨時柱支架。

圖3 圍護樁安裝牛腿托架

鋼管內(nèi)支架裝配：采用起重機，人工拼接。腰梁節(jié)點焊接，鋼管支撐梁段面使用螺栓連接。支撐梁通過腰梁上的法蘭和立柱焊接而成的槽鋼支撐點進行安裝。

4.2 雙榀大直徑鋼管支撐精確定位施工

優(yōu)化縫隙填筑方式，采用一次性澆筑成型：在鋼腰梁安裝完成后，對SMW 工法樁和腰梁之間的縫隙利用細石混凝土進行整體澆筑，一次成型，確保填充密實，保證鋼腰梁穩(wěn)定可靠。（圖4、圖5）

圖4 整體澆筑縫隙填筑設計圖

圖5 整體澆筑縫隙填筑現(xiàn)場施工圖

安排專人對填筑過程進行監(jiān)控，同時對實施后鋼腰梁與SMW 工法樁間間隙澆注C30 細石砼情況進行檢查，如發(fā)現(xiàn)砼填筑不密實，及時進行人工振搗，并二次填筑，確保填筑密實。

優(yōu)化鋼管支撐托架系統(tǒng)，增加加強鋼板固定：在原有托架水平支撐槽鋼下增加加強鋼板，增強托架強度和剛度，確保托架無變形，有效保證雙榀鋼管支撐的定位準確。

安排專門的測量人員對托架上鋼管支撐進行檢查，對優(yōu)化鋼管支撐托架系統(tǒng)使用后，加強鋼板安裝情況及鋼管支撐穩(wěn)定性進行了檢查，如頂面高程偏差超出±5mm，及時進行調(diào)整，并固定牢固。

優(yōu)化鋼管支撐標準段長度：現(xiàn)場鋼管支撐吊裝過程中有很大幾率和安裝完畢的鋼管支撐及頂層鋼筋混凝土支撐發(fā)生碰撞，根據(jù)5m 標準節(jié)段鋼管吊放實驗結(jié)果，對鋼管支撐標準段長度進行優(yōu)化，將標準段長度由5m 改為3m。

4.3 鋼支撐拆除

待建筑結(jié)構(gòu)主層混凝土強度達到設計要求后，拆除鋼質(zhì)內(nèi)支撐。支撐架由16 槽鋼制成，每節(jié)放置兩個。鋼制內(nèi)支撐通過拆除法蘭和鋼腰梁在接頭處切割分離，然后由起重機吊到地面運輸和儲存。拆除上部混凝土支撐后，再拆除鋼柱。拆除立柱時，用三腳架固定，從上而下每3m 段用氣割工具切斷并吊至地面。

5 結(jié)語

本工程采用新型雙銷大口徑鋼管結(jié)構(gòu)支護形式，有效提高了深大基坑支護拆卸效率，解決了深基坑開挖帶來的城市環(huán)境地質(zhì)問題。 對推動深基坑支護設計與施工技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。

圖6 增設加強鋼板