深基坑厚壁鋼管斜撐支護(hù)體系施工技術(shù)

摘 要：深基坑厚壁鋼管斜撐支護(hù)體系是近年來在深基坑支護(hù)中采用的一種特殊施工工藝，其利用斜撐鋼管將支護(hù)樁頂?shù)墓诹号c深基坑底部承臺(tái)聯(lián)接，把支護(hù)樁上的主動(dòng)土壓力一部分傳遞到基坑底部，達(dá)到支護(hù)樁與斜撐鋼管共同受力共同支護(hù)的效果，從而保證基坑施工安全，降低工程造價(jià)。

關(guān)鍵詞：支護(hù)樁；鋼管斜撐；深基坑

1 引 言

中國中西部地區(qū)建筑基坑地質(zhì)條件大量存在為粉質(zhì)粘土、黃土、砂巖等，在此類土質(zhì)、開挖深度6～10m的一、二類基坑支護(hù)工程中，如僅采用傳統(tǒng)的灌注支護(hù)樁加掛網(wǎng)噴射混凝土容易造成滑移失穩(wěn)，造成基坑坍塌事故；如采用鉆孔灌注樁加鋼筋混凝土（鋼管）水平支撐梁支護(hù)體系，會(huì)造成工程造價(jià)高、施工工期長。深基坑厚壁鋼管斜撐支護(hù)體系充分利用厚壁鋼管和鉆孔灌注樁本身優(yōu)良的抗彎與抗剪性能，共同承載基坑四周的主動(dòng)土壓力，是一種既能保證施工安全、降低工程造價(jià)，又能節(jié)約工期的有效支護(hù)體系。

2 工程概況

湖北漢口某工程地下室二層，地上框剪32層，建筑面積57000m2，基坑開挖面積11086m2，采用天然基礎(chǔ)，基坑開挖深度為：8.60～9.50，基坑重要性等級(jí)為一級(jí)，支護(hù)方案主要采用灌注支護(hù)樁-鋼管斜撐支護(hù)結(jié)構(gòu)，局部為鋼筋混凝土水平梁角撐。

3 地質(zhì)條件

根據(jù)地勘報(bào)告，各巖土層的物理力學(xué)性質(zhì)，結(jié)合地層的沉積時(shí)代、成因等特征，將場(chǎng)地巖土劃分為五大層。第（1）層為雜填土；第（2）層為粉質(zhì)粘土；第（3）層為卵石；第（4）層為強(qiáng)風(fēng)化砂巖；第（5）層為中風(fēng)化砂巖。詳見下圖所示。

4 方案選擇

根據(jù)本工程地質(zhì)條件和施工圖紙，按《深基坑工程技術(shù)規(guī)定》（DB42/159-2004）、《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-99）、《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2002）有關(guān)要求，確定在本基坑的東面采用深基坑厚壁鋼管斜撐支護(hù)體系的支護(hù)方案。并經(jīng)過采用建筑工程安全計(jì)算軟件計(jì)算分析，灌注支護(hù)樁安全系數(shù)、支護(hù)樁長度、斜撐鋼管強(qiáng)度以及共同受力后基坑整體穩(wěn)定性均符合要求。

5 工藝原理

深基坑厚壁鋼管斜撐支護(hù)體系由灌注支護(hù)樁、冠梁、斜撐鋼管、被加固的原位土體、掛網(wǎng)噴射混凝土和必要的防水系統(tǒng)組成支護(hù)體系，與土體共同承擔(dān)荷載，起約束變形的作用。通過鋼管將冠梁與基底承臺(tái)聯(lián)接，并在鋼管上施加預(yù)應(yīng)力，使鋼管與灌注支護(hù)樁形成整體同共受力，抵抗土體的主動(dòng)土壓力，減少土體滑移。

6 基坑支護(hù)施工

（1）土方開挖：豎向分層，縱向分段。根據(jù)鋼支撐設(shè)計(jì)位置及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際等情況，擬將基坑豎向分層開挖。鉆孔灌注樁施工結(jié)束后，首先進(jìn)行土方開挖工作，第一層為現(xiàn)況地面至冠梁底，開挖完畢后開始進(jìn)行冠梁的施工。第二層為冠梁底至-6.000m標(biāo)高處。第三層為-6.000m至基地，其中靠近支護(hù)樁部分“梯形”留土。保證支護(hù)樁的穩(wěn)定性，待鋼支撐施工完畢后挖去此部分留土。

（2）基坑鋼管斜撐布置：在基坑四周設(shè)置鋼管斜支撐，為直徑？準(zhǔn)為529mm、壁厚δ為10mm鋼管支撐體系，豎向設(shè)置10道，支撐角度根據(jù)基底承臺(tái)位置不同，選擇在30～60°之間。

（3）鋼管支撐及裝配件的加工、預(yù)埋。

①斜撐牛腿：樁頂冠梁斜撐牛腿預(yù)埋用700×700×14的鋼板，背面為？準(zhǔn)22的連結(jié)點(diǎn)，冠梁邊設(shè)？準(zhǔn)16@150的鋼筋網(wǎng)片，進(jìn)行預(yù)埋。

②由于鋼支撐較長，需分段加工，現(xiàn)場(chǎng)組合。支撐運(yùn)輸前需對(duì)構(gòu)件進(jìn)行編號(hào)，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝，組裝為成型的單根鋼支撐。

（4）鋼支撐架設(shè)方法及流程

鋼支撐架設(shè)與基坑土方開挖是深基坑施工密不可分的兩道關(guān)鍵工序，支撐架設(shè)極具時(shí)間性和協(xié)調(diào)性，支撐架設(shè)的時(shí)間、位置及預(yù)加力的大小直接關(guān)系到深基坑穩(wěn)定的成敗。支撐架設(shè)必須嚴(yán)格滿足設(shè)計(jì)工況要求。

①地下室土方開挖至設(shè)計(jì)高度時(shí)，放測(cè)出基地支撐承臺(tái)位置，進(jìn)行承臺(tái)施工，承臺(tái)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，鋼筋？準(zhǔn)16@250雙向。承臺(tái)混凝土分兩層澆筑，第一層澆至承臺(tái)鋼筋斜面底部，待鋼管安裝后澆筑上層混凝土。

②沿冠梁下口鋼管斜撐兩側(cè)搭設(shè)鋼筋腳手架，腳手架的強(qiáng)度、剛度必須符合要求，并沿斜立面設(shè)置兩根腳手架鋼管斜撐，以保證操作架的整體穩(wěn)定性。操作架搭設(shè)好后，鑿出冠梁內(nèi)的預(yù)埋鋼板并進(jìn)行牛腿支座的焊接加工，牛腿位置與基地支撐承臺(tái)位置一一對(duì)應(yīng)。

③吊裝鋼支撐，施工時(shí)擬采用一臺(tái)30t的吊車在地下室內(nèi)架設(shè)，鋼支撐應(yīng)采用兩點(diǎn)吊裝，吊點(diǎn)一般在離端部0.2L左右為宜。吊起時(shí)上端輕放在牛腿支座上，固定端與冠梁內(nèi)鋼板先點(diǎn)焊，以防支撐水平滑動(dòng)，初步定位并校核后進(jìn)行滿焊。下部鋼管斜撐的埋件鋼板先焊至鋼管底部，直接受力于承臺(tái)斜切面，安放于承臺(tái)上。

（5）施加預(yù)應(yīng)力

①支撐安裝完畢后，且應(yīng)及時(shí)檢查各節(jié)點(diǎn)的連接狀況，經(jīng)確認(rèn)符合要求后方可施加預(yù)壓力。

②用200T的千斤頂對(duì)鋼支撐施加預(yù)應(yīng)力，軸力施加應(yīng)根據(jù)監(jiān)測(cè)進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制調(diào)整，不允許一次性施加軸力到設(shè)計(jì)值的100%，施加預(yù)應(yīng)力的設(shè)備應(yīng)專人負(fù)責(zé)，且應(yīng)定期維護(hù)，如有異常應(yīng)及時(shí)校驗(yàn)且施工前應(yīng)提在規(guī)定的鑒定中心進(jìn)行標(biāo)定。

（6）坡面處理：坡面采用支護(hù)樁+掛網(wǎng)噴射混凝土加固（略）。

（7）基坑排水：在斜坡外設(shè)截水明溝，在每一層支護(hù)面上預(yù)留？準(zhǔn)50排水孔@2000，，坑底四周設(shè)磚砌明溝和排水井。

（8）鋼管支撐拆除：支撐體系拆除的過程其實(shí)就是支撐的“倒換”過程，即把由鋼管橫撐所承受的側(cè)向土壓力轉(zhuǎn)至永久支護(hù)結(jié)構(gòu)或其它臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)。拆除時(shí)分級(jí)卸載，避免瞬間預(yù)加應(yīng)力釋放過大而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)局部變形、開裂。兩臺(tái)吊車分別于基坑兩側(cè)就位，兩點(diǎn)起吊且鋼繩豎向持力后，先用液壓千斤頂對(duì)支撐加力壓縮，拆除鋼楔，卸去鋼支撐軸力。再拆除定位鋼板等附件對(duì)鋼支撐的約束，然后拆除中部對(duì)接螺栓，各自移走拆除部分鋼支撐。最后拆除圍囹、牛腿。蓋挖段鋼支撐同樣先用葫蘆分節(jié)固定好，再卸去支撐軸力和附件的約束，然后拆除管節(jié)連接螺栓，在挖機(jī)、葫蘆配合將管節(jié)下放至底板上再轉(zhuǎn)運(yùn)吊出。

7 確保鋼支撐穩(wěn)定的技術(shù)措施

（1）鋼支撐拼裝過程：①鋼支撐在拼裝時(shí)，軸線偏差在2cm之內(nèi)，并保證支撐接頭的承載力符合設(shè)計(jì)要求。②鋼支撐安裝前一定要檢查鋼管的垂直度，若不垂直要進(jìn)行矯正；然后將鋼支撐安裝在牛腿上，并且緊固好。③所有鋼支撐裝配件的鋼板加工以及鋼管焊接加工都必須雙面滿焊。

（2）基坑開挖過程：采用中心挖槽法或小挖掘機(jī)開挖鋼支撐附近土方，防止機(jī)械碰撞支撐；采用小型機(jī)具開挖護(hù)坡樁附近土方，嚴(yán)禁機(jī)械開挖碰撞鋼支撐和護(hù)坡樁。

8 結(jié) 語

深基坑厚壁鋼管斜撐支護(hù)體系為砂巖、黃土地區(qū)開挖深度5～10m的基坑施工提供了安全、施工方便、造價(jià)低的一種切實(shí)可行的施工方法。它在工期、質(zhì)量、安全、造價(jià)方面與其他支護(hù)方法相比，具有如下特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)：①基坑支護(hù)可與土體開挖流水施工，并可隨開挖隨支護(hù)，和支護(hù)樁—水平內(nèi)支撐系統(tǒng)相比可節(jié)省大量工期；②施工工藝簡(jiǎn)單，施工過程安全可靠，鋼管的制作與安裝簡(jiǎn)單易行；③鋼材取材容易，用量少且在拆除后可以重復(fù)使用，與傳統(tǒng)鋼管或鋼筋混凝土梁水平支撐系統(tǒng)節(jié)約30%以上成本。

參考文獻(xiàn)

[1]肖緒文、王玉嶺主編《地基與基礎(chǔ)工程施工工藝標(biāo)準(zhǔn)（ZJQ00-SG-008-2003）》，中國建筑工程總公司.

[2]中國建筑科學(xué)研究院《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-99）.