地鐵深基坑開挖鋼支撐施工技術應用研究

楊 勃，李曉偉

(1．陜西鐵路工程職業(yè)技術學院；2.中鐵一局集團第五工程公司)

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地鐵深基坑開挖鋼支撐施工技術應用研究

楊 勃1，李曉偉2

(1．陜西鐵路工程職業(yè)技術學院；2.中鐵一局集團第五工程公司)

目前地鐵站場施工中，由于基坑深度過大，鋼支撐成為保證開挖安全的重要措施。所以在深基礎施工過程中，對鋼支撐施工技術的研究很有必要，結合合肥地鐵一號線徽州大道站深基坑施工鋼支撐支撐方案，來分析深基坑鋼支撐施工方法順序和注意問題，尤其是鋼支撐安裝方式深入研究，為同類工程提供有效的借鑒經(jīng)驗。

深基坑；鋼支撐；基坑支護

1 工程概況

湖南路站車站總長189.6 m，主體為地下兩層島式車站，其中地下一層為站廳層，地下二層為站臺層，標準段處結構外包尺寸為20.90 m×13.25 m。標準段基坑深17.499 m，本站共設4個出入口和2組風亭, 均為單層結構。

2 鋼支撐施工

徽州大道站基坑標準段豎向設置三道鋼支撐，水平間距3.5 m， K28+939.232～K28+990.232豎向設置二道鋼支撐，水平間距3.5 m，小里程盾構段設置四道撐，水平間距3.5 m，內支撐采用ф609，壁厚t=16 mm的鋼管，第一道角撐為1 500×1 500×300的鋼筋混凝土撐，其余兩個為1 500×1 500×20的三角形鋼板撐；腰梁采用2根50C工字鋼，角撐豎向間距與鋼支撐相同，鋼管支撐采用2臺80 t履帶吊吊裝。

2.1 鋼支撐施工流程

基坑支護施工工藝見圖1。

圖1 基坑支護施工工藝圖

2.2 腰梁及鋼支撐的連接

第一道鋼支撐在施工冠梁時需提前安裝鋼管支撐預埋件，鋼腰梁直撐50C工字鋼上下采用t=15的外肋板焊接牢固，支撐中心采用t=15的內肋板焊接，鋼支撐內側采用t=12的連續(xù)肋板，外側采用t=20鋼綴板焊接，鋼綴板根據(jù)每外肋板間距設置，且間距不大于600 mm，鋼腰梁與鋼支撐連接處上下設兩道t=20的支撐鋼肋，鋼腰梁斜撐50C工字鋼上下采用t=15的外肋板焊接牢固，支撐中心采用t=15的內肋板焊接，鋼支撐內側采用t=12的連續(xù)肋板，外側采用t=20鋼綴板焊接，鋼綴板根據(jù)每外肋板間距設置，且間距不大于600 mm，鋼腰梁與鋼支撐連接三角上端處設三道t=20的支撐鋼肋，三角中部設兩道t=20鋼板，下部采用3道支撐肋板，內側每根樁處設抗剪凳；腰梁轉角處內側設t=12的連續(xù)肋板，外側設t=20的鋼綴板，并設兩道15 00×1 500×20的三角鋼板，對中工字鋼腹板上下各設一塊；鋼腰梁直撐節(jié)點處打設1M30 L=300/樁的膨脹螺栓，螺栓外側采用L80×10的角鋼，腰梁上部并采用ф16鋼筋與00型花籃螺絲1.3螺旋扣連接，下部采用L100×10的三角托架直撐，腰梁與腰梁銜接處腹板采用兩塊-20×500×350疊板連接，鋼腰梁與圍護樁空隙用C30細石混凝土填嵌。

2.3 鋼腰梁及鋼支撐架設

隨著基坑的開挖深度，逐層安裝縱向連系梁、鋼腰梁及鋼支撐。

(1)鋼腰梁的安裝

鋼腰梁的安裝順序根據(jù)開挖順序安裝，鋼腰梁結構為2根50C型工字鋼雙拼。

鋼腰梁安設根據(jù)開挖深度及時進行。鋼腰梁安裝采用吊車進行，安裝時從鋼支撐中間下放鋼腰梁，下放到安裝位置后，平轉就位固定于三角支架上，并焊接。

三角支架用L100×12角鋼加工，用膨脹螺栓固定于圍護樁內，上端用可伸縮性的鋼筋與圍護樁內的鋼筋或膨脹螺栓連接牢固。

(2)鋼支撐安裝

鋼支撐架設必須先撐后挖，嚴格按設計要求及時施加預應力；鋼腰梁安設完成后，在鋼腰梁上放出支撐中心位置，立即進行支撐架設。采用人工配合機械進行鋼支撐起吊安裝就位，支撐就位后利用千斤頂進行預應力加設，施工中采用2臺100 t千斤頂，通過壓力表讀取預應力值，當壓力讀數(shù)與需要加設的預應力值相符時，穩(wěn)定千斤頂，在活動端打入鋼楔限位，完成支撐預應力加設。 支撐架設完成后，為克服支撐端頭與鋼腰梁不完全密貼而造成的點支承或線支承現(xiàn)象，防止鋼支撐偏心受壓，對空隙加設鋼板并打緊，保證支承體系的整體受力效果。安裝完下一道鋼支撐后，根據(jù)量測數(shù)據(jù)，調整上道鋼支撐預應力，待復加預應力達設計要求后，即再壓緊，固定斜口鋼鍥。

3 鋼腰梁及鋼支撐架設注意事項

(1)實行分層開挖，隨挖隨架支撐，并及時按設計值施加預頂力。

(2)支撐加力前，設定支撐軸力監(jiān)測點，加力后測得初始讀數(shù)。

(3)鋼支撐安裝時，端頭、支撐、千斤頂各軸線要在同一平面上。為確保平直，支撐上法蘭螺栓應采用對角或分等分的順序扳緊。

(4)每榀支撐安裝時，用2臺100 t千斤頂施加預應力，千斤頂必須附有壓力表，使用前由有資質的檢測單位進行標定，千斤頂施加頂力，達到設計值后，塞緊鋼楔塊才能拆除千斤頂。

(5)鋼管加工時，焊接管端頭與法蘭盤焊接處，法蘭端面與軸線垂直偏差控制在1.5 mm以內。

(6)焊接管縱向焊縫為v形坡口雙面焊，鋼管縱向對接焊縫為Ⅱ級；端頭牛腿部分角焊縫為Ⅱ級，其余均為Ⅲ級；焊接圓管的加工精度為橢圓度不應大于2D/1000(D為鋼管直徑)；鋼支撐構件加工完成后，先除銹后涂兩道紅丹，一道面漆；鋼腰梁的接頭處應采用2塊-20×500×350疊板連接，接頭位置在鋼支撐中心線左右各1/6鋼支撐間距范圍內；每根鋼支撐的安裝軸線偏心不大于20 mm,法蘭盤加工應符合國家標準JB81-59要求。

(7)每一小段或每個塊開挖完成后，要爭取時間，采取相應措施，盡快架設好相應的鋼支撐，且保證鋼支撐架設后不扭曲，軸力方向垂直是關鍵1。因此鋼支撐架設前，嚴格控制支撐端頭托架標高，確保鋼支撐各支點在同一水平線上。

(8)鋼支撐架設時，先在基坑頂拼裝，并按設計需要的鋼管長度接長。鋼管接長時，在鋼管接頭處焊上連接法蘭盤及鋼肋板，對接有法蘭盤的鋼管使用螺栓擰緊，接長至設計長度，且在架設過程中要有專人負責對場地機具設備的檢修，吊放過程中要有專人統(tǒng)一指揮，以保障施工安全。

(9)對拆下的鋼支撐材料要有專人統(tǒng)計和保管，做到尺寸和型號明確，以備下次使用。

鋼支撐預加力后，在土方開挖和結構施工時，做好監(jiān)測工作，根據(jù)監(jiān)測結果，發(fā)現(xiàn)異常及時補加預應力。同時，監(jiān)管好鋼管支撐的安全，不允許在鋼支撐上堆放荷載，挖土時決不允許碰撞鋼支撐，防止支撐失穩(wěn)3。嚴禁人員在鋼支撐上行走和堆放物件，如發(fā)現(xiàn)撓度增大，或鋼楔松動等現(xiàn)象，立即采取措施加固或重新施加預應力。

4 鋼支撐的拆除

4.1 施工順序

相應結構砼強度達到設計強度80%以上(盾構井為100%)時方可拆除支撐。

支撐起吊收縮→施加預應力→拆除鋼楔→卸下千斤頂→吊出支撐。

4.2 拆除方法

拆除時，先吊住鋼支撐，并在管端千斤頂座上設置千斤頂，操作千斤頂逐步給管撐卸荷，在完全卸荷后，拆除管端頭與鋼腰梁之間的鋼斜楔；然后給千斤頂減壓并在完全放松后移走千斤頂；最后將管撐吊起，并撤離現(xiàn)場。

在拆除時，按設計要求的順序進行拆除，在卸掉鋼管支撐之前，操作工人與吊車的吊點分別位于鋼管的兩側，以免鋼管起吊后擺動，傷及工人。鋼管支撐在結構頂板上拆除后，再垂直提升到地面，及時運到堆放場進行修整。

4.3 鋼支撐防脫落措施

(1)基坑開挖過程中，邊開挖邊架設鋼支撐，支撐與預埋件連接處要保證焊接質量。確保支撐體系穩(wěn)定。

(2)第一道支撐采用在冠梁內預埋HRB400 Ф20的鋼筋與冠梁鋼筋焊接牢固，在法蘭盤上下底部各設一道-60×60×20的三角防偏移的角鋼，在中部設+576×576×20的十字形加勁肋，斜撐中部預埋兩根L63×10的角鋼。

(3)在斜撐在樁和腰梁間應設置剪力傳遞構件，腰梁下設鋼牛腿支撐，腰梁與腰梁銜接處腹板采用兩塊-20×500×350疊板連接。

(4)施工時嚴格控制鋼支撐各支點的豎向標高及橫向位置，確保鋼支撐軸力方向與軸線方向一致。

(5)支撐拼接采用扭矩扳手，保證法蘭螺栓連接強度。拼接好支撐須經(jīng)質檢工程師檢查合格后方可安裝。對千斤頂、壓力表等加力設備定期校驗，并制定嚴格的預加力操作規(guī)程，保證預加軸力準確。加力后對法蘭螺栓逐一檢查進行復擰緊。

(6)當支撐軸力超過警戒值時，立即停止開挖，加密支撐，并將有關數(shù)據(jù)反饋給設計部門，共同分析原因，制定對策。

(7)主體結構施工時，每3 d對鋼支撐連接處進行檢查，發(fā)現(xiàn)法蘭盤連接螺栓有松動現(xiàn)象的，立即用扭矩扳手擰緊加固。

5 結 論

(1)經(jīng)過嚴密的施工準備，精心的施工組織，順利完成了本項目深基坑鋼支撐的施工任務，有利的保證的基坑施工的順利進行。

(2)鋼支撐施工過程中特別支撐體系的聯(lián)結牢靠，鋼支撐施加預應力的大小嚴格控制。

(3)深基礎鋼支撐施工完成后，拆除的要嚴格按照順利完成并達到條件，才能保證安全拆除。

[1] 張彥偉.上海軟土地層地鐵深基坑施工技術[J].現(xiàn)代隧道技術，2004，(3).

[2] 京滬高速鐵路濟滬南聯(lián)絡線跨緯十二路特大橋深基坑施工技術[J].鐵道標準設計，2011，(12).

[3] 寧波地鐵試驗段深基坑施工技術研究[J].探礦工程(巖土鉆掘工程)，2011，(3).

2015-04-07

楊勃(1981-)，男，陜西周至人，講師。

U442

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1008-3383(2015)11-0101-02