裝配式預(yù)應(yīng)力魚腹梁鋼結(jié)構(gòu)支撐技術(shù)的應(yīng)用

陳 彥 鳳

(上海強勁地基工程股份有限公司，上海 200233)

裝配式預(yù)應(yīng)力魚腹梁鋼結(jié)構(gòu)支撐技術(shù)的應(yīng)用

陳 彥 鳳

(上海強勁地基工程股份有限公司，上海 200233)

對裝配式預(yù)應(yīng)力魚腹梁鋼結(jié)構(gòu)支撐的技術(shù)原理進行了介紹，結(jié)合工程案例，闡述了該支撐結(jié)構(gòu)的施工工藝流程，著重對立柱、三角托架、支撐圍檁、托座、支撐梁安裝等施工技術(shù)作了闡述，并介紹了該技術(shù)的優(yōu)點，可為其他項目基坑支護支撐體系提供參考。

基坑支護，裝配式預(yù)應(yīng)力魚腹梁，鋼結(jié)構(gòu)，支撐

1 裝配式預(yù)應(yīng)力魚腹梁鋼結(jié)構(gòu)支撐介紹

裝配式預(yù)應(yīng)力魚腹梁鋼結(jié)構(gòu)支撐，簡稱IPS工法(Innovative Prestressed Support System的縮寫)，是應(yīng)用預(yù)應(yīng)力原理開發(fā)出的一種技術(shù)先進的新型支護結(jié)構(gòu)。該技術(shù)是采用下弦為鋼絞線的魚腹梁形成大剛度的圍檁梁，增大支撐間距，利用組合式對撐和角撐形成的完整支撐體系，形成較大開放空間來替代只有較小開放空間的傳統(tǒng)支撐，實現(xiàn)了支護結(jié)構(gòu)技術(shù)的跨越式發(fā)展。它不僅形成支撐之間的巨大空間，改善了施工條件，而且形成了一套最有效地控制基坑坑壁水平位移的基坑設(shè)計與施工技術(shù)。同時可大大減少土方開挖的工期，減少支護結(jié)構(gòu)的安裝、拆除工期。該支撐體系的構(gòu)件都是標(biāo)準(zhǔn)化、工具式的，可多次重復(fù)使用。

2 工程案例

1)工程概況。某項目位于上海市嘉定區(qū)，本工程分為北區(qū)和南區(qū)。北區(qū)主要由2幢28層高層住宅、3幢26層高層住宅、2層地下車庫及門衛(wèi)、垃圾房等附屬建筑物組成；南區(qū)主要由2幢28層高層住宅、1幢18層高層住宅、2層滿堂地下車庫及K，P型站等附屬建筑物組成。高層住宅均為剪力墻結(jié)構(gòu)，地下車庫為框架結(jié)構(gòu)。

基坑規(guī)模：北區(qū)基坑總面積約13 646 m2，總延長米約為463 m；南區(qū)基坑總面積約7 963 m2，總延長米約443 m。

基坑開挖深度：北區(qū)車庫±0.000=10.050，場地平整后自然地坪絕對標(biāo)高約為+3.500，相對標(biāo)高約為-6.550。南區(qū)車庫±0.000=7.550，場地平整后自然地坪絕對標(biāo)高約為+3.750，相對標(biāo)高約為-3.800。

北區(qū)：普遍區(qū)域底板面標(biāo)高為-13.550，車庫底板厚650 mm，考慮墊層厚100 mm，地下車庫普遍區(qū)域開挖深度為7.75 m，高層區(qū)開挖深度為8.30 m，基坑周邊集水井部位開挖深度為8.95 m。

南區(qū)：普遍區(qū)域底板面標(biāo)高為-10.150，車庫底板厚650 mm，考慮墊層厚100 mm，地下車庫普遍區(qū)域開挖深度為7.10 m，高層區(qū)開挖深度為7.65 m，基坑周邊集水井部位開挖深度為8.30 m。

2)基坑圍護設(shè)計方案。北區(qū)采用灌注樁+三軸攪拌樁止水帷幕+一道裝配式預(yù)應(yīng)力魚腹梁鋼結(jié)構(gòu)支撐；南區(qū)：SMW工法樁+一道裝配式預(yù)應(yīng)力魚腹梁鋼結(jié)構(gòu)支撐。

3)基坑圍護工程量與造價：北區(qū)：圍護體系造價657萬元，其中灌注樁工程量為3 466.14 m3，三軸攪拌樁工程量為5 228.2 m3；支撐體系造價為316萬元，其中工具式組合內(nèi)支撐鋼構(gòu)件工程量為470.59 t，其他鋼構(gòu)件為68.84 t，與傳統(tǒng)混凝土支撐方案相比，造價降低約30%(傳統(tǒng)混凝土支撐造價為410萬元)；坑內(nèi)雙軸攪拌樁加固及空攪工程量為18 875 m3，造價為137萬元，總報價為1 110萬元。

南區(qū)：圍護體系造價為560萬元，其中SMW工法樁三軸攪拌樁工程量為7 489.60 m3，插拔H700×300×13×24型鋼為1 862.03 t支撐體系造價為226萬元，其中工具式組合內(nèi)支撐鋼構(gòu)件工程量為262.02 t，其他鋼構(gòu)件為47.76 t，與傳統(tǒng)混凝土支撐方案相比，造價降低約30%(傳統(tǒng)混凝土支撐造價為294萬元)；坑內(nèi)雙軸攪拌樁加固及空攪工程量為11 688.31 m3，造價為82萬元，總價為868萬元。

4)裝配式預(yù)應(yīng)力魚腹梁鋼結(jié)構(gòu)支撐施工工藝流程如下：施工準(zhǔn)備、材料進場→立柱樁施工→土方開挖→確定標(biāo)高，焊接三角托架→圍檁、托座、支撐梁安裝拼裝→裝配式支撐部件安裝(設(shè)置軸力監(jiān)測)→施加預(yù)應(yīng)力，鋼絞線張拉(環(huán)境監(jiān)測)→土方開挖→墊層及地下主體結(jié)構(gòu)施工→裝配式支撐部件拆除回收→施工完成，設(shè)備材料退場。

a.立柱施工。本項目采用方鋼管混凝土立柱，施工時采用三軸攪拌樁機引孔，60 kW振動錘施打的方法；立柱樁施工土方開挖確定標(biāo)高，焊接三角托架圍檁、托座、支撐梁安裝拼裝裝配式支撐部件安裝施加預(yù)應(yīng)力，鋼絞線張拉土方開挖墊層及地下主體結(jié)構(gòu)施工設(shè)置軸力監(jiān)測點施工準(zhǔn)備、材料進場環(huán)境監(jiān)測裝配式支撐部件拆除回收施工完成，設(shè)備材料退場。

b.三角托架施工。鋼三角托架設(shè)置應(yīng)控制其上圍檁中心線在同一個水平面。三角托架焊接前須徹底清理連接部位(如鉆孔灌注樁上連接鋼板等)，清理干凈焊接范圍內(nèi)的雜物。焊好的鋼三角托架須保證連接部位牢固可靠,有足夠的穩(wěn)定性；橫杠長度及水平度滿足使用要求。

c.支撐圍檁安裝。圍檁隨支撐架設(shè)順序逐段吊裝，圍檁就位后應(yīng)檢查鋼三角托架是否松動，連接部位和搭接部位必須使用摩擦型高強螺栓緊固連接。高強螺栓連接副進場時，應(yīng)有批量檢測證明書和出廠檢驗報告，進場后應(yīng)按每批抽取8套進行第三方檢測機構(gòu)復(fù)試，合格后方可使用。

d.托座與支撐梁安裝。本工程中立柱與托座連接方式采用焊接，要求滿焊且焊縫高度不小于8 mm。

e.角撐安裝。角撐安裝前應(yīng)先在地面進行預(yù)拼接并檢查預(yù)拼后支撐的順直度,經(jīng)檢查合格后按部位進行整體吊裝就位。部分角撐連接過程中，若加壓端的放置空擋存在多余空間時必須使用相對應(yīng)厚度的鋼板墊緊貼密，防止支撐體系受力后整體發(fā)生偏心。

f.魚腹梁安裝。安裝用千斤頂、油表必須進行定期標(biāo)定，并做好記錄。

預(yù)應(yīng)力筋下料時應(yīng)采用砂輪機切斷。

魚腹梁預(yù)拼完成后單個構(gòu)件起吊擺放在支撐橫梁和三角托架上進行拼裝，支撐起吊后兩端由人工牽引，確保支撐整體穩(wěn)定。

g.施加預(yù)應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力魚腹梁鋼結(jié)構(gòu)支撐的構(gòu)件布置完畢后施加預(yù)應(yīng)力的順序為：檢查各部件螺栓的連接是否緊固，圍檁與圍護體系的連接狀態(tài)→角撐加壓、對撐加壓→鋼絞線張拉。

本次預(yù)應(yīng)力施加原則：分區(qū)、分級、循環(huán)。

5)優(yōu)點。減少鋼材：減少投入支護支撐的鋼材量；節(jié)省造價：節(jié)省了圍護結(jié)構(gòu)及主體結(jié)構(gòu)的工程造價；縮短工期：縮短了圍護結(jié)構(gòu)及主體結(jié)構(gòu)的施工工期；節(jié)能減排：全部的構(gòu)件重復(fù)利用率是環(huán)境友好型的工法；控制變形：預(yù)加荷載有效遏制了基坑周邊的變形；安全可靠：圍護結(jié)構(gòu)的安全度高、整體性好，其破壞模式為延性破壞；施工方便：土方開挖，運土、建筑材料搬運及主體結(jié)構(gòu)施工十分方便等；質(zhì)量方面：工具式可裝拆的標(biāo)準(zhǔn)部件，高精度的制作與安裝工藝要求，低合金材料，高強螺栓連接，自有產(chǎn)業(yè)工人裝配作業(yè)，大幅提高了施工精度，確保設(shè)計要求。先進的平面與立體結(jié)構(gòu)體系更加保證質(zhì)量安全，系深基坑內(nèi)支撐產(chǎn)業(yè)升級技術(shù)。經(jīng)濟效益：與傳統(tǒng)混凝土支撐相比，本工法降低造價20%以上，安裝、拆除、挖土及地下結(jié)構(gòu)施工工期縮短40%以上。

3 結(jié)語

裝配式預(yù)應(yīng)力魚腹梁鋼結(jié)構(gòu)支撐技術(shù)在長三角、珠三角等地區(qū)的基坑工程中得到了較廣泛的應(yīng)用，并于2011年在上海通過了上海市建委科技委組織的專家鑒定。實踐表明：該技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)積累了相當(dāng)豐富的設(shè)計和施工經(jīng)驗，它作為一項綠色支護技術(shù)，在基坑支護中發(fā)揮著越來越重要的作用。

[1] JGJ 120—2012，建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程[S].

[2] SQBJ/CT 192—2014QJ，基坑圍護裝配式預(yù)應(yīng)力魚腹梁鋼結(jié)構(gòu)支撐應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S].

[3] 《建筑業(yè)十項新技術(shù)》(2010版)之工具式組合內(nèi)支撐技術(shù)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[4] 孫啟峰，梁 群，華 昆.預(yù)應(yīng)力魚腹式鋼桁架在深基坑支護中的應(yīng)用[J].施工技術(shù),2013,42(13)：9-11.

[5] 潘 平，方章聰.IPS預(yù)應(yīng)力魚腹梁結(jié)構(gòu)在深基坑支護中的綜合應(yīng)用[J].建筑施工,2011,33(4)：268-269.

[6] 葉 蓉.預(yù)應(yīng)力魚腹梁支撐系統(tǒng)在軌交工程中的適用性分析[J].地下工程與隧道，2014(2)：12-15,21.

The application of assembled pre-stressed fish bellied beam steel structure support technology

Chen Yanfeng

(ShanghaiQiangjinFoundationEngineeringCo.,Ltd,Shanghai200233,China)

This paper introduced the technology principle of assembled pre-stressed fish bellied beam steel structure support, combining with the engineering case, elaborated the construction process of the support structure, emphatically elaborated the column, triangular bracket, support enclosing, socket, support beam installation and other construction technology, and introduced the advantages of the technology, could provide reference for other projects foundation pit support system.

foundation pit, assembled pre-stressed fish bellied beam, steel structure, support

2015-01-17

陳彥鳳(1985- )，女，助理工程師

1009-6825(2015)09-0080-02

TU463

A