鋼支撐在深基坑支護應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)

張洪宇，孫洪陽

（中國市政工程華北設(shè)計研究總院有限公司，天津300000）

1 引言

近年來，地下工程建設(shè)數(shù)量逐漸增加，常遇到深厚基礎(chǔ)的地下結(jié)構(gòu)、復(fù)雜的地質(zhì)條件以及特殊的地理位置等情況，給工程建設(shè)增加了難度，并且出現(xiàn)了很多與基礎(chǔ)開挖和支撐有關(guān)的巖土工程問題。由于各巖土層結(jié)構(gòu)變化的復(fù)雜性以及不完善的方案設(shè)計和施工管理，在深基坑施工中可能會發(fā)生安全事故，從而造成巨大的經(jīng)濟損失和對社會的負面影響。因此，對深基坑的支護技術(shù)進行研究已成為工程學(xué)的熱點，是建筑行業(yè)十分關(guān)注的問題。

2 深基坑開挖對周圍環(huán)境的影響

應(yīng)詳細查明施工區(qū)域內(nèi)的地下、地上障礙物。對位于基坑、管溝內(nèi)的管線和相距較近的地上、地下障礙物已按拆、改或加固方案處理完畢。因此，為了滿足技術(shù)要求，保證基坑開挖的安全性和穩(wěn)定性，通過利用支撐件來平衡活動土的壓力。

根據(jù)給定的控制坐標和水準點，按建筑物總平面要求，引測到現(xiàn)場。在工程施工區(qū)域設(shè)置測量控制網(wǎng)，包括控制基線、軸線和水平基準點；做好軸線控制測量的校核。夜間施工時，應(yīng)有足夠的照明設(shè)施；在危險地段應(yīng)設(shè)置明顯標志，并要合理安排開挖順序，防止錯挖或超挖。施工機械進入現(xiàn)場所經(jīng)過的道路、橋梁和卸車設(shè)施等，應(yīng)事先經(jīng)過檢查，必要時要做好加固或加寬等準備工作。在機械無法作業(yè)的部位，修整邊坡坡度以及清理槽底等均應(yīng)配備人工進行。當(dāng)開挖深度范圍內(nèi)遇有地下水時，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)毓こ痰刭|(zhì)資料采取措施降低地下水位。一般應(yīng)降至開挖面以下0.5m，然后才能進行土方開挖。做好施工場地防洪排水工作，全面規(guī)劃場地，平整各部分的標高，保證施工場地排水通暢不積水，場地周圍設(shè)置必要的截水溝、排水溝[1]。

3 鋼支撐在基坑支護中應(yīng)用的優(yōu)勢和劣勢

鋼支架具有以下優(yōu)點：可以直接平衡壓力，結(jié)構(gòu)簡單，加工過程平穩(wěn)、韌性好、安全性高，且可以有效控制基坑變形。適用于各種土層和深基坑，特別適用于基坑大且開挖深的復(fù)雜土壤和各種松散土壤區(qū)域。缺點：基坑內(nèi)部不利于大型機械開挖，施工時間長。

4 深基坑鋼支撐的基本技術(shù)措施

4.1 邊坡邊緣支撐

當(dāng)坡道路面強度偏低時，路面土層應(yīng)填筑適當(dāng)厚度的碎石或渣土；挖土機械所占土層當(dāng)處于飽和狀態(tài)時，應(yīng)當(dāng)填筑適用厚度的碎石或渣土，以免施工機械出現(xiàn)塌陷。根據(jù)土方和基礎(chǔ)工程規(guī)模、工期長短、施工人員安排等修建簡易的臨時性生產(chǎn)和生活設(shè)施，同時，敷設(shè)現(xiàn)場供水、供電、供壓縮空氣(爆破石方用)管線路，并進行試水、試電、試氣?；舆吘壎阎猛练交蚪ㄖ牧?，或沿挖方邊緣移動運輸工具和機械，一般應(yīng)距基坑上部邊緣不少于2m，棄土堆置高度應(yīng)不超過1．5m。重物距邊坡距離：汽車不小于3m，起重機不小于4m。

4.2 終止鋼鐵支撐和基本技術(shù)措施

根據(jù)用途的不同，鋼支架的端部分為固定端和活動端。通?？梢苿拥囊欢擞?0mm的鋼板焊接到支架的一端，并直接放在圍堰的貨盤上，固定端是施加預(yù)應(yīng)力的一端。一種是在施加預(yù)應(yīng)力后使用活動梁支架，另一種是使用I型梁支架處理，I型梁模板采用鋼模，砂運輸采用手推運輸，振搗主要采用附著式振搗器。并且在施加預(yù)應(yīng)力后，將其焊接到鋼圍堰板上。

帶有活動楔形物的固定模板的末端笨重，不適用于深基坑施工中?？刂平宇^的長度時，鋼支撐連接的長度受到限制，必須切割或添加支撐鋼管。將I型鋼焊接到鋼圍堰板的固定端是上一個端部的簡化版本。它輕巧且易于安裝，在改變鋼支架的長度和加工方面具有一定優(yōu)勢。

4.3 鋼支撐的連接模式

將鋼管與配件進行焊接連接。連接鋼管表面被切成45°角，以確保焊接質(zhì)量。在焊接法蘭盤之前，需要進行平整度檢查。焊接完法蘭盤后，將焊接加勁肋板，加勁肋板由20mm的三角形鋼板組成，以連接鋼支架和法蘭盤。2個鋼制支架的連接必須用螺栓固定在法蘭盤上，并且彈簧墊圈必須用在螺栓上。連接后及時檢查鋼支架的軸，看支架是否筆直，如果不是直的，則可以通過在法蘭盤上添加不同厚度的薄鋼板來進行調(diào)整。鋼支撐應(yīng)采用兩點吊裝，吊點一般在離端部0.2L（L為支撐長度）左右為宜。高品質(zhì)開模器鋼支撐采用2臺100t的千斤頂施加預(yù)加力。按設(shè)計要求，分級施加支撐預(yù)加力，一次預(yù)加力不小于設(shè)計值的40%，然后按20%設(shè)計值逐級增加支撐預(yù)加力。

4.4 對鋼支撐施加軸力

施加軸力時要遵循循序漸進、不斷施加的方法，不能一步到位防止應(yīng)力損失。同時，在用千斤頂施加預(yù)應(yīng)力時，必須大于設(shè)計預(yù)加軸力。千斤頂施加軸力后，在用鋼楔進行鎖定時，會有一定的應(yīng)力損失，從而降低安全系數(shù)。因此，在加力初期就要施加一個大于預(yù)應(yīng)力的軸力，以確保應(yīng)力的保持。在實際操作中，要預(yù)先施加一個預(yù)應(yīng)力，鋼楔安裝到位后，要對軸力進行測算，以便監(jiān)測出施工期間預(yù)應(yīng)力的損失量，進行多次試驗后，方可測算出預(yù)應(yīng)力總損失量，為后期鋼支撐軸力施加提供參考。

4.5 檢查預(yù)應(yīng)力

在施加壓力之前，必須檢查氣瓶和壓力表，以確保氣瓶入口和出口之間的連接正確，并且已連接到相應(yīng)的壓力表。當(dāng)氣瓶與壓力計不兼容時，嚴禁施加壓力。圓柱體的位置必須相對于管壁軸線對稱，并確保圓柱體承受水平應(yīng)力。

在加壓過程中，任何人員都不得面對千斤頂?shù)恼?，并且?yīng)由專人觀察施加在加壓元件上的力。如果出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，則必須立即停止加壓。當(dāng)確定壓力元件已損壞且無法使用時，應(yīng)及時更換備件。

當(dāng)壓力達到要求時，必須及時驅(qū)動鋼板或移動楔形物，并且不能留下任何空間。然后可以將其排出進行焊接。必須嚴格按照相關(guān)設(shè)計流程進行焊接，并且不得有泄漏焊接的地方。施加壓力后，必須立即將鋼管配件報告上交設(shè)計單位進行改進。

5 施工要點及變形

為了保證圍護結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，該結(jié)構(gòu)強調(diào)以下4點：（1）鋼板樁采用篩子和階梯式結(jié)構(gòu)，每一步打入大約30～40cm的鋼板樁中。（2）注射壓力，提升速度。（3）土方工程需要分區(qū)和分層，并與鋼支撐參數(shù)緊密配合。首先，在鋼板樁附近的土壤開挖后的24h內(nèi)安裝支架，并施加預(yù)應(yīng)力。（4）嚴格控制降水量的增長，以保持水位在最佳狀態(tài)。在基坑開挖期間，金屬板樁的最大變形基本控制在開挖深度的6%，即最大變形為5～6cm。支架的最大軸向力為4 340kN，接近理論最大軸向力4 045kN?；又車牡缆饭芫€和住宅建筑物的沉降和移動應(yīng)控制在允許范圍內(nèi)。

6 結(jié)語

在地下工程項目的建設(shè)過程中，深基坑被廣泛使用。如果方案選擇不合理，施工控制不嚴格，可能會發(fā)生流沙、地基隆起甚至滑坡等事故。在實際應(yīng)用過程中，基坑支護與開挖方法很多，建設(shè)企業(yè)在選擇和應(yīng)用施工方法上存在一定的缺陷或不足。因此，需要及時進行總結(jié)和分析，以開發(fā)出更高效、更先進的防塌技術(shù)和設(shè)備，并努力消除深坑基支護問題在公路建設(shè)中影響。