淺談深基坑中留土反壓、鋼管斜支撐施工技術(shù)的應(yīng)用

李晨陽 張先龍 周軍艷 郭雄偉

中建七局（上海）有限公司 上海 201812

1 工程概況

徐州2016-38號(hào)地塊新淮中心項(xiàng)目工程位于徐州市和平大道與鑫城路交界處，是集文化、旅游、商業(yè)于一體的綜合體項(xiàng)目。項(xiàng)目總建筑面積為144 900 m2。其中地下面積為49 415 m2，地上面積為95 485 m2。項(xiàng)目南側(cè)距離地鐵1號(hào)線15 m，緊鄰其15 m控制線；與用地紅線最小距離為15.4 m，紅線外為和平大道。

本項(xiàng)目地下室為2 層結(jié)構(gòu)，坑底標(biāo)高為2 3.1 5 ～24.79 m，實(shí)際坑深10.56～12.79 m。本項(xiàng)目的具體支護(hù)結(jié)構(gòu)類型分為4種，具體的支護(hù)方案為：

1）項(xiàng)目北側(cè)采用放坡＋鉆孔灌注樁支護(hù)。

2）項(xiàng)目東北角及東南角采用鉆孔灌注樁＋1道鋼筋混凝土角支撐支護(hù)。

3）項(xiàng)目南側(cè)采用鉆孔灌注樁＋鋼管斜支撐支護(hù)。

4）項(xiàng)目西側(cè)采用一級(jí)放坡支護(hù)形式，坡比1∶1.2.。

基坑支護(hù)平面如圖1所示。

圖1 基坑支護(hù)平面示意

本文著重講述鉆孔灌注樁＋鋼管斜支撐、留土反壓支護(hù)形式。基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面如圖2所示。

圖2 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面示意

2 地質(zhì)情況

本項(xiàng)目擬建場(chǎng)地原為農(nóng)田，位于和平路以北，鑫城路以西地塊內(nèi)，地勢(shì)起伏較小。場(chǎng)地現(xiàn)地面標(biāo)高最大值為36.82 m，最小值為32.38 m，地表相對(duì)高差4.44 m，擬建場(chǎng)地所處地貌類型為河流沖積平原地貌單元。

建筑場(chǎng)地上部以雜填土、粉土、黏土為主，下伏基巖為奧陶系中統(tǒng)閣莊組（O2g）中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r，走向NE，傾向SE，傾角15e ～45e 。

3 留土反壓、鋼管斜支撐支護(hù)施工工序

留土反壓、鋼管斜支撐支護(hù)施工工序?yàn)椋簶痘皣o(hù)樁工程施工→基坑中心土方開挖，保留基坑周邊寬度＞11 m盆邊土→施工澆筑地下室大底板及鋼管斜支撐牛腿→大底板及牛腿混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，開槽掏挖斜撐施工槽范圍土方→架設(shè)鋼支撐并施加預(yù)應(yīng)力→開挖基坑邊土方至坑底，施工縫以外部分地下室施工（設(shè)置換撐帶）→混凝土達(dá)到強(qiáng)度后，拆除鋼管斜支撐。

本項(xiàng)目的支護(hù)結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)的支護(hù)結(jié)構(gòu)體系增加了1道斜撐下方的土方開挖，基礎(chǔ)筏板需要第2次澆筑，并且分別需要達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的要求，延長(zhǎng)了整個(gè)基坑施工的使用周期，并且在一些特殊區(qū)域形成了多個(gè)專業(yè)施工共用1個(gè)工作面的情況，加大了施工的整體難度。

4 施工技術(shù)的方案選擇與分析

4.1 工序分析

本工程采用鉆孔灌注樁＋鋼管斜支撐與留土反壓的復(fù)合支護(hù)體系，整體較為煩瑣，在本工程復(fù)雜的施工條件下，選擇一個(gè)合理的施工方案在既能保證施工安全的同時(shí)，又能夠降低資金的投入，縮短整體施工工期，對(duì)主體結(jié)構(gòu)影響較小等。

現(xiàn)針對(duì)本工程優(yōu)化施工工序進(jìn)行可行性分析研究，在本工程鉆孔灌注樁＋鋼管斜支撐與留土反壓的復(fù)合支護(hù)體系施工的過程中，其核心在于控制預(yù)留土的開槽精度、安裝斜支撐、預(yù)留土方開挖及支撐拆除階段，因此達(dá)到施工安全及工序合理化的要求[1-6]。

4.2 施工技術(shù)方案的比較與選擇

本項(xiàng)目工期緊、任務(wù)重，經(jīng)過綜合考慮，斜撐預(yù)留土開挖及鋼管斜支撐的安裝、拆除全部采用機(jī)械化進(jìn)行施工。預(yù)留土區(qū)域土方開挖施工工序流程及施工要求必須嚴(yán)格按照基坑設(shè)計(jì)圖紙及經(jīng)過專家論證的專項(xiàng)施工方案要求執(zhí)行。

根據(jù)過往系統(tǒng)內(nèi)其他單位的施工經(jīng)驗(yàn)，項(xiàng)目部又走訪了相關(guān)院校，確定了本項(xiàng)目深基坑的留土開挖及鋼管斜支撐的安裝和拆除方案。

根據(jù)新淮中心項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)工期緊、任務(wù)重且周邊環(huán)境復(fù)雜的實(shí)際情況，斜支撐下方的土方開挖作業(yè)的挖掘機(jī)及安裝鋼管斜支撐的輪式汽車吊等建筑機(jī)械可以停放在距基坑邊2 m以外的位置進(jìn)行施工。

本工程的鋼管斜支撐采用現(xiàn)場(chǎng)拼裝的方式，待拼裝完成后，將徐工50 t輪式起重機(jī)架設(shè)在基坑2 m外進(jìn)行鋼管斜支撐安裝作業(yè)，鋼管斜支撐安裝就位后，采用液壓千斤頂進(jìn)行軸力加壓，安裝拆卸作業(yè)如圖3所示。

圖3 安裝拆卸作業(yè)示意

待斜撐施工縫以外筏板以及牛腿強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，對(duì)預(yù)留土進(jìn)行土方開挖作業(yè)，采用三一重工SY215CA加長(zhǎng)臂挖掘機(jī)進(jìn)行大方量的土方開挖，開挖過程中需嚴(yán)格把控施工質(zhì)量，避免挖機(jī)斗在施工過程中損壞冠梁，導(dǎo)致冠梁失穩(wěn)。

大方量土方施工完成后，剩余零星土方采用徐工70小挖機(jī)＋拉土小斗車通過已澆筑完成的筏板面運(yùn)至未挖土區(qū)域，如圖4所示。

圖4 零星土方開挖施工

此方案選擇在基坑邊2 m外停泊大型機(jī)械進(jìn)行預(yù)留土方的開挖屬于常規(guī)做法，施工機(jī)械的停放位置對(duì)地下室結(jié)構(gòu)施工的影響較小；降低了地下室結(jié)構(gòu)和土方作業(yè)的交叉施工難度，加速了基礎(chǔ)筏板施工速度。

但此方法需嚴(yán)格控制基坑邊堆載，在挖機(jī)選型上，需考慮基坑邊最大堆載，避免超載。

5 鋼管斜支撐施工技術(shù)

5.1 鋼支撐施工要點(diǎn)

1）在第1次施加力后的12 h，觀察預(yù)應(yīng)力損失及支護(hù)結(jié)構(gòu)位移情況，并繼續(xù)施加預(yù)應(yīng)力達(dá)到設(shè)計(jì)值。

因?yàn)榘滋旌屯砩系臏夭畲?，鋼管斜支撐的預(yù)應(yīng)力會(huì)產(chǎn)生一定程度的損失，所以應(yīng)該在一天中溫度低的時(shí)候施加預(yù)應(yīng)力。

2）鋼管斜支撐的安裝時(shí)間必須按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行控制，土方開挖時(shí)嚴(yán)格控制每次開挖土方標(biāo)高，防止因超挖而導(dǎo)致斜支撐無安裝工作面。

3）鋼管斜支撐與冠梁交界處、鋼管斜支撐與牛腿交界處必須緊密貼合，預(yù)防鋼管斜支撐偏心。

4）端頭鋼管斜支撐與冠梁節(jié)點(diǎn)處的加工、安裝必須順直，保證鋼管斜支撐的軸心受力。

5.2 鋼管斜支撐的拆除

鋼管斜支撐拆除的過程，其實(shí)質(zhì)就是支撐的 替代過程，即將鋼管斜支撐承擔(dān)的力轉(zhuǎn)移至相應(yīng)的主體結(jié)構(gòu)（換撐帶）。

在拆除鋼管斜支撐的時(shí)候，主體結(jié)構(gòu)或換撐帶必須達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

混凝土支撐的鑿除，人工將混凝土支撐鑿成不大于2 m的小段，再用吊車吊走，其余混凝土小塊采用人工清理干凈。

1）吊住鋼支撐，防止墜落。

2）消除預(yù)加軸力，松開鋼支撐與圍檁間的連接。

3）吊出鋼支撐，拆除分解后用吊車吊出基坑外。

支撐體系的拆除施工應(yīng)特別注意以下幾點(diǎn)：

1）鋼管斜支撐在拆除的時(shí)候要防止短時(shí)間內(nèi)施加應(yīng)力釋放過大從而引起結(jié)構(gòu)局部變形、開裂。

2）當(dāng)主體結(jié)構(gòu)當(dāng)作換撐帶時(shí)，該部位的混凝土強(qiáng)度必須達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。

3）在第1次拆除下部鋼支撐的過程中，備足換撐的鋼支撐材料，加強(qiáng)對(duì)上部鋼支撐預(yù)加軸力的監(jiān)測(cè)，一旦有危險(xiǎn)跡象，立即進(jìn)行換撐工作。

5.3 鋼支撐保護(hù)

1）基坑開挖作業(yè)期間嚴(yán)禁挖掘機(jī)等施工機(jī)械撞擊基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，造成支護(hù)結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)，從而釀成事故。

2）施工過程中為保證基坑安全需加強(qiáng)基坑監(jiān)測(cè)，保證鋼管斜支撐受力的穩(wěn)定。

3）嚴(yán)格遵循 邊撐邊挖 的原則，合理安排施工工序，控制周期。

4）基底部位每完成1個(gè)開挖分段后，即澆筑1次素混凝土墊層，快速完成基礎(chǔ)筏板施工，防止基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形較大。

6 結(jié)語

本工程南側(cè)鄰近地鐵支護(hù)形式改變常規(guī)混凝土內(nèi)支撐方法，降低施工能耗。通過合理的施工方法提高了關(guān)鍵工序進(jìn)度，減少混凝土內(nèi)支撐用量，增加鋼管斜支撐周轉(zhuǎn)次數(shù)，響應(yīng)國(guó)家減碳號(hào)召。

與常規(guī)做法相比較，具有操作簡(jiǎn)單、節(jié)省工期、適合推廣等幾大優(yōu)勢(shì)，為類似工程的施工積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，提升了企業(yè)的施工水平。以安裝1條鋼管斜支撐為例（暫按φ630 mmh 12 mm鋼管計(jì)算，混凝土截面為700 mmh 900 mm），經(jīng)測(cè)算，傳統(tǒng)施工工法每米成本820元，鋼管斜支撐施工工法每米成本260元，由此可見，安裝1條鋼管斜支撐，每米可以節(jié)約560元。