裝配式基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)在水利工程中的應(yīng)用

張弘揚(yáng)

摘要：基坑支護(hù)通常采用傳統(tǒng)鋼支撐和混凝土支撐?；炷林尾贾渺`活，適用于不同基坑，剛度大，但其經(jīng)濟(jì)性差，材料不可重復(fù)利用，現(xiàn)場(chǎng)澆筑時(shí)間和養(yǎng)護(hù)時(shí)間較長，且易在安裝、拆除過程中的產(chǎn)生安全和環(huán)境問題?；诖耍b配式預(yù)應(yīng)力鋼支撐應(yīng)運(yùn)而生，文章主要分析水利工程中的裝配式基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用，僅供參考。

關(guān)鍵詞：基坑支護(hù);裝配式預(yù)應(yīng)力鋼支撐;施工流程;主要控制點(diǎn)

1 引言

內(nèi)支撐支護(hù)技術(shù)在民用建筑行業(yè)發(fā)展較為成熟，但在水利工程中應(yīng)用較少，主要原因?yàn)樗こ探Y(jié)構(gòu)側(cè)墻施工，一般為高大模板一次澆筑成型，且內(nèi)支撐立柱布設(shè)受水利結(jié)構(gòu)復(fù)雜限制不靈活，傳統(tǒng)混凝土支撐拆除時(shí)，需搭設(shè)腳手架等輔助措施，工程造價(jià)較高且施工難度大，在懸臂結(jié)構(gòu)無法滿足變形控制要求時(shí)，寧愿選擇錨索（桿）等外拉式結(jié)構(gòu)，在土質(zhì)較差或周邊有建（構(gòu)）物時(shí)，外拉式結(jié)構(gòu)帶來的風(fēng)險(xiǎn)較大。水利工程基坑一般開挖深度較大，且土質(zhì)條件差，傳統(tǒng)支護(hù)形式多為大放坡結(jié)合多級(jí)平臺(tái)及懸臂樁支護(hù)形式，基坑邊坡變形較大，在土質(zhì)較好、周邊環(huán)境變形控制要求不高時(shí)，可以順利實(shí)施。

2 鋼支撐的主要特點(diǎn)、應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的問題

2.1 鋼管支撐

（1）應(yīng)用現(xiàn)狀。鋼管組合支撐適用于地鐵、管廊等長條形基坑，在這些基坑中積累了大量的經(jīng)驗(yàn)，安全性高。（2）存在的問題。材料易從內(nèi)部銹蝕、維修保養(yǎng)不方便、使用壽命低。圓形支撐構(gòu)件在材料運(yùn)輸、安裝、存放不方便。支撐單根設(shè)置，支撐整體性差。支撐長度小于40m，應(yīng)用范圍窄。

2.2 鋼管組合支撐

（1）應(yīng)用現(xiàn)狀。鋼管組合支撐適用于民用及市政深大基坑，在較大深度、周邊環(huán)境復(fù)雜及地質(zhì)條件差的地區(qū)均可使用。（2）存在的問題。材料易從內(nèi)部銹蝕，維修保養(yǎng)不方便，使用壽命低。圓形截面支撐構(gòu)件運(yùn)輸、安裝、存放不方便。施工時(shí)安裝精度要求高，圓形截面支撐不易校正。支撐側(cè)向限位普遍較差，易側(cè)向偏移。目前缺乏對(duì)超長大跨度支撐的設(shè)計(jì)理論研究，依靠經(jīng)驗(yàn)性較強(qiáng)。

2.3 魚腹梁鋼支撐

（1）應(yīng)用現(xiàn)狀。魚腹梁鋼支撐已應(yīng)用于國內(nèi)各地深大基坑，在面積大的基坑中，體現(xiàn)出較大優(yōu)勢(shì)。（2）存在的問題。魚腹梁的安裝精度相比其他類型鋼支撐安裝精度更高，事故風(fēng)險(xiǎn)率高，安全度低。支撐拼裝采用斜交蓋板，加強(qiáng)支撐桿件的作用有限，受力體系不易分析。預(yù)加力施加裝置施加完成后即拆除，不能實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)和控制軸力。

2.4型鋼組合支撐

（1）應(yīng)用現(xiàn)狀。型鋼組合支撐應(yīng)用于建筑、市政基坑工程中應(yīng)用廣泛，實(shí)踐表明，該支撐形式適用范圍廣。（2）存在的問題。支撐拼裝采用斜交蓋板，鋼構(gòu)件不在同一平面內(nèi)，受力體系不易分析。預(yù)加力施加裝置施加完成后即拆除，不能實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)和控制軸力。

3 裝配式基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)在水利工程中的應(yīng)用

3.1 變形監(jiān)測(cè)分析

根據(jù)基坑深度、支護(hù)形式及周邊環(huán)境情況，變形監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要為圍護(hù)樁深層水平位移、豎向位移、地表沉降、支撐軸力及建筑物沉降，根據(jù)觀測(cè)結(jié)果，采用鋼管樁加裝配式鋼支撐支護(hù)方案，基坑開挖完成后，支護(hù)樁水平位移最大值為20mm左右，周邊建筑物沉降最大值為3mm左右，支撐軸力最大值為1400kN左右，滿足變形控制要求。

3.2 基坑開挖前工序

在基坑開挖之前，施工人員需要安裝監(jiān)測(cè)點(diǎn)，得到初始讀數(shù)以觀測(cè)施工過程中深層水平位移以及周邊地下管線或建筑物沉降等。打入基坑工字鋼中柱及進(jìn)行鋼板樁施工，當(dāng)遇到有地下管線而無法進(jìn)行鋼板樁施工時(shí)，在兩邊鋼板樁之間焊接10～12mm厚的橫向鋼板作為擋土板，每開挖至最多1m深便要焊接擋土板以確?；臃€(wěn)定及安全性。由于該基坑面積較大，需要通過抽水試驗(yàn)觀察抽水對(duì)承壓水引起的水位變化特征。隨后進(jìn)行降水井施工，利用鉆機(jī)定位鉆孔、洗井下泵，布置排水路線及電纜電路。

3.3 微型鋼管樁

第一種是地下連續(xù)墻，這也是當(dāng)下應(yīng)用頻率較高的一種類型，但這種類型的成本投入較高，施工周期也較長。第二種類型是微型鋼管樁和土釘噴錨相結(jié)合。與第一種類型相比，這種類型在成本投入上和施工周期上都有一定的優(yōu)勢(shì)，這也是微型鋼管樁在建筑領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用的原因之一。第三種類型是鋼板樁支護(hù)，這種類型所需要的建設(shè)空間較大，因此其適用范圍相對(duì)受限，并不能應(yīng)用到所有的建筑工程中。微型鋼管樁在基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中要明確好基本步驟。一要清理施工現(xiàn)場(chǎng)。對(duì)所有與施工無關(guān)的物品進(jìn)行清理。二要進(jìn)行放線測(cè)量。針對(duì)重要的測(cè)量點(diǎn)要進(jìn)行復(fù)測(cè)，以保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。三要選擇樁機(jī)。根據(jù)建筑工程的實(shí)際需求，合理的選擇出最佳的樁機(jī)，避免出現(xiàn)性能過?；蛐阅懿贿_(dá)標(biāo)的情況，然后將選擇好的樁機(jī)送到指定的施工現(xiàn)場(chǎng)。四要做好鋼管下放和注漿。在下放鋼管時(shí)，要時(shí)刻注意鋼管位置，并按照相關(guān)工作流程開始進(jìn)行注漿工作。五要開展制作冠梁和挖掘工作。以上五步為微型鋼管樁在基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中最為重要的步驟，只有做好這五步，才能夠保證后續(xù)工作的順利進(jìn)行。

3.4 預(yù)應(yīng)力鋼支撐

第一，支護(hù)系統(tǒng)安裝。鋼板樁和工字鋼基坑中柱需要嚴(yán)格控制垂直度，且應(yīng)進(jìn)行交叉檢查，鋼板樁鎖扣嚴(yán)密，并做好量測(cè)記錄，確保插入深度不小于設(shè)計(jì)深度。開挖過程應(yīng)分層分段開挖，嚴(yán)禁超挖，挖斗不得碰撞鋼板樁。為確?；臃€(wěn)定性，應(yīng)嚴(yán)格控制各個(gè)支撐構(gòu)件的安裝標(biāo)高，精準(zhǔn)放線，將支撐標(biāo)高及水平位置于現(xiàn)場(chǎng)清晰標(biāo)出，遵循設(shè)計(jì)標(biāo)高要求，誤差不得大于5mm。托梁間隔不得大于設(shè)計(jì)間隔。鋼支撐吊裝采用90t和100t履帶起重機(jī)，在吊裝前用鐵板焊接于支撐兩端作定位限制器。各個(gè)構(gòu)件安裝時(shí)應(yīng)確保螺旋緊固，定期檢查，做好記錄。預(yù)壓所用儀器設(shè)備應(yīng)定期標(biāo)定，按照設(shè)計(jì)荷載及時(shí)間要求進(jìn)行預(yù)壓，對(duì)預(yù)壓結(jié)果應(yīng)做好記錄及存檔。第二，焊接質(zhì)量控制。對(duì)于基坑支護(hù)施工中的焊接，需要由香港所認(rèn)可的實(shí)驗(yàn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行無損焊接測(cè)試，焊接測(cè)試的頻率應(yīng)滿足《Codeof Practice for the Structural Use of Steel 2011》（Buildings Department）。對(duì)于角焊縫，應(yīng)進(jìn)行100%目視檢查、10%磁粉或磁性滲透檢查;對(duì)于對(duì)接焊縫，應(yīng)進(jìn)行100%目視檢查、100%磁粉或磁性滲透檢查以及100%超聲波測(cè)試，以確保焊接質(zhì)量，焊接測(cè)試報(bào)告需要提交給獨(dú)立檢查工程師作為參考，并出具每一層支護(hù)系統(tǒng)的可靠性證書，才可繼續(xù)進(jìn)行開挖工作。

4 結(jié)束語

裝配式鋼支撐能夠?qū)嵤?，根?jù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)預(yù)應(yīng)力損失支撐進(jìn)行補(bǔ)償，較好地實(shí)現(xiàn)了基坑信息化施工，且裝配式鋼支撐可做到隨撐隨挖，不需養(yǎng)護(hù)，拆卸后可重復(fù)利用，裝配率高，其施工較傳統(tǒng)混凝土支撐對(duì)場(chǎng)地的要求較小，且施工速度快，不需要養(yǎng)護(hù)，是一種綠色支護(hù)技術(shù)，具有較好的推廣應(yīng)用前景。

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