淺談鋼支撐在基坑加固中的應(yīng)用

【摘要】基坑支護(hù)工程施工完成后，可能會(huì)出現(xiàn)基坑變形影響基坑安全的情況，為保證施工安全，需采取相應(yīng)的措施加固基坑的整體性以及剛度，而鋼支撐在基坑變形的整治中被廣泛應(yīng)用，以成都市成華區(qū)圣燈街道項(xiàng)目基坑支護(hù)工程為依據(jù)，介紹了鋼支撐加固施工中的安裝、拆除施工及鋼支撐的防脫落措施，可為類似工程提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】基坑； 加固； 鋼支撐； 換撐

【中圖分類號(hào)】TU94+2【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A

［定稿日期］2024-09-11

［作者簡介］張陸陽（1993—），男，本科，工程師，從事建筑工作；

裴珊（1990—），女，本科，工程師，從事建筑工作；

馮孟迪（1991—），女，本科，助理經(jīng)濟(jì)師，從事建筑工作。

1 工程概述

項(xiàng)目場(chǎng)地位于成都市成華區(qū)圣燈街道，場(chǎng)地東側(cè)為長林盤二路。原基坑支護(hù)設(shè)計(jì)采用懸臂樁支護(hù)，因原基坑支護(hù)西側(cè)段地質(zhì)情況發(fā)生較大變化，經(jīng)錨索施工探測(cè)，場(chǎng)外懸臂段范圍皆為垃圾填土，且造成基底軟化，與設(shè)計(jì)工況相差較大。且鄰近地塊安置住宅存在地下室，距基坑支護(hù)樁最近為10 m，錨索加固難以實(shí)施。

根據(jù)上述情況，建設(shè)單位組織專家論證會(huì)。與會(huì)專家在現(xiàn)場(chǎng)踏勘后，聽取了建設(shè)單位的情況介紹、查閱相關(guān)技術(shù)資料后，經(jīng)質(zhì)詢和討論，建議采用斜撐作為本基坑加固方案。本文將結(jié)合鋼斜撐與鋼圍檁的施工、換撐的施工以及施工過程中的質(zhì)量控制措施進(jìn)行研究和分析。

2 鋼圍檁及鋼管支撐方案

2.1 支撐工藝

測(cè)量定位放線—場(chǎng)地開挖至腰梁、斜撐基礎(chǔ)位置（樁前土保留）—腰梁、斜撐基礎(chǔ)施工—斜撐施工，施加預(yù)應(yīng)力—樁前土開挖—建筑基礎(chǔ)及外墻施工—肥槽回填至-1F樓板位置—換撐—斜撐拆除—外墻及樓板施工。

2.2 鋼圍檁及鋼管支撐施工

（1）鋼支撐施工前需要進(jìn)行合規(guī)性檢查，安裝過程中可使用“兩點(diǎn)”吊裝方法，吊裝至指定位置后，采用吊機(jī)結(jié)合人工的方法進(jìn)行停靠。如支撐件與鋼圍檁因偏差不能完整受力，需在兩者之間加設(shè)墊板，保證受力體系穩(wěn)定。

（2）鋼支撐構(gòu)件與鋼圍檁固定位置確定后，焊接固定，經(jīng)管理人員檢查焊縫滿足要求后，可進(jìn)行預(yù)壓工序的施工。

（3）鋼支撐預(yù)壓過程應(yīng)在管理人員的監(jiān)督下進(jìn)行，第一段工序停止節(jié)點(diǎn)為50%預(yù)應(yīng)力，管理人員及時(shí)確認(rèn)各構(gòu)件的工作狀態(tài)，無異常情況后，進(jìn)入第二段工序，預(yù)壓力達(dá)到設(shè)計(jì)要求，管理人員再次對(duì)構(gòu)件的對(duì)各連接點(diǎn)的情況再次檢查，在必要時(shí)可對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行加固，均處于正常狀態(tài)后解開吊裝鋼絲繩，完成鋼支撐構(gòu)件的安裝。

（4）施加預(yù)應(yīng)軸力時(shí)應(yīng)設(shè)專人旁站監(jiān)督，作好記錄備查。

（5）在鋼支撐預(yù)壓的兩個(gè)階段中，管理人員必須全程監(jiān)督，確保軸向預(yù)應(yīng)力滿足設(shè)計(jì)的要求，保證基坑圍護(hù)體系的剛度和穩(wěn)定性［1］。

（6）鋼梁與樁體連接牢固，必要時(shí)在鋼梁底部設(shè)置支撐架。

（7）鋼圍檁與支護(hù)樁不能平面接觸處，采用C20細(xì)石混凝土進(jìn)行填充找平。

（8）斜支撐間距約為5 400 mm。

（9）斜支撐施加預(yù)應(yīng)力為250 kN。

（10）不同樁號(hào)對(duì)應(yīng)的鋼管長度不一致，現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格按照?qǐng)D紙要求施工。

2.3 換撐施工

當(dāng)?shù)叵率邑?fù)一層施工完成后進(jìn)入換撐階段施工，施工前地下室外墻與支護(hù)樁之間肥槽需回填密實(shí)，在地下室樓板標(biāo)高區(qū)域設(shè)置換撐板帶［2］。按設(shè)計(jì)方案施工，即在-1F樓板標(biāo)高，樓板與樁之間澆筑500 mm高C20素混凝土填筑密實(shí)。

2.4 支撐拆除施工

（1）本項(xiàng)目鋼支撐為斜撐，下端支撐于混凝土支墩上，由于支墩的高度低于基礎(chǔ)筏板，所以在基礎(chǔ)施工過程中應(yīng)考慮對(duì)鋼支撐下端活動(dòng)頭的防護(hù)，防止墊層或筏板施工過程中將鋼支撐澆筑于混凝土中，且地下室外墻施工過程中也應(yīng)預(yù)留施工洞，以防鋼支撐在拆除過程中造成對(duì)基礎(chǔ)或地下室外墻的破壞。

（2）由于地下室結(jié)構(gòu)完成后，鋼支撐隱蔽于地下室內(nèi)，支撐桿件會(huì)穿過地下室樓板和地下室外墻，通常只有采用叉車協(xié)助鋼支撐的拆除并將鋼支撐外運(yùn)出地下室。具體措施如下：①鋼支撐拆除前首先要驗(yàn)算樓板是否能承受叉車的施工荷載，如未考慮叉車荷載的情況下不得在拆除鋼支撐前拆除樓板混凝土底模腳手架，并應(yīng)局部進(jìn)行加固；②叉車在地下室施工作業(yè)，要保證叉車有足夠的作業(yè)空間，且叉車拆除及外運(yùn)的通道不得堆放材料及架設(shè)腳手架，務(wù)必確保通道通暢，地下室車道口與樓板存在不連續(xù)高差的，項(xiàng)目部應(yīng)提前用建渣等材料鋪設(shè)使通道貫通；③如活動(dòng)端處有筏板預(yù)留的鋼筋時(shí)，項(xiàng)目部應(yīng)保證預(yù)留鋼筋與活動(dòng)端各邊有不小于30 cm的間距，施工時(shí)未留間距的，項(xiàng)目部應(yīng)提前將鋼筋扳彎或割斷；④鋼支撐管件穿過樓板及墻體的部位，均應(yīng)預(yù)留施工洞，鋼支撐管件四周與施工洞預(yù)留鋼筋的間距應(yīng)不低于20 cm。否則在鋼支撐拆除前，項(xiàng)目部應(yīng)將多余的混凝土活鋼筋剔除［3］。

（3）主體施工結(jié)束后，采用搭設(shè)腳手架將第一道混凝土支撐托緊，人工配合小型破碎錘破碎。人工切割后轉(zhuǎn)運(yùn)至基坑外。

（4）鋼支撐拆除要自下而上分段拆除。拆除前，需要各單位溝通拆除的順序，一般采用間隔拆除的方法，拆除后觀察一段時(shí)間，無變形后可將剩余的鋼支撐構(gòu)件拆除。

①鋼支撐拆除一般采用叉車頂住鋼支撐下部，慢慢向下滑移，由于鋼支撐構(gòu)件重量較大，拆除過程中必須保證周邊的安全，鋼支撐拆除完成后，可以再對(duì)相應(yīng)段的圍檁進(jìn)行吊裝拆運(yùn)；②拆除時(shí)應(yīng)先將吊車鋼絲繩（掛鉤）固定在構(gòu)件吊點(diǎn)上，然后才能進(jìn)行拆卸，防止構(gòu)件意外墜落；③拆卸支撐鋼管時(shí)，先拆除施加應(yīng)力端頭處的鋼楔子，然后根據(jù)吊車的承重范圍拆除。拆除時(shí)要同時(shí)考慮本道鋼支撐的穩(wěn)定性，不能引起其它支撐的問題；④拆卸時(shí)要有專人監(jiān)控支撐體系，嚴(yán)禁發(fā)生拆卸時(shí)對(duì)支撐體系的觸碰，起吊時(shí)專人指揮，多角度監(jiān)控，防止吊裝時(shí)對(duì)未拆除構(gòu)件的觸碰破壞、引發(fā)安全事故。

3 鋼支撐施工保證措施

（1）構(gòu)件加工制作前，安排具有資質(zhì)的鋼結(jié)構(gòu)制造企業(yè)按設(shè)計(jì)文件進(jìn)行詳圖深化，深化設(shè)計(jì)圖紙須得到設(shè)計(jì)院的確認(rèn)后，方可進(jìn)行施工。加工、安裝過程中必須采取有效措施保證安全。

（2）所有構(gòu)件加工制作前必須按1∶1放樣，下料放樣必須考慮變形、加工和焊接收縮余量及其他要求。如發(fā)現(xiàn)尺寸有誤或節(jié)點(diǎn)連接處理不當(dāng)，及時(shí)通知設(shè)計(jì)人員。

（3）高強(qiáng)度螺栓連接采用摩擦型，連接構(gòu)件表面應(yīng)作噴砂（丸）處理，其摩擦面的抗滑移系數(shù)應(yīng)達(dá)到：Q235B鋼為0.40。構(gòu)件的板件拼接，凡拼接處，翼緣和腹板均需錯(cuò)開，其距離不得小于200 mm。連接鋼板或鋼材應(yīng)具有不低于與被連接構(gòu)件相同牌號(hào)的鋼材性能指標(biāo)。

（4）分區(qū)分段設(shè)置的支撐，拆除也宜分區(qū)分段進(jìn)行。

（5）整體支撐根據(jù)后道工序要求宜分區(qū)逐步拆除，先回填斜坡（1∶1）至圍檁下并夯實(shí)（壓實(shí)系數(shù)大于0.93），滿足壓實(shí)要求后再開始拆撐［4］。

（6）先斷開拆除支撐處圍檁，消除圍檁集中力對(duì)支撐的傳遞。

（7）再對(duì)稱分離支撐與圍檁，再拆除支撐、鋼節(jié)點(diǎn)，最后拆除圍檁。

3.3 鋼圍檁、鋼支撐防脫落措施

3.3.1 托架膨脹螺栓斷裂

使用角鋼焊接托架，并固定在圍護(hù)樁上，鋼圍檁及支撐鋼管的全部重量全由托架承擔(dān)，由于鋼圍檁及支撐鋼管荷載大、施工周期較長，極易造成膨脹螺栓銹蝕及斷裂，若膨脹螺栓斷裂，將造成連鎖反應(yīng)，產(chǎn)生災(zāi)難性的安全事故。

3.3.2 鋼圍檁脫落

在安裝和拆除中由于鋼圍檁下部還無預(yù)應(yīng)力加壓，易出現(xiàn)滑落或者脫落的情況，所以在施工過程中嚴(yán)禁非專業(yè)人員進(jìn)入施工范圍，杜絕造成人員傷亡的情況。

3.3.3 支撐鋼管脫落

由于支撐鋼管直接頂靠在鋼圍檁外緣，安裝完成后，再對(duì)鋼管施加預(yù)應(yīng)力，并用活絡(luò)頭進(jìn)行調(diào)節(jié)預(yù)應(yīng)力，一旦活絡(luò)節(jié)產(chǎn)生松動(dòng)，施加的預(yù)應(yīng)力散失后，易造成鋼管脫落。

3.3.4 其他因素導(dǎo)致圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形、墜落

（1）鋼支撐背部的土體出現(xiàn)脫空的情況，導(dǎo)致鋼圍檁出現(xiàn)傾斜變形，進(jìn)而導(dǎo)致圍護(hù)體系出現(xiàn)松動(dòng)，脫落［5］。

鋼支撐安裝后，應(yīng)對(duì)附著的土體等結(jié)構(gòu)進(jìn)行定期觀測(cè)，出現(xiàn)變形值過大，或土體變形速率過大，應(yīng)及時(shí)采取措施加強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度。

（2）施工中重物砸落在圍護(hù)結(jié)構(gòu)上，導(dǎo)致鋼支撐出現(xiàn)松動(dòng)，進(jìn)而坍塌。吊運(yùn)重物過程中應(yīng)避免出現(xiàn)物體墜落的情況，如對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)造成破壞，應(yīng)及時(shí)采取措施加固圍護(hù)體系，采取重新安裝等措施。

（3）在安裝和拆除過程中，安裝機(jī)械碰撞圍護(hù)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致鋼支撐體系脫落。鋼圍檁在安裝和拆除過程中，應(yīng)有管理人員進(jìn)行旁站，提前對(duì)操作人員進(jìn)行交底，杜絕出現(xiàn)吊裝設(shè)備碰撞鋼圍檁的情況，如已對(duì)圍檁結(jié)構(gòu)造成破壞，應(yīng)對(duì)鋼圍檁的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，采取措施加強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度以及整體性。

4 結(jié)束語

以本基坑支護(hù)工程為例，使用鋼支撐構(gòu)件結(jié)合鋼圍檁構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力，可以有效的向基坑體系傳遞荷載，保證基坑支護(hù)體系重新達(dá)到受力平衡。在類似的項(xiàng)目中，也可使用本支撐體系提高基坑支護(hù)體系的穩(wěn)定性和整體剛度，保證工程項(xiàng)目的施工安全。

參考文獻(xiàn)

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［3］ 白成生，王嘉聰 某深基坑支護(hù)失穩(wěn)及加固措施失穩(wěn)分析［J］廣東土木與建筑， 2012（7）： 9-12.

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