中建二局第三建筑工程有限公司西南分公司 四川省成都市 610000
摘要：深大基坑的变形控制是基坑施工的重难点，对于周边情况复杂，毗邻地铁等重要构筑物的地段更是十分重要，基坑安全变形直接影响地铁线路的运营安全。本文通过紧靠地铁的深大基坑的变形控制研究，采用钢管内支撑技术，通过内支撑与支护桩的有效组合，确保基坑的安全，其施工控制为主要的研究阐述对象，对于同类工程具有较好的参考价值。
关键词：深大基坑；变形控制；内支撑
基坑工程在我国进行广泛的研究始于80年代初，到了90年代，高层建筑层出不穷，现在基坑开挖越来越深，跨度越来越大，四周的建筑越来越密集，地质条件十分复杂，给基坑支护这一古老课题提出了新的研究方向与发展，现在基坑支护包括人工挖孔桩、预制桩、深层搅拌桩、地下连续墙、钢支撑、拉锚、注浆、喷锚网支护法、各种桩、板、墙、管、撑同锚杆联合支护法，本文对用钢支撑对大跨度，深基坑（紧邻地铁）的支护进行初步研究。
1、支护结构及钢支撑方案
1.1工程概况
本工程为成都市西部国际金融中心项目，处于成都下东大街，基坑深度达23米，红布正街横穿基坑工程，将基坑分为两期，2.1与2.2期，2.2期采用机械成孔灌注桩+锚索进行基坑支护，2.1期紧邻地铁，不允许采用机械成孔灌注桩+锚索进行基坑支护，由于2.1期跨度达到95米，且2.1期中的银行楼工期较紧，如采用混凝土内支撑，进度较慢，且破除时噪音较大，浪费材料不环保，故采用机械成孔灌注桩+4道钢支撑进行基坑支护。由于跨度较大，且根据施工安排及业主要求，将2.1期分为Ⅰ、Ⅱ两个段，先施工Ⅰ段，具体施工区段见下图。
2.2钢支撑方案
开挖前现场场地标高497.8m，开挖的大面标高为474.95，开挖深度约23米，将2.1期分为两段，并考虑银行楼所占的范围，钢支撑需采用斜撑留出银行楼所占范围，按此设计的钢管支撑最长跨度为48米，跨度仍相对较大，故设计增加格构柱作为钢管支撑的支座，在开挖前应进行格构柱的施工。
钢管支撑共设4道，其标高分别为：495.00、490.20、485.40、480.70。
2格构柱施工简要介绍
2.1格构柱设计概况
格构柱平面尺寸为650×650，采用四根长约34米L160×16的角钢，四周采用560×200×12的缀板@600焊接而成，其剖面图与立面图见下图：
2.2工艺流程
格构柱的施工工艺流程：桩孔交接、验收→钢筋笼制作→格构柱制作→格构柱的拼装→格构柱、钢筋笼焊接成整体→格构柱、钢筋笼的吊装、就位→格构柱的校正、固定→支撑桩混凝土的浇筑→养护→回灌砂→格构柱的固定架拆除。
2.3施工难点及解决措施
由于格构柱高度达到34米，且格构柱需插入带有钢筋笼的灌注桩内与灌注桩一起浇筑，而且格构柱的方向要焊接系杆，需严格控制格构柱的方向，故吊装就位为格构柱施工最大的难点，为解决此问题，采用分开吊装的方法。先吊装钢筋笼，且在钢筋笼每隔2米焊接一个定位格构柱钢筋，其尺寸比格构柱大10cm，方便格构柱就位至基坑底部，吊装钢筋笼前需严格检查成孔的质量，垂直度偏差，控制好钢筋笼的安装位置。
吊装格构柱时，现场采用两台汽车吊，一个吊点在顶部，一个吊点在底部三分之一处，先旋转起吊，当其顶部吊点的汽车吊能整体悬垂吊入时，撤去底部吊点的汽车吊。现场两台经纬仪双向控制垂直度及定位准确性。用孔口架控制钢注定位及垂直度，有效地解决钢格构柱定位及偏差控制问题。支撑桩和钢格构柱的定位及垂直度偏差的有效控制是钢格构柱施工的重点。
安放钢格构柱时，孔口设一可调式孔口架（见下图），以利于钢格构柱水平和垂直方向的调整，是钢格构柱处于垂直自由悬挂状态，保证垂直度和水平位置。
可调孔口架 现场格构柱起吊
3钢管支撑安装方法
3.1工艺流程
土方分层开挖（至钢支撑中心线下1.5m）→支护桩剔凿→钻孔、植筋→安装预埋板、三角架→安装卡尺→钢围檩制作、安装→钢围檩连接与桩间隙混凝土填充→钢支撑拼装→施加预应力→插入钢楔子并焊接→拆除千斤顶。
（1）支护桩剔凿
为增大支护桩与钢围檩、钢围檩剪力块与桩之间的接触面积，保证传力可靠，要求所有支撑、钢围檩范围内的支护桩凿除表面砼，直至裸露桩钢筋，凿除厚度不小于5cm，凿除面须平整。
（2）预埋钢板、三角架及卡尺的安装
1）、植筋与预埋钢板
钢筋植筋锚固：定位放线→钻孔→清孔、除尘→隐蔽验收→注胶→钢筋植筋锚固→固化→成品保护→验收。
预埋钢板的安装：预埋钢板为25厚1050×440的钢板，待植筋完成一天后，准确定位所植钢筋位置，根据此位置在钢板上放样打孔，钢筋直径为20mm，钢板上的孔径控制在为28~50mm，穿孔应圆滑平整，安装钢板前，应凿除与钢板接触的疏松层（范围为超出钢板边50mm），直至平整，坚实。
安装钢板后根据图纸要求采用M15快凝早强水泥砂浆填实，M15快凝早强水泥砂浆按试验室出具的配比现场拌制。
2）、安装三角架
钢围檩三角托架采用L75*8角钢加工焊接制作而成。焊好后的钢支架应保证两直角边相互垂直，并有足够的稳定性，不得出现歪扭、虚焊现象。牛腿与桩的连接采用膨胀螺丝螺栓连接，根据测量组放出的支撑中心线反算出三角架顶面标高，再从此标高下移150mm、500mm分别打两根220mm长的M20膨胀螺栓，埋入桩内160mm，将三角架固定于支护桩上，每根桩安装两个三角架。安装过程详见下图。
2）卡尺的安装
根据标高定位以及根据卡尺形状开挖后，采用小型挖掘机吊装、人工配合递送的方式将卡尺放置在预先开挖的洞中，同一钢围檩排桩间的卡尺沿最两侧的桩拉通线，确定钢围檩的安装位置及卡尺的位置，使得钢围檩与卡尺相接触，方便施焊。
（4）钢围檩、钢支撑制作
1）钢围檩的制作
本工程的钢围檩采用I45b工字钢六拼而成，如下图所示，工字钢与两侧30厚钢板焊接形成一个整体，靠基坑一侧的钢板通长设置，靠护坡桩一侧的钢板每桩设置一块，吊装在三角架上后与每桩设置的预埋钢板焊接。
2）钢支撑分节及连接制作
横向支撑：采用双拼螺旋管，采用材质为Q235-B ?630 （t=16、18）及?609 t=16螺旋管，钢管支撑分节制作，每节标准长度为6m，两端打坡口，与法兰盘满焊，采用超声波检验，管节间采用法兰盘高强螺栓连接。钢管支撑端部（仅一端）设预加轴力装置，其钢管支撑间连接见下图4-3-2。
（5）钢支撑安装
1、安装方法
1）钢围檩随三角架支设顺序采用逐段吊装，人工配合吊机将钢围檩安放于三角架上，并与预埋钢板临时固定后，用吊车将预先留在卡尺洞中卡尺提高至与钢围檩接触密实的部位，将卡尺焊接在钢围檩上。钢围檩安装完毕后，用比桩身高一个强度等级的膨胀混凝土将卡尺直角边与围护结构间缝隙填充密实，以便卡尺的力能均匀传至围护结构。
2）用吊车或装载机将三角箱根据已定位的点架设至钢围檩上，用钢筋头临时固定，仔细校核位置，确认无误后，再焊接三角箱两侧边与钢围檩，此时吊车吊钩方可松开，然后根据图纸现场加工挂板，焊接至三角箱。
3）钢管支撑安装前先在场地内地面进行预拼接以检查支撑的平直度，拼接支撑两头中心线的偏心度控制在2cm之内，经检查合格的支撑按部位进行编号，人工配合大型汽车吊整体吊装就位，挖机配合。
2、安装难点：
本工程场地狭窄，第一道支撑可用履带吊下基坑整体吊装，第二道支撑安装由于第一道支撑的存在不能整体吊装，需分节拼装，用装载机和挖机与履带吊进行配合，履带吊将钢围檩和钢支撑吊至靠近第一道支撑的空地，然后用挖机或装载机运至安装处。
三道支撑安装后状况 第四道支撑挖机配合履带吊安装构件
（6）、施加预应力
钢支撑就位后，并用抱箍与系杆连接后，为了使支撑受力均匀，在下层挖土前按设计要求及时给钢支撑施加预应力。钢支撑采用两台150T的千斤顶施加支撑轴力。根据设计要求，施加支撑轴力至预加轴力值的100％，当达到要求应力值后，用楔形钢板填塞可调节头中部的空隙，并保证钢板之间紧密接触，以防止预应力损失。
1）在每根水平撑的一端制作活动端头，并加焊放置千斤顶的位置，以便施加预应力。
2）安装千斤顶，在活动端一头施加预应力。千斤顶采用两个150t液压千斤顶，用油表控制压力，横撑施加预应力按设计图纸施加。同时观测相邻钢支撑的预应力损失，如超过5%即应重新施加。活动端头两侧的千斤顶工作时应同步，以免产生偏心荷载。
3）钢支撑顶紧围檩达到设计要求的预应力后，打入钢楔块，固定并焊牢，当焊牢后，若发现明显的预应力损失，应进行补偿加压。
4、钢支撑监测
钢支撑监测包括内力监测及位移监测，监测频率考虑在基坑工程的不同施工阶段以及周边环境、自然条件的变化而不同，开挖时每天监测一次，以后每三~五天监测一次。内力监测通过选取每道支撑上的六根钢支撑上焊接的轴力计来监测，测报警值应以监测项目的累计变化量和变化速率值两个值控制，累积应力不超过钢管承载力的65％，当累计值或3天的变化速率超过此值的70％时报警。位移监测通过全站仪测基坑边的控制点的坐标值，报警值按设计要求确定。
5结束语
钢管内支撑可适用适用于大跨度、深度深的基坑，对周围环境影响较小，可循环使用，属环保材料。架设好即可进行下层土方的开挖，工期较混凝土内支撑快，对在市区周围环境复杂的建筑提供了基坑支护的另一可选方案。
参考文献：
[1]DB11/382-2006，建设工程安全监理规程
[2]DB11/489-2007，建筑基坑支护技术规程
论文作者:郭涛,赵淑容,刘正全
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第26期
论文发表时间:2018/2/1
标签：基坑论文; 钢板论文; 卡尺论文; 钢筋论文; 预应力论文; 钢管论文; 千斤顶论文; 《建筑学研究前沿》2017年第26期论文;