刘加华 江苏工程职业技术学院建筑工程学院 江苏 南通 216007
摘要：结合南通十字街地下改造工程，详细介绍了预应力鱼腹梁结构及施工，基坑支护结构体系选择方案，以及基坑支护体系设计。从基坑支护体系的安全性、适用性和经济性等方面考虑，采取整体式预应力鱼腹梁支护结构，刚度大、跨度大、控制变形可靠、工具式组装、材料可重复利用，克服了传统基坑支护体系在城市中心区基坑施工中应用的不利影响。
关键词：地下改造工程；预应力鱼腹梁；城市中心区；基坑支护
前言
随着城市人防和地铁建设的发展，有些待建的城市特大型超深基坑工程通常紧邻重要建筑物或地铁结构，导致基坑变形受周边环境的制约，限制了基坑结构的选型。可采取的技术措施包括：控制围护结构不超出规划红线、减小支护结构的工程量、尽量采用可循环利用的材料、充分利用废泥浆、在可能的情况下采用支护结构与主体结构相结合的方案等，以减少地下工程施工对地基的不利影响和对周围环境的破坏。
1、工程概况
南通市十字街地下改造工程位于人民中路北侧市民广场、人民路十字街中心段及钟楼南侧，总建筑面积50000m2，框架结构，地下二层，基坑埋深6.9m。工程分为A、B、C三个区域，A区为市民广场地下结构部分，分为5个标段，B区为人民路地下部分， C区为人民路和市民广场中间部分。项目周边环境复杂，为城市中心区，A区西侧为百年历史建筑钟楼，B区位于城市主干道人民中路，施工期间交通不中断，B区南侧为商业街及高层建筑。
由于工程工期要求特别紧，施工环境复杂，综合考虑工期、安全、经济等方面的因素，在B区基坑支护设计采用SMW工法桩，水平支撑采用型钢整体装配式预应力鱼腹梁，确保施工期间城市道路的正常运行。
2、预应力鱼腹梁施工
2.1 预应力鱼腹梁工具式组合内支撑拼装施工工艺
2.2 预应力鱼腹梁支撑结构设计安装
（1）立柱桩施工
测量放样，型钢插桩就位后，用两根90°方向铅垂线以检测桩身的垂直度，桩插入土中的垂直度偏差不得超过桩长的0.5％。桩顶标高误差控制在+2cm左右。
（2）牛腿施工
为控制变形一致性，基坑四周闭合边线上的钢牛腿设置应与其上围檩中心线在同一个水平面，允许高差≤±2mm（中心线），须保证牛腿三处连接部位牢固可靠,稳定性好,不得出现歪扭、虚焊现象；横杠水平度误差≤2㎜以内且其仰角应控制≥90°，且不得超过95°。依据GB50205-2001《建筑钢结构焊接技术规程》对检查焊接部位的坡口、间隙、钝边等现场检查。
（3）基准点设置及定位放线
安装轴线偏差≤±20mm。基坑内侧围檩单边定位线需满足在一条直线，保证施加预应力后保证外侧围护结构均匀受力。
（4）围檩安装
采用人工配合吊机按顺序逐段吊装,将钢围檩安放于牛腿支架上，检查牛腿支架是否松动，如松动需及时补焊。优先使用较长围檩（12m标准节），减少接头数。围檩的连接部位和搭接部位使用摩擦型高强螺栓紧固连接。高强螺栓紧固分两次进行，第一次初拧，初拧扭矩值为终拧的50％-70％，第二次终拧达到规范要求值TC =200N·m，偏差不大于±10％。拼接的整个钢围檩体系应确保双榀或多榀型钢构件形成整体、共同参与受力。在基坑转角处，两个方向围檩端头必须紧贴转角，连接牢靠，防止产生不均匀的变形。
（5）托座与支撑梁安装
托座件的安装应控制其水平标高和垂直度，通过角撑、对撑、鱼腹梁的定位标高反推其顶面水平标高，误差不得超过±5mm。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆安装后的托座件须与型钢立柱桩牢靠紧固，摩擦型高强螺栓的扭矩应≥200N·m。
（6）角撑安装
角撑安装前应先在地面进行预拼接，检查预拼后支撑的顺直度,拼接支撑两头（含千斤顶及TO构件）中心线的偏心度控制在2cm之内,经检查合格后按部位进行整体吊装就位。
（7）鱼腹梁安装
鱼腹梁安装应按照设计跨度在地面进行预拼，螺栓紧固应达到设计及规范要求。钢绞线的张拉应按顺序逐根进行，考虑因钢束之间摩阻力的影响，分三次张拉到设计应力（其值分别为设计应力的20%、70%、100%），以保证整个鱼腹梁钢束张拉完毕后满足设计规定应力值。
（8）型钢对撑安装
型钢对撑安装应在地面进行预拼，严格控制支撑平面的平直度，拼接支撑两头中心线的偏心度控制在±2mm以内；两端安装就位后的标高差不大于20mm及整个对撑长度的1/600；整体挠曲度控制不大于跨度的1/1000；对撑与对撑的水平轴线偏差不大于30mm；构件SC的放置空挡中必须使用相对应钢板垫紧贴密，防止支撑体系整体偏心。
（9）传力件安装
施加预应力之前，必须预先安装整个型钢支撑体系的限位焊接即T型传力件，传力件与围护的后置埋件及钢构等的焊接应逐层累焊至填满坡口。
（10）预应力施加
检查各部件螺栓的连接是否紧固，围檩与围护体系的连接状态；先加压对撑, 然后张拉鱼腹梁，最后角撑加压。
3、预应力鱼腹梁支撑基坑变形控制
本工程地处城市中心区，基坑的变形不但涉及自身的安全和稳定，还将影响到其上栈桥（临时主干道路）、周边高层建筑、城市主要管网和构筑物的安全和运行。由于本工程时间非常紧张，同时要求基坑开挖期间不影响道路正常通行，经多方案比对，在B区采用预应力鱼腹梁支撑体系，该体系型钢对撑之间无立柱，开挖工作面大，降低了基坑开挖的难度，刚度大，变形较小。为控制基坑变形，需满足以下几个方面：
（1）由于B区基坑宽度24m，型钢对撑主肢采用一排3根H350mm×350mm×12mm×19mm型钢横向连接而成，根据经验值计算，围护桩顶的水平位移满足设计要求，经有限元分析计算，基坑鱼腹梁处的刚度是角撑处6-8倍，因此在施工时应注意控制好角撑部位的连接，严格按规范要求施工。
（2）要使得预应力鱼腹式水平支撑正常工作，需型钢对撑及鱼腹梁等构件完全安装完毕，并分步施加预应力，支撑系统结构传力封闭后才能有效发挥作用。为此需按照设计要求进行专业化施工，保证变形满足要求。
（3）减少基坑周边堆载影响，加强对基坑周边变形的监测，在SMW工法桩施工、土方开挖及支撑结构组装时，严格按照预定规范规定要求进行。
4、结语
装配式预应力鱼腹梁型钢支撑是采用H型钢，在H型钢预留孔，通过螺栓连接，安装和拆除均比较方便，由于螺栓连接，H型钢主撑之间可以通过连杆形成空间桁架结构，刚度大，型钢可以回收利用，节能环保。本工程采用该方法施工，工期短，对周围环境影响小，施工快捷，安全可靠，可为城市中心区基坑施工提供借鉴。
参考文献：
[1] 张希黔.建筑施工科技创新及应用[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.
[2] 董向锋，曹国华.城市中心区交通改善研究——以南通市十字街地区为例[J] .江苏城市规划.2006（7）：30-34.
[3]刘发前，卢永成.超大跨度基坑的设计问题及其处理[J] .建筑施工.2012（9）：30-34.869-871
论文作者:刘加华
论文发表刊物:《基层建设》2015年29期
论文发表时间:2016/5/18
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