摘要：装配式基坑支撑结构在工程完成后进行支护结构拆除和基坑回填处理,能够实现方便施工、缩短工期、节约成本的目的,因此在盾构、顶管等地下工程施工中的竖井支撑工程中得到了广泛应用。本文依据实际工程概况，结合装配式基坑型钢支撑体系的组成结构，对其施工技术进行分析探讨，并针对指出施工质量控制的要点。
关键词：基坑支护结构；新型装配；钢支撑
前言
随着社会的进步,经济的发展，人们纷纷涌向了大城市,导致一线城市人口剧增, 即使城市的规模在一步步的扩大,但城市用地依然日益紧张,这就使得城市的高楼越盖越高,地基基坑越来越深,而有相关研究表明基坑工程发生的事故有10%以上都是深基坑工程引发的，惨痛的代价愈发引起人们对高层建筑的深基坑工程的高度关注视，因此必须结合新型装配式基坑型钢支撑项目的研究，掌握好施工技术及其施工质量控制要点。
1.工程概况
某工程装配式基坑钢支撑的布置范围为II期基坑地下2层的部分基坑，分南北2个区域(图1)。II期基坑面积约20000m2，周长630m，开挖深度8.70～9.25m，钢支撑区域面积5000m2。钢支撑采用400mm× 400mm×13mm×21mm的H型钢，钢围檩采用双拼500 mm×500 mm×25mm×25mm的H型钢。钢支撑采用装配式施工，在现场采用螺栓拼装。
图1 钢支撑布置示意
2.结构组成
装配式基坑型钢支撑体系由钢围檩、钢支撑、液压千斤顶、横杆、八字撑、牛腿、系杆以及节点等组成，通过现场装配的方式进行施工(图2)。该体系具有绿色环保、可重复使用、能够结合预压力快速形成支撑刚度、有利于保护周边环境等优势。
图2 装配式钢支撑结构组成
3.具体施工技术
3.1 标准化施工流程
为确保施工效率与质量，应结合现场实际状况、图纸要求，分解细化各道施工工序，总结形成装配式钢支撑标准化施工流程(图3)。
3.2 测量放线
测量放线是实现钢支撑精确安装的前提工作，测量放线的不准确、缺项都会给钢支撑的安装造成一定的困难和返工，特别是混凝土支撑、围护桩的施工误差较大会给钢支撑的精准安装带来一定的麻烦。测量的项目包括标高和轴线长度。测量的标高包括系杆底部标高、围檩底部标高、钢支撑埋板标高及围檩埋板标高(图4)。轴线长度是指沿钢支撑轴线从混凝土支撑边缘到围护桩边缘的距离。通过比较实际测量长度与设计长度的关系，来确定拟安装钢支撑构件的总长度及3个间隙的距离，包括钢围檩边缘到围护桩边缘的距离、钢支撑边缘到钢围檩边缘的距离、钢支撑边缘到混凝土支撑边缘的距离(图5)。只有精确掌握各部分的尺寸，才能一步到位地实现钢支撑的精确安装。
图3 标准化施工流程
图4 标高测量
图5 轴线长度测量
3.3 构件编码与拼装
为了提高安装效率，将多根长度较短的钢构件拼装成长度较长的钢构件后再进行安装(图6)。根据塔吊吊重性能、上层混凝土支撑的网格尺寸及位置对钢构件吊装长度的限制，合理确定被吊钢构件的拼装长度。对拼装好的钢构件进行编码，并按安装顺序堆放，以最大效率地为钢构件的安装提供准确明了的指导。拼装的构件包括钢围檩、钢支撑、八字撑以及系杆。
图6 构件编码与拼装
3.4 安装构件
3.4.1 安装牛腿
牛腿包括支托钢围檩、钢支撑及系杆的牛腿(图7)， 钢围檩牛腿与工法桩采用焊接的方式连接，与钻孔灌注桩通过化学锚栓连接，钢支撑牛腿通过焊接的方式连接到预埋板上，系杆牛腿焊接在格构柱上。钢围檩的牛腿安装后，所有牛腿的上表面标高应相等，为了使其与钢围檩均匀接触、传力，所有焊缝质量应满足设计及规范要求，并 需通过现场焊缝的质量检测。
图7 围檩牛腿及系杆牛腿
3.4.2 安装系杆
系杆搁置在格构柱牛腿上，并通过焊缝与牛腿及格构柱连接。安装系杆的目的是为了形成钢支撑的支座，承担钢支撑的竖向荷载，每个支座位置安装双根槽型系杆，为了增强系杆的侧向稳定性，采用短角钢以一定的间距将2根系杆的翼缘连接在一起。
3.4.3 安装围檩
钢围檩安装在牛腿上，现场采用从西到东的顺序进行安装。钢围檩到围护桩的距离依据现场测量放线确定，钢围檩沿其轴线放线的位置依据钢支撑的位置确定。在安装钢围檩的过程中，要不断复核其定位点的位置，确保其位置正确。钢围檩与混凝土围檩通过埋板采用螺栓连接，为了方便后续钢围檩的拆除，在埋板与钢围檩间安装一段长度较短的接头，并通过螺栓与钢围檩及埋板连接。
3.4.4 安装钢支撑、千斤顶
钢支撑从围檩侧向混凝土支撑侧安装，按照施工方案，每根钢支撑分3段依次安装，每段钢支撑之间采用螺栓拼接。第3段钢支撑与千斤顶拼装后再安装，安装完成后，第3段钢支撑与埋板间会留下一定的间隙，该间隙将在千斤顶加压时进行消除。由于钢支撑拼装后的长度大于上层混凝土支撑网格的对角线长度，故采用倾斜一定角度的吊装方法通过混凝土支撑网格，落地后，再改为水平吊装就位。在安装钢支撑的过程中，注意钢支撑下部的支座位置，要及时形成稳定结构，避免钢支撑发生倾覆。
3.4.5 安装八字撑及横杆
为了减小钢围檩的弯矩，在其与钢支撑的交叉处布置八字撑。八字撑与钢支撑通过螺栓连接，与钢围檩通过接头连接。先将接头安装在钢围檩上，再将八字撑搁置在接头上并用螺栓固定。在接头与八字撑、钢围檩所围成的间隙内浇筑细石混凝土，以传递八字撑与钢围檩间的作用力，细石混凝土可浇筑在尺寸较大的塑料袋中，并振捣密实，塑料袋与边缘板件应接触紧密。
3.4.6 紧固螺栓及平直度检查
螺栓拧紧分初拧和终拧2步，在初拧前后、终拧前后均应检查钢支撑的竖向、水平向挠曲变形，并将挠曲变形控制在规范要求范围内，以便让钢支撑更好地发挥承载力。按从西向东、从钢围檩侧向千斤顶侧的顺序，采用扭矩扳手对所有螺栓进行初拧和终拧。
3.4.7 安装节点
为增强钢支撑的稳定性，钢支撑与系杆间应设置滑动支座。滑动支座由顶底部的4根角钢及4套长螺栓组成。滑动支座只约束钢支撑的竖向变形，不约束钢支撑的轴向位移，避免钢支撑的轴向变形对格构柱的稳定性造成不利影响，尤其在施加预压力时，应拧松滑动支座的螺栓。在系杆上安装限制钢支撑侧向变形的限位件，以减小钢支撑的 计算长度，增强钢支撑的侧向稳定承载力，限位件的焊缝应满足设计要求。
3.5浇筑间隙部位的混凝土
浇筑细石混凝土的部位包括钢围檩与围护桩的间隙、钢围檩与八字撑的间隙。在浇筑钢围檩与围护桩的间隙前，先清理干净围护桩上的虚土，并对围护桩的表面进行凿除，使其处在同一竖直平面内。模板要架设牢固，在与钢围檩及围护桩接触紧密后，进行混凝土浇筑，并振捣密实。应选择高强度的细石混凝土，为了缩短达到设计强度的时间，可加入适量的早凝剂。在钢围檩与八字撑的间隙内将细石混凝土浇筑在尺寸较大的塑料袋中，并振捣密实，塑料袋与边缘板件应接触紧密。
3.6 施加千斤顶预压力
为控制基坑变形，通过液压千斤顶对钢支撑施加1100kN的设计预压力，分3级施加，第1级施加40%，第2级施加30%，第3级施加30%。千斤顶布置在钢支撑端部，靠近中部混凝土支撑，共设置16个千斤顶，分为4组，形成4组对撑。当混凝土支撑达到设计强度后，施加钢支撑预压力，每组4个千斤顶的预压力应同步施加，通过手动油泵加载(图8)。
图8 施加预压力
施加预压力前，应拧松连接钢支撑与系杆的滑动支座的螺栓，释放钢支撑的轴向位移，避免造成钢支撑的轴力不均匀以及钢支撑的变形对格构柱的稳定性造成不利影响。在施加预压力的过程中，应对钢支撑的轴力、竖向挠度进行监测，监测数值不应超过限定数值。
4.施工质量控制要点
(1)钢支撑进场验收时，须检查加工成型的钢构件是否平直，不平直的要进行矫正;并检查钢构件的截面尺寸、杆件长度、螺栓孔数据以及钢材等级是否满足设计要求。
(2)基坑开挖应严格遵守“分层开挖”的原则，钢支撑安装应与土方开挖密切配合，采用中心挖槽法开挖钢支撑附近土方，挖到设计标高后及时安装钢支撑并施加预压力，以减少无支撑暴露时间。钢支撑对施工荷载很敏感，因此严禁机械碰撞钢支撑。
(3)钢支撑拼装时必须按顺序对称紧固螺栓，同时为防止钢支撑在施加轴力时产生过大的挠度，在施加轴力前先将挠度校正至水平。钢支撑的安装误差应符合以下规定: 钢支撑轴线偏差在-2～2 cm之间，钢支撑两端的标高差≤2cm和支撑长度的1/600，钢支撑的挠曲度≤1/1 000，钢支撑与立柱的偏差在-5～5cm之间。
(4)对施加预压力的千斤顶要经常检查，确保其正常运行。施加预压力时，要及时检查每个节点的连接情况，并做好施加预压力的记录;严禁钢支撑在施加预压力后，因其端部和预埋件不能均匀接触而导致偏心受压;禁止因钢支撑端部和受压面不垂直而发生徐变，从而导致基坑围护水平位移持续增大，甚至出现钢支撑失稳等现象。
(5)钢支撑的稳定性是控制整个基坑稳定的重要因素之一，其安装必须准确到位:注意八字撑的稳定性，安装时每一环节均要做到精心作业;钢围檩在制作、安装过程中也必须保证其稳定、强度及变形的要求;在基坑钢支撑安装至拆除的整个施工过程中，须对钢支撑进行严格监测，确保其稳定性。
5.结语
装配式型钢支撑作为支撑的一种特殊形式,其相对于不带支撑的悬臂式结构能更好地控制变形,所以在环境条件相对复杂时,在基坑支撑工程中的应用较为广泛。有效地掌握装配式施工技术要点，实现施工装配化、标准化，能有效提升施工质量与效率，保证基坑自身的安全与稳定, 有利于保护环境，并推动建筑业的可持续发展。
参考文献
【1】戚晓鸽.基于环境条件的基坑支护结构设计与工程应用[D].郑州大学 2010
【2】梁沛.钢结构支撑在深基坑支护中的应用[J].广东建材.2009(04)
论文作者:朱德威
论文发表刊物:《基层建设》2018年第6期
论文发表时间:2018/5/25
标签：基坑论文; 预压论文; 螺栓论文; 混凝土论文; 标高论文; 千斤顶论文; 支座论文; 《基层建设》2018年第6期论文;