羅成希，喻家孟，朱能

（中國建筑第二工程局有限公司，北京 100010）

1 引言

隨著我國城市化進(jìn)程的不斷加快，城市人口不斷聚集，對(duì)于類似南昌、青島等諸多占地面積相對(duì)不足的城市而言，住宅樓的高層化是解決居民常住住房供應(yīng)需求矛盾的相對(duì)良好解決方式，也是當(dāng)前城市住房建設(shè)的重要組成部分[1-5]。

2 高層住宅樓建設(shè)與深基坑支護(hù)

高層住宅建設(shè)雖然能夠極大的節(jié)省建筑用地、降低成本，但由于高層建筑本身施工要求較高、建設(shè)相對(duì)困難。特別是考慮到高層建筑建設(shè)過程中涉及到的深基坑、高大腳手架、吊裝等等分部分項(xiàng)工程本身存在著較大的風(fēng)險(xiǎn)，而且高層建筑建設(shè)施工質(zhì)量又直接影響其后期投用的服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)期限，因此其相應(yīng)的安全與質(zhì)量保障措施的可靠性與有效性就顯得極為重要，需要特別給與關(guān)注和研究。

高層住宅施工中需要進(jìn)行深基坑作業(yè)，深基坑作業(yè)本身存在有較多的安全和質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。深基坑作業(yè)由于基坑開挖過深，在周邊建構(gòu)筑物及土層的擠壓下，基坑本身受力相對(duì)不穩(wěn)定，有整體位移甚至坍塌的風(fēng)險(xiǎn)。深基坑作業(yè)本身上下較不方便，一旦出現(xiàn)土層位移或者坍塌事故，作業(yè)人員較難疏散和撤離，應(yīng)急救援相對(duì)困難。深基坑作業(yè)存在著施工基礎(chǔ)由于受到周邊擠壓的影響，導(dǎo)致變形甚至應(yīng)力集中等現(xiàn)象，影響后期的服務(wù)質(zhì)量。因此深基坑作業(yè)時(shí)必須要規(guī)范進(jìn)行支護(hù)，防止周邊土層對(duì)邊坡的擠壓，保證施工安全有序。

3 裝配式基坑支護(hù)

在高層住宅樓的深基坑支護(hù)中，常見的裝配式基坑支護(hù)方式為型鋼組合支撐，以下對(duì)其主要應(yīng)用特點(diǎn)及施工要求、注意事項(xiàng)進(jìn)行探討和分析。

裝配式型鋼組合支撐指的是利用多種結(jié)構(gòu)件、部件構(gòu)成的用來對(duì)深基坑邊坡進(jìn)行支護(hù)的由型鋼等材料構(gòu)成的支撐系統(tǒng)，是當(dāng)前許多高層建筑深基坑作業(yè)時(shí)支撐架的組合方式之一。其整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中主要由型鋼支撐梁、組合圍檁、立柱以及對(duì)應(yīng)的連接件所構(gòu)成。如圖1為某型鋼組合支撐平面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1 型鋼組合支撐體系平面結(jié)構(gòu)示意圖

型鋼組合支撐在應(yīng)用時(shí)具有承載力大、抗震強(qiáng)度高、構(gòu)件一般采用標(biāo)準(zhǔn)件組配較為方便等等特點(diǎn)，因此在深基坑支護(hù)中應(yīng)用相對(duì)廣泛。而且由于部分型鋼組合支撐可以施加預(yù)應(yīng)力，使得整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性大幅增強(qiáng)，因此其對(duì)環(huán)境應(yīng)用的適宜性也大幅提升，如軟土地基等位置的深基坑支護(hù)處理，其效果一般較好。但是由于型鋼組合支撐本身制造與裝配要求相對(duì)較高，且施工成本較高，因此在實(shí)際應(yīng)用中也存在著一定的困難。如圖2為某項(xiàng)目型鋼組合支撐現(xiàn)場圖。

圖2 某項(xiàng)目型鋼組合支撐現(xiàn)場圖

3.1 型鋼支撐梁

型鋼支撐梁是利用H型鋼標(biāo)準(zhǔn)件組合而成的支撐梁，其在實(shí)際施工時(shí)由于受到現(xiàn)場實(shí)際條件限制也需要設(shè)置部分非標(biāo)準(zhǔn)件H型鋼。在應(yīng)用時(shí)由于可以施加預(yù)應(yīng)力使得其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性相對(duì)更強(qiáng)，該類型支撐梁一般用作對(duì)撐、角撐以及八字撐等形式。

3.2 組合圍檁

組合圍檁是由多根H型鋼標(biāo)準(zhǔn)件組配而成的受力件，有時(shí)候也利用H型鋼搭配混凝土梁利用螺栓裝配，其受力一般為水平方向，在應(yīng)用時(shí)一側(cè)與支護(hù)墻連接另一側(cè)與型鋼支撐梁連接。

3.3 連接件

在裝配式型鋼組合支撐中，最常見的連接件為三角傳力件，該連接件的作用是在支撐梁與支撐梁之間或者支撐梁與組合圍檁斜交等位置形成傳力連接以保證整體穩(wěn)定性。

4 型鋼組合支撐應(yīng)用注意事項(xiàng)

型鋼組合支撐多數(shù)情況下需要施加預(yù)應(yīng)力，因此其整體施工流程相對(duì)復(fù)雜。其重點(diǎn)施工流程主要有：施工方案編制、施工準(zhǔn)備、土方開挖、型鋼支撐梁安裝、預(yù)應(yīng)力施加作業(yè)、拆除等等。以下對(duì)其重點(diǎn)工作步驟進(jìn)行探討。

4.1 施工方案編制

由于深基坑施工作業(yè)本身屬于危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程作業(yè)，在實(shí)際施工前必須要根據(jù)國家法律法規(guī)及上級(jí)單位要求編制施工方案并進(jìn)行會(huì)簽，超過一定規(guī)模的還需要組織專家論證。

在進(jìn)行型鋼組合支撐施工方案編制時(shí)應(yīng)注意綜合考慮施工作業(yè)區(qū)域內(nèi)的水文和地質(zhì)條件，以及周邊建、構(gòu)筑物可能施加的對(duì)深基坑土層的受力影響。由于高層建筑項(xiàng)目一般在城市核心區(qū)域，其周邊配套的地下公輔管道也對(duì)深基坑周邊土層受力情況存在一定的影響，因此需要提前的計(jì)算和考慮。

方案編制時(shí)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注對(duì)于結(jié)構(gòu)件的承載力計(jì)算及驗(yàn)算。如型鋼支撐梁的截面強(qiáng)度計(jì)算公式如式1所示。

式中：N為軸心壓力設(shè)計(jì)值，kN；An為組合界面凈截面面積，m2；Mx、My為同一截面處繞x軸和y軸的彎矩設(shè)計(jì)值，kN·m；Wnx、Wny為組合截面對(duì)x軸和y軸的凈截面模量，m3；f為鋼才強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，kPa。

而對(duì)于部分軟土地質(zhì)條件下如果是地基平面尺寸相對(duì)較大且開挖深度較深的情況在施工方案編制時(shí)還應(yīng)提前制定一定的控制措施來提升基坑穩(wěn)定性和支撐體系的支撐效果，如利用分坑方式控制型鋼支撐梁的長度來控制變形的影響，利用與混凝土支撐體系的配合來增強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，利用加大圍護(hù)墻的剛度來降低土層位移帶來的側(cè)向壓力，利用基坑土體加固等方式來降低支撐體系的荷載壓力等等。

4.2 施工前準(zhǔn)備

施工前準(zhǔn)備一共包含結(jié)構(gòu)件作業(yè)前準(zhǔn)備以及作業(yè)面施工前準(zhǔn)備等等部分。

1）結(jié)構(gòu)中作業(yè)前的準(zhǔn)備

結(jié)構(gòu)件作業(yè)前準(zhǔn)備內(nèi)容主要是由施工方或者供貨方在預(yù)制場或生產(chǎn)車間范圍內(nèi)根據(jù)施工方案要求預(yù)制支撐體系相關(guān)材料，型鋼組合支撐的預(yù)制一般為標(biāo)準(zhǔn)件可以批量化制作，而對(duì)于部分非標(biāo)準(zhǔn)件則需要根據(jù)具體的設(shè)計(jì)要求制作完成，制作時(shí)應(yīng)注意材料的選擇以及結(jié)構(gòu)尺寸，特別應(yīng)注意預(yù)留安裝口和裝配位置的精確定位。

結(jié)構(gòu)件到場后應(yīng)注意對(duì)結(jié)構(gòu)件的驗(yàn)收和檢查，特別是對(duì)于材質(zhì)的檢測及與設(shè)計(jì)文件要求尺寸、結(jié)構(gòu)的符合性驗(yàn)收，驗(yàn)收時(shí)應(yīng)留有檢查檢測記錄?，F(xiàn)場需要臨時(shí)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)件時(shí)應(yīng)做好墊板措施以及防盜、防雨雪等措施。

2）作業(yè)面施工前準(zhǔn)備

作業(yè)面施工前準(zhǔn)備的主要工作任務(wù)在于圍護(hù)樁的施工，其主要施工步驟有樁位放線、埋設(shè)鋼護(hù)筒等等。在實(shí)際施工過程中由于施工作業(yè)人員的技能水平的限制使得其樁位放線往往存在有一定的偏差，而埋設(shè)鋼護(hù)筒作業(yè)也無法完全符合設(shè)計(jì)文件要求，因此在實(shí)際作業(yè)時(shí)必須要落實(shí)專業(yè)技術(shù)人員的現(xiàn)場檢測檢驗(yàn)以及作業(yè)旁站和驗(yàn)收等等控制措施，防止偏差的出現(xiàn)。

4.3 土方開挖與型鋼支撐梁安裝

在作業(yè)時(shí)土方開挖與型鋼支撐梁安裝一般分層施工，如在某項(xiàng)目上采用兩層土方開挖方式在每層土方開挖前進(jìn)行預(yù)先支撐并且在每層土方開挖后立即組織安裝型鋼支撐梁。

土方開挖的注意點(diǎn)在于開挖位置和開挖方式的選擇與控制，考慮到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性應(yīng)嚴(yán)格禁止超挖現(xiàn)象的出現(xiàn)，在復(fù)雜地質(zhì)條件如軟土地質(zhì)條件下的開挖一般要分層分段開挖，開挖時(shí)機(jī)械設(shè)備應(yīng)對(duì)稱作業(yè)，防止局部區(qū)域土層受力不穩(wěn)引起的坍塌事故出現(xiàn)。

在土方開挖到一定階段，一般為第一道型鋼支撐梁下0.5m～0.8m標(biāo)高位置時(shí)，立即組織人員進(jìn)行第一道型鋼支撐梁的安裝，安裝時(shí)應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計(jì)文件結(jié)構(gòu)要求進(jìn)行，在部分區(qū)域的結(jié)構(gòu)件安裝時(shí)應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計(jì)方案組配特殊有需要的應(yīng)該進(jìn)行焊接處置。此時(shí)應(yīng)檢查焊接質(zhì)量，防止關(guān)鍵受力點(diǎn)點(diǎn)焊或者未焊透等現(xiàn)象出現(xiàn)。

立柱的安裝施工時(shí)應(yīng)注意立柱在轉(zhuǎn)運(yùn)及吊裝過程中應(yīng)有防止其平整度受損的措施，特別是注意立柱吊裝的吊點(diǎn)選擇以及吊裝方式的選擇。在立柱安裝時(shí)應(yīng)有控制立柱定位偏差、垂直度偏差以及轉(zhuǎn)向偏差的措施并落實(shí)。如果現(xiàn)場施工時(shí)需要借助立柱充當(dāng)立柱樁，還應(yīng)特別注意其插入土體的方式，一般可選擇用靜壓方式進(jìn)行插入，若靜壓插入相對(duì)困難無法實(shí)現(xiàn)也可采用引孔等輔助方式。

4.4 預(yù)應(yīng)力施加

預(yù)應(yīng)力施加應(yīng)跟隨結(jié)構(gòu)件安裝配套進(jìn)行，在施工時(shí)常見的預(yù)應(yīng)力裝置主要有加載橫梁、千斤頂、保力盒和墊板等等，將預(yù)應(yīng)力裝置規(guī)范設(shè)置在型鋼組合支撐的對(duì)撐或者角撐端部等等位置，在預(yù)應(yīng)力施加完成后應(yīng)由現(xiàn)場管理人員和技術(shù)人員對(duì)預(yù)應(yīng)力裝置施加情況進(jìn)行檢查。

預(yù)應(yīng)力施工時(shí)的注意事項(xiàng)有：所用千斤頂應(yīng)為經(jīng)過標(biāo)定的計(jì)量裝置；型鋼組合支撐安裝完畢并經(jīng)過檢驗(yàn)合格后方可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力施加；每級(jí)預(yù)應(yīng)力施加完成且保持10min以上受力穩(wěn)定后方可施加下一級(jí)壓力，若整體壓力已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)值，則應(yīng)在壓力保持穩(wěn)定10min之后才可進(jìn)行鎖定。

4.5 拆除

在深基坑作業(yè)地下基礎(chǔ)及其周邊傳力帶混凝土強(qiáng)度全部檢測達(dá)標(biāo)合格后，可以逐步開始進(jìn)行支撐體系的拆除。

拆除前應(yīng)提前釋放預(yù)應(yīng)力，應(yīng)特別注意的是，在每級(jí)預(yù)應(yīng)力釋放后應(yīng)觀察半小時(shí)左右檢查確認(rèn)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的變化情況以及基坑周邊的變形情況，若發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即進(jìn)行針對(duì)性整改，防止出現(xiàn)整體性坍塌。拆除時(shí)應(yīng)根據(jù)受力情況采用從下而上的拆除順序且拆除時(shí)候?qū)Ω鞑考牟鸪矐?yīng)遵循一定的順序。一般拆除順序?yàn)椋荷w板、系桿——型鋼支撐梁、圍檁、高強(qiáng)螺栓——托梁、托座——立柱。在實(shí)際施工作業(yè)時(shí)部分施工作業(yè)人員為了圖省事可能會(huì)違反拆除順序進(jìn)行作業(yè)，作業(yè)時(shí)存在著較大的安全隱患，因此需要項(xiàng)目管理人員進(jìn)行現(xiàn)場檢查和監(jiān)督。

5 結(jié)語

型鋼組合支撐在邊坡防護(hù)和支撐方面展示了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、支撐效果較好等特點(diǎn)，在當(dāng)前諸多高層住宅樓的深基坑作業(yè)中大量使用，其在實(shí)際施工作業(yè)中需要特別注意施工方案的編制以及施工過程中的控制。