中國建筑第八工程局有限公司工程研究院，上海 200122

基坑工程常采用鋼筋混凝土支撐，但拆除后會(huì)形成建筑垃圾，雖然有部分企業(yè)嘗試將其資源再利用，但是效率不高、成本較大，建筑垃圾的產(chǎn)生量遠(yuǎn)大于其再利用量。同時(shí)，混凝土支撐在拆除的過程中會(huì)產(chǎn)生噪聲、振動(dòng)和粉塵污染等問題，常遭到工程項(xiàng)目周邊居民的投訴。在基坑工程領(lǐng)域，由于鋼支撐具有可重復(fù)利用、工期短等特點(diǎn)，漸漸得到廣泛應(yīng)用，新型H型鋼支撐便是其中一類。目前，新型H型鋼支撐的國內(nèi)應(yīng)用主要以雙拼新型H型鋼支撐為主，一般每組支撐中心間距在15m左右，可以滿足大部分基坑工程的施工要求，且工期、造價(jià)等各方面均具有較好的效益。但是，對(duì)于一些施工空間要求較大的工程，雙拼新型H型鋼支撐較難滿足要求，這類基坑大部分仍采用混凝土支撐進(jìn)行施工。為了滿足這部分基坑的需求，選用大間距的新型H型鋼支撐的設(shè)計(jì)方案后，還能否保持原有雙拼新型H型鋼支撐的效益優(yōu)勢，需要開展進(jìn)一步的應(yīng)用研究。

1 工程概況

鄭州某項(xiàng)目基坑平面形狀類似矩形，長約248m，寬約84m，為地下三層的停車庫?；铀闹転榕R時(shí)道路，除了西側(cè)臨時(shí)道路的另一側(cè)為荒地，其他臨時(shí)道路另一側(cè)均為同時(shí)施工的其他基坑，各基坑邊與該項(xiàng)目基坑上邊線間距為26～34m。北側(cè)、東側(cè)臨時(shí)道路下為已建成地下通道，南側(cè)臨時(shí)道路下為運(yùn)營中的地鐵區(qū)間隧道，隧道外沿距基坑上邊線最近約11m。結(jié)合地下一層結(jié)構(gòu)情況，基坑南側(cè)頂部采用1∶0.8放坡開挖2m后設(shè)置1000@1200mm長14.45m灌注樁，灌注樁北側(cè)16m處設(shè)置長34.5m、厚800mm的地下連續(xù)墻作為地下二三層基坑的圍護(hù)，灌注樁頂與地下連續(xù)墻頂標(biāo)高相差4.55m，如圖1所示。其他三邊均采用直接放坡到地下連續(xù)墻頂，再由長34.5m、厚800mm的地下連續(xù)墻作為第二、三層基坑的圍護(hù)。地下連續(xù)墻范圍內(nèi)開挖深度為10.6m?？辈炱陂g地下水埋深8m，土層參數(shù)如表1所示。

圖1 基坑南側(cè)剖面圖（單位：mm）

表1 土層參數(shù)

2 支撐方案

（1）原支撐方案。原設(shè)計(jì)采用地下連續(xù)墻+一道混凝土支撐的方案，由4組雙拼的混凝土對(duì)撐和4組角撐組成，對(duì)撐間中心距為48m，凈間距為40m。主撐采用1200mm×800mm尺寸，其他連桿均采用1000mm×800mm。

（2）鋼支撐方案。從保護(hù)南側(cè)臨近地鐵區(qū)間線路出發(fā)，盡量縮短基坑暴露時(shí)間，提高主動(dòng)控制周邊環(huán)境變形的能力，將原本的混凝土支撐變更為新型H型鋼支撐。為盡量保證大空間施工，經(jīng)過對(duì)雙拼、三拼和四拼的新型H型鋼支撐的布置、受力和變形分析后發(fā)現(xiàn)，四拼支撐可較好地兼顧凈距、受力和變形的控制。最終選用6組四拼對(duì)撐+4角部雙拼角撐的支撐方案，型鋼型號(hào)為H400mm×400mm×13mm×21mm，如圖2所示。

（3）施工順序?；幽喜績蓚€(gè)角均為直角，可從任意邊開始施工，兼顧對(duì)撐的施工順序，最終按由南向西的施工順序進(jìn)行，并將千斤頂設(shè)置于南端。由于北側(cè)兩個(gè)角北邊傾斜，因此從西側(cè)和東側(cè)分別向北側(cè)進(jìn)行施工，千斤頂設(shè)置于西端、東端。拼裝前應(yīng)對(duì)每根支撐的安裝位置進(jìn)行測量放線，并與支撐設(shè)計(jì)長度進(jìn)行比較，確認(rèn)無誤后按設(shè)計(jì)方案中給定的千斤頂預(yù)頂行程設(shè)置千斤頂。待支撐安裝完畢后，支撐與圍檁間較小間隙用要求強(qiáng)度的細(xì)石混凝土填實(shí)。

3 效果分析

為分析四拼新型H型鋼的應(yīng)用效果，對(duì)其各方面與雙拼型鋼的效果進(jìn)行對(duì)比分析。

（1）軸力檢測結(jié)果。施加預(yù)加軸力前，在從西往東的第二組對(duì)稱上，每根支撐的腹板處安裝了振弦式傳感器，以監(jiān)測支撐軸力情況。軸力監(jiān)測結(jié)果如圖3所示，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果可發(fā)現(xiàn)，第一次預(yù)加軸力施加超過24h后，軸力損失約為30%～50%，進(jìn)行軸力補(bǔ)償后，軸力基本不再損失，可保持穩(wěn)定，表明軸力補(bǔ)償過程是很有必要的，與雙拼新型H型鋼支撐的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相符。隨著支撐臨近區(qū)域基坑開挖，軸力不斷上升，最終穩(wěn)定在一個(gè)區(qū)間，對(duì)撐軸力監(jiān)測結(jié)果偏大，這是由于施加預(yù)加軸力在4月，開挖完成結(jié)果為6月，氣溫有較大提升，從而對(duì)支撐軸力產(chǎn)生影響。外側(cè)支撐軸力損失小于中部支撐，這是因?yàn)橥獠恐沃苯优c八字撐相連，受其傳力影響，軸力損失較小。外側(cè)支撐軸力略大于中部支撐軸力，同樣是因?yàn)榘俗謸斡绊?，承受了各組支撐間的土壓力，同時(shí)每組鋼支撐內(nèi)部受到自身變形協(xié)調(diào)影響后，導(dǎo)致出現(xiàn)外側(cè)支撐略大于中部支撐的情況。

圖3 對(duì)撐軸力監(jiān)測圖（單位：cm）

通過監(jiān)測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，四拼新型H型鋼支撐的設(shè)計(jì)方案中，每組四根支撐的軸力基本相等，保證了同組支撐受力的均勻性，避免了支撐間連桿受剪，從而保證了體系的受力安全。這表明四拼支撐可以像雙拼支撐一樣，保證體系的受力合理，可成功應(yīng)用于類似的基坑工程中。

（2）施工空間。大部分雙拼支撐的間距一般為12～15m，凈間距為10～12m。四拼支撐的水平中心間距為29m，凈間距為19m。四拼支撐實(shí)現(xiàn)了大凈距的支撐布置，為多機(jī)械同時(shí)施工提供了作業(yè)面。

（3）社會(huì)效益。原設(shè)計(jì)方案需用約2400m3的混凝土，四拼新型H型鋼支撐的用鋼量為1164t，與雙拼新型H型鋼支撐相同，1t用鋼量可節(jié)省2～3m3的混凝土，即使用四拼新型H型鋼支撐減少了至少2400m3的建筑垃圾排放，具有顯著的社會(huì)效益。

（4）工期和成本。根據(jù)項(xiàng)目的測算，與原方案相比最終節(jié)省工期3個(gè)月，節(jié)省成本約13.6%，與雙拼新型H型鋼支撐的效果相近。

4 結(jié)論

通過四拼新型H型鋼支撐的工程應(yīng)用效果分析可以得出以下結(jié)論：

（1）四拼新型H型鋼支撐受力均勻合理，適合用作基坑工程的內(nèi)支撐。

（2）四拼新型H型鋼支撐可實(shí)現(xiàn)大間距和大凈距的要求，可滿足工程項(xiàng)目對(duì)施工空間的特殊需求。

（3）四拼新型H型鋼支撐具有與雙拼新型H型鋼支撐相同的社會(huì)、工期和成本效益，可大幅度減少基坑工程產(chǎn)生的建筑垃圾、縮短工期和降低成本。