肖文瑤

摘 要：深基坑支撐系統(tǒng)由水平支撐和豎向支撐兩部分基本構(gòu)件組成，為了解決深大復(fù)雜基坑內(nèi)支撐易失穩(wěn)的難題，鋼格構(gòu)柱豎向支撐體系得到了廣泛的應(yīng)用。本文通過(guò)鋼格構(gòu)柱在太原雙塔北路地道工程中的實(shí)際應(yīng)用，從深基坑豎向支撐工藝特點(diǎn)入手，重點(diǎn)研究了其施工工藝和方法，以期為類似復(fù)雜基坑工程施工提供借鑒。

關(guān)鍵詞：深基坑;豎向支撐;鋼格構(gòu)柱;質(zhì)量控制

中圖分類號(hào)：TU753文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2021）10-0080-03

Research on Construction Technology of Vertical Bracing System of Steel Lattice Column in Deep Foundation Pit

XIAO Wenyao

（China Xiong'an Group Infrastructure Co.， Ltd.，Baoding Hebei 071000）

Abstract： The support system of deep foundation pit is composed of horizontal support and vertical support. In order to solve the problem of instability of support in deep and complex foundation pit， the vertical support system of steel lattice column has been widely used. Through the practical application of steel lattice column in Taiyuan Shuangta North Road Underpass project， starting from the characteristics of deep foundation pit vertical support technology， this paper focused on its construction technology and method， in order to provide a reference for similar complex foundation pit engineering construction.

Keywords： deep foundation pit;vertical support;steel latticed column;quality control

隨著工程施工技術(shù)的不斷革新，地下空間大面積開(kāi)發(fā)成為一種可能，而地下結(jié)構(gòu)修筑設(shè)計(jì)的范圍較廣，施工難度逐漸增大。地下結(jié)構(gòu)修筑設(shè)計(jì)中，較為典型的工程是深基坑開(kāi)挖支護(hù)?；娱_(kāi)挖支護(hù)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，也是一項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)工程，內(nèi)支撐系統(tǒng)由水平支撐和豎向支撐兩部分基本構(gòu)件組成。在此方面，諸多學(xué)者都進(jìn)行了研究，且取得了較大研究成果。彭濤等研究了深基坑及地鐵破壞的風(fēng)險(xiǎn)因素，并對(duì)此進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[1];任志亮針對(duì)樁錨支撐中的預(yù)應(yīng)力損失問(wèn)題，結(jié)合理論分析和模型研究提出了內(nèi)支撐+格構(gòu)柱的支撐體系[2];陳保國(guó)等研究了深基坑采用地下連續(xù)墻應(yīng)力集中問(wèn)題，并研究了設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)差異對(duì)實(shí)際工程造成的安全問(wèn)題[3];房有亮等基于工程實(shí)例研究了密集建筑區(qū)域深基坑支護(hù)體系受力和安全問(wèn)題，實(shí)踐應(yīng)用了支撐軸力伺服系統(tǒng)[4];李博等基于基坑施工現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)，采用數(shù)值模擬的方法，提出了“墻-撐-錨”組合支撐體系[5];宋利文研究了基坑支護(hù)體系冗余度設(shè)計(jì)問(wèn)題[6];周群立等研究了基坑開(kāi)挖引起中立柱隆起對(duì)支撐承載力的影響，提出了增大支撐結(jié)構(gòu)橫斷來(lái)減少影響性[7];白曉宇等通過(guò)數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，對(duì)比分析了不同組合支護(hù)體系的基坑變形規(guī)律[8]。為了解決深大復(fù)雜基坑內(nèi)支撐易失穩(wěn)的難題，鋼格構(gòu)柱豎向支撐體系得到了廣泛應(yīng)用。

1 工程概況

雙塔北路地下通道呈南北走向，位于太原站東側(cè)，起止樁號(hào)分別為STK0+325和STK1+695。地下通道主要由暗埋段和敞開(kāi)段兩部分組成，其中，敞開(kāi)段采用明挖法施工，基坑最寬處達(dá)43.9 m，最窄處為10.25 m，基坑深度為4～17 m，基坑總面積約為30 840 m2。

受周邊環(huán)境、道路保通要求及紅線的影響，主要采用基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)。支護(hù)結(jié)構(gòu)主要采用樁撐體系，圍護(hù)壁+多道內(nèi)支撐的圍護(hù)形式，圍護(hù)壁采用鉆孔灌注樁/型鋼水泥土攪拌墻，水平支撐采用Φ609 mm×16 mm的鋼管支撐，豎向支撐采用460 mm×460 mm鋼格構(gòu)柱。

深基坑立柱支撐主要由格構(gòu)柱和立柱兩部分組成。其中，格構(gòu)柱由兩部分組成，上部采用鋼格柱，下部采用樁徑為800 mm、長(zhǎng)9～12 m的鉆孔灌注樁。格構(gòu)柱立柱詳細(xì)構(gòu)造如圖1所示。

2 工藝特點(diǎn)

立柱水平支撐使用鋼格構(gòu)柱，將4根角鋼用鋼板連接形成整體結(jié)構(gòu)。鉆孔灌注樁施工過(guò)程中，將鋼格構(gòu)柱與鋼筋籠焊接錨固在樁基內(nèi)，形成立柱整體水平支撐系統(tǒng)。深基坑開(kāi)挖至鋼支撐安裝標(biāo)高位置后，用雙拼槽鋼將格構(gòu)柱相連，將水平鋼管支撐安置于連梁槽鋼上，形成深基坑內(nèi)支撐系統(tǒng)，從而保證基坑穩(wěn)定，確保施工安全。

3 施工工藝及方法

3.1 施工工藝流程

首先，加工制作格構(gòu)柱，放線確定樁位，鉆機(jī)就位灌注樁成孔;其次，成孔檢驗(yàn)，吊放鋼格構(gòu)柱鋼筋籠，檢驗(yàn)導(dǎo)管水密性，安放導(dǎo)管進(jìn)行二次清孔;最后，灌注混凝土，待鉆孔灌注樁混凝土達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，進(jìn)行土方開(kāi)挖，安裝支撐結(jié)構(gòu)，主體施工過(guò)程中，逐漸拆除鋼格構(gòu)柱支持，施工完成后實(shí)施回填土方。

3.2 施工方法

3.2.1 格構(gòu)柱加工制作。項(xiàng)目采用460 mm×460 mm鋼格構(gòu)柱，采用4根160 mm×16 mm角鋼通過(guò)400 mm×300 mm×12 mm鋼板作為綴板連接成整體。綴板間隔300 mm，與角鋼進(jìn)行滿邊焊接，角鋼與鋼格構(gòu)柱采用幫條焊接，具體如圖2所示。

3.2.2 樁位放線。以建設(shè)方提供的放樣點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，采用控制點(diǎn)坐標(biāo)，放樣樁位控制點(diǎn)。鉆機(jī)就位后，安放鋼護(hù)筒。鋼護(hù)筒直徑為1 m，長(zhǎng)度為3 m，護(hù)筒頂標(biāo)高高于地面30 cm，護(hù)筒四周采用黏性土回填夯實(shí)，防止漏漿。護(hù)筒埋設(shè)好后，對(duì)樁位進(jìn)行復(fù)測(cè)，確保護(hù)筒中心與樁中心的平面位置偏差不大于5 cm。

3.2.3 鉆孔灌注樁成孔。鉆孔灌注樁采用履帶式旋挖鉆機(jī)成孔，鉆孔設(shè)備就位，護(hù)筒內(nèi)泥漿注入，鉆機(jī)校準(zhǔn)鉆孔施工。鉆孔過(guò)程中，始終保持泥漿液面處于某一高度，孔深采用自動(dòng)探測(cè)和輔以人工檢測(cè)?，F(xiàn)場(chǎng)鉆孔如圖3所示。鉆孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，利用檢孔器檢測(cè)成孔直徑、垂直度及孔形，報(bào)監(jiān)理驗(yàn)收即可二次清孔。清孔采用換泥漿法，使其達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，拆除鉆具，移走鉆機(jī)。

3.2.4 安放格構(gòu)柱鋼筋籠。施工需要按設(shè)計(jì)要求配筋，鋼筋籠在鋼筋加工場(chǎng)同一平臺(tái)上整體制作，鋼筋接頭采用直螺紋套筒接頭，同一連接區(qū)域上接頭不超過(guò)50%。按設(shè)計(jì)要求，格構(gòu)柱插入鋼筋籠內(nèi)不小于2.5 m，鋼筋籠與格構(gòu)柱全部焊接，焊接采用雙面對(duì)稱焊接，保證焊接質(zhì)量。焊接完成后，補(bǔ)齊該范圍加強(qiáng)箍筋，使格構(gòu)柱鋼筋籠形成一個(gè)整體。

鋼格構(gòu)柱采用小夾角起吊，對(duì)準(zhǔn)孔位，使其垂直緩慢吊入孔中，在該過(guò)程中，防止鋼筋籠觸碰孔壁?，F(xiàn)場(chǎng)施工如圖4所示。

3.2.5 安裝導(dǎo)管。灌注水下混凝土采用鋼導(dǎo)管，導(dǎo)管內(nèi)徑為250 mm。灌注混凝土前，需要進(jìn)行水密性試驗(yàn)，即現(xiàn)在進(jìn)行導(dǎo)管連接，內(nèi)部注0.6 MPa壓力，持壓2 min，現(xiàn)場(chǎng)滾動(dòng)連接導(dǎo)管，檢查導(dǎo)管是否漏水。從鋼格構(gòu)柱內(nèi)部插入導(dǎo)管，下放時(shí)要緩慢下放，避免導(dǎo)管碰撞格構(gòu)柱內(nèi)部。

3.2.6 二次清孔。清孔分兩次進(jìn)行。成孔后按照要求完成清孔，當(dāng)鋼筋籠下放后，要進(jìn)行二次清孔。清孔后，需要按照孔內(nèi)泥漿指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，泥漿比重1.03～1.10，含砂率≤8%，黏度18～20 s。沉渣厚度控制在10 cm以內(nèi)，清孔后30 min內(nèi)灌注混凝土。

3.2.7 灌注混凝土。灌注混凝土?xí)r，控制水下C30混凝土的坍落度為18～22 cm。水下混凝土灌注時(shí)，首管埋深不能小于1 m，灌注過(guò)程中，兩根導(dǎo)管內(nèi)混凝土面高度控制在2～6 m，混凝土灌注速度不宜過(guò)快，防止鋼筋浮籠現(xiàn)象的發(fā)生，樁頂部超灌50 cm。

3.2.8 土方開(kāi)挖，安裝連梁。土方開(kāi)挖至每一道鋼支撐設(shè)計(jì)標(biāo)高以下50 cm時(shí)，平整場(chǎng)地，安裝格構(gòu)柱之間的連梁。首先，在格構(gòu)柱上安裝連梁牛腿，牛腿采用厚度為12 mm的梯形鋼板，鋼板與格構(gòu)柱立柱雙面滿焊，焊縫長(zhǎng)度為400 mm。其次，在牛腿上安裝雙拼40b槽鋼，槽鋼背面緊貼格構(gòu)柱，并雙面滿焊固定。為了保證連梁穩(wěn)固，在雙拼40b槽鋼上下緣用700 mm×300 mm×12 mm鋼板滿焊連接，鋼板間距不大于2 m。格構(gòu)柱與雙拼槽鋼連梁連接示意圖如圖5所示。

3.2.9 主體結(jié)構(gòu)施工，拆除鋼支撐、連梁。深基坑開(kāi)挖完成后，進(jìn)行地道主體結(jié)構(gòu)施工?；踊捉?jīng)監(jiān)理單位和設(shè)計(jì)單位驗(yàn)收合格后，澆筑結(jié)構(gòu)墊層，施工底板防水層，并澆筑防水保護(hù)層混凝土，然后綁扎底板鋼筋，安裝端頭模板，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格后，澆筑底板混凝土至側(cè)墻以上0.5 m。結(jié)構(gòu)底板達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，拆除最下面一道鋼支撐，并拆除槽鋼連梁，如圖6所示。

3.2.10 拆除格構(gòu)柱，回填土方。地道主體結(jié)構(gòu)施工完成后，拆除格構(gòu)柱。用等離子切割機(jī)將超出混凝土表面的格構(gòu)柱按照從上往下順序割斷，用機(jī)械將格構(gòu)柱緩緩放倒，并裝車運(yùn)至材料場(chǎng)擺放整齊。拆除過(guò)程中，安全人員全程盯控，防止格構(gòu)柱碰觸施工人員。切割完成后，用磨光機(jī)將切割面打磨平整，與混凝土表面保持平順，同時(shí)，在格構(gòu)柱斷面均勻涂抹防腐蝕材料，并鋪設(shè)高分子防水材料，防止主體結(jié)構(gòu)受水侵蝕。

4 結(jié)語(yǔ)

以太原雙塔北路地道工程為例，從深基坑豎向支撐工藝特點(diǎn)入手，重點(diǎn)研究了鋼格構(gòu)柱豎向支撐體系的施工工藝和方法，以期為類似復(fù)雜基坑工程施工提供借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭濤，彭青順，鄧幫，等.臨近地鐵線路的深基坑施工風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查與評(píng)估[J].土木工程與管理學(xué)報(bào)，2020（6）：113-117.

[2]任志亮.復(fù)雜環(huán)境下地鐵車站超深基坑錨索應(yīng)力損失控制研究[J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2020（12）：3157-3165.

[3]陳保國(guó)，閆騰飛，王程鵬，等.深基坑地連墻支護(hù)體系協(xié)調(diào)變形規(guī)律試驗(yàn)研究[J].巖土力學(xué)，2020（10）：3289-3299.

[4]房有亮，盧治仁，王進(jìn)，等.基于支撐伺服組合系統(tǒng)超深基坑安全支護(hù)技術(shù)研究[J].隧道建設(shè)（中英文），2019（增刊2）：120-128.

[5]李博，王貴和，李輝，等.深基坑“墻-撐-錨”組合支護(hù)體系變形特性研究[J].結(jié)構(gòu)工程師，2019（5）：174-182.

[6]宋利文，譚燕秋.基于施工工況下冗余度的深基坑支護(hù)體系研究[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2019（增刊1）：321-326.

[7]周群立，王斌，孫宏斌.地鐵車站深基坑支撐下方中立柱設(shè)置優(yōu)化研究[J].城市軌道交通研究，2019（7）：13-16.

[8]白曉宇，張明義，閆楠，等.土巖深基坑樁-撐-錨組合支護(hù)體系變形特性[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2018（2）：454-463.