曾 暉 劉青青 蒙立強(qiáng) 白東方 鄒三兵

廣西建工集團(tuán)第四建筑工程有限責(zé)任公司 廣西 桂林 541004

目前大多數(shù)房屋建筑工程深基坑的基坑支護(hù)，一般采用傳統(tǒng)的支護(hù)樁＋鋼筋混凝土內(nèi)支撐、支護(hù)樁＋預(yù)應(yīng)力錨索、支護(hù)樁＋錨桿、支護(hù)樁＋H型鋼等方式。針對(duì)這些支護(hù)方式，需面臨如下問題：施工作業(yè)場(chǎng)地大，基坑外建筑物距離基坑上邊緣要有一定的安全距離，錨索、錨桿施工不能撓動(dòng)基坑外建筑物基礎(chǔ)，鋼筋混凝土支撐后期拆除要考慮有場(chǎng)地且符合國(guó)家綠色施工要求，基坑支護(hù)施工時(shí)間較長(zhǎng)導(dǎo)致其外露時(shí)間長(zhǎng)等，既增加了施工難度及施工期間基坑不安全因素，又增加了施工成本和工期。本文以廣西建工集團(tuán)桂林培訓(xùn)基地工程為例，針對(duì)地處城市繁華道路狹長(zhǎng)地形下的深基坑，周邊地形特殊，基坑靠近20世紀(jì)90年代建的舊住宅小區(qū)房屋（片石條形基礎(chǔ)受力性能差），采用了中心島式鋼支撐施工技術(shù)，充分利用狹長(zhǎng)地形的特點(diǎn)及新建建筑物的主體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，將基坑邊荷載迅速擴(kuò)散，同時(shí)較好地改善了傳統(tǒng)支護(hù)方法的不足之處[1-5]。

1 工程概況

廣西建工集團(tuán)桂林培訓(xùn)基地工程由1#樓、2#樓、裙樓及2層地下室組成，位于桂林市高新開發(fā)區(qū)，地處居民住宅小區(qū)與城市繁華道路中間。該建筑物地下室頂板面與旁邊居民住宅小區(qū)±0 m地面最大高差相差約5 m，且靠近其住宅小區(qū)基坑深度平均14.7 m左右。針對(duì)基坑周邊的環(huán)境特征，結(jié)合地層情況，1#樓北側(cè)基坑采用雙排樁＋鋼管支撐進(jìn)行支護(hù)設(shè)計(jì)，基坑支護(hù)平面布置如圖1所示，前、后排樁的相關(guān)參數(shù)為φ1 200 mm@2 000 mm，長(zhǎng)度分別為117、128 m，前排樁入基巖，后排樁不入基巖，后排樁離住宅建筑物最近距離為2.2 m，樁頂設(shè)1.2 m×1.0 m冠梁，混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C30，鋼管支撐采用Q235B圓鋼管，外徑609 mm，壁厚16 mm，沿基坑豎向設(shè)置1道，共27根，分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(qū)段同步安裝，鋼管兩端分別與支護(hù)樁冠梁、主體結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)連接。

圖1 基坑支護(hù)平面布置示意

2 工藝原理

3 施工操作工藝

3.1 工藝流程

施工工藝流程如圖2所示。

圖2 施工工藝流程

3.2 操作方法

3.2.1 施工準(zhǔn)備

熟悉設(shè)計(jì)圖紙、相關(guān)技術(shù)規(guī)范和驗(yàn)標(biāo)要求，做好鋼支撐堆放場(chǎng)地與運(yùn)輸便道的規(guī)劃及圖紙會(huì)審工作，準(zhǔn)備就位施工吊裝機(jī)械設(shè)備，在現(xiàn)場(chǎng)分類配套鋼支撐構(gòu)件，檢查各設(shè)備、高強(qiáng)度螺栓、工具等材料是否完好無損。

3.2.2 測(cè)量放線

根據(jù)施工圖、圖紙會(huì)審記錄，找出冠梁和主體結(jié)構(gòu)需要支撐部位的預(yù)埋鋼板，采用全站儀、塔尺、鋼卷尺等測(cè)量?jī)x器對(duì)鋼支撐端頭預(yù)埋鋼板上的鋼牛腿、托架、鋼楔塊安裝進(jìn)行精準(zhǔn)定位，并在支護(hù)樁冠梁、主體結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)處預(yù)埋鋼板鋼支撐的端頭的相應(yīng)位置焊接固定，同時(shí)用紅漆標(biāo)出其配套編號(hào)。

3.2.3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面清平

王老師：一線教師寫出來的論文，和你們的理論研究文章真的沒法比，我們的文章普遍質(zhì)量較差，缺乏理論深度，而且很多教師都是被逼無奈，被迫去寫文章、發(fā)文章的，怎么可能寫出高質(zhì)量的論文來。

在鋼牛腿、鋼楔塊安裝之前，圍護(hù)結(jié)構(gòu)（冠梁、主體結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)）處表面混凝土應(yīng)鑿平，并及時(shí)清理干凈，確保其平整度好，以滿足后期鋼支撐安裝后待施加預(yù)應(yīng)力時(shí)其軸心受壓的要求。

3.2.4 操作平臺(tái)支架搭設(shè)

操作平臺(tái)支撐架體采用扣件式鋼管腳手架，施工操作平臺(tái)采用竹跳板鋪設(shè)，經(jīng)PKPM軟件計(jì)算合理，架體底部采用細(xì)石混凝土硬化，加固鋼管立桿為φ48 mm×3.0 mm，主龍骨為φ48 mm×3.0 mm，立桿間距1 000 mm×1 000 mm，水平桿步距1.5 m，縱橫豎向剪刀撐、水平剪刀撐間距≤4 m，鄰近主樓側(cè)與結(jié)構(gòu)柱抱柱，臨邊采用鋼管架搭設(shè)封閉式圍擋。

3.2.5 鋼支撐吊運(yùn)、安裝

1）鋼支撐立柱吊運(yùn)、安裝。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，在現(xiàn)場(chǎng)加工場(chǎng)采用12.6#槽鋼組裝焊接成固定卡扣，采用高強(qiáng)螺栓法蘭連接分節(jié)、分段固定φ609 mm×16 mm鋼管，利用220 t汽車吊將分段固定好的鋼管吊裝到預(yù)定位置形成支撐立柱（為保證安全，應(yīng)在吊裝前進(jìn)行試吊），鋼支撐及其立柱由標(biāo)準(zhǔn)節(jié)、固定段、活絡(luò)端組成。

2）鋼支撐縱、橫向吊運(yùn)安裝。按照設(shè)計(jì)圖紙施工，縱向鋼支撐采用分節(jié)制作的方法，節(jié)與節(jié)之間通過高強(qiáng)螺栓法蘭連接，鋼支撐的一端設(shè)預(yù)加軸力裝置。按標(biāo)準(zhǔn)段寬度組拼成一端固定、一端活動(dòng)的鋼支撐，其長(zhǎng)度根據(jù)斷面寬度暫定，在安裝前應(yīng)先進(jìn)行拼裝，確保兩端支點(diǎn)中心線偏差小于20 mm，安裝完后，中心線總偏差應(yīng)小于30 mm。使用汽車吊先吊縱向鋼支撐，一段一段地施工，同時(shí)將端部的鋼支撐放在托架上，將靠近鋼支撐立柱的中間部位的鋼支撐放在其立柱頂部活絡(luò)頭上，并用儀器放線，同時(shí)用50 mm×100 mm方木條提前調(diào)整相鄰2段鋼支撐中心線的距離，待相鄰2段鋼支撐中心線基本在同一位置時(shí)，采用高強(qiáng)螺栓微調(diào)，最終確保整條鋼支撐中心線誤差在合理范圍內(nèi)，最后沿鋼支撐橫向方向依次吊運(yùn)安裝。

3）鋼支撐附屬構(gòu)件安裝、施工。對(duì)于基坑、建筑物轉(zhuǎn)角及變截面處支撐端部，一端設(shè)置為斜撐，其余端部均設(shè)置直撐。對(duì)于直撐端部，在其已預(yù)埋鋼墊板的托架上安裝活絡(luò)頭，采用固定端旋轉(zhuǎn)法使其活動(dòng)端較寬位置支撐于鋼墊板上，其活絡(luò)頭與支撐鋼墊板接觸面間空隙用C40及以上等級(jí)的細(xì)石混凝土填實(shí)。針對(duì)斜撐端部，按照設(shè)計(jì)圖紙操作，安裝前先將鋼墊箱與預(yù)埋在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的鋼板進(jìn)行焊接，將斜撐支座連成整體，并將斜撐鋼管擱置于鋼墊箱的牛腿鋼板上進(jìn)行支撐安裝作業(yè)，其安裝方法與直撐端部相同。

為保證縱、橫向方向的整體穩(wěn)定性及鋼支撐施工作業(yè)的安全，將其相鄰的中間立柱，采用橫向剪刀撐式連系鋼梁進(jìn)行連接，即利用汽車吊，采用12.6#槽鋼焊接交叉固定鋼支撐立柱，同時(shí)將已經(jīng)焊接組裝好的固定卡扣吊運(yùn)到鋼支撐立柱頂部的活絡(luò)頭上，根據(jù)中心島式鋼支撐的標(biāo)高及時(shí)調(diào)節(jié)活絡(luò)頭長(zhǎng)度，并往其塞入鋼楔塊鎖定，焊接好固定卡扣，確保中心島式鋼支撐部分質(zhì)量沿鋼支撐立柱方向往下傳遞，不發(fā)生偏移。

同時(shí)利用雙層保險(xiǎn)思維方式及根據(jù)局部約束性條款，在縱向方向斜、直撐端部采用“上掛下托”防脫落措施。上掛防脫落裝置由卡扣、鋼絲繩組成，一端通過膨脹螺栓與圍護(hù)結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻連接，另一端固定在鋼支撐上，每根鋼支撐兩端各設(shè)置2個(gè)防脫落裝置。下托防脫落裝置由2塊三角鋼板組成，分別焊接在預(yù)埋鋼板上。根據(jù)測(cè)量放線的油漆標(biāo)注的位置及時(shí)復(fù)查是否正確，并在相應(yīng)位置由有特種作業(yè)資格證的焊工進(jìn)行焊接，及時(shí)檢查焊縫質(zhì)量及托架位置。

3.2.6 施加支撐預(yù)應(yīng)力

1）將2臺(tái)200 t液壓千斤頂放入活絡(luò)頭頂壓位置，在活動(dòng)端施加支撐預(yù)應(yīng)力。為方便施工并保證千斤頂頂伸力一致，千斤頂采用專用托架固定成一整體，將其放在活絡(luò)頭上，接通油管后即可開泵施加預(yù)應(yīng)力；預(yù)應(yīng)力施加到位后，在活絡(luò)頭中楔緊鋼墊塊，并燒焊牢固，然后回油松開千斤頂，完成對(duì)該根支撐的第1次預(yù)應(yīng)力施加。

2）千斤頂施加預(yù)應(yīng)力時(shí)，對(duì)預(yù)應(yīng)力值做好記錄備查，預(yù)應(yīng)力施加按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。千斤頂本身必須附有壓力表，使用前需進(jìn)行標(biāo)定，2臺(tái)千斤頂必須同步施加頂力，端頭、千斤頂各軸線要在同一平面上。軸力計(jì)應(yīng)安裝在活絡(luò)頭一端，施工前根據(jù)標(biāo)定的壓力表和千斤頂線性方程，推算出壓力表實(shí)際讀數(shù)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本工程推算出的實(shí)際預(yù)加軸力為510 kN，折算壓強(qiáng)值為16.5 MPa。

3.2.7 監(jiān)測(cè)

1）軸力監(jiān)測(cè)。施加預(yù)應(yīng)力前，沿著支護(hù)樁冠梁長(zhǎng)度方向采取“隔二布一”的方式放置9個(gè)軸力計(jì)（共27根鋼支撐），同時(shí)要把軸力計(jì)的電纜線引到日后方便測(cè)量的位置，測(cè)試其初始頻率，檢查是否能正常工作，待施加預(yù)應(yīng)力之后，應(yīng)檢查軸力計(jì)所顯示的軸力是否與加載的預(yù)應(yīng)力一致。在土方開挖、地下室施工期間，應(yīng)對(duì)鋼支撐軸力計(jì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保量測(cè)頻率、量測(cè)精度滿足如表1所示的鋼支撐軸力監(jiān)測(cè)項(xiàng)目控制要求。

表1 鋼支撐軸力監(jiān)測(cè)項(xiàng)目控制要求

2）基坑支護(hù)及周邊建筑物監(jiān)測(cè)。在土方開挖、地下室施工期間，為確保鄰近住宅小區(qū)的建筑物的安全，根據(jù)最不利荷載位置原則，特選離基坑最近建筑物的一處J14、后排基坑支護(hù)樁冠梁上一處Z4進(jìn)行分析，其后排基坑支護(hù)樁冠梁Z4的垂直支護(hù)方向水平位移及周邊建筑物J14的沉降數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 Z4垂直支護(hù)方向水平位移、J14沉降數(shù)據(jù)

經(jīng)數(shù)據(jù)分析，后排基坑支護(hù)樁冠梁Z4垂直支護(hù)方向水平位移及周邊建筑物J14沉降量變幅幅度符合基坑支護(hù)設(shè)計(jì)圖紙及相關(guān)規(guī)范資料的要求，表明在中心島式鋼支撐方式下，附近住宅小區(qū)建筑、地面及周邊道路的變形均在可控范圍且處于穩(wěn)定狀態(tài)。其地下室底板、頂板施工時(shí)，中心島式鋼支撐完成情況如圖3、圖4所示。

圖3 地下室底板施工時(shí)中心島式鋼支撐完成

3.2.8 鋼支撐拆除

1）鋼支撐拆除順序：待地下室頂板施工完成，回填結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后，拆除鋼支撐，施工頂板全外包防水層，繼續(xù)回填覆土并施工室外工程。

2）鋼支撐的拆除施工工藝：解除防脫落裝置→支撐起吊收緊→千斤頂卸載預(yù)應(yīng)力→拆去鋼楔→汽車吊與叉車配合起吊鋼支撐→卸下分段處法蘭盤高強(qiáng)度螺栓→拆開支撐桿體，各部分分節(jié)吊出。

3）拆除時(shí)用液壓千斤頂在活絡(luò)端處進(jìn)行加壓，施加預(yù)應(yīng)力至設(shè)計(jì)支撐軸力后，采用鐵錘敲打的方式將鋼楔取出，液壓千斤頂進(jìn)行減壓，減壓應(yīng)緩慢進(jìn)行，同時(shí)嚴(yán)格觀察支撐和基坑的變化，若沒有異常情況出現(xiàn)，減壓至可取出液壓千斤頂為止。拆除前先檢查支撐安全鋼絲繩牢固情況，安全無松動(dòng)跡象時(shí)方可進(jìn)行拆除工作，待鋼支撐活絡(luò)端拆除后，用氧氣乙炔割除相應(yīng)包箍及連接焊縫，最后將支撐上部的泥土全部清理干凈后，用吊車?yán)K捆綁住鋼支撐，做兩點(diǎn)吊裝。吊裝時(shí)先做試吊，待試吊穩(wěn)定后拆除鋼支撐兩端安全鋼絲繩，將鋼支撐進(jìn)行整體吊裝，待吊運(yùn)至地面后進(jìn)行拆除。

4 結(jié)語

深基坑施工對(duì)其周邊環(huán)境影響很大，本工程基坑開挖支護(hù)中，由于地勢(shì)條件特殊——狹長(zhǎng)地形，且附近住宅小區(qū)建筑物與開挖基坑有著較短的水平距離、較大的垂直高差，如何有效地控制基坑周邊環(huán)境的變形是個(gè)難題。針對(duì)這些問題，在施工過程中采用中心島式鋼支撐，充分利用新建混凝土的強(qiáng)度傳遞分散荷載，實(shí)踐證明，與傳統(tǒng)混凝土支撐相比，采用中心島式鋼支撐有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）進(jìn)度、安全方面：無需等待混凝土養(yǎng)護(hù)周期，縮短施工周期，減少基坑支護(hù)外露時(shí)間，有效降低了附近住宅小區(qū)地面變形及護(hù)壁滲漏、涌砂等施工風(fēng)險(xiǎn)。

2）環(huán)保方面：在安裝和拆除施工過程中，避免了爆破、振動(dòng)、粉塵的出現(xiàn)，最大限度地減少了對(duì)居民的影響，且鋼支撐能夠重復(fù)利用，符合國(guó)家綠色施工要求。