王 靖，李 明

(南華大學(xué)，湖南 衡陽421001)

當(dāng)前基坑內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)按材料可分為現(xiàn)澆砼和鋼結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)澆混凝土支撐截面一般為矩形，澆筑及養(yǎng)護(hù)時(shí)間長，自重大，拆除支撐難度大，產(chǎn)生廢棄物多且難以回收，對(duì)環(huán)境影響大。相比現(xiàn)澆混凝土支撐，鋼管支撐具有安裝、拆卸方便，施工更便利，自重小，可周轉(zhuǎn)使用，對(duì)環(huán)境影響小的優(yōu)點(diǎn)。本文介紹用鋼管支撐代替混凝土支撐應(yīng)用在下穿道路工程中的優(yōu)化效果。

1 工程概況

1.1 工程范圍

某下穿大道工程起訖里程為K0+255～K0+776，全長521m，其中K0+314.26～K0+700段為下沉隧道下穿解放大道，隧道全程385.74m。隧道處道路路幅寬度為42.5m，為主四輔二，雙向六車道。

1.2 工程地質(zhì)

所處地貌，根據(jù)其成因類型和微地貌特征分析為剝蝕沖積作用為主的沖積地貌，場(chǎng)地較為平坦。該區(qū)屬亞熱帶大陸性氣候，冬春多雨，夏秋干旱，年平均氣溫17.9℃，日極端最高氣溫40.8℃，最低氣溫-7.9℃，年平均降雨量1337.4mm，年平均蒸發(fā)量1448.7mm，常年可進(jìn)行建筑施工。

1.3 基坑支護(hù)

本隧道暗埋段基坑開挖深度為10～12.3m，結(jié)合隧道的特點(diǎn)、周邊環(huán)境、工程造價(jià)、水文地質(zhì)條件和既有道路交通，對(duì)本隧道各段進(jìn)行不同方式的支護(hù)方式，優(yōu)化段支護(hù)設(shè)計(jì)見表1?；拥撞恐饕挥诜圪|(zhì)黏土，土層信息見表2。

表1 支護(hù)參數(shù)表

表2 場(chǎng)地內(nèi)各地層的工程特性指標(biāo)表

2 鋼管支撐基坑優(yōu)化

2.1 原設(shè)計(jì)

基坑原支護(hù)設(shè)計(jì)為支護(hù)樁+砼內(nèi)支撐，基坑砼支撐采用C30混凝土，截面尺寸寬50cm*高80cm。基坑土方開挖至內(nèi)支撐底標(biāo)高后，施工內(nèi)支撐構(gòu)件，安裝模板，綁扎鋼筋，澆筑混凝土。支撐與腰梁須一起整體澆注，施工時(shí)按L/400預(yù)起拱，L為支撐跨度，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可往下開挖。

砼支撐拆除必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)定的程序進(jìn)行。隧道標(biāo)準(zhǔn)段各道支撐待混凝土強(qiáng)度達(dá)到85%以后方可拆除。隧道拐角處斜撐均需各層板達(dá)到100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可拆除，砼支撐受力如圖2所示。

圖1 支護(hù)斷面圖

圖2 砼內(nèi)撐基坑內(nèi)力位移包絡(luò)圖

2.2 優(yōu)化后

為了減少圍護(hù)壁的側(cè)向變形或防止圍護(hù)壁倒塌，在基坑圍護(hù)壁上一定位置，設(shè)置內(nèi)支撐，以提高圍護(hù)壁抵抗主動(dòng)土壓力的能力。混凝土內(nèi)支撐剛度大，變形小，而鋼管支撐剛度小，為了減少變形需在鋼管內(nèi)支撐一端施加預(yù)應(yīng)力。

本工程采用鋼管支撐，截面尺寸?560×16.0，分節(jié)制作，管節(jié)間采用法蘭盤高強(qiáng)螺栓連接，鋼管支撐端部設(shè)預(yù)加軸力裝置?？v橫鋼管以及鋼管與豎向格構(gòu)柱的節(jié)點(diǎn)連接采用鋼支架十字節(jié)連接，鋼支撐構(gòu)造見圖3。

圖3 鋼支撐端部示意圖

安裝鋼管支撐遵循“先長后短，減少接頭”的原則，接頭宜放在支承立柱樁樁帽上或者兩側(cè)附近，同時(shí)應(yīng)盡量保持內(nèi)點(diǎn)略高，中間低的狀態(tài)，布置如圖4。

圖4 支護(hù)斷面圖

鋼管支撐拆除必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)規(guī)定，待底板及傳力帶達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，方可拆除。拆除支撐需搭簡易腳手架，以便施工人員能順利操作，鋼管內(nèi)撐受力如圖5。

圖5 鋼管內(nèi)支撐內(nèi)力位移包絡(luò)圖

3 效果分析

3.1 縮短施工時(shí)間

混凝土支撐施工從鋼筋綁扎、混凝土澆筑到混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)間約20天且工序復(fù)雜、安全隱患大、廢棄物難以回收、工期長；鋼管支撐鋼構(gòu)件可在場(chǎng)地內(nèi)預(yù)拼裝，工序簡單，采用千斤頂施加預(yù)加力可快速發(fā)揮支撐作用，可大幅度節(jié)省工期。

3.2 施工便利

混凝土支撐施工工序多，拆除時(shí)，機(jī)械破除產(chǎn)生噪音和廢渣，清理不便，成本高。而鋼管支撐可采用裝配連接，機(jī)械吊裝施工速度快，工序相對(duì)少。拆除時(shí)，搭腳手架平臺(tái)承托鋼管支撐，分級(jí)卸力，一般采用主輔兩臺(tái)汽車吊吊離，施工工序相對(duì)簡單，安全性高，鋼管可回收，對(duì)環(huán)境污染小。

3.3 成本費(fèi)用小

混凝土支撐(含支撐拆除)綜合單價(jià)約1400元/m3，如拆除時(shí)采用金剛石工具在高速運(yùn)動(dòng)的作用下的靜力切割方法成本更高。而鋼支撐采用租賃方法，同時(shí)拆除方便，成本費(fèi)用低，鋼支撐可完全回收，每噸可替換2m3混凝土，每替換1m混凝土可節(jié)約1000元以上。

3.4 滿足施工規(guī)范要求

鋼筋混凝土支撐表現(xiàn)為水平受壓為主，采用配筋和加大支撐截面的方法提高內(nèi)支撐剛度，變形小。而鋼管剛度較小，但合理適用亦滿足工程要求。例如本工程基坑水平位移值，與周邊沉降亦在控制范圍內(nèi)。

4 結(jié)束語

本文介紹了鋼管支撐體系及其特點(diǎn)，以某下穿道路基坑為工程背景，詳細(xì)介紹鋼管支撐體系在基坑優(yōu)化中的應(yīng)用。鋼管支撐施工速度快，工序簡單，安全性高，同時(shí)鋼管可回收，對(duì)環(huán)境污染小，是基坑綠色工程發(fā)展方向。相比混凝土支撐，鋼管支撐具有縮短工期、施工便利、成本費(fèi)用小的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)在工程應(yīng)用中鋼管支撐亦可滿足工程規(guī)范要求，可應(yīng)用于市政基坑，為同類工程的設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)優(yōu)化提供借鑒。