李二軍［英泰克工程顧問（上海）有限公司，上海 200122］

0 引言

明挖法深基坑施工采用鋼支撐作為內(nèi)支撐形式，在基坑開挖完成回筑階段，往往需要對支撐體系進(jìn)行一道或多道換撐，每增加一道換撐，回筑施工就會(huì)在豎向多一個(gè)施工步驟，使回筑施工速度難以加快，并且回筑多一步也增加了一道縱向水平施工縫，增加了滲漏水的幾率。

本文探討了上海軌道交通某號線二期工程某路站深基坑（以下簡稱“本項(xiàng)目”）施工過程中將鋼支撐換撐改進(jìn)為留撐的方式，通過應(yīng)用實(shí)踐，根據(jù)實(shí)施效果總結(jié)了施工經(jīng)驗(yàn)，以期在地鐵車站深基坑施工中推廣使用。

1 工程概況

上海地鐵某號線二期工程某路站為地下3層車站，車站主體基坑位于浦東新區(qū)城市主干道成山路道路正下方，車站深基坑長195.3 m，寬22.8 m，基坑開挖深度22.3 m。基坑開挖范圍內(nèi)的地層主要為：③1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、④1層淤泥質(zhì)黏土、⑤1黏土等含水量高的軟弱土層。

基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用38 m深、1000 mm厚的地下連續(xù)墻，車站基坑豎向設(shè)置六道支撐，第一道為混凝土支撐，下面五道全部為鋼支撐。根據(jù)車站結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)形式和施工步驟的安排，基坑的第五道和第三道鋼支撐在相應(yīng)下方的結(jié)構(gòu)板施工完成后，需要施工一次換撐，本項(xiàng)目在施工過程中根據(jù)工期的需要，合理優(yōu)化施工技術(shù)方案，將兩道換撐調(diào)整為留撐方式。

2 施工特點(diǎn)

（1）鋼支撐埋在回筑結(jié)構(gòu)側(cè)墻中，減少換撐施工步驟，可加快施工進(jìn)度。

（2）回筑施工完成后，割除預(yù)留鋼支撐，不影響基坑安全。

（3）鋼支撐留撐預(yù)埋段在施工前先灌入等標(biāo)號混凝土，預(yù)埋后和內(nèi)襯墻形成整體結(jié)構(gòu)，不影響內(nèi)襯結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

（4）適用于采用鋼支撐作為內(nèi)支撐的地下深基坑施工，且在回筑階段支撐體系需要采用換撐形式進(jìn)行受力轉(zhuǎn)換。

3 鋼支撐留撐施工原理

對于需要換撐的鋼支撐，在基坑開挖期間，就按照留撐的形式架設(shè)鋼支撐，回筑階段將留撐的鋼支撐端頭包在內(nèi)襯結(jié)構(gòu)側(cè)墻內(nèi)。

留撐鋼支撐的端頭部分采用與基坑支護(hù)鋼支撐同樣直徑和壁厚的鋼管，預(yù)先在鋼管內(nèi)焊接封堵鋼板、灌注混凝土，鋼支撐拼裝時(shí)在兩端使用提前加工好的留撐鋼管，活絡(luò)端頭挪到留撐鋼管以內(nèi)，結(jié)構(gòu)回筑側(cè)墻施工時(shí)，將留撐鋼管包在側(cè)墻混凝土中，在結(jié)構(gòu)施工完成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，在側(cè)墻內(nèi)側(cè)將鋼支撐緊貼側(cè)墻面割掉拆除，留撐位置采用聚合物砂漿抹面補(bǔ)平側(cè)墻。

4 施工技術(shù)要點(diǎn)

4.1 施工工藝流程

鋼支撐留撐施工工法分留撐鋼支撐端頭加工、鋼支撐架設(shè)、留撐處理等三個(gè)部分?；娱_挖前先找一塊施工場地對準(zhǔn)備留撐的鋼支撐端頭進(jìn)行焊接封堵鋼板、閉水試驗(yàn)、灌注與內(nèi)襯墻等標(biāo)號的混凝土等加工施工。土方開挖過程中，鋼支撐架設(shè)平整，留撐鋼支撐的端部保證和地下連續(xù)墻上預(yù)埋的鋼板密貼連接。側(cè)墻施工時(shí)將留撐鋼支撐的端部埋進(jìn)混凝土里面，通過在留撐鋼管外圍焊一圈鋼板起到止水環(huán)的作用，在內(nèi)襯結(jié)構(gòu)施工完成、腳手架拆除后，從側(cè)墻面將留撐鋼管割除，留撐部位采用高標(biāo)號的聚合物水泥砂漿抹面補(bǔ)平側(cè)墻。具體流程，如圖1所示。

圖1 鋼支撐留撐施工工藝流程圖

4.2 留撐鋼支撐端頭加工

基坑開挖前，根據(jù)計(jì)劃留撐施工的數(shù)量，準(zhǔn)備留撐端頭鋼管，在場地內(nèi)劃定區(qū)域進(jìn)行預(yù)加工處理。

留撐鋼管采用與鋼支撐同樣直徑、壁厚、材質(zhì)的鋼管，所選鋼管長度根據(jù)側(cè)墻厚度確定，鋼管長度比側(cè)墻厚度大20 cm～50 cm，一般不小于1 m。

從鋼管端部往下，在內(nèi)襯結(jié)構(gòu)側(cè)墻厚度1/2的位置，采用4 mm厚的鋼板在留撐鋼管外部焊接一圈止水鋼環(huán)，止水環(huán)寬120 mm。應(yīng)做到焊縫密實(shí)，焊接牢固，止水鋼環(huán)不得出現(xiàn)嚴(yán)重變形。止水鋼環(huán)與鋼管滿焊，確保止水質(zhì)量。

留撐鋼管立放在平整的地面上，從鋼管端頭往內(nèi)3/4墻厚處用4 mm厚的圓形鋼板焊接封堵。留撐鋼支撐剖面正視圖和俯視圖，如圖2和圖3所示。

圖2 留撐鋼支撐剖面正視圖

圖3 留撐鋼支撐剖面俯視圖

通過檢查確認(rèn)封堵鋼板滿焊完成后，向留撐鋼管內(nèi)灌注清水做密閉試驗(yàn)檢查封堵效果。以觀察24 h，鋼管內(nèi)水位不出現(xiàn)下降情況為合格標(biāo)準(zhǔn)。

在確認(rèn)封堵效果合格后，向留撐鋼管內(nèi)灌注C35P8混凝土，混凝土強(qiáng)度與側(cè)墻設(shè)計(jì)標(biāo)號一致，混凝土坍落度140 mm ～160 mm，混凝土須振搗密實(shí)，混凝土灌注面與鋼管端面齊平，在混凝土初凝后做收面抹平壓光處理。混凝土終凝后采取覆蓋保水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14 d。

填充混凝土養(yǎng)護(hù)14 d，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%以上后，在留撐鋼管的頂面焊接端部密封鋼板，鋼板規(guī)格為750 mm×750 mm×12 mm。

4.3 鋼支撐架設(shè)

根據(jù)實(shí)測基坑的寬度，在地面上預(yù)先拼裝鋼支撐，拼裝時(shí)先確定兩端的留撐鋼支撐端頭長度，將鋼支撐的活絡(luò)頭部分放在留撐鋼管端頭之后，中間部分采用多段合適長度的鋼管拼裝，每節(jié)鋼支撐鋼管間使用M24高強(qiáng)螺栓連接成整體。

每開挖完成一根鋼支撐的位置，立即由施工員和測量人員按設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行測量放線，找出鋼支撐架設(shè)位置：定位允許水平位置偏差3 cm、高度偏差2 cm；在鋼支撐架設(shè)位置，由人工采用風(fēng)鎬鑿除表層混凝土，找出預(yù)埋鋼板，在鋼板上焊接用來支撐鋼支撐的鋼牛腿。

用80 t履帶吊將整根鋼支撐吊放架設(shè)在鋼牛腿上。

在鋼支撐架設(shè)就位后，用兩個(gè)200 t的千斤頂同時(shí)在活絡(luò)頭位置施加支撐軸力至設(shè)計(jì)值后，采用鋼楔子敲緊鎖定。

基坑開挖期間，留撐鋼支撐的端頭采用彩條布包裹保護(hù)，防止止水環(huán)撞壞或端頭受掉土污染。

4.4 內(nèi)襯結(jié)構(gòu)施工

內(nèi)襯結(jié)構(gòu)施工時(shí)，側(cè)墻鋼筋緊繞鋼支撐周圍綁扎，在留撐鋼支撐套筒外增設(shè)3道環(huán)向加強(qiáng)鋼筋防止混凝土澆筑后出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。

沿鋼管外止水環(huán)內(nèi)外側(cè)各貼一圈遇水膨脹止水條，可以增強(qiáng)防水效果，減少留撐位置出現(xiàn)滲漏水的情況。

留撐周邊的側(cè)墻模板采用加工成弧度與鋼支撐直徑一樣的膠合木模板，為確保鋼支撐可以割除到位，在模板安裝時(shí)，模板內(nèi)側(cè)再增加一塊環(huán)繞鋼支撐5 cm寬模板，模板拆除后，可以在墻體表面形成一塊5 cm寬、2 cm深的凹槽，以便鋼支撐割除時(shí)可以深入到側(cè)墻混凝土面層以下。

混凝土澆筑時(shí)在留撐鋼管附近緩慢多次振搗確保鋼管周圍混凝土振搗密實(shí)。

4.5 鋼支撐拆除

側(cè)墻施工時(shí)預(yù)留的鋼支撐在內(nèi)襯結(jié)構(gòu)施工完成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后先拆除車站內(nèi)的滿堂腳手架，騰出空間后再拆除預(yù)留的鋼支撐。

留撐鋼支撐拆除時(shí)采用兩臺(tái)10 t叉車同時(shí)托住鋼支撐的兩端，在不施加頂力的情況下，從留撐的端頭貼近側(cè)墻根部采用氧氣乙炔直接將鋼管支撐切割開對稱泄力拆除，一根鋼支撐整根由兩臺(tái)叉車配合放到地面上后，再拆解成多個(gè)小段，通過叉車水平運(yùn)輸至盾構(gòu)吊出井位置，再由地面的80 t履帶吊垂直運(yùn)輸?shù)跹b運(yùn)出車站。

4.6 留撐位置側(cè)墻結(jié)構(gòu)修補(bǔ)

在留撐鋼支撐切割拆除后，扣掉留撐鋼管與側(cè)墻混凝土面相接處預(yù)埋的2 cm厚木條，再次將鋼管深入側(cè)墻混凝土2 cm深處割除，可以防止后期鋼管外漏生銹。

留撐位置側(cè)墻孔洞修補(bǔ)采用與側(cè)墻混凝土同標(biāo)號的水泥砂漿并摻入環(huán)氧樹脂增強(qiáng)黏結(jié)性。

混凝土修補(bǔ)使用的水泥、河沙等材料與原混凝土原材廠家一致，修補(bǔ)砂漿的配合比在原混凝土配比的基礎(chǔ)上再摻入一定的環(huán)氧樹脂等化學(xué)聚合物材料。正式修補(bǔ)前先做多組不同配比的試驗(yàn)，最后選擇與現(xiàn)狀混凝土顏色最接近的配比施工。

結(jié)構(gòu)修補(bǔ)根據(jù)厚度分多層進(jìn)行，在中間層掛鋼絲網(wǎng)片，修補(bǔ)表面與原預(yù)留結(jié)構(gòu)尺寸輪廓基本保持一致。

5 實(shí)施效果

采用鋼支撐留撐施工技術(shù)后，原設(shè)計(jì)的第三道和第五道鋼支撐換撐步驟不再需要施工，一個(gè)區(qū)段下3層和下2層結(jié)構(gòu)側(cè)墻一次施工到中板面，省去了換撐需要拆除與重新搭設(shè)一次滿堂支架的工作，也省去了重新架設(shè)與拆除一道鋼支撐的工作。每個(gè)區(qū)段節(jié)約工期26 d，在工期本來就很緊張的情況下，有效保障了項(xiàng)目的里程碑節(jié)點(diǎn)工期目標(biāo)。

鋼支撐施工由換撐改為留撐后，減少了一道水平縱向施工縫，減少了后期結(jié)構(gòu)滲漏水的幾率。同時(shí)留撐鋼支撐采用切割拆除方式，也避免了傳統(tǒng)支撐在拆除時(shí)二次加力造成圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形。保證了成型車站結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和后期運(yùn)營的安全。

6 結(jié)語

（1）鋼支撐留撐施工工法方便有效，在確?；又误w系穩(wěn)定的同時(shí)，減少了換撐的施工工序，可以加快施工進(jìn)度。

（2）鋼支撐留撐施工技術(shù)安全可靠，能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)的換撐施工工藝，可以在需要鋼支撐換撐的地下深基坑施工中推廣使用。