王義軍

（中鐵隧道局集團(tuán)有限公司，廣州 511466）

1 引言

張懸梁鋼支撐屬于深基坑支護(hù)中的代表性技術(shù)，可解決傳統(tǒng)支護(hù)方式下支護(hù)結(jié)構(gòu)裝拆工作量大、擾動(dòng)性強(qiáng)、成本高、效率低、隱患多等問(wèn)題。張懸梁鋼支撐的安裝精度要求高，需深入探討施工技術(shù)，明確技術(shù)應(yīng)用流程及具體要點(diǎn)，保證張懸梁鋼支撐的有效使用。

2 工程概況

深圳市濱海大道由現(xiàn)狀的雙向10 車道擴(kuò)建至雙向14 車道，主線設(shè)計(jì)車速80 km/h，雙向8 車道，輔線設(shè)計(jì)車速40 km/h，雙向6 車道，包含平面道路改造段和下沉隧道段。其中，下沉隧道段自沙河?xùn)|路立交至深彎五路，全長(zhǎng)1 560 m，設(shè)兩處張懸梁支撐系統(tǒng)，隧道兩側(cè)設(shè)280 m、249 m 的敞開(kāi)段。

3 張懸梁鋼支撐系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)

張懸梁鋼支撐系統(tǒng)屬于大跨度預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)體系，包含鋼拉桿張懸梁、預(yù)應(yīng)力鋼拉桿、模塊式直撐系統(tǒng)、支撐預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)裝置、張拉弦撐桿預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)裝置。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單明了，對(duì)基坑變形可調(diào)節(jié)，支撐柱數(shù)量少且質(zhì)地輕，屬于兼具質(zhì)量可靠、施工高效、綠色環(huán)保多項(xiàng)特點(diǎn)的新型鋼支撐結(jié)構(gòu)體系[1]。本項(xiàng)目采用的張懸梁鋼支撐系統(tǒng)，具有如下4 個(gè)突出特點(diǎn)。

1）標(biāo)準(zhǔn)化施工：在加工廠內(nèi)以標(biāo)準(zhǔn)化的方式生產(chǎn)構(gòu)件，嚴(yán)格管控各構(gòu)件的質(zhì)量。全螺栓連接，構(gòu)件連接穩(wěn)定可靠；支撐系統(tǒng)由全鋼構(gòu)件組成，安裝后便可隨即取土，無(wú)須養(yǎng)護(hù)。省去爆破工序，安裝和拆卸效率高，構(gòu)件重復(fù)利用。

2）穩(wěn)定可靠：張懸梁的受力均勻，支撐系統(tǒng)受力時(shí)，各構(gòu)件均可維持穩(wěn)定。剛度大，可保障基坑的穩(wěn)定性，方便施加預(yù)應(yīng)力。

3）施工空間大：張懸梁支撐系統(tǒng)的跨度大，支撐構(gòu)件的數(shù)量比傳統(tǒng)支護(hù)系統(tǒng)少，可騰出充足的空間，以便現(xiàn)場(chǎng)施工活動(dòng)的正常進(jìn)行。

4）效率高：張懸梁系統(tǒng)采取廠內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)高效裝配成型的施工模式，安裝和拆除的時(shí)間較短；鋼構(gòu)件組裝成型后，施加預(yù)應(yīng)力即可取土，無(wú)須安排額外的時(shí)間用于養(yǎng)護(hù)；提供充足的空間進(jìn)行取土，施工速度快。

4 張懸梁鋼支撐系統(tǒng)中鋼構(gòu)件應(yīng)力比的計(jì)算

需求/ 能力比例限值為0.95，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為1.10，驗(yàn)算正常工況下構(gòu)件的應(yīng)力比，結(jié)果如表1 所示。

表1 鋼構(gòu)件應(yīng)力比計(jì)算結(jié)果

5 張懸梁鋼支撐施工技術(shù)

5.1 鋼構(gòu)件加工

鋼構(gòu)件的原材料包含材質(zhì)為Q355B 的H 形型鋼、圓鋼管、角鋼、鋼板，原材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)。鋼構(gòu)件的加工由具有資質(zhì)的加工廠負(fù)責(zé)，構(gòu)件長(zhǎng)度誤差不超過(guò)±3 mm，孔徑誤差不超過(guò)0～2 mm，孔間距誤差不超過(guò)±2 mm。鋼構(gòu)件加工采用的焊接工藝根據(jù)鋼材的規(guī)格、類型、焊接質(zhì)量要求而定，保證焊接參數(shù)、焊接位置、焊機(jī)性能、焊材質(zhì)量均達(dá)標(biāo)。在焊接前，制訂焊接工藝評(píng)定作業(yè)指導(dǎo)書(shū)和焊接工藝評(píng)定方案，由具有資質(zhì)的焊工按照要求施焊試件、制取試樣。根據(jù)規(guī)范的要求評(píng)價(jià)焊接工藝，鋼構(gòu)件的焊接質(zhì)量達(dá)標(biāo)后，拋丸除銹、涂刷油漆，將加工成型的鋼構(gòu)件轉(zhuǎn)至指定堆場(chǎng)，預(yù)拼裝鋼構(gòu)件，確認(rèn)構(gòu)件尺寸、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性各方面均無(wú)誤后，按順序打包發(fā)往施工現(xiàn)場(chǎng)。

5.2 場(chǎng)地準(zhǔn)備

張懸梁外擴(kuò)線在設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上外延1 m，開(kāi)挖時(shí)嚴(yán)格控制開(kāi)挖進(jìn)尺，以到達(dá)腰梁面以下0.5 m 位置為宜；清理進(jìn)場(chǎng)道路和吊裝場(chǎng)地的障礙物，整平場(chǎng)地，用15 t 以上的壓路機(jī)壓實(shí)，確保整平、壓實(shí)后的場(chǎng)地滿足40 t 重車行駛要求。

5.3 測(cè)量、放線

1）測(cè)量控制網(wǎng)。以總控制網(wǎng)為準(zhǔn)加密控制點(diǎn)，進(jìn)行復(fù)核，確保無(wú)誤。

2）平面控制。復(fù)核施工圖，以審核后的圖紙為準(zhǔn)，用紅油漆設(shè)置標(biāo)記，形成控制線，作為鋼結(jié)構(gòu)安裝時(shí)的控制基準(zhǔn)。

5.4 支架平臺(tái)的搭建

冠梁施工結(jié)束后，確定支架平臺(tái)的布設(shè)位置，焊接立柱頂板，布設(shè)支架平臺(tái)梁，用連接件穩(wěn)定連接預(yù)埋件與平臺(tái)梁。安裝人員嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)施工圖的要求控制平臺(tái)梁頂面標(biāo)高，要求誤差在±2 mm 以內(nèi)。適配16 t 的折臂汽車吊，以適應(yīng)凈高受限的現(xiàn)場(chǎng)吊裝條件，滿足最大質(zhì)量構(gòu)件（1.1 t）的吊裝要求。

5.5 鋼支撐的安裝

在堆場(chǎng)分段預(yù)拼裝鋼支撐，單段質(zhì)量不大于6.5 t，單段長(zhǎng)度不大于6 m，隨后將各節(jié)段運(yùn)輸?shù)綀?chǎng)，于橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)組拼節(jié)段，將整體結(jié)構(gòu)吊裝至指定位置。

支撐構(gòu)件用高強(qiáng)度螺栓連接，各螺栓的穿入方向保持一致，禁止強(qiáng)行敲打。從節(jié)點(diǎn)中心向邊緣有序擰緊各組螺栓，螺栓安裝后應(yīng)在當(dāng)天擰緊，終擰力矩不低于660 N·m，外露部分不少于2 個(gè)絲扣。通過(guò)高強(qiáng)度螺栓將支撐構(gòu)件安裝到位后，向油漆被磕碰的部位補(bǔ)刷油漆，向高強(qiáng)度螺栓涂刷防腐漆。

鋼支撐需滿足如下幾項(xiàng)尺寸要求：支撐中心線對(duì)定位軸線的偏移量不超過(guò)50 mm，撓曲矢高偏差不超過(guò)12 mm，標(biāo)高偏差不超過(guò)-8～+5 mm。

5.6 二次灌漿

根據(jù)鋼支撐的拆撐需求和場(chǎng)地平整度確定是否需對(duì)端部與冠梁的連接間隙灌漿，對(duì)于需要灌漿的間隙，拌制3 d 抗壓強(qiáng)度40 MPa、28 d 抗壓強(qiáng)度65 MPa 的高強(qiáng)度無(wú)收縮灌漿料，嚴(yán)密填充間隙。

灌漿前，清理冠梁接觸面的附著物，澆水潤(rùn)濕；按照?qǐng)D紙要求，在高出鋼構(gòu)件邊座上表面不少于50 mm 的部位設(shè)置模板定位標(biāo)高標(biāo)記，以此為基準(zhǔn)將模板準(zhǔn)確布設(shè)到位，采取緊固措施，以免發(fā)生松動(dòng)。在拌制好灌漿料后，隨即進(jìn)行灌漿，并遵循連續(xù)性灌漿的原則。脫模前，防護(hù)灌漿層，以防灌漿料遭到碰撞和振動(dòng)，脫模時(shí)加強(qiáng)防護(hù)，保證灌漿部分無(wú)損傷。灌漿料終凝后，灑水保濕養(yǎng)護(hù)。

5.7 預(yù)應(yīng)力施工

施加預(yù)應(yīng)力的設(shè)備采用DZB 1.5 kW 電動(dòng)油泵和STQ 200T/100 mm 液壓千斤頂，搭配薄鋼片、鋼楔子、鋼尺等輔助材料，用于擠緊千斤頂和冠梁的間隙。提前在預(yù)應(yīng)力施加點(diǎn)準(zhǔn)備好電源接線，為預(yù)應(yīng)力作業(yè)設(shè)備提供電力供應(yīng)，并校核液壓儀表。

預(yù)應(yīng)力施加點(diǎn)的布置如圖1 所示。成對(duì)同步施加支撐端點(diǎn)＜1、1a＞＜2、2a＞＜7、7a＞＜8、8a＞＜13、13a＞＜14、14a＞的預(yù) 應(yīng)力，均為1 000 kN。按照3、4、5、6、9、10、11、12 點(diǎn)位的順序依次施加50 kN 的預(yù)應(yīng)力?；娱_(kāi)挖期間，腰梁每向內(nèi)移動(dòng)10 mm 均施加一次預(yù)應(yīng)力，以此類推，最終完成所有的預(yù)應(yīng)力施加作業(yè)。施工人員嚴(yán)格按照預(yù)應(yīng)力施加流程控制各階段的預(yù)應(yīng)力，并全面記錄數(shù)據(jù)。

5.8 張懸梁鋼支撐的使用

張懸梁鋼支撐通過(guò)質(zhì)量檢驗(yàn)后，方可投入使用[2]。施工方加強(qiáng)對(duì)張懸梁鋼支撐系統(tǒng)的全面監(jiān)測(cè)，評(píng)價(jià)支撐系統(tǒng)的使用狀況，若位移超出許可范圍，施加二次預(yù)應(yīng)力。張懸梁鋼支撐使用期間還需采取防護(hù)措施，禁止隨意在鋼支撐上切割、焊接，避免外力碰撞。若張懸梁鋼支撐的穩(wěn)定性不足，針對(duì)薄弱部位采取加固措施。

5.9 張懸梁鋼支撐構(gòu)件的拆除、回收保養(yǎng)

在地下室頂板樓板施工完畢并有足夠剛度后開(kāi)始換撐工作，待傳力體施工完成，養(yǎng)護(hù)至滿足設(shè)計(jì)要求后方能拆撐。拆除前進(jìn)行技術(shù)交底，使施工人員明確拆除流程和作業(yè)要點(diǎn)[3]。嚴(yán)格控制拆除時(shí)的軸力，避免應(yīng)力突變，確保主體結(jié)構(gòu)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)不由于拆除作業(yè)而受到影響。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)拆除作業(yè)條件適配塔吊或汽車吊，例如，張懸梁、腹桿等輕型構(gòu)件可用塔吊拆除。拆除時(shí)，鑿除支撐一側(cè)的二次灌漿層，釋放鋼支撐內(nèi)力；解開(kāi)主撐綴板，將主撐結(jié)構(gòu)拆成零散元件，再用塔吊將拆除后的零部件有序運(yùn)送至集中區(qū)；解開(kāi)支架螺栓，用塔吊將零部件轉(zhuǎn)至集中區(qū)。在結(jié)束張懸梁鋼支撐的拆除作業(yè)后，用16 t 吊車將存放在集中區(qū)的構(gòu)件運(yùn)走。

鋼支撐拆撐后，將構(gòu)件轉(zhuǎn)至堆場(chǎng)進(jìn)行保養(yǎng)，篩選優(yōu)質(zhì)的構(gòu)件，重復(fù)使用。標(biāo)準(zhǔn)件、輔助件需轉(zhuǎn)移至加工車間進(jìn)行維護(hù)；打磨與傳力件連接部位的焊痕、銹跡，利用校正架校正H 型構(gòu)件；檢測(cè)焊縫，存在穩(wěn)定性不足、焊接部位受損等問(wèn)題時(shí)，安排補(bǔ)焊；構(gòu)件翹曲超過(guò)2 處，變形幅度＞10 mm 且長(zhǎng)度＞100 mm時(shí)，視為廢棄材料處理；若鋼構(gòu)件扭曲變形，不宜重復(fù)利用。經(jīng)過(guò)檢測(cè)、修整后，篩選出可重復(fù)利用的鋼構(gòu)件，進(jìn)行防腐涂裝，嚴(yán)格檢驗(yàn)，出具檢測(cè)合格證書(shū)，將鋼構(gòu)件分類存放到位。

回收的鋼拉桿需經(jīng)過(guò)外觀檢查，對(duì)于存在刻痕或其他表觀缺陷的鋼拉桿，安排返廠檢修。若鋼構(gòu)件的保護(hù)套破裂，涂刷防腐油脂再包扎。鋼構(gòu)件經(jīng)過(guò)維護(hù)后均要出具檢測(cè)合格證書(shū)。

螺栓和螺母若有絲牙磨平、斷裂等缺陷，禁止重復(fù)使用。所有回收的螺栓和螺母均要經(jīng)過(guò)除銹、除塵處理，再由專員進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，出具檢測(cè)合格證書(shū)。

6 深基坑監(jiān)測(cè)及支護(hù)施工方案應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

在深基坑中設(shè)置張懸梁鋼支撐后，安排監(jiān)測(cè)，評(píng)價(jià)張懸梁鋼支撐的應(yīng)用效果。監(jiān)測(cè)結(jié)果如表2 所示，深基坑的水平位移、豎向位移分別為6.2 mm、2 mm，深層土體的位移為1.47 mm。對(duì)比分析實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和規(guī)范值后，認(rèn)為各項(xiàng)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求，表明張懸梁鋼支撐的支護(hù)效果良好。

表2 深基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，張懸梁鋼支撐是深基坑施工中的重要支護(hù)方式，可解決傳統(tǒng)鋼管支撐穩(wěn)定性不足、桿件布設(shè)密度過(guò)大等問(wèn)題。經(jīng)過(guò)本文的分析，提出了張懸梁鋼支撐在深基坑支護(hù)中的應(yīng)用流程及作業(yè)要點(diǎn)，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)張懸梁鋼支撐的應(yīng)用效果。實(shí)踐表明，深基坑的位移和深層土體位移均在許可范圍內(nèi)，張懸梁鋼支撐在深基坑支護(hù)中取得了良好的應(yīng)用效果，本工程采用的張懸梁鋼支撐技術(shù)對(duì)類似工程有參考價(jià)值。