陳美和

（中鐵二十四局集團(tuán)浙江工程有限公司，浙江杭州 310009）

1 工程概述

1.1 項(xiàng)目總體概況

慈溪市新城河區(qū)塊39-C 地塊幼兒園新建工程，主樓為4 層，底層為地下室。采用樁基礎(chǔ)。東臨白河小區(qū)，南臨白河小區(qū)，西臨規(guī)劃道路，北鄰規(guī)劃河西路，總建筑面積14826.27m2，其中地上建筑面積8292.47m2，地下建筑面積6533.8m2，為地下停車庫，地下室南側(cè)、東側(cè)臨近現(xiàn)有淺基礎(chǔ)民居。

1.2 深基坑設(shè)計(jì)概況

本工程基坑大致呈不規(guī)則矩形。矩形東西向?qū)捈s77m，南北向?qū)捈s98m，開挖深度約為6.25m，周長約325m，面積約6600m2。

1.3 自然條件

（1）水文條件。工程區(qū)域雨量充足，多年平均降雨量1272.8mm，最大年降雨量為2177.6mm，最小年降雨770.6mm，平均年徑流總量5.122 億m3，降水高峰月為9 月，平均占年降水量14%。

（2）工程特點(diǎn)與難點(diǎn)。首先，地質(zhì)條件差。根據(jù)地質(zhì)勘查報(bào)告，開挖范圍存在較厚的②層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，且坑底坐落于④1層軟塑狀的粉質(zhì)黏土中。施工過程中土體易受擾動(dòng)，引起較大變形。對基坑自身及周邊環(huán)境影響較大。其次，周邊環(huán)境復(fù)雜。本工程周邊分布有已建小區(qū)及多種重要市政管線等，環(huán)境條件復(fù)雜。尤其基坑?xùn)|側(cè)及南側(cè)鄰近3 層淺基礎(chǔ)民房以及天然氣管線，環(huán)境保護(hù)要求高，變形控制要求嚴(yán)[1]。

2 施工方案

2.1 施工方案概述

基坑所處位置緊鄰老舊民房、地基承載力低且富水，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際地理位置、土質(zhì)條件、開挖深度、周圍環(huán)境等因素本著“安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理，技術(shù)先進(jìn)，施工簡便”的原則，本工程豎向圍護(hù)采用φ700@900 鉆孔灌注樁+φ650 三軸水泥攪拌樁套打一孔止水帷幕，水平支撐采用裝配式型鋼組合支撐+伺服軸力補(bǔ)償，通過施加預(yù)應(yīng)力，主動(dòng)控制變形，能夠滿足對周邊環(huán)境的保護(hù)要求。且安裝拆除過程中不會(huì)產(chǎn)生粉塵污染，同時(shí)又有效的降低噪音，減少了對周邊居民正常生活的影響?？觾?nèi)外采用管井降水，在基坑的西北角設(shè)置出土口。

圍護(hù)樁頂沿基坑設(shè)置一圈壓頂梁，壓頂梁為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，高0.8m，寬0.8m，壓頂梁上部設(shè)置一圈混凝土擋墻，擋墻頂標(biāo)高同地面標(biāo)高。

2.2 施工總流程

施工總流程如下：場地障礙物清理→鉆孔灌注圍護(hù)樁施工→止水帷幕三軸攪拌樁施工→打設(shè)降水井→按設(shè)計(jì)要求卸土開挖溝槽（必要時(shí)采取簡單支護(hù)）→基坑開挖至一道鋼支撐底層標(biāo)高，施工一道環(huán)梁并設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼支撐→澆筑混凝土護(hù)坡，設(shè)置地表排水系統(tǒng)→逐層開挖至地下室底板墊層底標(biāo)高，并立即打設(shè)底板墊層→承臺、地梁（包括電梯井基礎(chǔ)）挖土→墊層施工→綁扎基礎(chǔ)鋼筋、澆筑基礎(chǔ)混凝土（設(shè)置混凝土換撐帶與底板整澆）→向上施工。基坑支護(hù)技術(shù)方案現(xiàn)場平面如圖1 所示。

圖1 基坑支護(hù)技術(shù)方案現(xiàn)場平面

3 預(yù)應(yīng)力型鋼組合支撐施工

3.1 工藝流程

技術(shù)方案工藝流程如圖2 所示。

圖2 技術(shù)方案工藝流程

型鋼組合支撐安裝原則：先主要構(gòu)件，后次要構(gòu)，即時(shí)形成一個(gè)閉合的受力系統(tǒng)并對其進(jìn)行施加預(yù)應(yīng)力。

型鋼組合支撐體系安裝采用按流水段、分件吊裝的方法，待螺栓緊固后，安裝千斤頂及施加預(yù)應(yīng)力，最后進(jìn)行輔助固定。

3.2 立柱施工

結(jié)合本工程的地質(zhì)情況及周邊環(huán)境，立柱施工采用490 機(jī)械手設(shè)備施打的方法，打樁時(shí)采用水準(zhǔn)儀測量控制樁頂標(biāo)高。

樁的標(biāo)高應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖進(jìn)行控制，嚴(yán)禁超送；嚴(yán)格控制樁頂標(biāo)高誤差，立柱樁頂標(biāo)高誤差允許范圍為-50～0mm，檢查立柱樁頂標(biāo)高時(shí)，數(shù)量不得少于10%，且不得少于3 根立柱樁。

3.3 三角托架施工

三角托架焊接前需清理焊接范圍內(nèi)連接部位的混凝土殘留物、鐵銹、油污等雜物，焊接托架與圍護(hù)樁之間的連接鋼板，焊接后，三角托架須保證連接部位牢固可靠[2]，有足夠的穩(wěn)定，不得出現(xiàn)歪扭、虛焊現(xiàn)象；橫杠長度及水平度滿足使用要求。

3.4 預(yù)埋件安裝

此預(yù)埋件主要用于后期連接預(yù)應(yīng)力型鋼組合鋼支撐與冠梁，預(yù)埋件與冠梁連接的地腳螺栓須擰緊，并與冠梁鋼筋焊接一起，施工中要確保每延米圍檁內(nèi)預(yù)埋螺栓的數(shù)量滿足要求，并且位置要精確，嚴(yán)禁割斷預(yù)埋螺栓。

冠梁混凝土澆筑前模板支立必須位置準(zhǔn)確、定位牢固。不得將模板插入預(yù)埋件與冠梁之間，形成空隙，影響冠梁受力。

3.5 托座安裝

托座設(shè)計(jì)如圖3 所示。

圖3 托座設(shè)計(jì)

3.5.1 標(biāo)高的控制

水平標(biāo)高需滿足設(shè)計(jì)方案的要求，并精確的算出其頂面水平標(biāo)高，控制誤差不得超0.5cm，相鄰?fù)凶捻斆鏄?biāo)高差應(yīng)當(dāng)小于1cm。

3.5.2 垂直度的控制

在安裝托架時(shí)，要對托架的垂直度進(jìn)行控制，哪怕是因立柱樁偏位引起的垂直度問題，也一定要用鋼板來保證托架的垂直度。如果立柱的標(biāo)高和位置出現(xiàn)了偏差，可以采用槽道（暫時(shí)調(diào)節(jié)型）將托座與支撐梁連接等措施處理。

3.6 支撐安裝

因?yàn)榻菗伟惭b有一定角度，所以要將其直接安裝和施加預(yù)應(yīng)力是比較困難的。所以，在安裝角撐之前，必須對其進(jìn)行預(yù)拼接，再對組裝后的支撐的平直度進(jìn)行檢驗(yàn)，如果拼接成功，就按照設(shè)計(jì)的位置將其整體吊裝就位。

在支撐預(yù)制拼裝時(shí)，各部件之間的連接以高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行連接，并在其前部和后部各預(yù)留三絲預(yù)留空間。在節(jié)點(diǎn)處，如果節(jié)點(diǎn)處有多余的間隙，應(yīng)增加相應(yīng)的厚度，以避免節(jié)點(diǎn)在承受壓力后出現(xiàn)整體偏斜。

3.7 預(yù)應(yīng)力施加

（1）預(yù)應(yīng)力施加原則。預(yù)應(yīng)力的施加，能夠更好地控制基坑變形，減少塑性區(qū)影響范圍，保護(hù)周邊環(huán)境安全[3-4]。結(jié)合工程實(shí)際，本方案的預(yù)應(yīng)力施加原則：所有支撐全部施加預(yù)應(yīng)力，按照分級、循環(huán)原則進(jìn)行，單個(gè)循環(huán)工程如圖4 所示。

圖4 單個(gè)循環(huán)工程

（2）加壓值計(jì)算。在各受力部位，按施工圖上各受力部位的受力情況，按每一型鋼一千斤頂?shù)脑?，求出各千斤頂?shù)氖軌簤毫Α?/p>

各千斤頂?shù)膲毫χ担≒）=作用應(yīng)力值（F）/千斤頂截面（m2）×千斤頂?shù)臄?shù)量。

（3）應(yīng)注意的問題。①緊后安裝的支撐在施加預(yù)應(yīng)力后，相鄰支撐應(yīng)力在一定程度上減少，需要根據(jù)設(shè)計(jì)要求重新施加預(yù)應(yīng)力進(jìn)行補(bǔ)償，因此需要安裝支撐連接件。②在基坑坑壁出現(xiàn)水平位移變化速率超過設(shè)置警戒值時(shí)，應(yīng)當(dāng)通過增加預(yù)應(yīng)力控制變形增長。③在增壓過程中，可以通過在千斤頂后加一塊鋼板來調(diào)節(jié)液壓缸的長度，從而將其控制在允許的范圍內(nèi)。④支撐的壓力控制不能欠壓，也不能過壓，一定要按照設(shè)計(jì)圖上規(guī)定的軸向壓力來壓。

3.8 構(gòu)件連接

本工程所用對撐以及角撐均采用標(biāo)準(zhǔn)件組合拼裝，現(xiàn)場采用高強(qiáng)螺栓連接、兩點(diǎn)起吊整體吊裝方案，連接施工需滿足鋼結(jié)構(gòu)施工相關(guān)規(guī)定。

4 伺服系統(tǒng)與變形監(jiān)測

4.1 伺服系統(tǒng)

裝配式型鋼組合支撐軸力伺服自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)采用電子計(jì)算機(jī)、機(jī)電一體化、信息計(jì)算、可視化監(jiān)控等多學(xué)科融合的高科技手段，可以對支撐軸力進(jìn)行24h 的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并通過高精度的傳感器獲取的參數(shù)，實(shí)時(shí)地對支撐軸力進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償，從而實(shí)現(xiàn)對基坑變形的控制。

伺服系統(tǒng)加強(qiáng)了過程控制和管理，對施工過程中的監(jiān)測數(shù)據(jù)等進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)管，控制了施工風(fēng)險(xiǎn)。并將動(dòng)態(tài)信息與移動(dòng)設(shè)備綁定，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、離場操作，實(shí)現(xiàn)信息化管理。

本基坑開挖最深處為6.25m，采用1 道型鋼支撐，采用400mm×400mm×13mm×21mm 的H 型鋼，型鋼支撐為單層結(jié)構(gòu)，每拼支撐采用伺服自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)，共計(jì)使用伺服系統(tǒng)55 套，與支撐同步安裝。

4.2 變形監(jiān)測

監(jiān)測要點(diǎn)如下：①對組合型鋼支撐體系進(jìn)行了變形監(jiān)測，并以各桿件軸向力的變化作為監(jiān)測對象。②桿件軸向力的監(jiān)控：弦型反力傳感器直接安裝在鋼架結(jié)構(gòu)的受力部位，監(jiān)控的頻率根據(jù)規(guī)范要求進(jìn)行，出現(xiàn)異常時(shí)應(yīng)增加檢測的頻率。③變形監(jiān)測應(yīng)從基坑開挖開始直至基坑封底或者底板混凝土滿足強(qiáng)度要求后結(jié)束，報(bào)警值的控制按照設(shè)計(jì)文件結(jié)合規(guī)范計(jì)算確定。④現(xiàn)場水平支撐根據(jù)檢測單位監(jiān)測數(shù)據(jù)，如基坑變形量或鋼支撐的軸達(dá)到設(shè)計(jì)報(bào)警值時(shí)，再次在鋼支撐加載至設(shè)計(jì)荷載，同時(shí)加大監(jiān)測頻率，以確?；影踩?。

5 支撐拆除

在拆除預(yù)應(yīng)力型鋼組合內(nèi)支撐之前，首先要做好可靠的換撐工作，要保證主體結(jié)構(gòu)的底板或中間板以及傳力帶的混凝土強(qiáng)度要符合設(shè)計(jì)的強(qiáng)度，并且傳力帶和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的空隙已經(jīng)按照要求填密實(shí)，這樣才能保證拆下鋼支撐后，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移能保持在設(shè)計(jì)要求之內(nèi)。①拆除順序。預(yù)應(yīng)力型鋼組合內(nèi)支撐的拆除順序按安裝的逆序進(jìn)行，其順序如下：變形監(jiān)測→釋放預(yù)應(yīng)力→拆除角撐→拆除支撐梁→拆除牛腿及立柱。②預(yù)應(yīng)力釋放。支撐拆除前必須對拆除區(qū)域某個(gè)體系的預(yù)應(yīng)力進(jìn)行釋放，其單次預(yù)應(yīng)力釋放順序：小角撐→大角撐。

對拆除區(qū)域的預(yù)應(yīng)力釋放遵循分級循環(huán)釋放的原則，采用3 輪進(jìn)行預(yù)應(yīng)力釋放，如圖5 所示。

圖5 預(yù)應(yīng)力釋放技術(shù)方案

6 結(jié)語

通過慈溪市新城河區(qū)塊39-C 地塊幼兒園預(yù)應(yīng)力組合式型鋼支撐的施工，對施工時(shí)需要注意的問題總結(jié)如下：①相鄰立柱之間的橫梁應(yīng)采用整根型鋼，不得有焊縫。②構(gòu)件接頭位置設(shè)置需符合結(jié)構(gòu)力學(xué)原理，防止發(fā)生過大的剪切、變形破壞。③支撐上嚴(yán)禁堆載，嚴(yán)禁挖土機(jī)械碰壓支撐系統(tǒng)。④型鋼支撐構(gòu)件進(jìn)場后應(yīng)當(dāng)經(jīng)過檢查驗(yàn)收，確定無變形等質(zhì)量問題后使用。⑤當(dāng)監(jiān)測壓力出現(xiàn)損失時(shí)，伺服系統(tǒng)應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充預(yù)應(yīng)力。⑥支撐拆除時(shí)，先擰松螺栓，再卸載支撐預(yù)應(yīng)力。⑦架設(shè)鋼支撐前應(yīng)先掏挖支撐梁正下方的土方，其他區(qū)域土方不得挖除，待鋼支撐梁安裝完畢并施加預(yù)應(yīng)力后方可大面積土方開挖。⑧排水效應(yīng)會(huì)對基坑支護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定產(chǎn)生較大的影響。對深層土體影響較大[5]，過程中應(yīng)重視監(jiān)測。