浅谈钢支撑在大型深基坑中应用施工技术

浅谈钢支撑在大型深基坑中应用施工技术

浙江东南建设管理有限公司浙江湖州313000

摘要:大型深基坑施工难度较大,安全隐患多,其中,超厚底板钢筋绑扎、后浇带顶撑、后浇带换撑、大型机械塔吊基础的设置、地下室的排水等均是施工的关键节点。文章结合工程实例就钢支撑在大型深基坑施工中的应用展开探讨。

关键词:钢支撑;大型深基坑;应用

一、工程概况

某地下空间开发项目一期工程土建二标段主要包括地下空间开发项目南北向25′轴到N2′轴之间基坑围护结构、主体工程,东、西两侧附属出口结构工程。东、西侧附属出口属于“狭长型”基坑,其结构特点是:开挖比较深,两侧净空小。采用围护桩和钢支撑相结合的综合支护方式,钢支撑施工速度快,能很快形成支护体系,可回收利用,经济效益好,不仅确保了主体结构施工总体进度的要求,而且达到了节能减排、保护环境的效果。

二、施工工艺要点

(一)前期准备工作

主要有:图纸会审、设计交底、人员组织和各种原材料的采购、加工;桩基础设备的进场和调试等。

(二)测量放线

测量放线随施工进度配合进行,主要包括以下几个方面的工作:(1)围护桩施工前桩位、护筒和桩底标高的确定等;(2)土方开挖的边轴线,坡顶和坡底线,开挖标高的确定等;(3)冠梁施工时的轴线、标高,以及预埋件的位置和斜撑的角度控制等;(4)钢支撑安装时的轴线、平面位置和标高的控制等;(5)整个基坑支护施工过程中的监控测量,如土体和围护桩的位移、支撑轴力等。

(三)土方开挖

根据钢支撑设计位置及现场实际情况,以及主体施工工期和结构的特点,土方开挖(以东侧附属出口以南物业5号出入口为例,其他类同)总体施工顺序为:从西往东,然后从南往北,竖向分层,中部拉槽,台阶式后退挖土,分台阶配合安装钢支撑。围护结构施工结束后,首先进行土方开挖工作,土方开挖纵向分以下四层进行:第一层挖至冠梁底开始进行冠梁施工。冠梁施工完成后进行第一道钢支撑安装,第一道钢支撑安装在冠梁上,中心位置标高为-1.000m。为确保围护结构安全,两侧基坑围护结构完成地段预留反压土,反压土上表面距离需架设第一道钢支撑的距离不大于1m。第一道钢支撑安装完成后采取中间开槽方式开始进行第二层土方开挖,槽顶边沿距两边护坡桩内侧须留置2m宽的土台,拉槽坡度为1:0.5,开挖至第二道钢支撑下50cm,支设第二层钢支撑,中心位置标高为-5.500m。同样,第三层土方开挖至-9.600m时,支设第三层钢支撑,中心位置标高为-8.600m,此时留置土台宽为3m。第四层土方开挖到结构底板-10.400m。开挖时,随时监测围护结构位移情况,作好记录。剩余土体采用由上向下逐层开挖,利用挖土机和吊车将土方运出基坑。挖土至基底标高20~30cm时,采用人工整平后报请监理共同检查验收。

(四)安装钢支撑

1.每层土方开挖至钢支撑架设的高度后,立即清理围护结构桩间土,进行网喷施工,以便稳固桩间土体;同时在冠梁或钢围檩上标出钢支撑位置线,以便安装钢支撑。

2.各层钢支撑安装应凿出清理冠梁、围护桩上预埋件,如果有遗漏应在冠梁、围护桩桩身钻孔打入不小18的膨胀螺栓,以便安装钢围檩和焊接钢牛腿,钢支撑两端的钢围檩应在同一水平位置。由于围护桩在施工过程中会产生偏差,会给钢围檩正确安装带来很大困难,因此,在围檩施工前,应对凸出的围护桩表面混凝土按照测量放线的要求进行凿除;对钢围檩和围护桩的空隙用高强度混凝土进行填充,达到强度要求后方可进行施加预加力顶推作业。

3.根据方案设计图纸,先加工好固定钢支撑用的钢牛腿(三角形钢支架),在钢围檩上测量标出钢支撑中心位置,将钢牛腿焊接固定在钢围檩上,并与其背后的抗剪加强肋板相焊接。

4.为了钢支撑安装方便快捷,用两个工字钢焊接成活接头箱室,在活接头箱室内安装π型钢板组件的活接头,拼装成一端固定一端活动的钢支撑。现场测量每根钢支撑的长度并编号,确保存第根钢支撑长度加工准确。

5.成型钢支撑运至现场后,用两台20t汽车吊将钢支撑吊放到三角形钢支架上,并用固定端旋转法将活动端较宽位置支撑于冠梁或钢围檩上。活动端微调采用特制钢楔加塞施加预应力,方法:在活动端沿支撑两侧采用两台100t的油压千斤顶对称均匀加压,对钢支撑施加预加轴力,当压力表读数达到钢支撑设计轴力的70%时,稳定时间5min,用特制钢楔块塞紧。

6.在三角形钢支架下方焊接防坠钢板及千斤顶支托板,完成施加预应力前的各种准备。

7.为防止钢支撑在施加轴力时产生过大的挠度,在对钢支撑施加预应力前先将钢支撑自重挠度校正至水平。

(五)钢支撑拆除

1.钢支撑拆除步骤

水平钢支撑的拆除根据主体结构的施工进度分层向上拆除,坚持“先撑后拆”的原则:在附属出口底板结构及第二道钢支撑标高下侧墙混凝土施工完毕,混凝土强度达到设计强度的70%后,方可拆除最下层(第三道)钢支撑。由此向上,逐步拆除上一道钢支撑。第一道钢支撑的拆除,必须在结构顶板混凝土强度达到设计要求后方能拆除。

2.支撑拆除方法

钢支撑拆除须有安全的操作平台,清除活动端杂物,用2台20t汽车吊将钢支撑平衡吊住,在千斤顶支托板上安放好2台100t千斤顶,对钢支撑活动端施加轴力至钢楔块松动,取出钢楔块,将钢支撑吊出基坑运走。

(六)其他注意事项

1.土方开挖时应沿围基坑内侧钢支撑下留2.0m宽土方平台,以保证围护结构的稳定和方便钢支撑安装,预留平台部位的土方在钢支撑架设完毕后挖除,进行下一层土方开挖和下道钢支撑安装。下层土方开挖时应防止已安装好的钢支撑和围护结构受到机械碰撞。

2.在加工拼装钢支撑时,螺栓必须安装,按顺序紧固,钢支撑轴线偏差在2cm之内,用于微调的钢楔也要串联,防止坠落。钢支撑安装时,轴线偏差≤5cm,并保证支撑接头的承载力符合设计要求。

3.钢支撑连接时所有钢支撑装配件的钢板加工以及钢管焊接加工都必须双面满焊。在有内肋板焊接过程中无法双面焊接的,宜采用坡口焊接方式。

5.钢支撑有固定端和活动端,现场安装时应交错布置,以便两侧围护桩受力均匀;活动端用两台油压式千斤顶进行顶推,两台千斤顶顶推须保持同步协调,确保活动端两侧受力均匀,平稳地将活动端顶出。

6.钢支撑安装定位必须准确,施加预应力须平稳并严格按设计要求控制,尤其在斜支撑的安装时,长度测量、位置放点、焊接加工、组装拼接等每一环节均必须精心操作。在钢支撑安装后,须按要求对钢支撑、基坑围护结构进行变形监测外,如变形数据达到报警值,须采取加强加固措施。确保基坑安全稳定。

7.钢支撑安装前须检查钢支撑轴线偏差,连接螺栓紧固情况符合要求后,才可将钢支撑起吊安装。为防止钢支撑在受力后产生的挠度过大,须先将由钢支撑自身重量产生的挠度校正至水平。

总之,该地下空间开发项目一期工程土建二标段东西两侧附属出口支护采用围护桩、可调式钢支撑和桩间网喷的综合支护措施,施工速度快,施工灵活,能很快形成支护体系,可回收重复利用,经济效益好,达到了节能减排、保护环境的良好效果。也成功解决了基坑施工安全、出口结构施工工期紧和工作面狭窄等问题。该工艺适用于类似基坑工程,特别是适用于需尽快形成支护体系,基坑开挖比较大,但两侧净空不是很大的“狭长型”基坑支护结构体系的设计和施工,具有非常大的参考价值。

参考文献

[1]刘奎.逆作法施工技术在大型深基坑工程中的应用[J].建材与装饰,2017,19

[2]李艳.浅谈钻孔灌注桩及内支撑支护技术在超大型深基坑中的应用[J].福建建设科技,2011,03

[3]杨勃,李晓伟.地铁深基坑开挖钢支撑施工技术应用研究[J].黑龙江交通科技,2015,11

[4]董松,徐亚茹.大型深基坑施工创新技术应用[J].建筑施工,2015,05

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