装配式预应力鱼腹梁钢结构支撑技术的应用

陈 彦 凤

(上海强劲地基工程股份有限公司，上海 200233)

装配式预应力鱼腹梁钢结构支撑技术的应用

陈 彦 凤

(上海强劲地基工程股份有限公司，上海 200233)

对装配式预应力鱼腹梁钢结构支撑的技术原理进行了介绍，结合工程案例，阐述了该支撑结构的施工工艺流程，着重对立柱、三角托架、支撑围檩、托座、支撑梁安装等施工技术作了阐述，并介绍了该技术的优点，可为其他项目基坑支护支撑体系提供参考。

基坑支护，装配式预应力鱼腹梁，钢结构，支撑

1 装配式预应力鱼腹梁钢结构支撑介绍

装配式预应力鱼腹梁钢结构支撑，简称IPS工法(Innovative Prestressed Support System的缩写)，是应用预应力原理开发出的一种技术先进的新型支护结构。该技术是采用下弦为钢绞线的鱼腹梁形成大刚度的围檩梁，增大支撑间距，利用组合式对撑和角撑形成的完整支撑体系，形成较大开放空间来替代只有较小开放空间的传统支撑，实现了支护结构技术的跨越式发展。它不仅形成支撑之间的巨大空间，改善了施工条件，而且形成了一套最有效地控制基坑坑壁水平位移的基坑设计与施工技术。同时可大大减少土方开挖的工期，减少支护结构的安装、拆除工期。该支撑体系的构件都是标准化、工具式的，可多次重复使用。

2 工程案例

1)工程概况。某项目位于上海市嘉定区，本工程分为北区和南区。北区主要由2幢28层高层住宅、3幢26层高层住宅、2层地下车库及门卫、垃圾房等附属建筑物组成；南区主要由2幢28层高层住宅、1幢18层高层住宅、2层满堂地下车库及K，P型站等附属建筑物组成。高层住宅均为剪力墙结构，地下车库为框架结构。

基坑规模：北区基坑总面积约13 646 m2，总延长米约为463 m；南区基坑总面积约7 963 m2，总延长米约443 m。

基坑开挖深度：北区车库±0.000=10.050，场地平整后自然地坪绝对标高约为+3.500，相对标高约为-6.550。南区车库±0.000=7.550，场地平整后自然地坪绝对标高约为+3.750，相对标高约为-3.800。

北区：普遍区域底板面标高为-13.550，车库底板厚650 mm，考虑垫层厚100 mm，地下车库普遍区域开挖深度为7.75 m，高层区开挖深度为8.30 m，基坑周边集水井部位开挖深度为8.95 m。

南区：普遍区域底板面标高为-10.150，车库底板厚650 mm，考虑垫层厚100 mm，地下车库普遍区域开挖深度为7.10 m，高层区开挖深度为7.65 m，基坑周边集水井部位开挖深度为8.30 m。

2)基坑围护设计方案。北区采用灌注桩+三轴搅拌桩止水帷幕+一道装配式预应力鱼腹梁钢结构支撑；南区：SMW工法桩+一道装配式预应力鱼腹梁钢结构支撑。

3)基坑围护工程量与造价：北区：围护体系造价657万元，其中灌注桩工程量为3 466.14 m3，三轴搅拌桩工程量为5 228.2 m3；支撑体系造价为316万元，其中工具式组合内支撑钢构件工程量为470.59 t，其他钢构件为68.84 t，与传统混凝土支撑方案相比，造价降低约30%(传统混凝土支撑造价为410万元)；坑内双轴搅拌桩加固及空搅工程量为18 875 m3，造价为137万元，总报价为1 110万元。

南区：围护体系造价为560万元，其中SMW工法桩三轴搅拌桩工程量为7 489.60 m3，插拔H700×300×13×24型钢为1 862.03 t支撑体系造价为226万元，其中工具式组合内支撑钢构件工程量为262.02 t，其他钢构件为47.76 t，与传统混凝土支撑方案相比，造价降低约30%(传统混凝土支撑造价为294万元)；坑内双轴搅拌桩加固及空搅工程量为11 688.31 m3，造价为82万元，总价为868万元。

4)装配式预应力鱼腹梁钢结构支撑施工工艺流程如下：施工准备、材料进场→立柱桩施工→土方开挖→确定标高，焊接三角托架→围檩、托座、支撑梁安装拼装→装配式支撑部件安装(设置轴力监测)→施加预应力，钢绞线张拉(环境监测)→土方开挖→垫层及地下主体结构施工→装配式支撑部件拆除回收→施工完成，设备材料退场。

a.立柱施工。本项目采用方钢管混凝土立柱，施工时采用三轴搅拌桩机引孔，60 kW振动锤施打的方法；立柱桩施工土方开挖确定标高，焊接三角托架围檩、托座、支撑梁安装拼装装配式支撑部件安装施加预应力，钢绞线张拉土方开挖垫层及地下主体结构施工设置轴力监测点施工准备、材料进场环境监测装配式支撑部件拆除回收施工完成，设备材料退场。

b.三角托架施工。钢三角托架设置应控制其上围檩中心线在同一个水平面。三角托架焊接前须彻底清理连接部位(如钻孔灌注桩上连接钢板等)，清理干净焊接范围内的杂物。焊好的钢三角托架须保证连接部位牢固可靠,有足够的稳定性；横杠长度及水平度满足使用要求。

c.支撑围檩安装。围檩随支撑架设顺序逐段吊装，围檩就位后应检查钢三角托架是否松动，连接部位和搭接部位必须使用摩擦型高强螺栓紧固连接。高强螺栓连接副进场时，应有批量检测证明书和出厂检验报告，进场后应按每批抽取8套进行第三方检测机构复试，合格后方可使用。

d.托座与支撑梁安装。本工程中立柱与托座连接方式采用焊接，要求满焊且焊缝高度不小于8 mm。

e.角撑安装。角撑安装前应先在地面进行预拼接并检查预拼后支撑的顺直度,经检查合格后按部位进行整体吊装就位。部分角撑连接过程中，若加压端的放置空挡存在多余空间时必须使用相对应厚度的钢板垫紧贴密，防止支撑体系受力后整体发生偏心。

f.鱼腹梁安装。安装用千斤顶、油表必须进行定期标定，并做好记录。

预应力筋下料时应采用砂轮机切断。

鱼腹梁预拼完成后单个构件起吊摆放在支撑横梁和三角托架上进行拼装，支撑起吊后两端由人工牵引，确保支撑整体稳定。

g.施加预应力。预应力鱼腹梁钢结构支撑的构件布置完毕后施加预应力的顺序为：检查各部件螺栓的连接是否紧固，围檩与围护体系的连接状态→角撑加压、对撑加压→钢绞线张拉。

本次预应力施加原则：分区、分级、循环。

5)优点。减少钢材：减少投入支护支撑的钢材量；节省造价：节省了围护结构及主体结构的工程造价；缩短工期：缩短了围护结构及主体结构的施工工期；节能减排：全部的构件重复利用率是环境友好型的工法；控制变形：预加荷载有效遏制了基坑周边的变形；安全可靠：围护结构的安全度高、整体性好，其破坏模式为延性破坏；施工方便：土方开挖，运土、建筑材料搬运及主体结构施工十分方便等；质量方面：工具式可装拆的标准部件，高精度的制作与安装工艺要求，低合金材料，高强螺栓连接，自有产业工人装配作业，大幅提高了施工精度，确保设计要求。先进的平面与立体结构体系更加保证质量安全，系深基坑内支撑产业升级技术。经济效益：与传统混凝土支撑相比，本工法降低造价20%以上，安装、拆除、挖土及地下结构施工工期缩短40%以上。

3 结语

装配式预应力鱼腹梁钢结构支撑技术在长三角、珠三角等地区的基坑工程中得到了较广泛的应用，并于2011年在上海通过了上海市建委科技委组织的专家鉴定。实践表明：该技术的应用已经积累了相当丰富的设计和施工经验，它作为一项绿色支护技术，在基坑支护中发挥着越来越重要的作用。

[1] JGJ 120—2012，建筑基坑支护技术规程[S].

[2] SQBJ/CT 192—2014QJ，基坑围护装配式预应力鱼腹梁钢结构支撑应用技术规程[S].

[3] 《建筑业十项新技术》(2010版)之工具式组合内支撑技术[M].北京:中国建筑工业出版社，2010.

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[5] 潘 平，方章聪.IPS预应力鱼腹梁结构在深基坑支护中的综合应用[J].建筑施工,2011,33(4)：268-269.

[6] 叶 蓉.预应力鱼腹梁支撑系统在轨交工程中的适用性分析[J].地下工程与隧道，2014(2)：12-15,21.

The application of assembled pre-stressed fish bellied beam steel structure support technology

Chen Yanfeng

(ShanghaiQiangjinFoundationEngineeringCo.,Ltd,Shanghai200233,China)

This paper introduced the technology principle of assembled pre-stressed fish bellied beam steel structure support, combining with the engineering case, elaborated the construction process of the support structure, emphatically elaborated the column, triangular bracket, support enclosing, socket, support beam installation and other construction technology, and introduced the advantages of the technology, could provide reference for other projects foundation pit support system.

foundation pit, assembled pre-stressed fish bellied beam, steel structure, support

2015-01-17

陈彦凤(1985- )，女，助理工程师

1009-6825(2015)09-0080-02

TU463

A