深基坑钢支撑施工技术的应用分析

杨利生 （安徽建工集团控股有限公司，安徽 合肥 230031）

1 工程概况

某医院大楼工程，地处闹市区，该工程地上20 层、地下2 层，总建筑面积约29600m2，其中地下室建筑面积约4860m2，建筑高度75m，框架剪力墙结构，本工程开挖深度超过5m，符合深基坑工程的基本特点。深基坑支护采用围护墙+预应力型钢装配式组合内支撑结构，其结构体系、结构布置、构件、连接节点等主要设计指标全部验收合格，一次性通过验收，为同类工程的施工积累了经验。

2 深基坑钢支撑施工的意义

深基坑工程是城市高速发展建设中高层建筑、地下空间的需要，住房和城乡建设部相关规定对深基坑工程施工明确了定义，城市建设中型钢内支撑在现场绿色安全施工和快速周转使用中表现突出，带了一定的社会效益和经济效益，适用于深基坑支护施工，尤其城市狭小地区深基坑支护工程。

3 深基坑施工特点

3.1 深基坑内排水

施工场地范围内总体西高东低，依托原有狭小地势，沿基坑四周，在冠梁外侧设置排水沟及挡土墙，沟底设2%纵向坡，施工便道内积水一律由西向东排放，经沉淀过滤后最终汇入市政管网。排水沟断面尺寸为300mm×300mm，排水沟与基坑之间铺设间距150mm×150mm 的φ6．5 钢筋网片，100mm 厚C20 混凝土硬化。基坑开挖施工作业基底垫层前采用优质黏土或素混凝土分段、分层回填排水沟、集水井，施工过程中坑内水位保持在基坑底以下0．5m，确保施工过程中无水作业。

考虑到本项目基础施工在春夏季，突发降雨频率较高、降雨量比较大，针对此现象，项目部拟预埋φ10cm 排水钢管，沿基坑侧壁接入坑底积水井内，在积水井内放置一个7．5kW 的水泵。遇特大降雨时起动应急水泵，将基坑汇入端头井内的积水及时抽排至市政管网。

3.2 围护桩施工

桩基定位→护筒埋设→钻机就位→钻孔→清孔→钢筋笼→导管→灌注混凝土。

①测量放样采用全站仪精确定位桩基位置。

②护筒具有固定桩位、导向钻头、隔离地下水、保护孔壁不坍塌等作用，护筒的中心应与桩中心重合（偏差不大于50mm），倾斜度应不大于1%。护筒埋设后按要求将护筒周边浮土夯实，确保护筒牢固不偏位。钢护筒应埋设坚实、不漏水，护筒内径比桩径稍大，护筒埋设不小于1．2m，且应高出地面30cm 左右。

③钻机就位时，采用全站仪调整钻杆垂直度，确保垂直度偏差不大于3‰。钻进过程中严格控制钻进速度，避免钻进尺度较大，钻孔至设计高程后进行清孔。桩基钢筋笼严格按设计要求下料、加工，导管长度按孔深和工作平台高度决定。导管安装后，其底部距孔底留有20～40cm 的空间。确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上超灌0．8～1．0m。

4 钢支撑体系施工工序

土方首次开挖→立柱施工→安装托梁、焊接牛腿→安装围檩、钢支梁→土方二次开挖、钢支撑拆除、监测。

4.1 土方首次开挖

基坑土方施工时，分块、对称开挖。先选基坑二角进行开挖，其上部按设计要求设置斜撑；接着开挖基坑中部土方及其上部对撑施工；再对基坑另外二角进行开挖，同时按设计要求设置斜撑。开挖过程中，按照图纸设计深度进行放坡，关注天气变化，防止因降雨等引起滑坡而破坏支撑。

4.2 立柱施工

立柱为型钢和垂直支撑构件，坑底以上立柱四角采用L140mm×14mm 角钢，四面采用440mm×250mm×12mm钢板@1000mm 与四角的角钢焊接，焊拼成460mm×460mm断面型格构柱。

①钢格构柱安装时采用机械手插型钢法，桩顶标高严格按照设计图纸控制，差值控制在+2cm 左右，严禁超送。定位后钢格构柱禁止机械碰撞，应在立柱上贴好反光条，且在重要节点处增加剪刀撑。

②钢构柱伸入立柱桩钢筋笼深度应满足设计要求。在加劲箍筋处设置4Φ 25 加强横钢筋，使钢构柱与钢筋笼焊接牢固，再整体吊入孔内。就位后，检测其垂直度，偏差不得超过0．5%。

③桩混凝土浇注顶标高为筏板底面标高（再减去一块防水钢板厚）。

④在筏板垫层底面标高位置的立柱上设置防水钢板（垫层施工前焊接），防止基坑水顺立柱上行。

4.3 安装托梁、焊接牛腿

型钢立柱、托座用高强螺栓连接，高强螺栓采用M24，控制水平标高，水平标高误差±5mm 以内。第一道支撑围檩处不设牛腿，第二道以下支撑围檩处设置牛腿，采取间隔式设置，采用焊接，焊接前清理预埋件和H型钢。

4.4 安装围檩、钢支撑

①测量放线标出钢围檩安装标高，围檩由预埋件焊接完成，每平方米上、下面各二根，围檩之间连接采用高强螺栓连接，将角钢与之连接牢固，并设斜撑，斜撑采用L80×80×8角钢。保证同一层钢围檩能够按照设计要求闭合。用25t汽车吊吊起围檩缓慢放在钢支架上，人工辅助微调。钢围檩应与围护桩密贴，如有不贴处，待围檩安装后用C30 细石混凝土填塞。

②浇筑压顶梁。基槽开挖、桩头凿除，基槽利用人工开挖到设计标高后，凿除桩头，露出桩头纵筋。钢筋绑扎、安装模板、浇筑混凝土以及拆除模板整个压顶梁施工全流程均严格按照图纸设计和施工规范完成，主筋绑扎规范搭接长度，模板安装采用对拉螺栓，浇筑混凝土强度为C35，施工过程中分段浇筑，做好界面接头处理，确保接槎良好，拆模后做好成品防护。

③钢支撑包括直撑、斜撑、对撑，直撑安装前先进行预拼接以检查支撑的平直度，将两端偏差度控制在20mm 以内，合格支撑按部位进行编号，支撑采用整体一次性吊装到位，然后用组合千斤顶施加预加轴力。斜撑与围护结构有一定的夹角，不易直接安装支撑并施加预应力，斜撑安装前先将钢围檩与预埋抗剪凳进行焊接，将钢围檩连成整体，并将斜撑型钢搁置于钢围檩的挂板上进行支撑安装作业，其安装方法与直撑相同。斜撑预加轴力按照设计要求施加，斜支撑和围护结构的连接构造必须满足抗剪要求。

对撑安装应预拼，就位时要采用两点或四点吊装，吊点宜控制在离端部0．2 L 处，将其搁置在立柱的托梁上，吊装时应控制标高差、整体挠曲度、水平轴线偏差以及与钢围檩的夹角。

④预应力装置由加载横梁、千斤顶、保力盒和垫板等组成，其加载横梁与对撑或角撑杆件垂直连接，预应力装置宜设置在型钢组合支撑的对撑或角撑端部处。预应力施加前，必须对油泵及千斤顶进行标定，使用中要经常校验，确保量测预应力值的准确性，并且每根支撑施加的预应力值都要记录备查。同时检查螺栓连接，确保正确的对撑和角撑施压先后顺序。

预应力施加时，必须严格按照设计要求分步施加预应力，第一次预加30%～40%。通过检查螺栓、螺帽无异常情况后，施加第二次预应力，达到设计要求，预加轴力标准段为计算轴力的50%。严禁偏心受压，杜绝发生渐变、出现位移甚至失稳现象，支撑加压应根据温度变化及时调整预应力值。

⑤土方二次开挖及型钢支撑梁安装、拆除。土方二次开挖前应确认以下条件：围护桩、梁等支护结构成品检测及强度要求已符合设计要求；监测点已按监测方案要求埋设并取得初始值；第一道钢支撑架设完成并施加预应力；土方开挖方案已通过专项论证。

在施工过程中严格按照“随挖随撑”的原则，控制无支撑暴露时间。钢支撑严格按设计要求施加轴向预应力，定期检查预应力损失情况，及时复加预应力，保证围护结构稳定。并且沿基坑边应以30m 左右为条带分区分段开挖，减少基坑长边效应的影响。利用栈桥进行出土，考虑出土栈桥（可兼作施工平台）堆载较大，远超一般型钢组合支撑的竖向承载能力，由此型钢组合支撑不考虑兼做施工平台或栈桥，施工机械也不能直接在其上施工作业，需要设置栈桥时，应避开型钢组合支撑独立设置。

型钢组合支撑体系应先下后上逐层拆除，防止变形位移，同时应遵循盖板、系杆→型钢支撑梁、型钢围檩、高强螺栓→托梁、托座、立柱的拆除顺序，并且高强螺栓应间隔拆除。

监测周期为地下室开挖至地下室侧壁回填结束的全过程，包括水平位移、支撑柱沉降，同时关注天气变化、地下水情况、周边建筑物沉降等影响基坑施工安全的要素。

5 深基坑支撑体系的设备、材料保障

本项目围护桩采用1 台旋挖钻机、1台挖掘机、1 台25t 的吊车用于钢筋笼和钢构件吊运，本工程主要材料有型钢、高强螺栓、预应力设备、钢筋、商品混凝土等。支撑材料采用标准化定制，型钢截面为H400×400×13×21，横梁截面为H300×300×10×15。进场使用前应检查高强螺栓和螺母应检查是否有裂纹，螺栓孔位置、尺寸是否满足设计要求，钢筋及商品混凝土的复试报告等必要文件及参数是否满足使用要求。预应力设备规格、性能应符合现行国家产品标准和设计要求。

6 支撑体系的质量、环保、安全措施

支撑体系施工过程中应按照设计和方案要求进行施工。

围护桩、立柱施工、安装：钢筋的原材要提前检验合格，钢筋笼严格按照规范要求进行绑扎，按要求布置焊接加强箍。混凝土供应需确保连续供应能力，保证混凝土能够连续浇筑成型。托架与围护墙的连接、托座与立柱的连接均应控制标高和水平度。

型钢围檩和型钢支撑梁的安装：土方开挖范围内，型钢围檩应形成封闭受力体系，型钢支撑梁与型钢围檩斜交处，应设置专门传力构件（三角传力件）。高强螺栓经检测合格后方能使用，高强螺栓紧固应分两次进行，型钢支撑构件之间的连接螺栓的紧固扭矩不宜小105N·m。千斤顶应提前检测合格，并且千斤顶应有经过标定的计量装置，按图纸要求进行分级加压。

监测：负责监测的单位应有相应的资质，按图纸要求布置监测点，严格按照监测方案控制监测频率。

环保：严格控制材料堆放和安插型钢立柱时的噪声。拆除作业时构件不应自然下坠，应预设消音隔震措施。当施工点周围有重点保护对象时，应提前掌握保护要求，严格控制支撑安装拆除的时间和顺序，并结合监测结果采取应对措施。

安全：施工过程、施工机械的安全控制应符合现行行业标准，型钢组合支撑进行人工拆除作业时，支撑构件应采取有效的防下坠措施，施工作业时，专职安全管理人员现场进行管理。

7 结语

本项目深基坑钢结构内支撑施工技术，有效地控制了围护体的侧向变形，构件全部回收重复循环使用，符合国家节能减排的产业政策，系绿色施工技术，具有良好社会效益。型钢内支撑自重轻，具有良好的经济效益。