浅谈钢支撑在基坑加固中的应用

【摘要】基坑支护工程施工完成后，可能会出现基坑变形影响基坑安全的情况，为保证施工安全，需采取相应的措施加固基坑的整体性以及刚度，而钢支撑在基坑变形的整治中被广泛应用，以成都市成华区圣灯街道项目基坑支护工程为依据，介绍了钢支撑加固施工中的安装、拆除施工及钢支撑的防脱落措施，可为类似工程提供借鉴。

【关键词】基坑； 加固； 钢支撑； 换撑

【中图分类号】TU94+2【文献标志码】A

［定稿日期］2024-09-11

［作者简介］张陆阳（1993—），男，本科，工程师，从事建筑工作；

裴珊（1990—），女，本科，工程师，从事建筑工作；

冯孟迪（1991—），女，本科，助理经济师，从事建筑工作。

1 工程概述

项目场地位于成都市成华区圣灯街道，场地东侧为长林盘二路。原基坑支护设计采用悬臂桩支护，因原基坑支护西侧段地质情况发生较大变化，经锚索施工探测，场外悬臂段范围皆为垃圾填土，且造成基底软化，与设计工况相差较大。且邻近地块安置住宅存在地下室，距基坑支护桩最近为10 m，锚索加固难以实施。

根据上述情况，建设单位组织专家论证会。与会专家在现场踏勘后，听取了建设单位的情况介绍、查阅相关技术资料后，经质询和讨论，建议采用斜撑作为本基坑加固方案。本文将结合钢斜撑与钢围檩的施工、换撑的施工以及施工过程中的质量控制措施进行研究和分析。

2 钢围檩及钢管支撑方案

2.1 支撑工艺

测量定位放线—场地开挖至腰梁、斜撑基础位置（桩前土保留）—腰梁、斜撑基础施工—斜撑施工，施加预应力—桩前土开挖—建筑基础及外墙施工—肥槽回填至-1F楼板位置—换撑—斜撑拆除—外墙及楼板施工。

2.2 钢围檩及钢管支撑施工

（1）钢支撑施工前需要进行合规性检查，安装过程中可使用“两点”吊装方法，吊装至指定位置后，采用吊机结合人工的方法进行停靠。如支撑件与钢围檩因偏差不能完整受力，需在两者之间加设垫板，保证受力体系稳定。

（2）钢支撑构件与钢围檩固定位置确定后，焊接固定，经管理人员检查焊缝满足要求后，可进行预压工序的施工。

（3）钢支撑预压过程应在管理人员的监督下进行，第一段工序停止节点为50%预应力，管理人员及时确认各构件的工作状态，无异常情况后，进入第二段工序，预压力达到设计要求，管理人员再次对构件的对各连接点的情况再次检查，在必要时可对节点进行加固，均处于正常状态后解开吊装钢丝绳，完成钢支撑构件的安装。

（4）施加预应轴力时应设专人旁站监督，作好记录备查。

（5）在钢支撑预压的两个阶段中，管理人员必须全程监督，确保轴向预应力满足设计的要求，保证基坑围护体系的刚度和稳定性［1］。

（6）钢梁与桩体连接牢固，必要时在钢梁底部设置支撑架。

（7）钢围檩与支护桩不能平面接触处，采用C20细石混凝土进行填充找平。

（8）斜支撑间距约为5 400 mm。

（9）斜支撑施加预应力为250 kN。

（10）不同桩号对应的钢管长度不一致，现场严格按照图纸要求施工。

2.3 换撑施工

当地下室负一层施工完成后进入换撑阶段施工，施工前地下室外墙与支护桩之间肥槽需回填密实，在地下室楼板标高区域设置换撑板带［2］。按设计方案施工，即在-1F楼板标高，楼板与桩之间浇筑500 mm高C20素混凝土填筑密实。

2.4 支撑拆除施工

（1）本项目钢支撑为斜撑，下端支撑于混凝土支墩上，由于支墩的高度低于基础筏板，所以在基础施工过程中应考虑对钢支撑下端活动头的防护，防止垫层或筏板施工过程中将钢支撑浇筑于混凝土中，且地下室外墙施工过程中也应预留施工洞，以防钢支撑在拆除过程中造成对基础或地下室外墙的破坏。

（2）由于地下室结构完成后，钢支撑隐蔽于地下室内，支撑杆件会穿过地下室楼板和地下室外墙，通常只有采用叉车协助钢支撑的拆除并将钢支撑外运出地下室。具体措施如下：①钢支撑拆除前首先要验算楼板是否能承受叉车的施工荷载，如未考虑叉车荷载的情况下不得在拆除钢支撑前拆除楼板混凝土底模脚手架，并应局部进行加固；②叉车在地下室施工作业，要保证叉车有足够的作业空间，且叉车拆除及外运的通道不得堆放材料及架设脚手架，务必确保通道通畅，地下室车道口与楼板存在不连续高差的，项目部应提前用建渣等材料铺设使通道贯通；③如活动端处有筏板预留的钢筋时，项目部应保证预留钢筋与活动端各边有不小于30 cm的间距，施工时未留间距的，项目部应提前将钢筋扳弯或割断；④钢支撑管件穿过楼板及墙体的部位，均应预留施工洞，钢支撑管件四周与施工洞预留钢筋的间距应不低于20 cm。否则在钢支撑拆除前，项目部应将多余的混凝土活钢筋剔除［3］。

（3）主体施工结束后，采用搭设脚手架将第一道混凝土支撑托紧，人工配合小型破碎锤破碎。人工切割后转运至基坑外。

（4）钢支撑拆除要自下而上分段拆除。拆除前，需要各单位沟通拆除的顺序，一般采用间隔拆除的方法，拆除后观察一段时间，无变形后可将剩余的钢支撑构件拆除。

①钢支撑拆除一般采用叉车顶住钢支撑下部，慢慢向下滑移，由于钢支撑构件重量较大，拆除过程中必须保证周边的安全，钢支撑拆除完成后，可以再对相应段的围檩进行吊装拆运；②拆除时应先将吊车钢丝绳（挂钩）固定在构件吊点上，然后才能进行拆卸，防止构件意外坠落；③拆卸支撑钢管时，先拆除施加应力端头处的钢楔子，然后根据吊车的承重范围拆除。拆除时要同时考虑本道钢支撑的稳定性，不能引起其它支撑的问题；④拆卸时要有专人监控支撑体系，严禁发生拆卸时对支撑体系的触碰，起吊时专人指挥，多角度监控，防止吊装时对未拆除构件的触碰破坏、引发安全事故。

3 钢支撑施工保证措施

（1）构件加工制作前，安排具有资质的钢结构制造企业按设计文件进行详图深化，深化设计图纸须得到设计院的确认后，方可进行施工。加工、安装过程中必须采取有效措施保证安全。

（2）所有构件加工制作前必须按1∶1放样，下料放样必须考虑变形、加工和焊接收缩余量及其他要求。如发现尺寸有误或节点连接处理不当，及时通知设计人员。

（3）高强度螺栓连接采用摩擦型，连接构件表面应作喷砂（丸）处理，其摩擦面的抗滑移系数应达到：Q235B钢为0.40。构件的板件拼接，凡拼接处，翼缘和腹板均需错开，其距离不得小于200 mm。连接钢板或钢材应具有不低于与被连接构件相同牌号的钢材性能指标。

（4）分区分段设置的支撑，拆除也宜分区分段进行。

（5）整体支撑根据后道工序要求宜分区逐步拆除，先回填斜坡（1∶1）至围檩下并夯实（压实系数大于0.93），满足压实要求后再开始拆撑［4］。

（6）先断开拆除支撑处围檩，消除围檩集中力对支撑的传递。

（7）再对称分离支撑与围檁，再拆除支撑、钢节点，最后拆除围檩。

3.3 钢围檩、钢支撑防脱落措施

3.3.1 托架膨胀螺栓断裂

使用角钢焊接托架，并固定在围护桩上，钢围檩及支撑钢管的全部重量全由托架承担，由于钢围檩及支撑钢管荷载大、施工周期较长，极易造成膨胀螺栓锈蚀及断裂，若膨胀螺栓断裂，将造成连锁反应，产生灾难性的安全事故。

3.3.2 钢围檩脱落

在安装和拆除中由于钢围檩下部还无预应力加压，易出现滑落或者脱落的情况，所以在施工过程中严禁非专业人员进入施工范围，杜绝造成人员伤亡的情况。

3.3.3 支撑钢管脱落

由于支撑钢管直接顶靠在钢围檩外缘，安装完成后，再对钢管施加预应力，并用活络头进行调节预应力，一旦活络节产生松动，施加的预应力散失后，易造成钢管脱落。

3.3.4 其他因素导致围护结构变形、坠落

（1）钢支撑背部的土体出现脱空的情况，导致钢围檩出现倾斜变形，进而导致围护体系出现松动，脱落［5］。

钢支撑安装后，应对附着的土体等结构进行定期观测，出现变形值过大，或土体变形速率过大，应及时采取措施加强围护结构的整体强度。

（2）施工中重物砸落在围护结构上，导致钢支撑出现松动，进而坍塌。吊运重物过程中应避免出现物体坠落的情况，如对围护结构造成破坏，应及时采取措施加固围护体系，采取重新安装等措施。

（3）在安装和拆除过程中，安装机械碰撞围护结构，导致钢支撑体系脱落。钢围檩在安装和拆除过程中，应有管理人员进行旁站，提前对操作人员进行交底，杜绝出现吊装设备碰撞钢围檩的情况，如已对围檩结构造成破坏，应对钢围檩的质量进行评估，采取措施加强围护结构的强度以及整体性。

4 结束语

以本基坑支护工程为例，使用钢支撑构件结合钢围檩构件施加预应力，可以有效的向基坑体系传递荷载，保证基坑支护体系重新达到受力平衡。在类似的项目中，也可使用本支撑体系提高基坑支护体系的稳定性和整体刚度，保证工程项目的施工安全。

参考文献

［1］ 汤翔宇，仇志斌，邻近拟建地铁深基坑的现有基坑加固与改造设计［J］.建筑结构， 2013，43：899-901.

［2］ 毛鑫伟.复杂环境下深基坑支护结构设计与监测［J］.岩土工程，2017（3）：83-85.

［3］ 白成生，王嘉聪 某深基坑支护失稳及加固措施失稳分析［J］广东土木与建筑， 2012（7）： 9-12.

［4］ 张健超，孔祥荣，陈克明.浅谈坑底加固对基坑稳定性的作用［J］.建筑施工，2009，31（6）：438-439.

［5］ 吴君.斜抛撑在基坑加固中的作用［J］.中国水运，2018，18（10）：218-221.