深基坑厚壁鋼管斜撐支護體系施工技術

摘 要：深基坑厚壁鋼管斜撐支護體系是近年來在深基坑支護中采用的一種特殊施工工藝，其利用斜撐鋼管將支護樁頂的冠梁與深基坑底部承臺聯接，把支護樁上的主動土壓力一部分傳遞到基坑底部，達到支護樁與斜撐鋼管共同受力共同支護的效果，從而保證基坑施工安全，降低工程造價。

關鍵詞：支護樁；鋼管斜撐；深基坑

1 引 言

中國中西部地區建筑基坑地質條件大量存在為粉質粘土、黃土、砂巖等，在此類土質、開挖深度6～10m的一、二類基坑支護工程中，如僅采用傳統的灌注支護樁加掛網噴射混凝土容易造成滑移失穩，造成基坑坍塌事故；如采用鉆孔灌注樁加鋼筋混凝土（鋼管）水平支撐梁支護體系，會造成工程造價高、施工工期長。深基坑厚壁鋼管斜撐支護體系充分利用厚壁鋼管和鉆孔灌注樁本身優良的抗彎與抗剪性能，共同承載基坑四周的主動土壓力，是一種既能保證施工安全、降低工程造價，又能節約工期的有效支護體系。

2 工程概況

湖北漢口某工程地下室二層，地上框剪32層，建筑面積57000m2，基坑開挖面積11086m2，采用天然基礎，基坑開挖深度為：8.60～9.50，基坑重要性等級為一級，支護方案主要采用灌注支護樁-鋼管斜撐支護結構，局部為鋼筋混凝土水平梁角撐。

3 地質條件

根據地勘報告，各巖土層的物理力學性質，結合地層的沉積時代、成因等特征，將場地巖土劃分為五大層。第（1）層為雜填土；第（2）層為粉質粘土；第（3）層為卵石；第（4）層為強風化砂巖；第（5）層為中風化砂巖。詳見下圖所示。

4 方案選擇

根據本工程地質條件和施工圖紙，按《深基坑工程技術規定》（DB42/159-2004）、《建筑基坑支護技術規程》（JGJ120-99）、《建筑邊坡工程技術規范》（GB50330-2002）有關要求，確定在本基坑的東面采用深基坑厚壁鋼管斜撐支護體系的支護方案。并經過采用建筑工程安全計算軟件計算分析，灌注支護樁安全系數、支護樁長度、斜撐鋼管強度以及共同受力后基坑整體穩定性均符合要求。

5 工藝原理

深基坑厚壁鋼管斜撐支護體系由灌注支護樁、冠梁、斜撐鋼管、被加固的原位土體、掛網噴射混凝土和必要的防水系統組成支護體系，與土體共同承擔荷載，起約束變形的作用。通過鋼管將冠梁與基底承臺聯接，并在鋼管上施加預應力，使鋼管與灌注支護樁形成整體同共受力，抵抗土體的主動土壓力，減少土體滑移。

6 基坑支護施工

（1）土方開挖：豎向分層，縱向分段。根據鋼支撐設計位置及現場實際等情況，擬將基坑豎向分層開挖。鉆孔灌注樁施工結束后，首先進行土方開挖工作，第一層為現況地面至冠梁底，開挖完畢后開始進行冠梁的施工。第二層為冠梁底至-6.000m標高處。第三層為-6.000m至基地，其中靠近支護樁部分“梯形”留土。保證支護樁的穩定性，待鋼支撐施工完畢后挖去此部分留土。

（2）基坑鋼管斜撐布置：在基坑四周設置鋼管斜支撐，為直徑？準為529mm、壁厚δ為10mm鋼管支撐體系，豎向設置10道，支撐角度根據基底承臺位置不同，選擇在30～60°之間。

（3）鋼管支撐及裝配件的加工、預埋。

①斜撐牛腿：樁頂冠梁斜撐牛腿預埋用700×700×14的鋼板，背面為？準22的連結點，冠梁邊設？準16@150的鋼筋網片，進行預埋。

②由于鋼支撐較長，需分段加工，現場組合。支撐運輸前需對構件進行編號，運至現場進行拼裝，組裝為成型的單根鋼支撐。

（4）鋼支撐架設方法及流程

鋼支撐架設與基坑土方開挖是深基坑施工密不可分的兩道關鍵工序，支撐架設極具時間性和協調性，支撐架設的時間、位置及預加力的大小直接關系到深基坑穩定的成敗。支撐架設必須嚴格滿足設計工況要求。

①地下室土方開挖至設計高度時，放測出基地支撐承臺位置，進行承臺施工，承臺混凝土強度等級為C30，鋼筋？準16@250雙向。承臺混凝土分兩層澆筑，第一層澆至承臺鋼筋斜面底部，待鋼管安裝后澆筑上層混凝土。

②沿冠梁下口鋼管斜撐兩側搭設鋼筋腳手架，腳手架的強度、剛度必須符合要求，并沿斜立面設置兩根腳手架鋼管斜撐，以保證操作架的整體穩定性。操作架搭設好后，鑿出冠梁內的預埋鋼板并進行牛腿支座的焊接加工，牛腿位置與基地支撐承臺位置一一對應。

③吊裝鋼支撐，施工時擬采用一臺30t的吊車在地下室內架設，鋼支撐應采用兩點吊裝，吊點一般在離端部0.2L左右為宜。吊起時上端輕放在牛腿支座上，固定端與冠梁內鋼板先點焊，以防支撐水平滑動，初步定位并校核后進行滿焊。下部鋼管斜撐的埋件鋼板先焊至鋼管底部，直接受力于承臺斜切面，安放于承臺上。

（5）施加預應力

①支撐安裝完畢后，且應及時檢查各節點的連接狀況，經確認符合要求后方可施加預壓力。

②用200T的千斤頂對鋼支撐施加預應力，軸力施加應根據監測進行動態控制調整，不允許一次性施加軸力到設計值的100%，施加預應力的設備應專人負責，且應定期維護，如有異常應及時校驗且施工前應提在規定的鑒定中心進行標定。

（6）坡面處理：坡面采用支護樁+掛網噴射混凝土加固（略）。

（7）基坑排水：在斜坡外設截水明溝，在每一層支護面上預留？準50排水孔@2000，，坑底四周設磚砌明溝和排水井。

（8）鋼管支撐拆除：支撐體系拆除的過程其實就是支撐的“倒換”過程，即把由鋼管橫撐所承受的側向土壓力轉至永久支護結構或其它臨時支護結構。拆除時分級卸載，避免瞬間預加應力釋放過大而導致結構局部變形、開裂。兩臺吊車分別于基坑兩側就位，兩點起吊且鋼繩豎向持力后，先用液壓千斤頂對支撐加力壓縮，拆除鋼楔，卸去鋼支撐軸力。再拆除定位鋼板等附件對鋼支撐的約束，然后拆除中部對接螺栓，各自移走拆除部分鋼支撐。最后拆除圍囹、牛腿。蓋挖段鋼支撐同樣先用葫蘆分節固定好，再卸去支撐軸力和附件的約束，然后拆除管節連接螺栓，在挖機、葫蘆配合將管節下放至底板上再轉運吊出。

7 確保鋼支撐穩定的技術措施

（1）鋼支撐拼裝過程：①鋼支撐在拼裝時，軸線偏差在2cm之內，并保證支撐接頭的承載力符合設計要求。②鋼支撐安裝前一定要檢查鋼管的垂直度，若不垂直要進行矯正；然后將鋼支撐安裝在牛腿上，并且緊固好。③所有鋼支撐裝配件的鋼板加工以及鋼管焊接加工都必須雙面滿焊。

（2）基坑開挖過程：采用中心挖槽法或小挖掘機開挖鋼支撐附近土方，防止機械碰撞支撐；采用小型機具開挖護坡樁附近土方，嚴禁機械開挖碰撞鋼支撐和護坡樁。

8 結 語

深基坑厚壁鋼管斜撐支護體系為砂巖、黃土地區開挖深度5～10m的基坑施工提供了安全、施工方便、造價低的一種切實可行的施工方法。它在工期、質量、安全、造價方面與其他支護方法相比，具有如下特點和優點：①基坑支護可與土體開挖流水施工，并可隨開挖隨支護，和支護樁—水平內支撐系統相比可節省大量工期；②施工工藝簡單，施工過程安全可靠，鋼管的制作與安裝簡單易行；③鋼材取材容易，用量少且在拆除后可以重復使用，與傳統鋼管或鋼筋混凝土梁水平支撐系統節約30%以上成本。

參考文獻

[1]肖緒文、王玉嶺主編《地基與基礎工程施工工藝標準（ZJQ00-SG-008-2003）》，中國建筑工程總公司.

[2]中國建筑科學研究院《建筑基坑支護技術規程》（JGJ120-99）.