深基坑支撐系統及其換撐施工技術探討

本文結合某高層建筑深基坑施工實例，對該基坑Ⅰ區、Ⅱ區之間的圍護分隔墻為Φ1000鉆孔灌注樁排樁及Φ850三軸攪拌樁止水加2～3道鋼筋混凝土支撐，系統地介紹該基坑支撐系統的具體實施過程，為同類工程提供參考借鑒。

工程概況

某高層建筑地下室地面一層樓板標高±0.000，相當于絕對標高+3.750。地下室的層高以5米為主。本工程地下室為地下二層，局部含人防。主要包括餐廳、商鋪、設備、強弱電間、變壓器間等。本工程圍護設計方案，基坑劃分為三個區域，由東向西依次為Ⅰ區、Ⅱ區、Ⅲ區（局部承臺外放區，包括Ⅲ-1、Ⅲ-2區）。圍護結構主要采用800mm厚地下連續墻。在地下連續墻兩側采用Φ850SMW攪拌加固，地下墻與SMW工法樁距離在80mm，深度分別為16.1m、18.1m。為控制基坑開挖階段的圍護體的水平位移，達到有效保護地鐵區間隧道及周邊管線、道路、建筑目的，在坑內局部被動區土體設置了Φ850SMW工法樁（不含型鋼）加固。加固體寬度為8.00m（局部10.00m），加固深度為坑底以下4m。Ⅰ區、Ⅱ區之間的圍護分隔墻為Φ1000鉆孔灌注樁排樁及Φ850三軸攪拌樁止水加2～3道鋼筋混凝土支撐。在Ⅰ區東側一期與二期交接處按設計要求采用高壓旋噴樁，樁體直徑不小于1200mm，搭接不小于200mm。

支撐系統施工技術

1.模板工程

支撐施工時，為了能有效地確保支撐底面不夾泥，支撐底模采用100mm素混凝土墊層，并采用油毛氈隔離，側模采用15mm厚舊夾板，模板支撐下口采用Φ14對拉螺栓，對拉螺栓外套塑料套管，對拉螺栓進行回收再用，上口采用Φ48鋼管，間距均為@450設置。

2.鋼筋工程

本工程鋼筋均采用工廠成型鋼筋，因支撐跨距大、基坑開挖深度大、基坑形成厚支撐應力相應較大，因此鋼筋施工過程中必須嚴格按照鋼筋砼施工規范要求，確保同一截面鋼筋接頭的數量不超過50%。為了加快施工進度，減少土體無支撐暴露時間，支撐鋼筋連接采用氣壓焊接頭連接形式。采用氣壓焊安裝前，兩鋼筋端面之間應預留3～5mm間隙；氣壓焊開始時，首先使用中性焰加熱，待鋼筋端頭至熔化狀態，附著物隨熔滴流走，端部呈凸狀時，即加壓，擠出熔化金屬，并密合牢固。在加熱過程中，當在鋼筋端面縫隙完全密合之前發生滅火中斷現象時，應將鋼筋取下重新打磨、安裝，然后點燃火焰進行焊接。當發生在鋼筋端面縫隙完全密合后，可繼續加熱加壓。支撐施工期間鋼筋工程施工及驗收過程中必須加強對各節點部位加強筋的驗收工作，對圍檁與支撐尤其是琵琶撐（斜撐部位）節點鋼筋的數量及錨固方式、錨固長度加以復核，確保支撐的受力效果。

3.砼施工

根據本工程支撐平面布置形式，本工程支撐砼施工方量較大，支撐砼施工期間主要配備1臺砼汽車泵，砼布料主要采用汽車泵接硬管布料，施工中配合做好支撐爆破的預留管工作。

4.材料垂直運輸

結合支撐的實際標高，第一道、第二、第三道砼支撐施工時均通過在基坑東南側、西北側的兩臺QTZ63T/M塔式起重機將材料吊至施工操作面，或進行短距離水平駁運。

5.質量控制要點

（1）根據支撐體系受力特點（支撐主要受軸向應力）及結構受力特點，為避免支撐桿件產生設計以外的彎矩及剪應力，支撐施工期間必須加強軸線的測量定位控制工作，該工作主要由我公司專職測量工程師完成。

（2）為確保支撐體系與圍護體系之間的有效連接及應力傳遞，施工期間應加強對各支撐節點部位的驗收工作，驗收內容為鋼筋數量、綁扎質量以及支撐軸向連續性控制等內容。

（3）支撐施工完畢，下層土方開挖必須待支撐砼強度達到設計強度的80%后方可進行。

鋼支撐施工（換撐）

由于Ⅰ區、Ⅱ區之間為下沉式廣場區域，在Ⅰ區拆除首道支撐后，在地下室施工至±0.000后，采用H型鋼進行斜撐和平撐的加撐共二道，待Ⅱ區首道支撐拆除后再拆除加撐。施工時必須嚴格在施工前儲備足夠的支撐材料。基坑內支撐體系建立后，及時進行鋼支撐預應力施加，預應力的施加必須由兩端同時進行，且兩端必須同時進行焊接固定。鋼支撐一旦安裝完成，預應力必須立即施加，嚴禁拖延支撐施工，否則將導致墻頂位移過大，影響周圍環境安全。鋼支撐因受其物理性能影響。對熱脹冷縮反映較敏感，實際施工時，預應力在設計規定要求的基礎上提高了3%～5%；當晝夜溫差過大導致支撐預應力損失，立即在當天低溫時復加預應力至初始值。另外，對鋼支撐預應力值的分配，是較關鍵的一項技術措施，為確保預應力施加的成功，我們將采取以下措施：

（1）鋼支撐預應力施加的時間擬確定在凌晨，即一天內氣溫最低階段，以減少溫度變化造成鋼支撐預應力損失。

（2）為確保鋼支撐立柱與八字撐同時起作用，故在施加預應力時進行應力值的分配。

（3）復加預應力必須根據地下墻的位移情況，與支撐的應力松弛情況，由監測單位報出監測數據后，由設計院最后確定。

鋼支撐預應力施加過程中，為確保應力施加不造成周圍環境的影響，故必須在施加過程中將檢測數據結合設計軸力，以控制預應力施加的速度及應力值的遞增。預應力施加完成后，節點焊接是相當重要的，必須用不同規格、厚度的虎頭片將圍檁、支撐填充密實、并加肋板，同時對鋼圍檁與圍護結構之間采用無收縮砼進行灌實，以減少應力的損失。第一次預應力施加完成后，即進行支撐軸力、圍護墻體變形的跟蹤監測，根據監測數據的變化及時與圍護設計聯系，以確定預應力的復加要求。

支撐圍檁爆破

根據本工程建設施工要求，結合土建施工需要，支撐爆破本著先下后上的原則，先爆破第三道支撐，再爆破第二、第一道支撐，分三期進行，每期又分若干次，每次爆破量按消防局規定約500方。從南向北分五大塊進行爆破，每一塊先爆破破碎支撐與圍檁連接部位，再爆除支撐，最后爆除圍檁。

1.爆破原則

支撐爆破最理想的爆破效果是將箍筋炸開，中部和下部的混凝土炸空，頂部和兩側的混凝土碎而不飛，控制爆破飛石的主方向向下運動。圍檁和支撐節點的爆破是技術上的難點和重點，采用由外向內、分層分段及孔內孔外聯合延期的方法，控制炸藥能量有序釋放，以達到上述的爆破質量目標。

2.爆破方法實施

將火工品搬上支撐作業面后進行裝藥工作，由爆破員按設計要求將藥包做好后放入炮孔。由爆破員按設計要求用黃沙等將放好藥包的炮孔堵塞好。本工程支撐爆破全部采用傳爆毫秒微差起爆系統。起爆網絡能夠使炮孔中的炸藥按預定的順序安全可靠地起爆。為了使每天數百斤炸藥的。爆破達到每炮小于2公斤的目標，我們采用孔內孔外聯合延期的方法降低一次起爆藥量。例知：一天爆破500立方米支撐，計算需要400套斤炸藥，我們就在施工時在飽孔外平均分成200段，段于段之間間隔0.1秒，然后將這200段逐一串聯，從一端起爆就獲得200次間隔0.1秒，2公斤炸藥為單元的爆破序列，避免了400公斤炸藥一次起爆所形成的強大的危害效應。同時為保證一次起爆的可靠性，段與段的網絡之間采用雙雷管橋式連接延期傳爆，單段內排排相連，首尾相接，排排之間相互橋接，形成最可靠的導爆管復式傳爆網絡。

結語

在深基坑施工中，支撐作為基坑支護重要載體，其決定著基坑施工的安全性。鑒于此，文章通過結合深基坑施工實例，系統探討該基坑中支撐系統的具體實施過程，為同行提供參考借鑒。

（作者單位：渭南市建設工程質量安全監督站）