深基坑內(nèi)支撐施工技術(shù)的應(yīng)用探討

摘要：本文主要針對(duì)深基坑內(nèi)支撐施工技術(shù)的應(yīng)用展開了探討，通過結(jié)合具體的工程實(shí)例，對(duì)基坑內(nèi)支撐的設(shè)計(jì)作了詳細(xì)闡述，并對(duì)內(nèi)支撐施工技術(shù)的應(yīng)用作了系統(tǒng)的分析，以期能為有關(guān)方面的需要提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：深基坑工程；內(nèi)支撐；施工技術(shù)

內(nèi)支撐支護(hù)施工技術(shù)是近年來發(fā)展速度較快的一種新型施工方式，目前在城市深基坑工程施工中得到廣泛的應(yīng)用。而隨著我國城市化進(jìn)程的不斷加快，城市高層建筑數(shù)量日益增加，內(nèi)支撐支護(hù)施工技術(shù)的應(yīng)用更是有了進(jìn)一步的發(fā)展。基于此，本文就深基坑內(nèi)支撐施工技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了探討，相信對(duì)有關(guān)方面的需要能有一定幫助。

1 工程概況

某綜合樓工程，地下3層，地上21層，占地面積3800m2，總建筑面積61000m2。建筑結(jié)構(gòu)形式為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)、墻柱下筏板基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)。因場地條件限制，東側(cè)支護(hù)樁施工完畢后，相鄰地塊不允許施工錨桿（錨索）進(jìn)入，導(dǎo)致錨桿（錨索）未能施工，經(jīng)研究討論后，東側(cè)基坑支護(hù)采用內(nèi)支撐施工。

1.1 場地工程地質(zhì)條件與水文地質(zhì)條件

場地各巖土層的分布與性質(zhì)：素填土①：固結(jié)性差，均勻性差，主要由粉細(xì)砂（砂巖風(fēng)化物）、風(fēng)化粉砂巖團(tuán)塊及少量黏性土組成，局部夾少量碎石和建筑垃圾。該層分布于整個(gè)場地，層厚0.30m～11.90m，平均厚度5.60m。強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖②：勘探深度范圍內(nèi)整個(gè)場地均有分布，平均揭露厚度9.26m。屬極軟巖，巖體完整程度為“較完整”，巖體基本質(zhì)量等級(jí)屬V級(jí)。中風(fēng)化砂巖③：該層僅于場地局部地段有揭露，平均揭露厚度1.40m。按巖石堅(jiān)硬程度劃分屬軟巖，巖體完整程度為“較完整”，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅳ級(jí)。中風(fēng)化泥巖④：該層于場地大部分地段均有分布，平均揭露厚度5.14m。按巖石堅(jiān)硬程度劃分屬極軟巖，巖體完整程度為“較完整”，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為V級(jí)。含鈣泥巖④1：該層于場地大部分地段均有分布，平均揭露厚度5.12m。按巖石堅(jiān)硬程度劃分屬軟巖，巖體完整程度為“較完整”，巖體基本質(zhì)量等級(jí)Ⅳ級(jí)。

根據(jù)鉆探結(jié)果，在勘探深度范圍內(nèi)，揭露的地下水位上層滯水和基巖裂隙水：上層滯水：主要賦存于素填土○11層中，初見水位基本上位于素填土○11中下部，主要接受大氣降水、生活污水及水管滲漏的補(bǔ)給，其水位受季節(jié)影響變化較大，水量較小，無統(tǒng)一水位，施工時(shí)易將其疏干。基巖裂隙水：主要賦存于強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖○22中，主要接受大氣降水補(bǔ)給，水位、水質(zhì)受季節(jié)影響較小，動(dòng)態(tài)相對(duì)穩(wěn)定，水量較大。基巖裂隙水初見水位大多位于強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖層○22中下部，該層水只有在粉砂巖被揭露后才流出，穩(wěn)定水位一般與初見水位相差不大。

1.2 場地周邊環(huán)境

基坑?xùn)|側(cè)有3棟建筑物，其中一棟3層建筑距基坑頂邊線為4.09m，另一棟3層建筑距基坑頂邊線為4.18m，基礎(chǔ)為天然地基。基坑支護(hù)工程已施工完畢。由于東側(cè)住戶阻撓錨桿（錨索）施工進(jìn)入其地塊，東側(cè)基坑支護(hù)在完成支護(hù)樁及部分第一道錨索施工后未能往下施工，目前基坑?xùn)|側(cè)設(shè)置為基礎(chǔ)階段施工運(yùn)輸坡道。根據(jù)設(shè)計(jì)變更，東側(cè)支護(hù)變更為利用主體結(jié)構(gòu)作為內(nèi)支撐體系，施工地下室以東的基坑支護(hù)，由主體結(jié)構(gòu)施工單位進(jìn)行施工。項(xiàng)目非內(nèi)支撐施工區(qū)域主體結(jié)構(gòu)已施工至地下室頂板，并開始南樓、北樓上部主體施工。東面內(nèi)支撐水平鋼梁施工安裝時(shí)，西面建筑物與支護(hù)樁間的土方已回填完成。

圖1 基坑平面布置圖

2 基坑支護(hù)方案的確定

由于深基坑設(shè)計(jì)時(shí)未做好周邊環(huán)境調(diào)查，基坑支護(hù)樁施工完畢后，東側(cè)土方開挖至-3.00m位置開始支護(hù)至第一道錨索時(shí)，東側(cè)（電信小區(qū)）業(yè)主阻止項(xiàng)目錨桿（錨索）施工進(jìn)入該地塊，經(jīng)多次協(xié)調(diào)未果。而西側(cè)、南側(cè)、北側(cè)已施工至第三、第四道錨索，已不具備較好的條件改用全內(nèi)支撐施工，且全內(nèi)支撐施工會(huì)產(chǎn)生較大費(fèi)用，初步估算采用單向（東西向）內(nèi)支撐，扣除所減少的錨桿（錨索）需要增加費(fèi)用1200萬元。經(jīng)研究，先行施工1～14軸基坑，完成該部分的地下室結(jié)構(gòu)施工后，利用1～14軸地下室結(jié)構(gòu)做內(nèi)支撐體系施工14～18軸深基坑，這樣初步估算利用主體結(jié)構(gòu)作為內(nèi)支撐的費(fèi)用約為280萬元，可以節(jié)約大量建設(shè)資金投入。經(jīng)主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單位、基坑支護(hù)設(shè)計(jì)單位、各參與單位及專家討論后決定采納該建議。

3 基坑內(nèi)支撐設(shè)計(jì)

基坑?xùn)|側(cè)地下室采用鋼梁內(nèi)支撐施工方法，待該部位地下室主體施工完畢后再施工。東側(cè)地下室框架柱采用矩形鋼管混凝土柱，共16根矩形鋼管混凝土柱，在矩形鋼管混凝土柱上預(yù)埋鋼板預(yù)埋件作為內(nèi)支撐鋼梁的連接構(gòu)件。矩形鋼管混凝土柱的混凝土強(qiáng)度為C50，作為內(nèi)支撐體系的一側(cè)支撐結(jié)構(gòu)。另外利用交付使用的基坑支護(hù)系統(tǒng)中東面的支護(hù)樁及冠梁作為內(nèi)支撐體系的另一側(cè)支撐結(jié)構(gòu)，支護(hù)樁中段增設(shè)新增腰梁。內(nèi)支撐體系共設(shè)上、下共兩排支撐鋼梁（見圖2～圖3）。

圖2 部分內(nèi)支撐平面布置圖

圖3 內(nèi)支撐剖面示意圖

在支護(hù)樁第二道鋼梁支撐標(biāo)高位置設(shè)新增腰梁，內(nèi)支撐鋼梁支撐于冠梁及新增腰梁上。上、下排水平支撐梁各共16道，水平支撐共有6種形式，均為焊接H型鋼。水平支撐鋼梁之間設(shè)置剛性系桿及水平支撐，以保證整個(gè)內(nèi)支撐體系水平方向的穩(wěn)定性。鋼板及型鋼為Q345B鋼，焊條為E43系列焊條，支座錨栓鋼號(hào)為Q345。組合H型鋼的腹板與翼緣之間的焊接采用自動(dòng)埋弧焊且均滿焊，焊腳尺寸8mm。所有錨筋與鋼板均采用穿孔塞焊。

4 內(nèi)支撐施工方法

4.1 工藝流程

工藝流程：測(cè)量放線→第一道內(nèi)支撐鋼梁吊裝→支撐鋼梁的剛系桿、水平支撐安裝→土方開挖→支護(hù)樁上水平腰梁施工→第二道內(nèi)支撐鋼梁吊裝→支撐鋼梁的剛系桿、水平支撐安裝→土方開挖→基礎(chǔ)、底板施工→地下室梁板、墻柱施工→水平內(nèi)支撐拆除→清理→上部結(jié)構(gòu)施工。

4.2 主要施工方法

4.2.1 第一道腰梁施工

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，第一道腰梁設(shè)置于原支護(hù)樁上冠梁位置，由于原支護(hù)樁冠梁配筋不滿足強(qiáng)度要求，需要進(jìn)行加強(qiáng)加固，并在冠梁側(cè)植筋，完成支托及預(yù)埋件的施工。（見圖4）

圖4 腰梁支加勁隔板示意圖

4.2.2 吊裝第一道內(nèi)支撐鋼梁

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，第一道內(nèi)支撐鋼梁在地下室結(jié)構(gòu)鋼柱側(cè)支撐在標(biāo)高-0.15m處，支護(hù)樁側(cè)支撐在四段不同標(biāo)高處，即-4.28m、-0.15m、-0.93m、-0.54m的冠梁處。H型鋼均采用Q345B鋼。吊裝鋼梁前，應(yīng)先在矩形鋼管混凝土柱上安裝支承牛腿，第一道內(nèi)支撐鋼梁的支承牛腿均為NT1，采用H型鋼300×600×600×12×12×12，牛腿長度為400mm，與柱外包鋼板焊接連接，內(nèi)支撐與鋼柱連接如圖5所示，焊腳尺寸8mm。

因現(xiàn)場場地限制，無法使用汽車吊吊裝支撐鋼梁，故采用塔吊進(jìn)行吊裝。受塔吊起重重量的限制，無法將整根鋼梁起吊，故采用將支撐鋼梁分段加工后在現(xiàn)場吊裝拼裝方法施工。參考塔吊起吊幅度對(duì)應(yīng)的起吊重量及現(xiàn)場鋼梁與塔吊的距離后，將支撐鋼梁分為三段，兩端頭段長度為5m，中間段長度為鋼梁總長減去兩端頭長度后剩下的長度。第一道及第二道內(nèi)支撐的最大內(nèi)支撐鋼梁700×500×500×16×20×20，長度7m計(jì)算，需使用塔吊吊裝的最大距離為44m，7m內(nèi)支撐鋼梁重量為1648.5kg，塔吊44m幅度處起重量為1705kg，滿足吊裝要求。

圖5 內(nèi)支撐與鋼柱連接示意圖

4.2.3 支撐鋼梁的剛系桿、水平支撐安裝

水平支撐鋼梁之間設(shè)置剛性系桿及水平支撐，以保證整個(gè)內(nèi)支撐體系水平方向的穩(wěn)定性。水平支撐采用φ12的鋼桿，HRB400鋼材。剛系桿采用φ48×3.5鋼管，Q345A鋼材。在剛系桿與支撐鋼梁及其他構(gòu)件相接的地方預(yù)埋連接件，剛系桿與預(yù)埋件滿焊連接，焊腳尺寸8mm。

4.2.4 第一層土方開挖

第一層土方開挖順序?yàn)橛杀毕蚰贤伺_(tái)挖土，先將北側(cè)第一跨第一道支撐鋼梁吊裝完成后，再對(duì)北側(cè)第一跨的土方進(jìn)行開挖，將北側(cè)第一跨的土方開挖至第二道支撐鋼梁的標(biāo)高后，吊裝北側(cè)第二跨第一道支撐鋼梁，安裝北側(cè)第一、第二跨支撐件的剛系桿及水平支撐后，再對(duì)第二跨的土方進(jìn)行開挖，循環(huán)以上步驟至開挖到最南側(cè)。若開挖中遇到普?qǐng)?jiān)石或堅(jiān)硬泥巖，勾機(jī)破碎頭無法破開時(shí)，采用靜音爆破破碎土方。

4.2.5 支護(hù)樁上新增的水平腰梁施工

新增腰梁以懸挑梁作為豎向支撐結(jié)構(gòu)，懸挑梁采用植筋法錨固，鋼筋錨入支護(hù)樁內(nèi)，采用改性環(huán)氧樹脂類A級(jí)植筋膠施工。在懸挑梁與支護(hù)樁的新舊混凝土交接處，將舊混凝土表面鑿毛，沖水充分濕潤后再澆筑腰梁混凝土。新增腰梁采用鋼梁，鋼梁A與鋼梁B采用方800×800×25×25，Q345鋼；鋼梁C采用方500×500×16×16，Q345鋼。懸挑梁上預(yù)埋鋼板預(yù)埋件，鋼梁與懸挑梁的連接采用焊接方法連接在懸挑梁鋼板預(yù)埋件上。

4.2.6 吊裝第二道內(nèi)支撐鋼梁

在矩形鋼管混凝土柱上安裝支承牛腿，第二道內(nèi)支撐鋼梁的支承牛腿采用H型鋼400×600×600×12×12×12，牛腿長度為400mm，與柱外包鋼板焊接連接，焊腳尺寸8mm；第二道內(nèi)支撐鋼梁與第一道內(nèi)支撐鋼梁一樣，采用分段加工后現(xiàn)場吊裝安裝，分段方法、連接方法與第一道內(nèi)支撐鋼梁一樣。安裝內(nèi)支撐鋼梁后，在鋼梁間安裝剛系桿及水平支撐，做法同第一道內(nèi)支撐鋼梁。

4.2.7 第二層土方開挖

第二層土方開挖順序采用與第一道土方開挖相同的順序。在開挖內(nèi)支撐部分第二層土方時(shí)，地下水會(huì)比較豐富，故在開挖至基底標(biāo)高后，在基坑中設(shè)集水井，采用潛水泵抽排水。

4.2.8 水平內(nèi)支撐拆除

施工完成地下室基礎(chǔ)，底板及負(fù)三、負(fù)二層柱，剪力墻施工至第二道內(nèi)支撐鋼梁底后，拆除第二道水平內(nèi)支撐，拆除完成水平內(nèi)支撐鋼梁后再安裝負(fù)一層梁板模板，施工負(fù)一層梁板。第一道水平內(nèi)支撐鋼梁拆除與第二道類似，負(fù)一層柱、剪力墻施工至第一道內(nèi)支撐鋼梁底后，拆除第一道水平內(nèi)支撐，拆除完成水平內(nèi)支撐鋼梁后再安裝地下室頂板梁板模板，施工地下室頂板梁板。水平支撐鋼梁拆除時(shí)，須搭設(shè)腳手架做好支撐，先將中間較長一段拆除，再拆除兩端較短段。

5 結(jié)語

綜上所述，內(nèi)支撐施工技術(shù)因其自身獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，在深基坑工程的施工中有著廣泛的應(yīng)用。因此，為了進(jìn)一步確保深基坑工程的施工，我們就要采取相應(yīng)有效的技術(shù)做好工程的施工，以推進(jìn)內(nèi)支撐施工技術(shù)的良好應(yīng)用，從而保障整個(gè)深基坑工程的施工質(zhì)量。

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