鄰近地鐵車站大型深基坑的鋼管支撐施工技術

史國楨

(江蘇宜興市君悅置業發展有限公司，江蘇 宜興 214200)

鄰近地鐵車站大型深基坑的鋼管支撐施工技術

史國楨

(江蘇宜興市君悅置業發展有限公司，江蘇 宜興 214200)

隨著基坑開挖深度與面積的增加，基坑支護及支撐的形式選擇越來越受到業主、設計、施工單位的重視。鋼管支撐是基坑支護的常見形式，安裝拆卸方便并為豎向圍護構件提供一定的支撐力。介紹了上海浦東新區某大型工程鄰近地鐵車站及區間隧道處的深基坑鋼管支撐技術及施工工藝，為類似工程的施工提供參考。

深基坑；鋼管支撐；軸壓自動伺服系統

1 基坑支護方案的設計

本工程為深大基坑，由于鄰近地鐵車站及區間隧道，為確保基坑施工的安全，基坑支護主要采用地下連續墻和鋼筋混凝土內支撐的形式，為保證周邊地鐵運營及環境安全，在基坑臨近地鐵側邊的分區則設置小坑，在小坑內設計了一道混凝土支撐和多道鋼管支撐。

鋼管支撐采用油壓泵軸壓自動伺服系統，對每根鋼管支撐施加壓力量程達3 000 kN的油壓泵(帶回鎖功能)，以始終保持軸力和控制圍護結構變形，保證地鐵設施的安全運營。3-a區、4-c區、4-d區、5-a區的第一道支撐為鋼筋混凝土結構，第二、三、四道支撐為A609×16鋼支撐、3-b區的第一道支撐為鋼筋混凝土結構，第二、三、四、五道支撐為A609×16鋼支撐、4-a區及4-b區在進行第二、三、四道混凝土施工前先安裝A609×16的臨時鋼管支撐。各鋼管支撐的布置概況如表1所示。

表1 鋼管支撐布置概況

2 油壓泵軸壓自動伺服系統

由于普通鋼管支撐存在軸力損失大、加壓完成后軸力不能隨時讀取等缺點，為解決上述問題，該深基坑鋼管支撐采用了油壓泵軸壓自動伺服系統，該系統具有能即時反映現場支撐軸力、隨時加壓以維持穩定的支撐軸力等優點，以保證基坑側邊不發生土體位移。該油壓泵軸壓自動伺服系統由液壓系統和控制系統組成。液壓系統由千斤頂、液壓油泵站、油管、分配閥等組成；控制系統由主機、控制柜、電源、傳感線等組成，控制系統自動采集鋼支撐即時壓力，判斷并給出指令以控制液壓系統，使之為鋼支撐提供穩定的壓力。

3 鋼管支撐的施工工藝

3.1 植筋和預埋鋼板

首先根據設計圖紙尺寸在地下連續墻上定位出鋼管支撐的中心位置并清掃地下連續墻表面的浮土，然后在鋼管支撐中心位置用沖擊鉆鉆孔，孔深300 mm(斜撐400 mm)左右，將孔中浮塵清理干凈后由孔底向外壓入植筋膠，同時將直徑20 mm (斜撐處25 mm)的螺紋鋼植入孔中。支撐處的每塊鋼板需布設6根(斜撐處12根)鋼筋。植筋完成后立即在已加工好的20 mm厚鋼板上開孔，植筋30 min后即對鋼板進行塞焊，要求鋼板與連續墻有可靠的接觸，如果連續墻表面不平或毛糙則需將連續墻表面鑿平后焊接預埋鋼板，最后在鋼板上焊接三角形鋼板托架。

3.2 鋼管支撐的拼接及分組

鋼管支撐進場后先在地面上根據設計尺寸進行配料，用高強螺栓拼接。每根鋼管支撐拼接2根鋼管及1根2 m長的活絡頭并在兩端各焊接一段300 mm長的400×400×13×21的H型鋼，斜撐處的H型鋼短邊至少為300 mm。在滿足設計圖紙要求的前提下，為降低成本可以對各道鋼管支撐進行分組控制，即一根出油總管通過分配閥同時給幾個千斤頂施加力，使之具有相同的軸力。

3.3 鋼管支撐的安裝

當預埋鋼板及角鋼托架焊接完成后即可進行鋼管支撐吊裝，鋼管支撐起吊到基坑后先將鋼管支撐無活絡頭子的一端H型鋼放在預埋鋼板的托架上，再將另一端放在對面的鋼板托架上，用水準儀及經緯儀監控以確保鋼管支撐的水平標高及水平軸線。鋼管支撐的焊接采用立焊，焊接質量必須滿足規范要求，先將無活絡頭的一段H型鋼焊接在鋼板托架上，待預應力施加到位后再焊接有活絡頭的一端。

3.4 軸壓自動伺服系統的調試

在鋼管支撐安裝的同時，同步進行伺服系統的安裝。伺服系統安裝包括數據線連接、控制系統調試、千斤頂安裝、油管安裝及加壓。根據設計要求，鋼管支撐軸力應預加至計算軸力值。每個千斤頂安裝完成后，均可單獨保壓、單獨讀取其即時壓力。當即時壓力低于設計值10 t以上時，自動開啟油泵，進行加壓；當壓力超出設計值10 t以上時，進行卸壓，浮動范圍也可現場調整。

3.5 軸壓自動伺服系統的保護和拆除

軸壓自動伺服系統的千斤頂安裝完成后，由油管連接液壓泵站及千斤頂，對從地面下至千斤頂的垂直段油管要進行保護以防土方開挖機械損壞油管，可在地下連續墻上固定腳手架鋼管、使油管穿過鋼管，同時對千斤頂的傳感器、控制室及液壓室內所有設備進行保護，土方開挖、支撐施工、吊裝材料時不得碰撞其房間，不得損壞其相應設施。

軸壓自動伺服系統的拆除要與鋼管支撐拆除同步進行。當底板或相應樓板施工完成，達到設計強度后，即可拆除鋼管支撐及相應千斤頂，拆除后的各類設施應分類整理、裝箱、標簽以待下次使用。

4 鋼管支撐的臨時換撐施工

考慮地鐵6號線的運行安全，4-a區、4-b區的基坑在第2-4道鋼筋混凝土支撐施工前先使用Φ609×16的鋼管支撐進行臨時換撐。每根鋼管換撐須帶油壓泵軸壓自動伺服系統，以始終保持軸力和控制圍護結構變形。

鋼管換撐的施工流程為：(1)基坑開挖至-2.15 m，施工第一道鋼筋混凝土支撐；(2)第一道鋼筋混凝土支撐達到設計強度后，限時，分塊開挖至-5.3 m，架設第一道鋼管支撐，并預加軸力；(3)限時，分塊開挖至-6.5 m，施工第二道鋼筋混凝土支撐；(4)第二道鋼筋混凝土支撐達到設計強度后，拆除第一道鋼管支撐。限時，分塊開挖至-10.4 m，架設第二道鋼管支撐，并預加軸力；(5)限時，分塊開挖至-11.65 m，施工第三道鋼筋混凝土支撐；(6)第三道鋼筋混凝土支撐達到設計強度后，拆除第二道鋼管支撐。限時，分塊開挖至-14.9 m，架設第三道鋼管支撐，并預加軸力；(7)限時，分塊開挖至-16.15 m，施工第四道鋼筋混凝土支撐；(8)第四道鋼筋混凝土支撐達到設計強度后，拆除第三道鋼管支撐，限時，分塊開挖至坑底。

5 結 語

鋼管支撐適用于較狹窄的基坑支護，本工程中由于基坑面積大，深度大，周邊地理環境差，不但有若干條地鐵經過場地，而且離地鐵樞紐車站和立交橋基礎較近，因此，在地鐵線路附近設計了小坑，采用鋼管支撐加軸壓自動伺服系統的形式，通過軸壓自動伺服系統維持鋼管支撐力使坑壁保持穩定。該方案具有以下優點：(1)鋼材是一種彈性材料，輕質高強；(2)通過軸壓自動伺服系統使鋼管支撐的剛度近似達到鋼筋混凝土支撐；(3)鋼管支撐為預制構件，安裝拆卸方便，對周圍環境影響小；(4)鋼管支撐能周轉重復使用，材料可回收，成本低。目前，該工程已交付使用，沒有產生任何質量問題。該基坑支護方法取得了良好的經濟效益和社會效益。

[1] 洪偉方，趙春霞，方正坤，等.SMW工法與鋼管支撐在基坑支護中的應用[J].紹興文理學院學報,2006,28(6)： 87-89.

[2] 朱隆丁.鋼管支撐在深基坑開挖中的應用[J].小水電，2009(2)：48-49.

[3] 宋金彪.鋼管支撐在深基坑支護工程中的應用[J].鐵路工程造價管理，2004(1)：34-35.

U417.1

C

1008-3383(2017)10-0015-02

2017-04-16

史國楨(1961-)，男，江蘇宜興人，工程師，從事土木工程施工工作。