裝配式預應力魚腹梁鋼結構支撐技術的應用研究

李傳紅 韓蕾 吳飛

（1山東凱文科技職業學院，山東 濟南 250200；2中建八局第一建設有限公司，山東 濟南 250200）

目前，裝配式預應力魚腹梁鋼結構支撐技術在我國基坑工程中得到了一定的應用，經實踐證實，其具有施工簡便、安全性高、經濟合理、綠色節能等諸多優勢，因此，裝配式預應力魚腹梁鋼結構支撐技術在未來勢必會得到更為廣泛的應用。對裝配式預應力魚腹梁鋼結構支撐技術進行深入研究，有著重要的現實意義。

1 裝配式預應力魚腹梁鋼結構支撐技術

裝配式預應力魚腹梁鋼結構支撐技術，即IPS工法，是建立在預應力原理基礎上的一種支護結構，借助以鋼絞線為下弦的魚腹梁，構建大剛度圍檁梁，擴大支撐間距，并采用組合式對撐、角撐，從而構建完整的支撐結構體系。

從工藝特點角度考慮，與傳統支撐結構相比，IPS工法無需使用焊接工藝，提前預制相應構件，做好充足準備的前提下，在施工現場，將這些構建通過螺栓連接起來，也無需使用混凝土等材料，操作簡便，施工較短。且所有構件均為工具式、標準化的，可重復使用，可減少資源的浪費。IPS工法避免了土方開挖，有利于縮短工期，還可以減少支護結構安裝、拆除的時間，也有利于縮短工期。施工結束后，各種構件還可以拆解、循環使用[1]。

從支撐體系角度考慮，傳統支撐技術下，如支桿、千斤頂等，開放空間較小，具有一定的局限性，而IPS工法可以擴大支撐空間，支撐間距相對較大的情況下，形成了寬闊的開放空間，改善施工條件，有利于確保施工安全，促使支護結構技術得到了跨越式發展。

從可控度角度分析，IPS工法還可以確保基坑的穩定性，同時有利于保護基坑周邊環境。IPS工法下，鋼結構支撐體系為預應力結構，采取有效的技術措施，有針對性地對預應力的大小進行調整，便可以有效控制周邊土體的位移與變形量，還可以有效預防基坑坑壁的水平位移問題，從而能夠提高基坑施工質量。

從安全性角度分析，IPS工法也有著明顯的優勢，其破壞前會出現十分明顯的預兆，因此，一旦出現突發狀況，可以根據預兆提前做好準備，并采取有效的解決對策，將損失降到最低[2]。

2 裝配式預應力魚腹梁鋼結構支撐技術的應用

2.1 工程概況

以xx工程為例，對裝配式預應力魚腹梁鋼結構支撐技術的具體施工技術進行分析。xx工程中，主要包括1-4號四棟26層高層住宅樓、兩層地下車庫及門衛室、垃圾房等附屬建筑物。高層住宅樓采用剪力墻結構，地下車庫采用框架結構。基坑總面積135927.37平方米，基坑施工中采用裝配式預應力魚腹梁鋼結構支撐技術。

2.2 裝配式預應力魚腹梁鋼結構支撐技術的施工

2.2.1 施工流程

IPS工法的施工流程為：立柱樁施工→確定安裝標高/焊接牛腿角鋼→設置安裝基準點/拉線找直定位→圍檁安放、固定→托座件及支撐橫梁安裝→角撐預拼、安裝→魚腹梁組拼、安裝→対撐組組拼、安裝→傳力件布置、焊接，并設置監測點→施加預應力，監測基坑施工質量，不符合要求，則重新設置安裝基準點/拉線找直定位，并按流程操作，由第三方進行支撐體系變形監測。

2.2.2 施工技術

2.2.2.1 立柱樁施工

立柱樁施工是IPS工法施工的第一步，插樁安置好之后，兩臺經緯儀呈90度，以保證立柱不出現傾斜的問題，嚴格控制立柱的傾斜度，不可超過立柱長度的0.5%。該工程使用的立柱為方鋼管混凝土立柱，需要使用三軸攪拌樁機來進行引孔，同時采取振動式捶打方法，功率設置為60千瓦至70千瓦，以確保其穩定性。土方開挖、確定標高，三角托架圍檁、支撐梁、托座等各部件組裝完成之后，施加預應力，完成立柱施工[3]。立柱施工中，必須嚴格遵循施工組織設計的要求，不可憑借經驗盲目施工、也不可以為了趕進度而走捷徑，以避免安全隱患的出現。同時，不同的工程項目，施工要求與實際情況存在著巨大的差異，因此，也要根據工程實際情況，對IPS工法進行合理調整，以確保IPS工法的效果。

2.2.2.2 三角托架施工

使用鋼材質三角托架，三角托架施工過程中，嚴格遵循相關技術規范的要求進行安裝，這也是確保三角托架施工質量的前提。對三角托架進行安裝的時候，應先將連接部位清理干凈，確保沒有雜質、清潔之后，方可進行安裝，以保障施工安全。做好充足的準備之后，便可以焊接三腳架，嚴格控制焊接流程，確保整體穩定性。控制三角托架的上圍檁中心線保持在同一水平面上，確保連接位置的牢固性，橫杠水平度、長度均要滿足實際使用要求。

2.2.2.3 支撐圍檁安裝

圍檁是IPS工法施工中的一項重要環節，一般是分段逐次安裝圍檁，也就是按照支撐架設順序，對圍檁進行逐段吊裝。對圍檁的安裝進程與安裝質量，也要進行分步控制，一個小步驟完成之后便進行質量驗收，質量合格之后方可進行下一步驟，把握好每一個細節，保障支撐圍檁安裝質量[4]。支撐圍檁安裝結束后，對立柱、三角托架的穩定性進行再次核對、校正，在兩者之間的連接部位應用高強度螺栓連接起來，確保整體的安全性。

2.2.2.4 托座、支撐梁安裝

本工程托座與支撐梁主要采取焊接工藝，必須滿焊，要求焊縫高度≥8毫米。托座與支撐梁安裝過程中，應注意控制托座的垂直度、支撐梁的水平標高，以確保整體的牢固性、穩定性。

2.2.2.5 角撐安裝

安裝角撐之前，先在地面對角撐進行預拼接，并對預拼接之后支撐順直度進行測量，確保合格后，按照具體的部位吊裝就位。角撐安裝過程中，如果加壓端放置空檔有多余空間，則需要應用相應厚度的鋼板進行墊緊、貼密，避免支撐體系受力之后而出現的偏心問題。

2.2.2.6 魚腹梁安裝

在地面拼接安裝魚腹梁，做好安裝記錄，嚴格根據規范章程進行安裝，遇到問題的時候及時與技術人員討論，并制定合理的解決方案。

2.2.2.7 施加預應力

IPS工法施工中，各種構件安裝完成之后，需施加預應力，堅持分區、分級以及循環的預應力施加原則。檢查各部件螺栓是否緊固連接，檢查圍護體系與圍檁的連接狀態，角撐、對撐加壓，張拉鋼絞線。

2.2.3 基坑施工監測結果

有計劃性地監測基坑施工質量。本工程基坑施工全過程安全、可控，且體現了IPS工法減少鋼材、節省造價、施工方便、縮短工期、節能減排、安全可靠、經濟合理的優勢。相比較于傳統混凝土支撐，IPS工法縮短工期40%、減少造價20%，具有理想的應用效果與價值。

3 結語

綜上所述，裝配式預應力魚腹梁鋼結構支撐技術在基坑支護中有著良好的應用價值。實際應用過程中，重點控制立柱樁施工、三角托架施工、支撐圍檁安裝、托座與支撐梁安裝、角撐安裝、魚腹梁安裝、施加預應力的質量，以確保裝配式預應力魚腹梁鋼結構支撐的應用效果。