某基坑工程中鋼管斜撐的施工與監測

王建德

(中煤第三建設(集團)有限責任公司，安徽 宿州 234000)

基坑工程中通常采用鋼筋混凝土水平支撐，但該方法工藝復雜、成本高，且后續拆除時產生噪聲與垃圾。如基坑屬于狹長類型(如地鐵車站基坑工程)，則可采用水平鋼支撐對撐。但當基坑范圍較大，水平支撐難以使用，可采用鋼管斜撐。鋼管斜撐支護時，利用坑底預留土體或底板抵抗基坑側壁的土壓力，施加預應力后，鋼管斜撐與抗滑樁共同形成復合受力體系[1]。鋼管斜撐具有安裝與拆卸簡單、可重復使用、不對紅線外建筑產生影響、占用坑內空間小等特點，已在基坑工程支護方案中得到了廣泛應用[2-6]。

合肥市某基坑工程，基坑南部寬約94 m，北部寬約55 m，長約217 m，基坑周長約720 m，基坑圍護面積約22 000 m2，開挖深度14～20 m。該基坑不同部位采用不同的支護方式，主要方式有單排樁加錨索、雙排樁、雙排樁加鋼管斜撐等。其中鋼管斜撐采用A609×12 mm(16 mm)鋼管制作，斜撐長12.0～16.0 m。

現對該基坑工程中鋼管斜撐施工進行分析與介紹。

1 斜撐施工工藝

鋼管斜撐與雙排樁聯合使用的支護方案如圖1所示。其中斜撐系統由混凝土腰梁、上牛腿、下牛腿、鋼管支撐組成，其施工流程如圖2所示。

圖1 基坑鋼管斜撐支護方案

圖2 斜撐施工工藝流程圖

下牛腿待總包單位底板鋼筋施工完畢后，使用全站儀確定牛腿位置，鋼筋班組進行下牛腿鋼筋施工，主筋8C25，箍筋B10@100，之后模板封口，澆筑混凝土，混凝土強度等級與底板保持一致。鋼管支撐與牛腿斜交處需埋設錨板，錨板尺寸700 mm×700 mm，t=12 mm，背面需T形焊接9C20鋼筋錨入牛腿內部，鋼筋長度70 cm。下牛腿尺寸及鋼筋綁扎分別如圖3與圖4所示。

圖3 下牛腿尺寸示意圖

圖4 下牛腿鋼筋綁扎實景圖

斜撐上部安放在圍護樁側壁上，測量人員使用水準儀確定腰梁位置并彈線標示，由植筋班組預先在圍護樁側壁植入4C16鋼筋，錨入深度15d，外部留出70 cm；牛腿部位植入9C20, 錨入深度15d，外部留出70 cm。待木工班組在指定標高鋪設底模后，鋼筋班組在模板上綁扎腰梁及上牛腿鋼筋，腰梁尺寸800×800，主筋8C25、4C20，箍筋B10@100；牛腿主筋8C25，箍筋B10@100。最后側模封口，混凝土澆筑完畢。混凝土強度等級C30。腰梁鋼筋綁扎如圖5所示。

圖5 腰梁鋼筋綁扎實景圖

上牛腿位于支護樁邊預留平臺頂部，上牛腿之間設有800 mm×800 mm混凝土腰梁連接，混凝土等級均為C30。上牛腿尺寸如圖6所示。

圖6 上牛腿尺寸示意圖

牛腿混凝土澆筑時，項目部預留試塊送檢測中心施壓，當強度達到50%時使用25 t汽車吊進行鋼管斜撐安裝及千斤頂安裝，待28 d后進行預應力施加。斜撐預應力施加如圖7所示。最終組裝結束后的鋼管斜撐如圖8所示。

圖7 斜撐預應力施加實景圖

圖8 鋼管斜撐實景圖

2 斜撐施工質量控制

為了確保鋼管斜撐的施工質量，基坑施工過程中需注意下列事項：

(1) 鋼支撐施工時必須嚴格按照方案執行。

(2) 鋼支撐的安裝應符合《建筑安裝工人安全技術規程》的有關規范和要求。

(3) 在挖土和吊下鋼支撐時，嚴禁撞擊已安裝好的支撐。

(4) 鋼支撐拆除時，應經技術人員同意，并由專人組織拆除。

(5) 設專人對支護結構的變形、位移進行觀測、監控，以便及時采取有效措施，確保結構和人員安全。

(6) 加強量測，及時掌握圍護結構及周圍土體的沉降和位移情況，采取有效措施加以控制。

(7) 嚴把材料關，施工所用的鋼支撐必須質量合格、各證齊全，經確認符合設計要求后方可使用。

(8) 支撐安裝采用地面預拼、地面吊裝的方法，用專用預應力千斤頂和配套動力箱施加預應力。

(9) 嚴格控制鋼支撐支座焊接質量，防止受力變形。

(10) 預應力施加應對設備進行標定，施工時由專人負責記錄。

(11) 鋼支撐的架設準確到位，嚴格按照設計要求施加預應力，安裝及使用過程中跟蹤觀測，保證其穩定、強度及變形滿足相關要求。

(12) 基坑開挖是本工程的關鍵工序，要做到快挖快撐，嚴格按規定操作，減少施工暴露時間。

3 斜撐軸力監測

鋼管斜撐內力監測采用609A型振弦式讀數儀，根據規范和設計要求，具體監測步驟為：

(1) 在基坑支撐做好之后，土方開挖前，測出初始值。

(2) 在基坑開挖期間，對分層開挖，每層開挖前和開挖結束以后各測量一次。

(3) 當出現緊急情況時，增加監測次數，隨時監測。

支撐內力監測頻率同基坑水平位移監測頻率一致，支撐拆除停止內力監測。典型斜撐的支撐軸力監測數據如圖9所示。

圖9 鋼管斜撐軸力監測數據

縱觀整個支撐內力變化過程，在支撐剛剛施工完畢，土方開挖過程中，支撐內力變化明顯，斜撐最大軸力達到1 000.4 kN。待土方開挖結束，支撐內力變化趨于穩定。

后續該基坑工程已安全竣工，上部結構也施工結束，且該項目于2018年底投入使用，說明整個基坑支護的設計與施工(包括斜撐支護體系)是安全可靠的。

4 結束語

介紹了合肥市某基坑工程采用雙排樁加鋼管斜撐的支護情況，重點闡述了斜撐的施工工藝與施工質量控制措施，并給出了鋼管斜撐軸力監測數據。實踐表明，該斜撐設計與施工是安全可靠的，工程已安全竣工。