預應力型鋼裝配式組合內支撐施工技術的應用

薛建華 （安徽省第一建筑工程公司，安徽 合肥 230031）

1 引言

隨著建筑業的發展，尤其是房地產市場的一路高歌猛進，城市地價越來越高，在這種背景下，為了節省土地費用，建設單位給定的建筑場地一般都偏于狹小，毗鄰的原有建筑又密又近，地基放坡開挖，已沒有空間。若基坑支護設計不當，會導致基坑失穩，毗鄰建筑下沉開裂，造成重大經濟損失，引發社會矛盾；另一方面，建筑物向地上空間的發展，由于受造價、日照等因素制約，趨于向地下要空間。由此，高剛度和高穩定性的預應力型鋼裝配式組合內支撐結構體系因此應運而生，有效地提高了基坑的安全性。

2 工藝應用案例

悅瀾雅苑4#樓住宅工程，建筑面積為11921.33㎡，地上27層，地下3層。因場地狹小，毗鄰的原有建筑又密又近，無放坡開挖條件，基坑邊坡支護原設計采用圍護樁墻+預應力外拉錨索，后調閱周邊地下管線資料，顯示周邊管線復雜，若設置外拉錨，施工錨孔作業時，很可能會破壞周邊管線，在此情況下，建設方會同各方主體經方案比選，最終確定基坑邊坡支護采用圍護樁墻+預應力型鋼裝配式組合內支撐結構，上下三道支撐，型鋼組合支撐采用工廠化生產的標準件，現場裝配式施工。

3 工藝流程與操作要點

3.1 工藝流程

工藝流程圖見圖1。

圖1 工藝流程圖

3.2 操作要點

3.2.1 圍護樁施工

依據施工圖要求，進行樁位放線，埋設鋼護筒，護筒口應高出地面100～200mm，以防止雜物跌落孔中。成孔時要依據土層情況，控制進尺速度，保證孔深準確性。清孔滿足設計要求后，安裝鋼筋籠，采用導管澆筑混凝土。樁灌注頂標高應高出設計樁長的50cm，以保證在鑿除浮漿層后，樁頂混凝土質量符合設計要求。

3.2.2 型鋼支撐安裝準備

根據基坑支護設計要求，所用型鋼構件應提前加工配置，按相關要求做好材質的檢測與試驗，并安排好吊裝設備。進場構件要參照設計方案及吊裝區域合理分布。

3.2.3 第一層土方開挖

基坑土方開挖原則“先撐后挖、嚴禁超挖”，分層分段開挖，開挖至設計第一道支撐梁下0.5～0.8m標高位置時，及時架設第一道型鋼支撐。

3.2.4 定位放線

利用軸線控制點和測量標高的基準點，依據設計要求進行定位放線，用經緯儀或全站儀測設出鋼立柱的位置，用水平儀測出立柱上的托座、托梁（橫梁）、型鋼支撐梁的標高位置。

3.2.5 立柱施工

立柱是采用型鋼格構柱及柱下鉆孔樁的豎向支撐構件。鉆孔樁有效長度根據土質和上部荷載作相應變動，基坑底標高以下部分采用灌注樁，格構柱插入立柱樁內深度應滿足設計要求。

立柱施工前應進行放樣定位復核，避開主體結構的梁、柱、墻等位置，相鄰立柱的間距應根據支撐布置、豎向荷載的大小以及支撐桿件的穩定性要求確定，立柱宜設置于對撐、角撐組合構件的側面，并宜成對設置，不同方向支撐交匯處應設置立柱。

3.2.6 安裝托梁（橫梁）

在托梁底部設置托座用于支撐托梁（橫梁），托座與立柱間用高強螺栓連接，托梁與托座間也用高強螺栓連接，安裝時務必控制托梁與托座的水平標高與水平度，通過角撐、對撐八字撐等定位標高反推其頂面水平標高，誤差不得超過±5mm，托梁不應設置接頭。

3.2.7 焊接牛腿

第一道支撐的圍檁處可以不設牛腿，其圍檁直接與冠梁連接，在第二、三道及以下支撐梁的圍檁處設置鋼牛腿，為增加圍檁的穩定性也可以在圍檁頂部增設牛腿，對圍檁進行吊拉，每隔一根圍護樁設一牛腿，牛腿與圍護墻上的鋼筋剝離混凝土后焊接。

圖2 托梁安裝節點圖

3.2.8 安裝圍檁

第一道圍檁安裝：在綁扎冠梁鋼筋時，在縱筋上預埋鋼板，在圍檁底部標高位置設置型鋼托件（托住圍檁），與預埋鋼板焊接，每2根樁設置1個，確保圍檁的穩定。圍檁本身則采用短鋼筋加工成的預埋件與冠梁縱筋焊接，每平方米不少于4根，上下各2根，圍檁與冠梁間不設傳力件，二者無間隙。

第二道及以下圍檁安裝：安裝圍檁之前，須在圍檁與圍護墻間安裝T形傳力件，傳力件設置的數量和間距依據設計圖紙，將作用于圍檁上的水土壓力可靠地傳遞到對撐、角撐中。傳力件與圍護墻上的鋼筋剝離混凝土后焊接，圍檁與圍護墻間的空隙區域用強度不小于C25的細石混凝土一次性填實，確保傳力穩定有效。

①圍檁安裝之前，依據設計標高進行平面安裝定位，遵循“先長后短，減少接頭數”的原則，圍檁接長時，在兩段圍檁的端頭各設置一塊型鋼連接板通過高強螺栓連接。

②型鋼支撐梁與連接處的圍檁應設置加勁板，加勁板間距不應大于500mm，加勁板的厚度應由計算確定且不小于10mm。

3.2.9 澆筑壓頂梁

施工前，進行支護樁上部修整，確保灌注樁上部鋼筋進入冠梁500mm，樁頂混凝土進入冠梁100mm或50mm（按設計要求設置），經檢驗合格后澆筑墊層、綁扎鋼筋、封側模后澆筑冠梁混凝土。

3.2.10 安裝型鋼支撐梁

①角撐安裝

基坑開挖至支撐設計底面標高以下0.5～0.8m時必須停止開挖，及時架設角撐。

②對撐安裝

對撐安裝（包括預應力裝置）應在地面進行預拼，嚴格控制支撐平面的平直度，拼接支撐兩頭中心線的偏心度控制在±2mm以內。

在對撐端部設置八字撐，八字撐增大了支撐之間的間距，方便基坑取土施工。但是八字撐之間間距過大，會造成八字撐之間的圍檁彎矩增大，為減少八字撐之間圍檁彎矩，可在八字撐中部增設小對撐。

③三角傳力件安裝

在支撐與支撐間或支撐與圍檁的斜交處設置三角傳力件，其長邊與對撐或圍檁連接，直角邊與角撐或八字撐連接，將作用于圍檁上的水土壓力可靠地傳遞到對撐、角撐中。

④蓋板及系桿安裝

由于支撐梁施加預應力后，各肢可能受力不一，為防止單肢型鋼受力后可能產生扭曲，在型鋼支撐梁的上翼緣間增加蓋板和系桿，以增加支撐梁的穩定性，蓋板或系桿沿支撐長度方向的間距不宜大于5m，系桿與型鋼支撐梁斜交的角度宜為30～60度，在對撐、角撐拼接節點處及靠近預應力裝置位置宜增設蓋板。

圖3 第二道及以下圍檁安裝圖

圖4 支撐結構體系平面示意圖

圖5 系桿、蓋板安裝圖

3.2.11 施加預應力

預應力的施加應遵循對稱、分級、均勻的原則，應仔細核實預應力的大小、位置等，嚴防漏加、超加等問題。在施加預應力前，應將單肢型鋼用U型箍約束在托梁上，托梁和單肢型鋼的相對位置經施加預應力發生變化后，在托梁上設置螺栓孔，將托梁和單肢型鋼用高強螺栓連接。

①型鋼組合支撐安裝完畢并達到設計要求后方可施加預應力，預應力施加程序及數值應符合設計和專項施工方案要求。

②千斤頂應有經過標定的計量裝置，預應力施加時，千斤頂壓力的合力點應與型鋼支撐梁軸線重合，千斤頂應在型鋼支撐梁軸線兩側對稱、等距放置，且應同步施加壓力。

③每級壓力施加后宜保持壓力穩定10分鐘再施加下一級壓力，達到設計規定值后，應保持壓力穩定10min，方可鎖定。預應力應分級施加，依次為總量的30%、50%和20%。

④施加預應力過程中，當出現焊點開裂、螺栓松動、局部壓曲等異常情況時應卸除壓力，加固后，方可繼續施加預應力。

⑤為控制千斤頂油缸伸出長度在10 cm以內，在加壓時可采取在千斤頂后面設置鋼板的措施來調整油缸長度。

⑥預應力施加后會出現不同程度的損失，應配置相關鎖定裝置。

3.2.12 第二層及以下土方開挖，第二道及以下型鋼支撐梁安裝

①第二層及以下土方開挖

在開挖過程中充分考慮時空效應規律，遵循分區、分塊、分層、對稱、平衡的原則，將基坑合理分區，并明確各分區間土方開挖順序及如何銜接。先撐后挖，開挖至支撐梁底標高后及時架設鋼支撐，減少基坑開挖期間無支撐。

②第二道及以下支撐梁安裝

第二道及以下支撐梁安裝流程按第一道支撐梁安裝流程循環，各道支撐豎向凈距以及支撐與坑底的凈距不宜小于3m。各道支撐梁與其下的基礎底板或樓板凈距不宜小于0.5m。型鋼支撐梁宜減少拼接節點，當采用多根型鋼組合時，拼接點宜相互錯開，錯開長度不宜小于1m。拼接位置宜設置在立柱和托梁附近。

3.2.13 拆除

待地下結構及所有傳力帶混凝土強度達到100%強度設計值，能確保將基坑外側的水土壓力安全傳到主體結構后，逐層從下到上拆除各道支撐，支撐拆除前必須先監測基坑周圍的位移原始數據，再對支撐泄壓，同時檢查基坑變形情況，如基坑無明顯變形位移，即可進行拆除工作。

3.2.14 監測

型鋼組合支撐監測應作為基坑監測的重點內容貫穿于支撐的安裝、使用和拆除全過程。支護結構頂部水平位移和沉降的量測、支撐梁軸力量測、支撐立柱沉降、支護樁樁身應力（內力）的量測以及周邊道路路面及周邊建筑物沉降等按監測方案布置監測點按規范要求進行監測。

4 結語

預應力型鋼裝配式組合內支撐施工技術，支撐桿件受力明確，能將作用于圍檁上的水土壓力可靠地傳遞到對撐、角撐中，有效地控制了圍護體的側向變形，具有良好社會效益。與傳統的混凝土內支撐相較，型鋼組合構件可根據基坑變形需要，隨時組裝，無須支模、養護、爆破拆除，明顯地縮短了基坑圍護結構的施工時間，型鋼結構定型材料可循環周轉，節約了圍護結構的投入，又具有良好的經濟效益。