深基坑蓋挖法鋼支撐施工技術研究

趙小兵

摘 要：在進行現代化城市地鐵穿越道路施工時，通常需要在基坑開挖和建設的過程中借助鋼支撐來提高地鐵線路與周邊框架的穩定性，然而由于地下施工空間有限可能會導致鋼支撐無法正常安裝，再加上確定鋼支撐最佳受力點需要充分的環境條件，因此施工難度普遍較高。本文重點就地鐵施工深基坑蓋挖法鋼支撐施工技術進行了探討。

關鍵詞：深基坑;蓋挖法;鋼支撐施工

0 引言

地鐵車站進行建設時最常用的施工方法就是蓋挖法，因此針對傳統施工存在的鋼支撐無法豎直下放的問題，需要進一步深入探究蓋挖法施工技術的優化措施，來有效提高地鐵車站施工的質量和施工安全。

1 工程概況

某地鐵工程項目的主要施工內容是對處于兩條城市主干道位置處的一段地鐵車站深基坑蓋挖段進行開挖施工，這段蓋挖段的長度與寬度分別是30 m和21 m。為了保證該段地鐵線路上方道路的使用安全，因此施工單位根據蓋挖段的長度，在頂板下方設置了兩道直徑為700 mm、厚度達到20 mm

的鋼支撐結構，其中頂板與第一道鋼支撐、第一道鋼支撐與第二道鋼支撐以及第二道鋼支撐與底板之間的間距分別設置為4.1 m、4.5 m和3.8 m。整個施工過程中最難控制的環節，就在于預埋“L”型螺栓時如何準確地對螺栓進行精確定位安裝，這樣在后續的施工環節中才能夠確保工字鋼滑軌的連接更加精準。同時鋼支撐的下放與安裝的質量控制也是極為重要的一項施工管理內容，通常地鐵車站深基坑施工要求鋼支撐的長度與寬度值都比較大，然而受到地鐵車站頂板封閉的限制使得地下施工的可利用空間非常有限，因此豎直下放鋼支撐的難度也隨之提高了跟多。另外初次下放鋼支撐的位置出現偏差時，想要進行有效的橫向位移就必須要具有充足的空間，而實際施工過程中這些條件都會成為制約地鐵深基坑建設施工的不良影響因素，因此需要有關研究人員進一步找尋有效解決方法。

2 深基坑蓋挖法鋼支撐施工技術要點

地鐵車站深基坑施工的基坑支護建設環節，通常對于施工人員的技術水平要求都比較嚴格，同時基坑支護的施工質量以及施工安全問題與施工單位所選擇的方法也存在著不可忽視的重要影響。目前在地鐵深基坑施工方面各企業應用最普遍的一種施工方法就是蓋挖法，然而在應用蓋挖法施工時，要求有關工作人員需要克服頂層封閉和地下施工空間有限的問題，確保鋼支撐能夠豎直下放并精確安裝，這樣才能確保地鐵車站的頂板穩定性與車站的使用安全性達到標準要求，因此這也是傳統的蓋挖法需要通過以后的深入研究來重點改進和完善的內容[1]。

2.1 開挖前的施工準備與測量工作

由于在進行地下土方開挖時，需要考慮到地鐵線路上方建筑物的使用安全和路面行人出行的安全問題，因此必須要在開挖地基的過程中利用鋼支撐結構形成穩定的支撐和防護體系，避免在開挖途中或者工程竣工后的使用過程中，出現道路表面塌陷、地鐵車站頂板脫落等問題從而造成人員傷亡和財產損失。工程設計人員在土方開挖施工前應深入施工現場進行詳細的勘測和記錄，根據土方開挖的體積大小、頂板上層的承載力范圍以及地鐵車站的施工需求等條件，對所使用的鋼支撐結構尺寸與材料強度進行設計和選擇，要以現場實測的數據作為基準確定鋼支撐的預制方案和加工工藝。

2.2 鋼支撐安裝、輔助安裝及拆除裝置

鋼支撐安裝及輔助安裝裝置的設計與建設，同樣也是地鐵車站深基坑支護施工過程中的一項重點內容，通常鋼支撐安裝裝置主要包括固定鋼支撐的螺栓、工字鋼，以及用來運輸和維持鋼支撐在頂板下橫向位移的電動和手動滑軌。根據本工程中地基開挖的體積大小與地下結構各部分的受力點分布情況，施工單位選用了直徑為24 mm的“L”型螺栓并與埋在相應的受力點位置處，之后再利用這些預埋的螺栓固定20a工字鋼，這樣的結構設計可以顯著地提高其穩定性。其中需要固定的工字鋼分為三部分，中間的工字鋼主要起到了充當電動滑動軌道的作用，這樣便能夠將鋼支撐通過水平滑動運輸的方式放置到相應的安裝位置;兩側的工字鋼設置為手動滑軌，其主要作用是用來輔助鋼支撐安裝和校正其安裝位置，確保鋼支撐能夠不偏離工程設計方案設定的標準安裝位置。

2.3 鋼支撐托架的設計與安裝

支撐托架是用來為鋼支撐提供額外著力點的重要結構，托架尺寸的設計是否合適會直接影響到鋼支撐安裝的穩定性能否達到施工要求標準水平。當地基開挖的深度和寬度達到了工程圖紙的設計標準高度和標準寬度時，鋼支撐安裝施工人員便需要在基坑內測量出支撐托架的安裝間隔并標定位置，在根據鋼支撐的長度和寬度確定好所需要的支撐托架的數量后，還需要進一步精確測量和計算托架的尺寸并進行模型制作。鋼支撐托架一般都是通過焊接的方式固定在基坑圍護結構中預埋的鋼板上的，在焊接之前應先對托架的水平位置、安裝高度與工程設計標高進行比對，確保無誤后再焊接固定并投入使用。

2.4 鋼支撐預拼裝及分節吊裝

為了避免在安裝鋼支撐的過程中出現位置偏差而重復返工，因此施工人員在正式安裝之前都需要先進行預拼裝，預拼裝的目的是為了能夠在正式安裝固定之前，及時找出可能存在的鋼板或者螺栓預埋位置偏差或者尺寸錯誤等問題。安裝人員首先需要對基坑水平方向上兩側連續墻預埋鋼板的間距與尺寸進行實際測量，并根據實測的數據確定鋼支撐的標準節長度。根據標準節長度不同制定相應的拼裝方案，在預拼裝設計方案中應重點對活絡頭的伸縮長度進行標定，其伸縮范圍應控制在30 cm左右才能夠起到最佳效果。最后將鋼支撐模型嚴格按照設計的配模方案進行預拼裝。試拼結束并確保尺寸及預埋件位置無誤后，需要對鋼支撐進行分段吊裝，施工人員應按照吊裝方案中預埋吊鉤的位置分布情況有序拆分鋼支撐結構，并將各部分構件通過25 t汽車吊放置到相應的基坑蓋挖段位置附近，在分段吊放結束后利用水平滑軌運輸每一段鋼支撐至安裝位置以供后續安裝使用。

2.5 鋼支撐安裝施工

鋼支撐的安裝過程主要是安裝人員通過收放滑道上的手拉葫蘆來控制鋼支撐進行移動，當移動到標定的水平位置和豎直高度后，經過與螺栓孔眼的對位后便能夠進一步實現連接和固定。施工人員需要將鋼支撐拆分為一定數量的短節，之后再逐步調整到相應位置從而拼裝成整節，同時在安裝時應分層逐步安裝。例如在安裝第一層鋼支撐時，依靠輔助安裝滑道和手拉葫蘆控制鋼支撐短節與預埋螺栓的孔眼對正，之后借助高強度螺栓加固連接位置。而第二層和第三層的鋼支撐安裝由于會受到上一層位置的影響，所以為了確保安裝的精確度需要借助兩側的滑道和手拉葫蘆同時控制每一個短節的位移來完成側向運輸[1]。

2.6 預加軸力施工

為鋼支撐預加軸力是為了進一步提高穩定性與承載能力，施工人員應在鋼支撐安裝完成后根據安裝情況確定預加軸力方案。在預加軸力的過程中主要借助兩臺千斤頂對鋼支撐進行分級逐步加載，依據鋼支撐的厚度和承載力上限，將預加軸力的最大值設定在1 000 kN，同時在分級加載的過程中要保持固定的時間間距，例如要按照從40%至100%這樣由低到高的加載順序進行，并在每個分級期間靜置10 min左右再進行后續加載。當加載達到設計標準值后保持一段時間的壓力狀態，之后再對兩端的活絡頭進行固定即可。待底板的強度滿足工程設計要求后再逐層依次拆除鋼支撐，運輸出施工現場妥善保存。

3 結束語

科學運用蓋挖法施工技術能夠有效地降低地鐵深基坑施工的風險系數，在保證施工質量的前提下加快了施工進度、節約了施工成本，為以后地鐵深基坑蓋挖頂板封閉工況下鋼支撐安拆施工提供了寶貴的經驗。

參考文獻：

[1]宋辰辰.地鐵深基坑開挖變形監測與支撐結構影響性分析[D].安徽建筑大學，2019.

[2]秦松.鋼支撐在深基坑支護應用中的關鍵技術分析[J].福建建材，2019（10）：66-68.