地铁深基坑开挖钢支撑施工技术应用研究

杨 勃，李晓伟

(1．陕西铁路工程职业技术学院；2.中铁一局集团第五工程公司)



地铁深基坑开挖钢支撑施工技术应用研究

杨 勃1，李晓伟2

(1．陕西铁路工程职业技术学院；2.中铁一局集团第五工程公司)

目前地铁站场施工中，由于基坑深度过大，钢支撑成为保证开挖安全的重要措施。所以在深基础施工过程中，对钢支撑施工技术的研究很有必要，结合合肥地铁一号线徽州大道站深基坑施工钢支撑支撑方案，来分析深基坑钢支撑施工方法顺序和注意问题，尤其是钢支撑安装方式深入研究，为同类工程提供有效的借鉴经验。

深基坑；钢支撑；基坑支护

1 工程概况

湖南路站车站总长189.6 m，主体为地下两层岛式车站，其中地下一层为站厅层，地下二层为站台层，标准段处结构外包尺寸为20.90 m×13.25 m。标准段基坑深17.499 m，本站共设4个出入口和2组风亭, 均为单层结构。

2 钢支撑施工

徽州大道站基坑标准段竖向设置三道钢支撑，水平间距3.5 m， K28+939.232～K28+990.232竖向设置二道钢支撑，水平间距3.5 m，小里程盾构段设置四道撑，水平间距3.5 m，内支撑采用ф609，壁厚t=16 mm的钢管，第一道角撑为1 500×1 500×300的钢筋混凝土撑，其余两个为1 500×1 500×20的三角形钢板撑；腰梁采用2根50C工字钢，角撑竖向间距与钢支撑相同，钢管支撑采用2台80 t履带吊吊装。

2.1 钢支撑施工流程

基坑支护施工工艺见图1。

图1 基坑支护施工工艺图

2.2 腰梁及钢支撑的连接

第一道钢支撑在施工冠梁时需提前安装钢管支撑预埋件，钢腰梁直撑50C工字钢上下采用t=15的外肋板焊接牢固，支撑中心采用t=15的内肋板焊接，钢支撑内侧采用t=12的连续肋板，外侧采用t=20钢缀板焊接，钢缀板根据每外肋板间距设置，且间距不大于600 mm，钢腰梁与钢支撑连接处上下设两道t=20的支撑钢肋，钢腰梁斜撑50C工字钢上下采用t=15的外肋板焊接牢固，支撑中心采用t=15的内肋板焊接，钢支撑内侧采用t=12的连续肋板，外侧采用t=20钢缀板焊接，钢缀板根据每外肋板间距设置，且间距不大于600 mm，钢腰梁与钢支撑连接三角上端处设三道t=20的支撑钢肋，三角中部设两道t=20钢板，下部采用3道支撑肋板，内侧每根桩处设抗剪凳；腰梁转角处内侧设t=12的连续肋板，外侧设t=20的钢缀板，并设两道15 00×1 500×20的三角钢板，对中工字钢腹板上下各设一块；钢腰梁直撑节点处打设1M30 L=300/桩的膨胀螺栓，螺栓外侧采用L80×10的角钢，腰梁上部并采用ф16钢筋与00型花篮螺丝1.3螺旋扣连接，下部采用L100×10的三角托架直撑，腰梁与腰梁衔接处腹板采用两块-20×500×350叠板连接，钢腰梁与围护桩空隙用C30细石混凝土填嵌。

2.3 钢腰梁及钢支撑架设

随着基坑的开挖深度，逐层安装纵向连系梁、钢腰梁及钢支撑。

(1)钢腰梁的安装

钢腰梁的安装顺序根据开挖顺序安装，钢腰梁结构为2根50C型工字钢双拼。

钢腰梁安设根据开挖深度及时进行。钢腰梁安装采用吊车进行，安装时从钢支撑中间下放钢腰梁，下放到安装位置后，平转就位固定于三角支架上，并焊接。

三角支架用L100×12角钢加工，用膨胀螺栓固定于围护桩内，上端用可伸缩性的钢筋与围护桩内的钢筋或膨胀螺栓连接牢固。

(2)钢支撑安装

钢支撑架设必须先撑后挖，严格按设计要求及时施加预应力；钢腰梁安设完成后，在钢腰梁上放出支撑中心位置，立即进行支撑架设。采用人工配合机械进行钢支撑起吊安装就位，支撑就位后利用千斤顶进行预应力加设，施工中采用2台100 t千斤顶，通过压力表读取预应力值，当压力读数与需要加设的预应力值相符时，稳定千斤顶，在活动端打入钢楔限位，完成支撑预应力加设。 支撑架设完成后，为克服支撑端头与钢腰梁不完全密贴而造成的点支承或线支承现象，防止钢支撑偏心受压，对空隙加设钢板并打紧，保证支承体系的整体受力效果。安装完下一道钢支撑后，根据量测数据，调整上道钢支撑预应力，待复加预应力达设计要求后，即再压紧，固定斜口钢锲。

3 钢腰梁及钢支撑架设注意事项

(1)实行分层开挖，随挖随架支撑，并及时按设计值施加预顶力。

(2)支撑加力前，设定支撑轴力监测点，加力后测得初始读数。

(3)钢支撑安装时，端头、支撑、千斤顶各轴线要在同一平面上。为确保平直，支撑上法兰螺栓应采用对角或分等分的顺序扳紧。

(4)每榀支撑安装时，用2台100 t千斤顶施加预应力，千斤顶必须附有压力表，使用前由有资质的检测单位进行标定，千斤顶施加顶力，达到设计值后，塞紧钢楔块才能拆除千斤顶。

(5)钢管加工时，焊接管端头与法兰盘焊接处，法兰端面与轴线垂直偏差控制在1.5 mm以内。

(6)焊接管纵向焊缝为v形坡口双面焊，钢管纵向对接焊缝为Ⅱ级；端头牛腿部分角焊缝为Ⅱ级，其余均为Ⅲ级；焊接圆管的加工精度为椭圆度不应大于2D/1000(D为钢管直径)；钢支撑构件加工完成后，先除锈后涂两道红丹，一道面漆；钢腰梁的接头处应采用2块-20×500×350叠板连接，接头位置在钢支撑中心线左右各1/6钢支撑间距范围内；每根钢支撑的安装轴线偏心不大于20 mm,法兰盘加工应符合国家标准JB81-59要求。

(7)每一小段或每个块开挖完成后，要争取时间，采取相应措施，尽快架设好相应的钢支撑，且保证钢支撑架设后不扭曲，轴力方向垂直是关键1。因此钢支撑架设前，严格控制支撑端头托架标高，确保钢支撑各支点在同一水平线上。

(8)钢支撑架设时，先在基坑顶拼装，并按设计需要的钢管长度接长。钢管接长时，在钢管接头处焊上连接法兰盘及钢肋板，对接有法兰盘的钢管使用螺栓拧紧，接长至设计长度，且在架设过程中要有专人负责对场地机具设备的检修，吊放过程中要有专人统一指挥，以保障施工安全。

(9)对拆下的钢支撑材料要有专人统计和保管，做到尺寸和型号明确，以备下次使用。

钢支撑预加力后，在土方开挖和结构施工时，做好监测工作，根据监测结果，发现异常及时补加预应力。同时，监管好钢管支撑的安全，不允许在钢支撑上堆放荷载，挖土时决不允许碰撞钢支撑，防止支撑失稳3。严禁人员在钢支撑上行走和堆放物件，如发现挠度增大，或钢楔松动等现象，立即采取措施加固或重新施加预应力。

4 钢支撑的拆除

4.1 施工顺序

相应结构砼强度达到设计强度80%以上(盾构井为100%)时方可拆除支撑。

支撑起吊收缩→施加预应力→拆除钢楔→卸下千斤顶→吊出支撑。

4.2 拆除方法

拆除时，先吊住钢支撑，并在管端千斤顶座上设置千斤顶，操作千斤顶逐步给管撑卸荷，在完全卸荷后，拆除管端头与钢腰梁之间的钢斜楔；然后给千斤顶减压并在完全放松后移走千斤顶；最后将管撑吊起，并撤离现场。

在拆除时，按设计要求的顺序进行拆除，在卸掉钢管支撑之前，操作工人与吊车的吊点分别位于钢管的两侧，以免钢管起吊后摆动，伤及工人。钢管支撑在结构顶板上拆除后，再垂直提升到地面，及时运到堆放场进行修整。

4.3 钢支撑防脱落措施

(1)基坑开挖过程中，边开挖边架设钢支撑，支撑与预埋件连接处要保证焊接质量。确保支撑体系稳定。

(2)第一道支撑采用在冠梁内预埋HRB400 Ф20的钢筋与冠梁钢筋焊接牢固，在法兰盘上下底部各设一道-60×60×20的三角防偏移的角钢，在中部设+576×576×20的十字形加劲肋，斜撑中部预埋两根L63×10的角钢。

(3)在斜撑在桩和腰梁间应设置剪力传递构件，腰梁下设钢牛腿支撑，腰梁与腰梁衔接处腹板采用两块-20×500×350叠板连接。

(4)施工时严格控制钢支撑各支点的竖向标高及横向位置，确保钢支撑轴力方向与轴线方向一致。

(5)支撑拼接采用扭矩扳手，保证法兰螺栓连接强度。拼接好支撑须经质检工程师检查合格后方可安装。对千斤顶、压力表等加力设备定期校验，并制定严格的预加力操作规程，保证预加轴力准确。加力后对法兰螺栓逐一检查进行复拧紧。

(6)当支撑轴力超过警戒值时，立即停止开挖，加密支撑，并将有关数据反馈给设计部门，共同分析原因，制定对策。

(7)主体结构施工时，每3 d对钢支撑连接处进行检查，发现法兰盘连接螺栓有松动现象的，立即用扭矩扳手拧紧加固。

5 结 论

(1)经过严密的施工准备，精心的施工组织，顺利完成了本项目深基坑钢支撑的施工任务，有利的保证的基坑施工的顺利进行。

(2)钢支撑施工过程中特别支撑体系的联结牢靠，钢支撑施加预应力的大小严格控制。

(3)深基础钢支撑施工完成后，拆除的要严格按照顺利完成并达到条件，才能保证安全拆除。

[1] 张彦伟.上海软土地层地铁深基坑施工技术[J].现代隧道技术，2004，(3).

[2] 京沪高速铁路济沪南联络线跨纬十二路特大桥深基坑施工技术[J].铁道标准设计，2011，(12).

[3] 宁波地铁试验段深基坑施工技术研究[J].探矿工程(岩土钻掘工程)，2011，(3).

2015-04-07

杨勃(1981-)，男，陕西周至人，讲师。

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1008-3383(2015)11-0101-02