钢支撑伺服系统应用的若干问题及对策措施研究

2018-07-04卞国强

山西建筑 2018年15期

卞国强

(上海申通地铁集团有限公司技术中心，上海 201103)

钢支撑伺服系统[1]作为一项先进的基坑工程施工技术应用越来越广泛。随着伺服系统设备的不断改进优化，以及工程案例经验的累积，取得了显著的控制基坑变形效果。但是由于设计、施工以及伺服专业单位的认识理解偏差和各单位能力积累的差异，目前尚存在诸多问题，存在一定的工程风险。

1 总体使用效果

通过20个基坑的统计数据，在采用钢支撑伺服系统的基坑工程中，达到保护等级一级、二级及三级基坑变形控制标准的基坑各占约1/3；少量使用伺服支撑(小于50根)的基坑约占43%，大量使用伺服支撑(大于100根)的基坑约占33%，大量使用伺服支撑的基坑围护水平变形指标平均为1.8‰，明显优于少量使用伺服支撑基坑的2.8‰。

根据数据分析，可以简单得出以下结论：1)伺服钢支撑系统若使用得当，有利于控制基坑变形；2)伺服钢支撑使用道数越多，越有利于基坑变形控制；3)伺服系统仅仅为基坑工程围护变形控制辅助手段，基坑围护变形与基坑开挖及伺服系统过程控制密切有关。

2 存在问题

2.1 斜撑与支座点接触

斜撑活络段及固定端与预埋件之间受力存在点接触或线接触，受力不合理。如图1所示，因预埋钢板定位偏差、倾斜，钢支座加工偏差等原因，较多的斜撑出现“不密贴”钢支座情况。通常斜撑轴力较大，此种“偏心”易导致活络头“扭脖子”现象，可能导致支撑失稳，危及基坑安全。

2.2 钢支撑两端可调

钢支撑一端采用伺服端(行程15 cm～20 cm)而另一端采用活络头(行程25 cm～30 cm)，伺服系统施加后，高轴力下支撑压缩变形大，高轴力增大支撑活络头偏心失稳风险，也减弱了伺服系统控制变形效果。

2.3 轴力计易损坏支撑头

传统钢支撑轴力监测方法主要有：轴力计、应变片和应力计等，伺服系统可通过油压系统实时监测轴力。因应变片存活率低、测量误差大等弱点，不太适应中长期监测；应力计(振弦式应变计)焊接于钢支撑表面，不危及钢支撑本体结构安全，适宜于中长期监测；因伺服系统自身特点，可实时显示支撑轴力，精度高；轴力计需安装在支撑端部和围护结构之间，截面积较小，高轴力下易导致支撑头压缩变形，且在安装过程中易导致支撑偏心，存在较大风险。

2.4 轴力调整不规范

伺服支撑轴力动态调整形式多样，部分设计单位仅提供包络轴力预加值，伺服单位依靠经验动态调整轴力，且轴力调整程序不完善。目前动态调整轴力主要有两种方式。第一种方式以设计轴力为主要依据，以第三方监测围护结构位移为参考，在设计轴力一定范围内调整轴力。轴力控制在安全范围，钢支撑处于安全状态，但是围护结构变形控制效果一般、存在“轴力不变但位移一直变” 风险。第二种方式以围护结构位移为目标，将位移变化速率作为重点参数，设计轴力为辅，根据位移变化情况调整支撑轴力，具体调整标准依据各家经验。围护结构变形控制效果较好，但是轴力可能过大，影响钢支撑安全。

2.5 监测数据未能及时有效指导施工

伺服专业单位得不到第三方监测数据、数据滞后或监测数据误差较大，不能及时有效指导伺服动态调整。因基坑变形数据过大，部分施工单位怕影响考核业绩，不愿意或不主动提供每天的监测数据。也或是伺服专业单位拿到的数据比较滞后、或是认为监测数据与其自带位移监测值有差距，不能有效准确的指导动态调整轴力。

2.6 钢支撑成为薄弱项

伺服系统与钢支撑通常由两家公司提供，部分老旧钢支撑变形、壁厚薄等已不能满足伺服高轴力要求，钢支撑变成薄弱项。伺服支撑使用过程中，轴力能及时补偿，一些存在初始缺陷的钢支撑会在高轴力下变形失稳，影响基坑安全。

2.7 抱箍不可调节

如图2所示，支撑与系梁连接抱箍不可调节。立柱隆起较大时，高轴力易导致支撑偏心弯矩过大，导致法兰螺栓拉裂。

2.8 后拆留撑不规范

因倒数第二道支撑后拆留撑，实际工程中伺服留撑方案多样，存在失稳、防水问题。目前伺服系统留撑主要有三种做法，不留撑、换撑、预留钢垫箱。“不留撑”属于设计要求留撑但施工私自取消留撑情况，地墙承载力较设计工况大，可能导致地墙开裂、结构变形增大，危及围护结构安全；换撑就是待支撑下部内衬墙浇筑完毕后临时增加一道钢支撑，然后拆除原有支撑；预留钢垫箱是较通常的做法，但是伺服支撑头与钢垫箱连接粗糙，多为在伺服支撑头上焊接型钢，然后将型钢搁置在钢垫箱上，坑内放坡开挖产生纵向滑坡时可能导致支撑被挤走，影响基坑安全。