装配式预应力鱼腹梁钢结构支撑技术的应用研究

李传红 韩蕾 吴飞

（1山东凯文科技职业学院，山东 济南 250200；2中建八局第一建设有限公司，山东 济南 250200）

目前，装配式预应力鱼腹梁钢结构支撑技术在我国基坑工程中得到了一定的应用，经实践证实，其具有施工简便、安全性高、经济合理、绿色节能等诸多优势，因此，装配式预应力鱼腹梁钢结构支撑技术在未来势必会得到更为广泛的应用。对装配式预应力鱼腹梁钢结构支撑技术进行深入研究，有着重要的现实意义。

1 装配式预应力鱼腹梁钢结构支撑技术

装配式预应力鱼腹梁钢结构支撑技术，即IPS工法，是建立在预应力原理基础上的一种支护结构，借助以钢绞线为下弦的鱼腹梁，构建大刚度围檩梁，扩大支撑间距，并采用组合式对撑、角撑，从而构建完整的支撑结构体系。

从工艺特点角度考虑，与传统支撑结构相比，IPS工法无需使用焊接工艺，提前预制相应构件，做好充足准备的前提下，在施工现场，将这些构建通过螺栓连接起来，也无需使用混凝土等材料，操作简便，施工较短。且所有构件均为工具式、标准化的，可重复使用，可减少资源的浪费。IPS工法避免了土方开挖，有利于缩短工期，还可以减少支护结构安装、拆除的时间，也有利于缩短工期。施工结束后，各种构件还可以拆解、循环使用[1]。

从支撑体系角度考虑，传统支撑技术下，如支杆、千斤顶等，开放空间较小，具有一定的局限性，而IPS工法可以扩大支撑空间，支撑间距相对较大的情况下，形成了宽阔的开放空间，改善施工条件，有利于确保施工安全，促使支护结构技术得到了跨越式发展。

从可控度角度分析，IPS工法还可以确保基坑的稳定性，同时有利于保护基坑周边环境。IPS工法下，钢结构支撑体系为预应力结构，采取有效的技术措施，有针对性地对预应力的大小进行调整，便可以有效控制周边土体的位移与变形量，还可以有效预防基坑坑壁的水平位移问题，从而能够提高基坑施工质量。

从安全性角度分析，IPS工法也有着明显的优势，其破坏前会出现十分明显的预兆，因此，一旦出现突发状况，可以根据预兆提前做好准备，并采取有效的解决对策，将损失降到最低[2]。

2 装配式预应力鱼腹梁钢结构支撑技术的应用

2.1 工程概况

以xx工程为例，对装配式预应力鱼腹梁钢结构支撑技术的具体施工技术进行分析。xx工程中，主要包括1-4号四栋26层高层住宅楼、两层地下车库及门卫室、垃圾房等附属建筑物。高层住宅楼采用剪力墙结构，地下车库采用框架结构。基坑总面积135927.37平方米，基坑施工中采用装配式预应力鱼腹梁钢结构支撑技术。

2.2 装配式预应力鱼腹梁钢结构支撑技术的施工

2.2.1 施工流程

IPS工法的施工流程为：立柱桩施工→确定安装标高/焊接牛腿角钢→设置安装基准点/拉线找直定位→围檩安放、固定→托座件及支撑横梁安装→角撑预拼、安装→鱼腹梁组拼、安装→対撑组组拼、安装→传力件布置、焊接，并设置监测点→施加预应力，监测基坑施工质量，不符合要求，则重新设置安装基准点/拉线找直定位，并按流程操作，由第三方进行支撑体系变形监测。

2.2.2 施工技术

2.2.2.1 立柱桩施工

立柱桩施工是IPS工法施工的第一步，插桩安置好之后，两台经纬仪呈90度，以保证立柱不出现倾斜的问题，严格控制立柱的倾斜度，不可超过立柱长度的0.5%。该工程使用的立柱为方钢管混凝土立柱，需要使用三轴搅拌桩机来进行引孔，同时采取振动式捶打方法，功率设置为60千瓦至70千瓦，以确保其稳定性。土方开挖、确定标高，三角托架围檩、支撑梁、托座等各部件组装完成之后，施加预应力，完成立柱施工[3]。立柱施工中，必须严格遵循施工组织设计的要求，不可凭借经验盲目施工、也不可以为了赶进度而走捷径，以避免安全隐患的出现。同时，不同的工程项目，施工要求与实际情况存在着巨大的差异，因此，也要根据工程实际情况，对IPS工法进行合理调整，以确保IPS工法的效果。

2.2.2.2 三角托架施工

使用钢材质三角托架，三角托架施工过程中，严格遵循相关技术规范的要求进行安装，这也是确保三角托架施工质量的前提。对三角托架进行安装的时候，应先将连接部位清理干净，确保没有杂质、清洁之后，方可进行安装，以保障施工安全。做好充足的准备之后，便可以焊接三脚架，严格控制焊接流程，确保整体稳定性。控制三角托架的上围檩中心线保持在同一水平面上，确保连接位置的牢固性，横杠水平度、长度均要满足实际使用要求。

2.2.2.3 支撑围檩安装

围檩是IPS工法施工中的一项重要环节，一般是分段逐次安装围檩，也就是按照支撑架设顺序，对围檩进行逐段吊装。对围檩的安装进程与安装质量，也要进行分步控制，一个小步骤完成之后便进行质量验收，质量合格之后方可进行下一步骤，把握好每一个细节，保障支撑围檩安装质量[4]。支撑围檩安装结束后，对立柱、三角托架的稳定性进行再次核对、校正，在两者之间的连接部位应用高强度螺栓连接起来，确保整体的安全性。

2.2.2.4 托座、支撑梁安装

本工程托座与支撑梁主要采取焊接工艺，必须满焊，要求焊缝高度≥8毫米。托座与支撑梁安装过程中，应注意控制托座的垂直度、支撑梁的水平标高，以确保整体的牢固性、稳定性。

2.2.2.5 角撑安装

安装角撑之前，先在地面对角撑进行预拼接，并对预拼接之后支撑顺直度进行测量，确保合格后，按照具体的部位吊装就位。角撑安装过程中，如果加压端放置空档有多余空间，则需要应用相应厚度的钢板进行垫紧、贴密，避免支撑体系受力之后而出现的偏心问题。

2.2.2.6 鱼腹梁安装

在地面拼接安装鱼腹梁，做好安装记录，严格根据规范章程进行安装，遇到问题的时候及时与技术人员讨论，并制定合理的解决方案。

2.2.2.7 施加预应力

IPS工法施工中，各种构件安装完成之后，需施加预应力，坚持分区、分级以及循环的预应力施加原则。检查各部件螺栓是否紧固连接，检查围护体系与围檩的连接状态，角撑、对撑加压，张拉钢绞线。

2.2.3 基坑施工监测结果

有计划性地监测基坑施工质量。本工程基坑施工全过程安全、可控，且体现了IPS工法减少钢材、节省造价、施工方便、缩短工期、节能减排、安全可靠、经济合理的优势。相比较于传统混凝土支撑，IPS工法缩短工期40%、减少造价20%，具有理想的应用效果与价值。

3 结语

综上所述，装配式预应力鱼腹梁钢结构支撑技术在基坑支护中有着良好的应用价值。实际应用过程中，重点控制立柱桩施工、三角托架施工、支撑围檩安装、托座与支撑梁安装、角撑安装、鱼腹梁安装、施加预应力的质量，以确保装配式预应力鱼腹梁钢结构支撑的应用效果。