倒撑施工技术在宽大深基坑中的应用

结合武汉地铁车站对使用倒撑支护在宽大深基坑中施工技术的特点及其具体应用进行了细致分析，为其他类似基坑工程提供参考。

深基坑； 支护； 倒撑； 施工技术

TU94+2 A

［定稿日期］2022-03-16

［作者简介］苏博文（1989—），男，本科，工程师，从事轨道交通安全管理工作。

1 工程概况

武汉地铁2号线南延线某地铁车站，基坑宽度42 m、深11 m、长213.2 m，为地下1层、地上3层车站，通过采用围护桩+混凝土支撑+钢管支撑+斜抛撑（倒撑）支护。

2 工法原理及特点

2.1 原理

宽大深基坑的施工是以围护结构作为支撑体系，利用混凝土支撑、钢管支撑、钢管斜抛撑（倒撑）方法，实现宽大基坑在开挖及主体结构施工中的稳定和安全。

2.2 施工特点

（1）充分利用车站首道混凝土支撑体系，包括钻孔灌注桩、冠梁、混凝土支撑、支撑连系梁等形成稳固封闭受力体系，确保了围护体系的整体性及稳定性。

（2）车站地下1层顶板高于原地面，因此施工顶板前需提前进行首道混凝土支撑及支撑连系梁的拆除，通过利用施工主体结构的满堂支架作为混凝土支撑拆除支架，参考吊装机械的吊装能力分段进行切割，最后一次吊装外运，既能保证混凝土支撑拆除的安全，同时不影响场内交通运输 ，可充分利用满堂支架，节约施工成本。

（3）钢管斜抛撑施加于侧墙及底板上，方便基坑内满堂支架的搭设，减少施工干扰，加快施工进度，同时能保证基坑的安全、结构的稳定。

3 施工工艺流程及操作要点

施工工艺流程见图1。

车站基坑施工从开挖至主体结构封顶，主要依靠于支护体系的稳定，支护必须及时跟进。混凝土冠梁及混凝土支撑要保证强度、几何尺寸，钢支撑要保证预加应力严格按照设计要求施加，钢围檩背后必须密贴于围护桩。同时利用监控量测的手段掌握基坑变形情况，开挖到底后，不可暴露时间过长，尽快封底。

3.1 基坑开挖

宽大基坑的开挖相比一般宽度基坑开挖作业面大，但仍严格按照“时空效应”理论及相关要求，遵循“先撑后挖、竖向分层、纵向分段、横向分块、严禁超挖”的原则，同时宽大基坑一般会采取15～20 m左右设置一处临时立柱，开挖时应避免开挖机械碰撞立柱，采取先开挖中间拉槽，后两侧开挖，分层接力方式。

由于本车站基坑土质为黏土，受水浸泡后成泥浆状，因此基坑开挖的季节应选择在旱季进行，避开雨水季节。

3.2 钢支撑安装

钢支撑长度达42 m，车站横向设置3处临时立柱，因此支撑须分节分段安装，分段长度按照立柱位置进行划分，基坑两侧各配置一台起重吊机，分段吊装就位后进行拼装，最后通过液压千斤顶施加预应力（图2）。钢支撑安装前需提前进行钢围檩的安装，钢围檩安装在锚固于围护桩上的三角支架上，必须保证钢围檩与围护桩密贴。

钢支撑失去稳定性，主要是由于温度变化引起轴力变化使轴力损失，或者钢支撑固定端与围檩端面不密贴而使围檩局部受力、钢支撑自身连接螺栓来拧紧等原因，防失稳措施有：

（1）如果支撑与围檩表面不密贴，则拆除支撑重新调整安装，或采用钢板补贴，使钢围檩受力均匀。

（2）如果在钢支撑架设当天气温较高，预加轴力时应在温度处于当天气温平均温度时施加。

（3）钢支撑轴力预加完成后，应再次检查钢管连接的螺栓，确保连接牢靠。

（4）围护桩与围檩间如存在空隙，应用砂浆或细石混凝土填实。

（5）在施工中，加强轴力监测，如轴力有变化则及时采取补救措施。

3.3 底板、侧墙

基坑开挖见底后，及时进行底板浇筑前的各项准备工作，包括接地预埋、防水、底板钢筋及模板等，同时预埋斜抛撑（倒撑）钢板，混凝土浇筑量大，注意振捣质量及浇筑时的天气温度，浇筑完成后及时洒水養护。

侧墙施工前需进行钢支撑的拆除，钢支撑拆除按照安装时的节段进行拆除，先释放预加应力后再分节吊装。侧墙采取组合式钢模板结合三角支架整体浇筑，同时预埋斜抛撑（倒撑）钢板（图3）。

3.4 混凝土支撑拆除

底板及侧墙混凝土达到设计要求强度后，可进行斜抛撑的安装、满堂支架的搭设，然后进行混凝土支撑的拆除。

斜抛撑安装按照钢支撑安装方法进行，采用609、壁厚16 mm钢管，由于事先进行了支撑钢板的预埋，因此只需在预埋钢板上焊接斜支座后即可安装斜抛撑，就位后按设计要求施加预应力。

车站地下一层净空高达9.9 m，顶板位于混凝土支撑之上，拆除混凝土支撑后才能进行顶板施工。按照传统破除方式，破除的混凝土渣块掉落会导致已浇筑的底板损坏，因此采取先原位切割后吊装出基坑，采用专用的混凝土切割机械（金刚石绳锯）切割，原位切割时利用支架作为施工平台（图4），支架按照满堂碗扣式钢管脚手架搭设，0.6 m×0.9 m×1.2 m（纵向×横向×步距）间距布置，并经专家评审通过后实施，由于支架可用于顶板的施工，因此拆除混凝土支撑后直接向上继续搭设至标高。

3.5 施工要点控制

（1）基坑分层开挖时，应预留好两侧平台，作为挂网锚喷及下一道支撑施工的平台，待上一层支护工序全部完成后，才可将平台挖除。挖土机械操作手需集中注意力，不受基坑宽的影响，时刻注意机械避免碰撞临时立柱。

（2）钢支撑安装中，应做好连接螺栓拧紧确保支撑端头同预埋钢板或围檩均匀接触，并做好防止钢支撑坠落的措施，严格按设计轴力预加，预加轴力时应在温度处于当天气温平均温度时施加。

（3）支架搭设前方案需经专家评审通过，管件及扣件材料符合规范及标准要求，搭设间距严格按方案实施，搭设后需经检查验收。

（4）施工用混凝土全部采用商品混凝土，需严格控制混凝土质量，检查坍落度、和易性等指标符合设计及规范要求。混凝土浇筑中需保证振捣质量、浇筑后的混凝土养生。

（5）监控量测及时跟进，信息化指导施工，掌握基坑变形情况。

4 材料与设备

施工用材料及设备满足基坑开挖、支撑施工（包括混凝土支撑施工及拆除、钢支撑安装及拆除）、主体结构施工（包括钢筋、模板、混凝土施工）、施工监测等工艺要求（表1）。

主要物资材料为609、壁厚16 mm钢管撑，钢围檩，不同规格尺寸的建筑钢筋，不同强度等级的商品混凝土等，具体数量根据设计数量分批次进场。

5 质量控制

5.1 组织管理

加强施工技术管理，严格执行技术责任制，使施工管理标准化、规范化、程序化。认真熟悉施工图纸，深入领会设计意图，严格按照设计文件和图纸施工，吃透设计文件和施工规范、验收标准；施工人员严格掌握施工标准、质量检查、验收标准和工艺要求，并及时进行技术交底，在施工期间技术人员要跟班作业，发现问题及时解决。

5.2 人员管理

进场人员必须经过安全专项培训，考试合格后，发准入证方可进行施工；特种作业人员必须经专业培训后，执证上岗。

6 安全措施

（1）开挖基坑前，认真作好现场调查研究，了解施工区域内原有的地下建筑物、地下管線及其他影响正常开挖设施的分布情况。

（2）基坑周围严禁超堆荷载，对施工车辆采取适当的隔离措施，并且基坑周边需安装密钢丝网安全防护栏，防护栏高度不低于120 cm，底部采用膨胀螺栓固定在基础上。控制开挖速度使土体应力逐步释放，有效控制基坑稳定。在开挖过程中应尽量控制减少对坑底原状土的扰动，并采取措施防止碰撞支护结构

（3）钢支撑要上挂下托，上端用钢丝绳及膨胀螺栓固定在桩上，下部用三角形支架托住，三角形支架采用膨胀螺丝固定在围护桩上，防止因松坠落，同时斜抛撑设置防滑措施。

（4）监控量测点的布设严格按照设计及规范要求，各项监测的时间间隔根据施工进度确定。当变形超过有关标准或监测结果变化速率较大时，应加密观测次数。有事故征兆时，应连续监测。

7 效益分析

（1）宽大深基坑采取“先拉中槽，后两侧”的分层开挖方式，可有效利用机械，充分发挥机械效率，作业面不会出现无工作状态，从施工进度及节约机械成本上有明显的提高，尤其适合深度不是特别大的宽基坑。

（2）首道混凝土支撑拆除，利用主体结构顶板的满堂支架作为工作平台，支架搭设简单，易于操作，避免独立搭设支架进行支撑拆除，造成支架二次搭设的浪费。同时支架按方案要求的间距搭设后受力均匀、可靠，支撑分段切割后不会发生坍塌。支撑全部切割完成后一次性吊运出基坑外，避免起重吊机守在基坑旁等待吊装，出现设备浪费现象。

（3）采用斜抛撑作为主体结构顶板施工时的临时支撑，比较于直换撑，对满堂支架搭设干扰小，且斜抛撑长度短，轻便易于安装及拆除，施工进度快，节约投资且能保证基坑的安全稳定，综合考虑成本费用及社会效益，规避了施工风险，确保施工安全，同时取得了良好的社会与经济效益。

8 结束语

综上所述，宽大深基坑施工技术利用先期的混凝土支撑及钢管支撑，确保了基坑开挖中的稳定，利用后期的钢管斜抛撑，确保了混凝土支撑拆除及主体顶板施工中的基坑稳定，实现了主体结构的封闭成型。在加快施工进度的同时保证了基坑的稳定及主体结构混凝土的质量，相关成果可为其他基坑施工安全管控工作提供借鉴与参考。

参考文献

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