某工程基坑混凝土内支撑钢立柱托换施工技术

范方平

（马鞍山市建设工程质量监督站，安徽 马鞍山 243000）

0 引 言

进入21世纪以来，城市地下空间的开发利用已成为世纪性发展趋势，并以此来提高土地利用率，缓解中心城市密度，疏导交通，增加城市绿化，保持历史文化景观，减少环境污染和改善生态环境。目前，我国的地下空间的规划与开发尚处在起步阶段，各种经验还需在实践中不断摸索。文章所介绍的实例，就是因为前期规划准备不足，而带来的基坑支护需要作出相应调整的问题。为此，结合工程实际介绍了桩基施工后，基坑深度增加和支护结构与建筑物结构发生冲突时的解决方法，可供类似工程施工参考。

1 工程概况

某商务楼工程，位于马鞍山市雨山区，地下2层，地上共26层，基坑平面形状比较方整，基坑尺寸约60m×55m，开挖深度为9.6m。支护形式采用：坑上部采用放坡土钉墙进行支护，坑下部采用一排钻孔灌注桩加两道钢混凝土内支撑，一排连续搭接的三轴深搅桩止水帷幕。

2 规划调整情况

该工程支护桩及土钉墙施工结束后，土方挖至第一层混凝土支撑位置，在第一层混凝土支撑混凝土浇筑完成时，业主对该建筑进行规划局部调整，在裙房处增加下地下室货梯2台，地下室底板上增加2.9m深的电梯基坑，需增打坑中坑支护桩，而且在坑中坑范围内恰巧有一根混凝土内支撑的立柱，此立柱需托换；土方开挖至第二层混凝土支撑位置时，业主对该建筑再次进行了规划调整，将房型进行了调整（局部轴线位置有变化），造成建筑物的结构主梁与混凝土内支撑的钢立柱位置的冲突，有冲突的钢立柱需托换。

3 立柱托换施工

3.1 增加电梯基坑处的立柱托换施工

3.1.1 托换施工原因及难点分析

由于增加下地下室货梯，电梯基坑比原基坑深2.9m，导致原混凝土内支撑立柱桩的上部钢格构部分不够长（即无法到达坑底垫层面），无法形成有效的止水，且土方已挖至第一层支撑标高，需将打桩机吊入坑中施工；由于第一层混凝土支撑已浇筑，不能在混凝土内支撑梁位置上进行打桩，采用在混凝土支撑梁外侧施打托换立柱桩及耳梁后再与原混凝土支撑梁连接传力。

3.1.2 托换方法概述

托换立柱采用原设计的灌注桩+钢格构柱，位置定位在电梯基坑两边且布置在支撑梁两边，用2根托换立柱替代原电梯坑中的钢立柱，这样可以废除原立柱并将两根托换立柱转移至坑外，减少了拆撑时的麻烦。

3.1.2.1 托换立柱施打

托换立柱下部为桩径为Ф900钻孔灌注桩，灌注桩主筋为14Ф20，箍筋Ф8@200上端3m加密Ф8@100；桩的上部为构格柱，角钢L160×16(Q235钢)，横条、缀条为L70×6＠600(Q235钢)，格构柱插入灌注桩内2.5m，格构柱在下部2.5m为400×250×12@600(Q235钢板)，见图1及A—A剖面所示。

①将灌注桩打桩机吊至托换立柱位置坑中施打钻孔灌注桩，施工时，二次清底的沉渣厚度控制在50mm以内，混凝土按C30水下混凝土提高一个等级配制，并按专项施工方案进行操作并做好桩基施工记录；桩顶浮浆高度不少于1.5m，确保桩顶部位混凝土密实。

②钢格构柱插入钻孔灌注桩中不小于2500mm，施工时先将钢格构柱的4根角钢分别与钻孔桩钢筋笼用短钢筋焊接牢固，再整体吊入孔内，吊（插）入桩孔时，应控制钢构柱的垂直与水平二个方向的偏位在允许范围内。特别需防止浇捣混凝土后钢构柱的偏位。施工时必须采用模具定位措施，防止产生偏位，在混凝土终凝前，严格控制插入的垂直度。

图1 托换立柱大样图

③土方开挖时，钢构柱周围的土方应分层对称开挖，减少土体侧移对桩的影响。施工机械应避免碰撞钢格构柱，禁止将钢格构柱作为斜抛撑的中间支承柱。

④钢构柱应在工厂制作成品后运往工地。零星现场焊接构件，必须由持有焊接上岗证的人员施焊。

图2 钢立柱托换示意图

图4 钢立柱托换示意图

图5 原支撑钢立柱与结构主梁位置关系图

钢格构柱内的钢止水片在土方挖至基底标高后，地下室底板和顶板浇捣前焊上，钢板止水片置于混凝土结构中部（具体详图1及B—B剖面）。止水钢板的焊接采用对角交错的方法施焊，减少焊接对钢格构柱引起的焊接变形，焊接前应清理钢格构柱，局部打磨平直。

3.1.2.2 托换施工

在施工第二层混凝土支撑的时候，将耳梁与混凝土支撑梁一起施工，耳梁的配筋同支撑主梁，箍筋按照加密区间距布置，托换做法详见图2。

土方挖至电梯坑底时，即可将原位于电梯坑中的立柱从坑底拆除至第二层支撑梁底，第一层与第二层支撑梁之间的格构柱保留，完成托换。

3.2 结构主梁与混凝土内支撑的钢立柱有冲突的立柱托换施工

3.2.1 托换施工原因分析

由于房型进行了调整（局部轴线位置有变化），造成建筑物的-2层顶板结构主梁与混凝土内支撑的钢立柱位置有冲突，（见图5），主梁部分主筋将无法穿过，势必对结构施工质量造成不利影响，所以要对有冲突的立柱进行托换。

3.2.2 托换方法概述

在原立柱要进行托换立柱位置采用在地下室底板上预埋1000×1000×16钢板，然后焊接Ф426×12的钢管及300×300×16的加劲板，柱顶焊接与下口相对称的钢板托板及加劲板，钢板标高控制在比第一层支撑梁底低200mm，用于托换立柱处支撑梁的局部加大截面处理，以便于托换立柱顶紧支撑梁，详见图3。

3.2.3 托换过程中施工注意事项

①结构底板混凝土浇筑时需防止浇捣混凝土后钢板的偏位，施工过程必须采用模具定位方法防偏位措施，并保证钢板表面的水平度。

②在拆除第二层混凝土支撑时注意保护预埋钢板，防止拆撑过程中发生破坏。

③托换立柱处支撑梁的局部加大截面施工时，应对原混凝土表面存在的缺陷清理至密实部位，并应将表面打毛，并把混凝土的棱角打掉，清除灰尘。浇筑混凝土前2h浇水充分湿润原混凝土表面，浇筑混凝土前1h吸干积水。

④浇筑局部加大截面施工时，混凝土采用比原支撑梁混凝土高一个等级，并在混凝土中掺微膨胀剂，浇筑时确保振捣密实。

⑤浇筑完毕立即进行覆盖或喷养护剂进行养护，初凝前避免雨水冲刷。

⑥待混凝土强度达到90%以上（即达到原设计强度时），再在将原钢立柱拆除实现托换。

3.2.3 托换方法的改进

因上述方法必须等浇筑的混凝土强度达到原设计强度才能拆除原钢立柱，等待时间较长，我们只在一处托换中使用了本文3.2.2的托换方法，在后续施工中我们对托换的方法进行了改进。

在预埋钢板后，在钢板上放置一个千斤顶，将提前加工好的钢管柱吊放在千斤顶上，在柱顶托板的加劲板上打孔拉设4条揽风绳以保证平面外的平衡，开动油泵加压至40t，使托板顶紧支撑梁（顶升前应将支撑梁底打磨平整），在千斤顶两侧加焊2块40a#槽钢，焊好退热后撤出千斤顶，托板与支撑梁通过14a#槽钢固定牢固，从而实现钢立柱的快速托换，详见图4。

4 结 语

①地下工程的建设具有不可逆性和难以更改的特点，这就需要我们有预见性的统一规划，希望通过实践摸索能够使建设者尽量减少规划调整所产生的结构变动。

②在施工过程，我们结合工程项目中各种不同情况而采取了不同的托换做法，从而取得了较好的施工效果，可供类似工程参考。

[1]11SG814,建筑基坑支护结构构造[S].北京:中国计划出版社,2011.

[2]JGJ120-99,建筑基坑支护技术规程[S]北京:中国建筑工业出版社,1999.

[3]余志成,施文华.深基坑设计与施工[M].北京:中国建筑工业出版社,1977.

[4]黄运飞.深基坑工程实用技术[M].北京:兵器工业出版社,1996.