某基坑工程中钢管斜撑的施工与监测

王建德

(中煤第三建设(集团)有限责任公司，安徽 宿州 234000)

基坑工程中通常采用钢筋混凝土水平支撑，但该方法工艺复杂、成本高，且后续拆除时产生噪声与垃圾。如基坑属于狭长类型(如地铁车站基坑工程)，则可采用水平钢支撑对撑。但当基坑范围较大，水平支撑难以使用，可采用钢管斜撑。钢管斜撑支护时，利用坑底预留土体或底板抵抗基坑侧壁的土压力，施加预应力后，钢管斜撑与抗滑桩共同形成复合受力体系[1]。钢管斜撑具有安装与拆卸简单、可重复使用、不对红线外建筑产生影响、占用坑内空间小等特点，已在基坑工程支护方案中得到了广泛应用[2-6]。

合肥市某基坑工程，基坑南部宽约94 m，北部宽约55 m，长约217 m，基坑周长约720 m，基坑围护面积约22 000 m2，开挖深度14～20 m。该基坑不同部位采用不同的支护方式，主要方式有单排桩加锚索、双排桩、双排桩加钢管斜撑等。其中钢管斜撑采用A609×12 mm(16 mm)钢管制作，斜撑长12.0～16.0 m。

现对该基坑工程中钢管斜撑施工进行分析与介绍。

1 斜撑施工工艺

钢管斜撑与双排桩联合使用的支护方案如图1所示。其中斜撑系统由混凝土腰梁、上牛腿、下牛腿、钢管支撑组成，其施工流程如图2所示。

图1 基坑钢管斜撑支护方案

图2 斜撑施工工艺流程图

下牛腿待总包单位底板钢筋施工完毕后，使用全站仪确定牛腿位置，钢筋班组进行下牛腿钢筋施工，主筋8C25，箍筋B10@100，之后模板封口，浇筑混凝土，混凝土强度等级与底板保持一致。钢管支撑与牛腿斜交处需埋设锚板，锚板尺寸700 mm×700 mm，t=12 mm，背面需T形焊接9C20钢筋锚入牛腿内部，钢筋长度70 cm。下牛腿尺寸及钢筋绑扎分别如图3与图4所示。

图3 下牛腿尺寸示意图

图4 下牛腿钢筋绑扎实景图

斜撑上部安放在围护桩侧壁上，测量人员使用水准仪确定腰梁位置并弹线标示，由植筋班组预先在围护桩侧壁植入4C16钢筋，锚入深度15d，外部留出70 cm；牛腿部位植入9C20, 锚入深度15d，外部留出70 cm。待木工班组在指定标高铺设底模后，钢筋班组在模板上绑扎腰梁及上牛腿钢筋，腰梁尺寸800×800，主筋8C25、4C20，箍筋B10@100；牛腿主筋8C25，箍筋B10@100。最后侧模封口，混凝土浇筑完毕。混凝土强度等级C30。腰梁钢筋绑扎如图5所示。

图5 腰梁钢筋绑扎实景图

上牛腿位于支护桩边预留平台顶部，上牛腿之间设有800 mm×800 mm混凝土腰梁连接，混凝土等级均为C30。上牛腿尺寸如图6所示。

图6 上牛腿尺寸示意图

牛腿混凝土浇筑时，项目部预留试块送检测中心施压，当强度达到50%时使用25 t汽车吊进行钢管斜撑安装及千斤顶安装，待28 d后进行预应力施加。斜撑预应力施加如图7所示。最终组装结束后的钢管斜撑如图8所示。

图7 斜撑预应力施加实景图

图8 钢管斜撑实景图

2 斜撑施工质量控制

为了确保钢管斜撑的施工质量，基坑施工过程中需注意下列事项：

(1) 钢支撑施工时必须严格按照方案执行。

(2) 钢支撑的安装应符合《建筑安装工人安全技术规程》的有关规范和要求。

(3) 在挖土和吊下钢支撑时，严禁撞击已安装好的支撑。

(4) 钢支撑拆除时，应经技术人员同意，并由专人组织拆除。

(5) 设专人对支护结构的变形、位移进行观测、监控，以便及时采取有效措施，确保结构和人员安全。

(6) 加强量测，及时掌握围护结构及周围土体的沉降和位移情况，采取有效措施加以控制。

(7) 严把材料关，施工所用的钢支撑必须质量合格、各证齐全，经确认符合设计要求后方可使用。

(8) 支撑安装采用地面预拼、地面吊装的方法，用专用预应力千斤顶和配套动力箱施加预应力。

(9) 严格控制钢支撑支座焊接质量，防止受力变形。

(10) 预应力施加应对设备进行标定，施工时由专人负责记录。

(11) 钢支撑的架设准确到位，严格按照设计要求施加预应力，安装及使用过程中跟踪观测，保证其稳定、强度及变形满足相关要求。

(12) 基坑开挖是本工程的关键工序，要做到快挖快撑，严格按规定操作，减少施工暴露时间。

3 斜撑轴力监测

钢管斜撑内力监测采用609A型振弦式读数仪，根据规范和设计要求，具体监测步骤为：

(1) 在基坑支撑做好之后，土方开挖前，测出初始值。

(2) 在基坑开挖期间，对分层开挖，每层开挖前和开挖结束以后各测量一次。

(3) 当出现紧急情况时，增加监测次数，随时监测。

支撑内力监测频率同基坑水平位移监测频率一致，支撑拆除停止内力监测。典型斜撑的支撑轴力监测数据如图9所示。

图9 钢管斜撑轴力监测数据

纵观整个支撑内力变化过程，在支撑刚刚施工完毕，土方开挖过程中，支撑内力变化明显，斜撑最大轴力达到1 000.4 kN。待土方开挖结束，支撑内力变化趋于稳定。

后续该基坑工程已安全竣工，上部结构也施工结束，且该项目于2018年底投入使用，说明整个基坑支护的设计与施工(包括斜撑支护体系)是安全可靠的。

4 结束语

介绍了合肥市某基坑工程采用双排桩加钢管斜撑的支护情况，重点阐述了斜撑的施工工艺与施工质量控制措施，并给出了钢管斜撑轴力监测数据。实践表明，该斜撑设计与施工是安全可靠的，工程已安全竣工。