城市地铁深基坑钢支撑施工技术应用研究

秦爱红 魏立夏 李克建

（青岛理工大学琴岛学院1) 山东青岛 266106 青岛地矿岩土工程有限公司2） 山东青岛 266100）

1 工程概况

桃源站为大连地铁5 号线标准站，位于八一路与解放路交叉口北侧、友嘉购物商场广场西侧，沿现状解放路南北向布设。车站场地内地形起平缓，车站范围内地面绝对标高约8.7～11.1m，地势北高南低。桃源站场地分布地层有素填土、淤泥质粉质粘土、卵石、强风化石英岩、中风化石英岩。地下水的类型分为第四系基岩裂隙水和松散层的孔隙水。勘探时稳定地下水位埋深1.40～3.00m，水位高程6.51～8.63m。桃源站位置示意如图1 所示。

图1 桃源站位置示意图

2 施工方案设计

目前深基坑支护方式有多种，每种方案有其适应范围及优缺点，具体见下表1。

表1 支护方案适用范围及优缺点

桃源站主体结构采用明挖法施工，采用钻孔灌注桩+钢支撑支护体系，基坑上部土层采用旋喷止水，下部岩层集水明排。考虑到基坑的深度、土质及地下水的情况、基坑周边环境能够承受基坑变形的能力及支护结构失效的严重性、施工的现场条件及施工季节等条件，桃源站基坑支护形式采用钢支撑体系，钢支撑结构施工工艺流程如图2。

图2 钢支撑结构施工工艺流程

深基坑施工中较为重要的是基坑土方开挖和钢支撑的架设。影响深基坑稳定的重要因素是钢支撑拼装方法、架设及安装方法、预加力等。钢支撑具体工艺如下所述：

2.1 拼装方法

安装钢支撑之前必须对组成钢支撑的钢管的平直度进行系统检查，如果钢管的平直度不符合要求，需对其进行平直度矫正；拼装时深基坑钢支撑应能够保证钢支撑的支撑接头承载力符合要求。连接部位用螺栓连接，之后按顺序进行紧固。为防止钢支撑坠落，应有必要的支托方案。

2.2 架设与安装

（1）土方开挖过程中必须及时将钢支撑结构进行架设。钢支撑位置开挖完成后，应在4h 之内及时进行支撑，同时及时进行预应力的施加。预加力施加过程中，保证挖掘机的吊装钢丝绳必须处于持力状态，以此来避免轴力施加时钢支撑自身重量过大所产生的过大变形。（2）吊装时吊具应采用10t 的吊环，吊绳可以采用长6m 直径28mm 的钢丝绳4 根进行吊装。吊装前需保证吊绳的安全性，若出现破损或起毛等现象，需要及时对钢丝绳进行更换。吊装可采用汽车吊进行吊装。（3）钢支撑吊装前需先在地面上进行试拼，试拼好之后再吊运到土方基坑之中，随后应及时架设。钢支撑的法兰盘连接螺栓拧紧过程中需分两次进行，钢支撑在拼接过程中需采用扭矩扳手进行检测，保证其力矩符合要求，进而连接强度。钢支撑拼装完成后需要经过监理工程师和质检工程师检验合格后才可安装。（4）钢支撑吊装过程中要缓慢进行，避免冲击或碰撞钢围檩。（5）钢支撑轴力监测点位置需要按照监控量测施工布置图进行布置，钢支撑拼接，其实际拼接长度比普通钢支撑要缩短20cm。（6）钢板跟钢围檩焊接过程中要保证其焊接质量，同时需保证钢围檩与围护桩稳定性。吊装过程中采用悬挂方法，即可将钢拉钩的一端用膨胀螺栓固定到桩上，另一端将钢围檩挂起，以此来防止钢围檩松动和滑落情况的出现，如图3 所示。（7）为防止坠落，需要在钢支撑的支架位置处焊接钢板。

图3 钢围檩悬挂示意图

2.3 钢支撑施加轴向预应力和复加预应力

活络头的轴向承载力设计值为2600KN。在下列情况下，对钢支撑需要复加轴向预应力。

（1）首次施加预应力之后12h 内对钢支撑的预应力损失及钢支撑桩体水平位移进行观测，并复加预应力直至预应力设计值。

（2）钢支撑由于早晚温差原因引起预应力损失时，应选择在当天低温时段复加预应力的方法来减少预应力损失。

（3）当桩体水平位移速率逐渐增加直至超过极限值时，应对桩体变形进行控制，如增加支撑轴力的方法。

3 结构检算

为保证钢支撑结构的安全，需对桃源站各剖面钢支撑设计轴力及预加轴力进行计算，经检算各钢支撑结构满足设计和施工要求。

4 钢支撑施工顺序

（1）依次开挖基坑分别到第二道、第三道钢支撑设计中心位置下50cm 处，同步监测围护结构横向位移及变形。龙门吊配合架设第二道支撑，并及时给支撑施加预应力，同步监测围护结构横向位移、变形、地面沉降、开裂情况及钢支撑轴力。

（2）施工底板、拆除第三道钢支撑，再施工墙体至第二道钢支撑下侧，同步监测围护结构横向位移、变形、地面沉降及开裂情况和第二道钢支撑轴力变化情况。墙体混凝土达到设计强度后进行第二道钢支撑换撑，并及时给支撑施加预应力，同步监测围护结构横向位移、变形、地面沉降及开裂情况。

（3）施工顶板，待混凝土达到设计强度后，拆除第二道换撑钢支撑、格构柱、第一道混凝土支撑，然后施工风道口，再回填土方施工路基路面，同步监测围护结构横向位移、变形、地面沉降及开裂情况。

5 总结

桃源站明挖车站深基坑通过采用钢支撑施工得出如下结论：（1）对于深基坑施工来说，钢支撑体系是其中非常重要的内容，直接影响施工的整体效果。（2）钢支撑施工中把握钢围檩连接的质量、钢围檩以及钢支撑的检查工作对于施工质量影响较大。通过施工中的不断优化与总结，为深基坑钢支撑积累了施工经验。（3）钢支撑结构必须经过严格的结构验算才能保证施工安全。