深基坑双榀大直径钢管支撑梁定位与安装

杨晓坡 YANG Xiao-po

（上海社发浦众建设管理有限公司，上海 200120）

1 工程概况

深基坑双榀大直径钢管支撑梁定位与安装施工技术的研究主要来源于珠海市高新区项目，该工程基坑的面积较大，并且周边水纹地质条件较为复杂。施工图设计中内支撑设计两个钢筋混凝土支撑，下层内支撑设置钢筋混凝土支撑。虽然它们比钢支护更坚固、更安全，但建造和拆除都很困难，成本也很高。现有的常规钢结构内部支护难以满足基坑的受力要求。

该项目基坑为深基坑，基坑为长方形，其长为54.3m，宽53.1m，深11.5m，总面积（包括放坡面）是3574m2，开挖深度9.2m，标高-3.0 至-12.2m，局部10.7m，底标高为-13.7m。基坑采用三道支护分别为：一道围护桩，一道内支撑，一道外止水帷幕；基坑所在地的水纹地质条件：杂填土3.73m，粉质黏土1.6m，淤泥质黏土25.2m。

2 施工流程

该工程采用新型双榀大直径钢管结构内支撑设置于深基坑支护施工中，可有效解决深基坑作业中混凝土支撑拆卸和组装困难、普通单层钢支撑支撑力有限的问题，可以提升深大基坑的支撑拆卸和组装效率，保证施工作业安全。双榀钢管的内支撑体系是通过设置两个双向双管十字形状接头组合而成的井字形接头，并同时将同层纵横双向的内支撑进行连接。在钢腰梁安装完成后，对SMW 工法桩和腰梁之间的缝隙利用细石混凝土进行整体浇筑，一次成型，确保填充密实，保证钢腰梁稳定可靠。在原有托架水平支撑槽钢下增加加强钢板，增强托架强度和刚度，有效保证双榀钢管支撑的定位准确。施工工艺流程如图1 所示。

图1 施工工艺流程

3 工艺原理

3.1 双榀钢管结构内支撑体系井字形接头施工技术

钢管内部支撑的是双向对称的，它通过在水平和垂直双向钢管内支撑接头处布置“井”形接头，将基坑内的钢管作为一个整体进行支撑。“井”形接头由两个双向双交叉整体接头组成，为一根钢管和两根垂直钢管相交。 上部结构采用边坡方式建造。 基坑内分别在-4.5m 和-8.9m 处设置内支撑，其中-4.5m 为钢筋混凝土内支撑。 -8.9m 为钢管结构内支撑施工。这个过程包括三个方面：牛腿安装、钢管结构的内部支撑组装和钢支撑的拆除。如图2 所示。

图2 纵横双榀“井”字形钢管接头设计图

3.2 新型钢管结构内支撑构思

纵横双“井”形钢管结构内支架充分考虑结构应力。“井”形接头用于连接同一层的垂直和水平和双向内部支撑。 基坑钢管通过在水平和水平双向钢内支撑接头处设置“井”形接头支撑形成一个整体。 井字形接头由两个双向双管交叉整体接头组成，由一根钢管和两根垂直钢管相交。 其整体结构是双向对称的。

3.3 双榀大直径钢管支撑精确定位施工技术

本工程施工中采用双榀大直径（φ850mm）钢管支撑加上特制双拼高1 米H 型钢腰梁组合内支撑结构，是一种新型内支撑结构，可有效减少基坑变形。但其安装施工尚无成熟的工艺，且钢管支撑体系复杂。针对以上问题，进行钢管支撑精确定位施工技术研究，总结提出三个施工技术措施：

①优化缝隙填筑方式，采用一次性浇筑成型；

②优化钢管支撑托架系统，增加加强钢板固定；

③优化钢管支撑标准段长度，确保吊装过程无碰撞。

4 操作要点

4.1 钢管内支撑施工

钢管施工步骤为：基坑开挖→腰梁和支撑梁加工→牛腿安装→钢管内支撑拼装。

基坑开挖：当第一道支撑强度达到要求，继续开挖，直至达到第二道支撑的底部标高。再这个过程中对裸露的围护桩采用网布并喷上混凝土加固。

腰梁及内支撑梁工厂加工：腰梁采用HN1000×300×19×36 型钢与厚度20mm 钢板焊接而成，支撑梁采用φ800×20mm 钢管制作。

牛腿安装：当基坑开挖至钢结构内部支撑设计位置时，钢结构内部支撑支腿应安装在立柱和外围钻孔桩的设计位置，其中立柱牛腿用16 槽钢焊接，腰梁牛腿则采用14 角钢焊接。

当基坑底部标高为-9.4m（支撑梁底部）时，在围护桩周围继续开挖，继续挖约1.2m，宽度为1.2m。在围护桩钻孔桩表面插入膨胀螺栓（YG2 型，M20，L=285mm），安装钢支撑。在临时钢柱的位置继续挖一条50cm 宽2.6m 的槽，安装槽钢制成的临时柱支架。

图3 围护桩安装牛腿托架

钢管内支架装配：采用起重机，人工拼接。腰梁节点焊接，钢管支撑梁段面使用螺栓连接。支撑梁通过腰梁上的法兰和立柱焊接而成的槽钢支撑点进行安装。

4.2 双榀大直径钢管支撑精确定位施工

优化缝隙填筑方式，采用一次性浇筑成型：在钢腰梁安装完成后，对SMW 工法桩和腰梁之间的缝隙利用细石混凝土进行整体浇筑，一次成型，确保填充密实，保证钢腰梁稳定可靠。（图4、图5）

图4 整体浇筑缝隙填筑设计图

图5 整体浇筑缝隙填筑现场施工图

安排专人对填筑过程进行监控，同时对实施后钢腰梁与SMW 工法桩间间隙浇注C30 细石砼情况进行检查，如发现砼填筑不密实，及时进行人工振捣，并二次填筑，确保填筑密实。

优化钢管支撑托架系统，增加加强钢板固定：在原有托架水平支撑槽钢下增加加强钢板，增强托架强度和刚度，确保托架无变形，有效保证双榀钢管支撑的定位准确。

安排专门的测量人员对托架上钢管支撑进行检查，对优化钢管支撑托架系统使用后，加强钢板安装情况及钢管支撑稳定性进行了检查，如顶面高程偏差超出±5mm，及时进行调整，并固定牢固。

优化钢管支撑标准段长度：现场钢管支撑吊装过程中有很大几率和安装完毕的钢管支撑及顶层钢筋混凝土支撑发生碰撞，根据5m 标准节段钢管吊放实验结果，对钢管支撑标准段长度进行优化，将标准段长度由5m 改为3m。

4.3 钢支撑拆除

待建筑结构主层混凝土强度达到设计要求后，拆除钢质内支撑。支撑架由16 槽钢制成，每节放置两个。钢制内支撑通过拆除法兰和钢腰梁在接头处切割分离，然后由起重机吊到地面运输和储存。拆除上部混凝土支撑后，再拆除钢柱。拆除立柱时，用三脚架固定，从上而下每3m 段用气割工具切断并吊至地面。

5 结语

本工程采用新型双销大口径钢管结构支护形式，有效提高了深大基坑支护拆卸效率，解决了深基坑开挖带来的城市环境地质问题。 对推动深基坑支护设计与施工技术的发展具有重要意义。

图6 增设加强钢板