龔 華

(安徽水安建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601)

臨近既有建筑物的水環(huán)境綜合治理項(xiàng)目深基坑工程施工，其傳統(tǒng)支護(hù)工藝通常采用鋼筋混凝土水平支撐方式，在安裝和拆除過程中存在工期長、造價(jià)高、污染環(huán)境、限制基坑土體開挖、變形量及位移無法再次控制、支撐體系無法再次利用等問題。

1 工程概況

南淝河中游重點(diǎn)排口初雨污染控制工程，為目前合肥市極為重要的河道治理項(xiàng)目，該項(xiàng)目中調(diào)蓄基坑開挖深度為14.70m，最大為16.70m，基坑周邊長度為350m，總開挖面積為6875m2。

2 工藝原理

對拱形水平桿件上布設(shè)的鋼絞線施加預(yù)應(yīng)力，通過圍檁傳遞于圍護(hù)結(jié)構(gòu)，約束基坑變形，并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)支撐系統(tǒng)預(yù)應(yīng)力。拆撐過程中，通過設(shè)置素混凝土換撐帶及支撐，限制支撐變形，解決了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)換支撐帶來的結(jié)構(gòu)防水難題，確保了基坑安全施工(見圖1)。

圖1 工藝流程

3 施工方法

3.1 施工準(zhǔn)備

根據(jù)施工順序進(jìn)行構(gòu)件吊裝，分別進(jìn)行構(gòu)件擺放與管理。分析現(xiàn)場地質(zhì)、水文等條件，執(zhí)行設(shè)計(jì)方案要求，落實(shí)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)部分的施工。

3.2 立柱樁施工

灌注樁灌注至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，立即用液壓振動(dòng)錘振動(dòng)將立柱送至設(shè)計(jì)標(biāo)高，立柱插入最遲在混凝土灌注結(jié)束后半小時(shí)內(nèi)完成；型鋼插入過程中，如果地下有障礙物，極易造成隔離樁出現(xiàn)偏移的情況，應(yīng)及時(shí)拔出型鋼，在障礙物清理工作結(jié)束后，才能進(jìn)行回填施工；再次進(jìn)行放樣、插樁作業(yè)。

由專業(yè)技術(shù)人員按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行立柱腹板方向設(shè)置，在現(xiàn)場使用一段長2.35m的白色型鋼定位線標(biāo)記翼板，型鋼插入的環(huán)節(jié)，翼板與白色定位線緊密貼合，達(dá)到施工精度的要求。

3.3 安裝牛腿托架

牛腿焊接前，將連接部位上的混凝土保護(hù)層清理干凈，裸露出灌注樁主筋2～3根后進(jìn)行鋼板的連接，再焊接牛腿。焊接完畢的牛腿應(yīng)達(dá)到牢固、穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)，不會(huì)有歪斜或者焊接缺陷等問題，并保證偏差控制在設(shè)計(jì)方案內(nèi)。

3.4 圍檁、托架安裝拼裝

3.4.1 圍檁安裝

圍檁安裝中，應(yīng)根據(jù)“先長后短，減少接頭數(shù)”的工藝要求進(jìn)行安裝施工；圍檁隨著支撐安裝順序逐一吊裝作業(yè)，人工聯(lián)合吊機(jī)的方式將圍檁安裝到牛腿支架上，并在焊接后檢查是否存在松動(dòng)等問題，如果發(fā)生松動(dòng)，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)焊。

通過埋入螺栓的方式進(jìn)行冠梁的連接，圍檁與地腳螺栓進(jìn)行穩(wěn)定連接，使用套筒旋轉(zhuǎn)連接；在圍檁內(nèi)側(cè)放置墊片，每米數(shù)量控制在4個(gè)以上。

螺栓緊固連接分兩次進(jìn)行，第一次初擰，扭矩為標(biāo)準(zhǔn)值的50%～70%，第二次終擰到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，且偏差控制在±10%以內(nèi)。

3.4.2 托架安裝

托架安裝后，水平方向偏差控制在±5mm以內(nèi)；加強(qiáng)垂直度的控制，如果立柱樁存在偏差嚴(yán)重的情況，拖座利用加墊鋼板的方式達(dá)到垂直的標(biāo)準(zhǔn)；立柱與拖座螺栓連接方向是相同的。

預(yù)應(yīng)力施加作業(yè)前，組織專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行各個(gè)部位的檢查，保證托架與各個(gè)結(jié)構(gòu)的連接達(dá)到牢固、穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到連接效果的要求。通過連接控制，預(yù)應(yīng)力支撐結(jié)構(gòu)剛度性能合格。

3.5 拱形裝配式支撐部件安裝

裝配式支撐部件安裝工藝為：拱形梁→角撐→對撐→傳力件。

3.5.1 拱形梁安裝

拱形梁以設(shè)計(jì)方案為基礎(chǔ)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)試拼作業(yè)，螺栓連接效果合格。拱形梁預(yù)拼工作結(jié)束后，整體結(jié)構(gòu)吊升到支撐牛腿上，并組織兩人使用牽引繩進(jìn)行牽引作業(yè)，支撐結(jié)構(gòu)符合穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)；鋼絞線直接安裝到拱形梁部位上，按設(shè)計(jì)方案進(jìn)行錨具安裝。拱形梁穩(wěn)定連接，并應(yīng)用張拉器將其拉到平直度要求(見圖2)。

圖2 拱形梁安裝

3.5.2 角撐安裝

角撐安裝工作開始前，應(yīng)進(jìn)行預(yù)拼檢查，支撐結(jié)構(gòu)的整體性合格，且位置精度合格，中心線偏差不超過2cm，符合要求后，才能開始整體吊裝。角撐預(yù)拼環(huán)節(jié)，應(yīng)用螺栓進(jìn)行千斤頂穩(wěn)定連接，并留有足夠的余量，以滿足正常施工的要求。

3.5.3 對撐安裝

如果現(xiàn)場空間比較充足，可以先在地面進(jìn)行對撐預(yù)拼，平面達(dá)到平直度的要求，兩側(cè)支撐結(jié)構(gòu)部件的偏心差不超過±2mm；對撐就位安裝到規(guī)定部位上，選擇四點(diǎn)吊裝作業(yè)，并將吊點(diǎn)設(shè)置在距離端部0.2L位置上；對撐兩側(cè)安裝完成后，位置偏差不超過20mm，并且不超過總長度的1/600；對撐撓曲度在整體的1/1000以下；相鄰對撐的水平軸線偏差不超過30mm，并且與鋼圍檁夾角都達(dá)到設(shè)計(jì)要求，不會(huì)因?yàn)槠亩l(fā)生失穩(wěn)的問題；對撐連接嚴(yán)格控制，各個(gè)部件的位置精度合格，避免出現(xiàn)偏心的問題。

3.5.4 傳力件安裝

3.6 施加預(yù)應(yīng)力

3.6.1 預(yù)應(yīng)力施加順序

預(yù)應(yīng)力施加順序見圖3。

圖3 預(yù)應(yīng)力施加順序

3.6.2 對撐、角撐施加預(yù)應(yīng)力

用液壓千斤頂在對撐、角撐加壓段部位施加預(yù)應(yīng)力頂緊，施加完畢后用鋼墊板支撐，保持施加預(yù)應(yīng)力的狀態(tài)；千斤頂、油表在使用前，應(yīng)進(jìn)行標(biāo)定處理，還要記錄各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)。

3.6.3 拱形梁施加預(yù)應(yīng)力

鋼絞線張拉前，應(yīng)做好各個(gè)部位的檢查，符合要求才能投入施工；鋼絞線張拉按照施工順序進(jìn)行，從小到大逐一張拉施工。首先應(yīng)張拉到設(shè)計(jì)要求的50%、80%，符合穩(wěn)定性要求后再逐步加載到100%。張拉荷載保持15min，錨頭沒有位移情況后鎖定；張拉鋼絞線的環(huán)節(jié)，應(yīng)加強(qiáng)伸長率、預(yù)應(yīng)力等檢測和控制，做好施工環(huán)節(jié)記錄工作，并存檔。

3.7 下層土方分層開挖

每個(gè)部分的張拉施工結(jié)束后，施加預(yù)應(yīng)力，根據(jù)工藝方案先進(jìn)行張拉施工，再進(jìn)行土方開挖施工，避免發(fā)生失穩(wěn)的問題。開挖至下一層支撐安裝標(biāo)高處，循環(huán)施工裝配式支撐部件的拼接以及預(yù)應(yīng)力施加。

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3.8 監(jiān)測與應(yīng)急處理

3.8.1 監(jiān)測

監(jiān)測內(nèi)容如下：對撐、角撐軸力；鋼絞線張拉力；腰梁應(yīng)力；擋土結(jié)構(gòu)、坑外土體水平位移；立柱豎向位移。

安裝自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)，進(jìn)行水平支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測；對撐、角撐軸力監(jiān)測中，測點(diǎn)的設(shè)置極為重要，一般都要布置在支撐軸力比較大或者主要承載結(jié)構(gòu)部分，以得出最精確的參數(shù)，如此才能了解是否滿足運(yùn)行的要求；拱形梁鋼絞線拉力監(jiān)測中，一般都要設(shè)置在中間部位上；每一道支撐結(jié)構(gòu)的監(jiān)測數(shù)量，至少應(yīng)該為支撐拱形梁鋼絞線總數(shù)量的2%，并且不能少于3個(gè)；對于拉力監(jiān)測，使用磁通量傳感器進(jìn)行；腰梁應(yīng)力監(jiān)測極為重要，通常將其設(shè)置在拱形梁的腰梁上，應(yīng)使用具備自動(dòng)測量和記錄功能的測斜儀；對撐、鋼絞線拉力、腰梁應(yīng)力等應(yīng)符合承載性能的要求，或者按照材料規(guī)定強(qiáng)度的80%作為設(shè)計(jì)預(yù)警參數(shù)值進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.8.2 應(yīng)急處理

對撐、角撐緩慢地在坑內(nèi)移動(dòng)，并且逐步接近預(yù)警值，然后將其布置在一個(gè)角撐或者對撐結(jié)構(gòu)上，并應(yīng)用千斤頂進(jìn)行調(diào)節(jié)，保持形變達(dá)到穩(wěn)定性，并確定軸力參數(shù)；調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，應(yīng)逐步增大壓力，實(shí)時(shí)反饋?zhàn)冃蔚谋O(jiān)測結(jié)果和變化趨勢，以調(diào)整加載速率和加載量。

拱形梁向坑內(nèi)水平位移接近或達(dá)到報(bào)警值，對于拱形梁鋼絞線施加預(yù)應(yīng)力，如果發(fā)現(xiàn)不合格應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)張拉施工；對于備用鋼絞線來說，則采用逐一張拉的施工方式，張拉時(shí)隨時(shí)監(jiān)測變形量，達(dá)到變形穩(wěn)定狀態(tài)后，立即終止張拉；腰梁軸向應(yīng)力在臨近報(bào)警值的位置上，需要在鋼腰梁的部位上，直接灌入速凝、微膨脹的混凝土材料；對撐或角撐施加的應(yīng)力即將達(dá)到預(yù)警參數(shù)時(shí)，應(yīng)先在對撐、角撐端部位置的擋土結(jié)構(gòu)處堆土反壓，并通過適當(dāng)?shù)卦黾訉位蛘呓菗蔚臄?shù)量，以減小作用力；螺栓連接出現(xiàn)斷裂時(shí)，如果斷裂的部位有較多螺栓孔，在該位置上應(yīng)增加螺栓數(shù)量，也可以采取焊接方式連接；當(dāng)螺栓無法增加時(shí)，可在剪斷處加焊鋼板連接。

3.9 安裝換撐體系、拆除支撐體系

3.9.1 換撐順序

換撐順序?yàn)椋褐黧w結(jié)構(gòu)底板施工→澆筑素混凝土換撐帶→拆除底層拱形梁裝配式支撐→安裝斜拋撐→主體結(jié)構(gòu)板墻施工→澆筑中間層傳力帶→拆除上層支撐。

3.9.2 澆筑素混凝土換撐帶

主體結(jié)構(gòu)底板施工中，按照設(shè)計(jì)方案的要求，在底板與圍護(hù)結(jié)構(gòu)澆筑混凝土，在結(jié)構(gòu)達(dá)到強(qiáng)度要求后，應(yīng)將底部拱形梁支撐拆除。

3.9.3 澆筑中間層傳力帶

主體結(jié)構(gòu)底板施工完畢后，利用底板上設(shè)置的混凝土牛腿安裝斜支撐，斜支撐頂部位于結(jié)構(gòu)外墻內(nèi)側(cè)；考慮斜支撐與建筑物支撐架交叉，板墻進(jìn)行鋼筋制安時(shí)，在板墻鋼筋中預(yù)埋支撐鋼板，用臨時(shí)排架支撐斜撐，保證板墻鋼筋不受斜支撐自重影響整體偏移；板墻模板安設(shè)后，斜支撐與板墻一起成型，待板墻混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，拆除斜支撐臨時(shí)支撐。

板墻混凝土強(qiáng)度滿足拆模要求后，拆除中間層傳力帶處外模板，在外墻和圍護(hù)結(jié)構(gòu)之間澆筑傳力帶鋼筋混凝土。

3.10 設(shè)備材料退場

隨著工程不同階段施工任務(wù)的完成，由遠(yuǎn)及近將分散和距離較遠(yuǎn)工作面上的機(jī)械設(shè)備向項(xiàng)目營地或較大的存放場地集中；小型機(jī)械、實(shí)驗(yàn)室設(shè)備、零配件等分類包裝，統(tǒng)一存放。

4 質(zhì)量控制

支撐結(jié)構(gòu)在施工中，每個(gè)工序按照要求進(jìn)行，加強(qiáng)各個(gè)工序質(zhì)量檢查。檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，每項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測控制，各項(xiàng)指標(biāo)都應(yīng)符合設(shè)計(jì)方案的要求。

4.1 鋼支撐部件下料質(zhì)量控制

H型鋼材質(zhì)應(yīng)超過Q345B鋼，其他結(jié)構(gòu)部件用不低于Q235B鋼材制作；鋼絞線選擇使用高于1860級(jí)的高強(qiáng)度低松弛無黏結(jié)鋼絞線；預(yù)應(yīng)力鋼絞線在施工中，應(yīng)用夾片錨具，其材質(zhì)應(yīng)超過合金鋼；螺栓連接應(yīng)選擇高強(qiáng)度螺栓，強(qiáng)度等級(jí)不低于10.9級(jí)。

4.2 現(xiàn)場拼裝的質(zhì)量保證措施

拼裝工作開始前，施工人員要對設(shè)計(jì)方案有足夠的了解，執(zhí)行工藝方案的要求，并對各個(gè)部件進(jìn)行全面檢查，保證外觀、規(guī)格、數(shù)量、材質(zhì)等全都合格，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求后才能繼續(xù)施工。

焊接開始前，應(yīng)對焊接周邊部位進(jìn)行清理處理，保證焊接周邊30～50mm范圍內(nèi)沒有任何銹蝕、毛刺、污垢等，確保焊接質(zhì)量合格。

板材、型材拼接焊接，應(yīng)在各個(gè)部件組裝前完成；各個(gè)部件制作結(jié)束后，經(jīng)檢查符合要求，才能開始整體拼裝施工。加強(qiáng)構(gòu)件檢測和控制，對隱蔽部件，先焊接、涂裝，經(jīng)過質(zhì)量檢測全部合格后，才能繼續(xù)進(jìn)行裝配施工。

4.3 支撐體系的保護(hù)

按照設(shè)計(jì)要求切實(shí)落實(shí)方案中拱形梁、對撐以及角撐的斜拉固定措施，驗(yàn)收合格方可進(jìn)行下道工序。預(yù)應(yīng)力筋下料應(yīng)采用砂輪機(jī)切斷，不得使用氧氣、乙炔切割和電焊切斷。拱形梁橋架與鋼絞線接觸部位加工成墩柱形式。

5 工程實(shí)施效果

為有效控制深基坑的變形，保證施工安全，在施工過程中對調(diào)蓄池基坑支護(hù)采用水平可調(diào)節(jié)拱形裝配式鋼支撐施工工法，避免出現(xiàn)深層土體發(fā)生較大位移變化的情況，基坑連續(xù)性開挖施工中，深層土體位移速度會(huì)不斷降低，可以有效控制變形發(fā)展，提高結(jié)構(gòu)整體性與穩(wěn)定性。各類鋼構(gòu)件可重復(fù)使用，施工成本較傳統(tǒng)混凝土支撐降低了23.5%，同時(shí)保證了施工質(zhì)量，取得了良好的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。

6 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

采用預(yù)應(yīng)力水平拱形可調(diào)節(jié)桁架組合式鋼支撐體系，增強(qiáng)了水平支撐作用，減小了基坑變形，提高了基坑整體穩(wěn)定性。采用多功能監(jiān)測警報(bào)系統(tǒng)，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)支撐系統(tǒng)預(yù)應(yīng)力，保障了支撐體系的有效性和安全性。顯著降低了支撐體系對基坑施工空間的影響，提高了基坑施工效率。

7 結(jié) 語

基坑變形是重要問題，而提高結(jié)構(gòu)剛度與強(qiáng)度是確?；有阅艿年P(guān)鍵。與傳統(tǒng)的混凝土支撐、鋼支撐相比，應(yīng)用可調(diào)節(jié)拱形裝配式鋼支撐形式，應(yīng)用遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)可以隨時(shí)掌握變形數(shù)據(jù),從而有效而精確地監(jiān)測基坑位移，實(shí)時(shí)監(jiān)測基坑的變形，準(zhǔn)確可靠，具有良好的社會(huì)效益。