摘 要：深基坑支撐系統(tǒng)由水平支撐和豎向支撐兩部分基本構(gòu)件組成，為了解決深大復(fù)雜基坑內(nèi)支撐易失穩(wěn)的難題，鋼格構(gòu)柱豎向支撐體系得到了廣泛的應(yīng)用。本文通過(guò)鋼格構(gòu)柱在太原雙塔北路地道工程中的實(shí)際應(yīng)用，從深基坑豎向支撐工藝特點(diǎn)入手，重點(diǎn)研究了其施工工藝和方法，以期為類(lèi)似復(fù)雜基坑工程施工提供借鑒。

　　關(guān)鍵詞：深基坑;豎向支撐;鋼格構(gòu)柱;質(zhì)量控制

　　隨著工程施工技術(shù)的不斷革新，地下空間大面積開(kāi)發(fā)成為一種可能，而地下結(jié)構(gòu)修筑設(shè)計(jì)的范圍較廣，施工難度逐漸增大。地下結(jié)構(gòu)修筑設(shè)計(jì)中，較為典型的工程是深基坑開(kāi)挖支護(hù)。基坑開(kāi)挖支護(hù)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，也是一項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)工程，內(nèi)支撐系統(tǒng)由水平支撐和豎向支撐兩部分基本構(gòu)件組成。在此方面，諸多學(xué)者都進(jìn)行了研究，且取得了較大研究成果。彭濤等研究了深基坑及地鐵破壞的風(fēng)險(xiǎn)因素，并對(duì)此進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[1];任志亮針對(duì)樁錨支撐中的預(yù)應(yīng)力損失問(wèn)題，結(jié)合理論分析和模型研究提出了內(nèi)支撐+格構(gòu)柱的支撐體系[2];陳保國(guó)等研究了深基坑采用地下連續(xù)墻應(yīng)力集中問(wèn)題，并研究了設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)差異對(duì)實(shí)際工程造成的安全問(wèn)題[3];房有亮等基于工程實(shí)例研究了密集建筑區(qū)域深基坑支護(hù)體系受力和安全問(wèn)題，實(shí)踐應(yīng)用了支撐軸力伺服系統(tǒng)[4];李博等基于基坑施工現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)，采用數(shù)值模擬的方法，提出了“墻-撐-錨”組合支撐體系[5];宋利文研究了基坑支護(hù)體系冗余度設(shè)計(jì)問(wèn)題[6];周群立等研究了基坑開(kāi)挖引起中立柱隆起對(duì)支撐承載力的影響，提出了增大支撐結(jié)構(gòu)橫斷來(lái)減少影響性[7];白曉宇等通過(guò)數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，對(duì)比分析了不同組合支護(hù)體系的基坑變形規(guī)律[8]。為了解決深大復(fù)雜基坑內(nèi)支撐易失穩(wěn)的難題，鋼格構(gòu)柱豎向支撐體系得到了廣泛應(yīng)用。

　　1 工程概況

　　雙塔北路地下通道呈南北走向，位于太原站東側(cè)，起止樁號(hào)分別為STK0+325和STK1+695。地下通道主要由暗埋段和敞開(kāi)段兩部分組成，其中，敞開(kāi)段采用明挖法施工，基坑最寬處達(dá)43.9 m，最窄處為10.25 m，基坑深度為4～17 m，基坑總面積約為30 840 m2。

　　受周邊環(huán)境、道路保通要求及紅線的影響，主要采用基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)。支護(hù)結(jié)構(gòu)主要采用樁撐體系，圍護(hù)壁+多道內(nèi)支撐的圍護(hù)形式，圍護(hù)壁采用鉆孔灌注樁/型鋼水泥土攪拌墻，水平支撐采用Φ609 mm×16 mm的鋼管支撐，豎向支撐采用460 mm×460 mm鋼格構(gòu)柱。

　　深基坑立柱支撐主要由格構(gòu)柱和立柱兩部分組成。其中，格構(gòu)柱由兩部分組成，上部采用鋼格柱，下部采用樁徑為800 mm、長(zhǎng)9～12 m的鉆孔灌注樁。格構(gòu)柱立柱詳細(xì)構(gòu)造如圖1所示。

　　2 工藝特點(diǎn)

　　立柱水平支撐使用鋼格構(gòu)柱，將4根角鋼用鋼板連接形成整體結(jié)構(gòu)。鉆孔灌注樁施工過(guò)程中，將鋼格構(gòu)柱與鋼筋籠焊接錨固在樁基內(nèi)，形成立柱整體水平支撐系統(tǒng)。深基坑開(kāi)挖至鋼支撐安裝標(biāo)高位置后，用雙拼槽鋼將格構(gòu)柱相連，將水平鋼管支撐安置于連梁槽鋼上，形成深基坑內(nèi)支撐系統(tǒng)，從而保證基坑穩(wěn)定，確保施工安全。

　　3 施工工藝及方法

　　3.1 施工工藝流程

　　首先，加工制作格構(gòu)柱，放線確定樁位，鉆機(jī)就位灌注樁成孔;其次，成孔檢驗(yàn)，吊放鋼格構(gòu)柱鋼筋籠，檢驗(yàn)導(dǎo)管水密性，安放導(dǎo)管進(jìn)行二次清孔;最后，灌注混凝土，待鉆孔灌注樁混凝土達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，進(jìn)行土方開(kāi)挖，安裝支撐結(jié)構(gòu)，主體施工過(guò)程中，逐漸拆除鋼格構(gòu)柱支持，施工完成后實(shí)施回填土方。

　　3.2 施工方法

　　3.2.1 格構(gòu)柱加工制作。項(xiàng)目采用460 mm×460 mm鋼格構(gòu)柱，采用4根160 mm×16 mm角鋼通過(guò)400 mm×300 mm×12 mm鋼板作為綴板連接成整體。綴板間隔300 mm，與角鋼進(jìn)行滿邊焊接，角鋼與鋼格構(gòu)柱采用幫條焊接，具體如圖2所示。

　　3.2.2 樁位放線。以建設(shè)方提供的放樣點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，采用控制點(diǎn)坐標(biāo)，放樣樁位控制點(diǎn)。鉆機(jī)就位后，安放鋼護(hù)筒。鋼護(hù)筒直徑為1 m，長(zhǎng)度為3 m，護(hù)筒頂標(biāo)高高于地面30 cm，護(hù)筒四周采用黏性土回填夯實(shí)，防止漏漿。護(hù)筒埋設(shè)好后，對(duì)樁位進(jìn)行復(fù)測(cè)，確保護(hù)筒中心與樁中心的平面位置偏差不大于5 cm。

　　3.2.3 鉆孔灌注樁成孔。鉆孔灌注樁采用履帶式旋挖鉆機(jī)成孔，鉆孔設(shè)備就位，護(hù)筒內(nèi)泥漿注入，鉆機(jī)校準(zhǔn)鉆孔施工。鉆孔過(guò)程中，始終保持泥漿液面處于某一高度，孔深采用自動(dòng)探測(cè)和輔以人工檢測(cè)?，F(xiàn)場(chǎng)鉆孔如圖3所示。鉆孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，利用檢孔器檢測(cè)成孔直徑、垂直度及孔形，報(bào)監(jiān)理驗(yàn)收即可二次清孔。清孔采用換泥漿法，使其達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，拆除鉆具，移走鉆機(jī)。

　　3.2.4 安放格構(gòu)柱鋼筋籠。施工需要按設(shè)計(jì)要求配筋，鋼筋籠在鋼筋加工場(chǎng)同一平臺(tái)上整體制作，鋼筋接頭采用直螺紋套筒接頭，同一連接區(qū)域上接頭不超過(guò)50%。按設(shè)計(jì)要求，格構(gòu)柱插入鋼筋籠內(nèi)不小于2.5 m，鋼筋籠與格構(gòu)柱全部焊接，焊接采用雙面對(duì)稱(chēng)焊接，保證焊接質(zhì)量。焊接完成后，補(bǔ)齊該范圍加強(qiáng)箍筋，使格構(gòu)柱鋼筋籠形成一個(gè)整體。

　　鋼格構(gòu)柱采用小夾角起吊，對(duì)準(zhǔn)孔位，使其垂直緩慢吊入孔中，在該過(guò)程中，防止鋼筋籠觸碰孔壁?，F(xiàn)場(chǎng)施工如圖4所示。

　　3.2.5 安裝導(dǎo)管。灌注水下混凝土采用鋼導(dǎo)管，導(dǎo)管內(nèi)徑為250 mm。灌注混凝土前，需要進(jìn)行水密性試驗(yàn)，即現(xiàn)在進(jìn)行導(dǎo)管連接，內(nèi)部注0.6 MPa壓力，持壓2 min，現(xiàn)場(chǎng)滾動(dòng)連接導(dǎo)管，檢查導(dǎo)管是否漏水。從鋼格構(gòu)柱內(nèi)部插入導(dǎo)管，下放時(shí)要緩慢下放，避免導(dǎo)管碰撞格構(gòu)柱內(nèi)部。

　　3.2.6 二次清孔。清孔分兩次進(jìn)行。成孔后按照要求完成清孔，當(dāng)鋼筋籠下放后，要進(jìn)行二次清孔。清孔后，需要按照孔內(nèi)泥漿指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，泥漿比重1.03～1.10，含砂率≤8%，黏度18～20 s。沉渣厚度控制在10 cm以?xún)?nèi)，清孔后30 min內(nèi)灌注混凝土。

　　3.2.7 灌注混凝土。灌注混凝土?xí)r，控制水下C30混凝土的坍落度為18～22 cm。水下混凝土灌注時(shí)，首管埋深不能小于1 m，灌注過(guò)程中，兩根導(dǎo)管內(nèi)混凝土面高度控制在2～6 m，混凝土灌注速度不宜過(guò)快，防止鋼筋浮籠現(xiàn)象的發(fā)生，樁頂部超灌50 cm。

　　3.2.8 土方開(kāi)挖，安裝連梁。土方開(kāi)挖至每一道鋼支撐設(shè)計(jì)標(biāo)高以下50 cm時(shí)，平整場(chǎng)地，安裝格構(gòu)柱之間的連梁。首先，在格構(gòu)柱上安裝連梁牛腿，牛腿采用厚度為12 mm的梯形鋼板，鋼板與格構(gòu)柱立柱雙面滿焊，焊縫長(zhǎng)度為400 mm。其次，在牛腿上安裝雙拼40b槽鋼，槽鋼背面緊貼格構(gòu)柱，并雙面滿焊固定。為了保證連梁穩(wěn)固，在雙拼40b槽鋼上下緣用700 mm×300 mm×12 mm鋼板滿焊連接，鋼板間距不大于2 m。格構(gòu)柱與雙拼槽鋼連梁連接示意圖如圖5所示。

　　3.2.9 主體結(jié)構(gòu)施工，拆除鋼支撐、連梁。深基坑開(kāi)挖完成后，進(jìn)行地道主體結(jié)構(gòu)施工?；踊捉?jīng)監(jiān)理單位和設(shè)計(jì)單位驗(yàn)收合格后，澆筑結(jié)構(gòu)墊層，施工底板防水層，并澆筑防水保護(hù)層混凝土，然后綁扎底板鋼筋，安裝端頭模板，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格后，澆筑底板混凝土至側(cè)墻以上0.5 m。結(jié)構(gòu)底板達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，拆除最下面一道鋼支撐，并拆除槽鋼連梁，如圖6所示。

　　3.2.10 拆除格構(gòu)柱，回填土方。地道主體結(jié)構(gòu)施工完成后，拆除格構(gòu)柱。用等離子切割機(jī)將超出混凝土表面的格構(gòu)柱按照從上往下順序割斷，用機(jī)械將格構(gòu)柱緩緩放倒，并裝車(chē)運(yùn)至材料場(chǎng)擺放整齊。拆除過(guò)程中，安全人員全程盯控，防止格構(gòu)柱碰觸施工人員。切割完成后，用磨光機(jī)將切割面打磨平整，與混凝土表面保持平順，同時(shí)，在格構(gòu)柱斷面均勻涂抹防腐蝕材料，并鋪設(shè)高分子防水材料，防止主體結(jié)構(gòu)受水侵蝕。

　　4 結(jié)語(yǔ)

　　以太原雙塔北路地道工程為例，從深基坑豎向支撐工藝特點(diǎn)入手，重點(diǎn)研究了鋼格構(gòu)柱豎向支撐體系的施工工藝和方法，以期為類(lèi)似復(fù)雜基坑工程施工提供借鑒。

　　參考文獻(xiàn)：

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