基坑鋼支撐結(jié)構(gòu)_淺談建筑基坑支撐結(jié)構(gòu)施工

　　摘要 在高層建筑施工過程中，隨著基坑深度的增加，懸臂擋墻在強(qiáng)度和變形方面不能滿足要求時，可在坑內(nèi)對圍護(hù)墻加設(shè)支撐，支撐結(jié)構(gòu)可承受擋墻所傳遞的土壓力、水壓力，它受力合理、安全可靠、能有效地控制圍護(hù)墻的變形，減少圍護(hù)構(gòu)件跨度，降低內(nèi)力和變形，使支護(hù)體系造價經(jīng)濟(jì)、受力合理。但內(nèi)支撐的設(shè)置給基坑內(nèi)挖土和地下室結(jié)構(gòu)的支模和澆筑帶來一些不便，需通過換撐加以解決。基于基坑支撐結(jié)構(gòu)施工的重要性，本文主要探討如何進(jìn)行有效的施工。
　　關(guān)鍵詞 建筑工程；高層建筑；基坑支撐；結(jié)構(gòu)施工
　　
　　一、支撐結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求
　　1、鋼支撐的構(gòu)造要求
　　A、鋼腰(冠)梁的構(gòu)造要求
　　支撐結(jié)構(gòu)的冠梁、腰梁直接與擋墻相連，擋墻上的力通過腰(冠)梁傳遞給支撐結(jié)構(gòu)，因此，腰(冠)梁應(yīng)具有一定的剛度才能有效傳遞擋墻荷載，且腰梁的剛度對整個支撐體系的剛度影響很大。鋼腰梁可采用H型鋼、工字鋼、槽鋼或組合截面，截面寬度應(yīng)大于300mm，與排樁、地下連續(xù)墻之間的空隙(一般要求留設(shè)不小于60 mm的水平向通長空隙)，宜采用強(qiáng)度不低于C20的細(xì)石混凝土填充；腰梁連接節(jié)點宜設(shè)置在支撐點附近，且不應(yīng)超過支撐間距的1／3；在基坑平面的轉(zhuǎn)角處，當(dāng)縱橫向腰梁不在同一平面相交時，其節(jié)點應(yīng)采取加強(qiáng)構(gòu)造措施，防止端部產(chǎn)生懸臂受力狀態(tài)，滿足兩個方向腰梁端部的相互支撐要求。
　　B、鋼支撐的構(gòu)造要求
　　鋼支撐截面可采用H型鋼、鋼管、工字鋼、槽鋼或組合截面。一般均做成標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段，長度為6 m左右，安裝時根據(jù)支撐長度再輔以非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段。非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段通常在工地切割加工。構(gòu)件連接可采用焊接或高強(qiáng)螺栓連接�？v橫向支撐連接宜采用定型十字接頭連接，將支撐布置在同一平面內(nèi)，形成平面框架體系，其剛度大，受力性能好。當(dāng)縱橫向支撐采用重疊連接時，雖然施工方便，但支撐結(jié)構(gòu)的整體性較差。支撐端頭應(yīng)設(shè)置厚度不小于10 mm的鋼板作為封頭端板，必要時，增設(shè)加勁肋板，肋板數(shù)量、尺寸應(yīng)滿足支撐端頭局部穩(wěn)定要求和傳遞支撐力的要求，為便于對鋼支撐施加預(yù)壓力，端部可做成“活絡(luò)頭”。
　　2、鋼筋混凝土支撐的構(gòu)造要求
　　鋼筋混凝土支撐體系在同一平面內(nèi)應(yīng)整體澆筑，基坑平面轉(zhuǎn)角處的腰梁連接點應(yīng)按剛節(jié)點設(shè)計，鋼筋混凝土支撐構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度不應(yīng)低于C20；支撐構(gòu)件的截面尺寸應(yīng)滿足穩(wěn)定性和承載力要求，混凝土腰梁與擋墻之間應(yīng)不留水平間隙。
　　在豎向平面內(nèi)，腰梁可采用設(shè)置在冠梁或上層支撐腰梁的懸吊鋼筋作為豎向吊點，吊筋的間距一般為1～1．5 m，直徑應(yīng)根據(jù)腰梁及水平支撐的自重由計算確定，兩端應(yīng)彎起，錨入的冠梁及腰梁應(yīng)不小于40 d(d為吊筋的直徑)。
　　3、立柱的構(gòu)造要求
　　立柱多采用格構(gòu)式鋼柱、鋼管或H型鋼。鋼立柱下面(基坑開挖面以下)要有立柱樁支撐，立柱樁宜采用直徑不小于650 mm的鉆孔灌注樁，其上部鋼立柱在樁內(nèi)的埋入長度應(yīng)不小于鋼立柱長邊的4倍，并與樁內(nèi)鋼筋籠焊接。立柱樁下端應(yīng)支撐在較好的土層上，開挖面以下的埋入長度應(yīng)滿足支撐結(jié)構(gòu)對立柱承載力和變形的要求，一般宜大于基坑開挖深度的2倍，并且穿過淤泥或淤泥質(zhì)土層。立柱樁可以借用工程樁，也可以單獨設(shè)計柱樁。
　　二、支撐結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)
　　1、支撐結(jié)構(gòu)施工的一般原則
　　A、支撐結(jié)構(gòu)的安裝與拆除，應(yīng)同基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算工況相一致，這是確保基坑穩(wěn)定和控制基坑變形達(dá)到設(shè)計要求的關(guān)鍵。
　　B、在基坑豎向平面內(nèi)應(yīng)嚴(yán)格遵守分層開挖和先撐后挖的原則。每挖一層后及時加設(shè)好一道支撐，隨挖隨撐，嚴(yán)禁超挖。每道支撐加設(shè)完畢并達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后，才允許開挖下一層土。
　　C、在每層土開挖中可分區(qū)開挖，支撐也可隨開挖進(jìn)度分區(qū)安裝，但一個區(qū)段內(nèi)的支撐應(yīng)形成整體。同時，開挖的部分在位置及深度上要以保持對稱為原則，防止支護(hù)結(jié)構(gòu)承受偏載。
　　D、支撐安裝宜開槽架設(shè)，當(dāng)支撐頂面需運(yùn)行挖土機(jī)械時，支撐頂面的安裝標(biāo)高宜低于坑內(nèi)土面200～300 mm，鋼支撐與基坑土之間的空隙應(yīng)用粗砂回填，并在挖土機(jī)及土方車輛的通道處架設(shè)道板。
　　E、利用主體結(jié)構(gòu)換撐時，主體結(jié)構(gòu)的樓板或底板混凝土強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的80％以上；設(shè)置在主體結(jié)構(gòu)與圍護(hù)墻之間的換撐傳力構(gòu)造必須安全可靠。
　　F、支撐安裝的容許偏差應(yīng)控制在規(guī)定范圍之內(nèi)，項目包括鋼筋混凝土支撐的截面尺寸、支撐的標(biāo)高差、支撐撓曲度、立柱垂直度、支撐與立柱的軸線偏差等。
　　2、鋼支撐施工
　　鋼支撐安裝的工藝流程如下：
　　基坑挖土至該道支撐底標(biāo)高→根據(jù)支撐布置圖在擋墻上彈出鋼腰梁軸線標(biāo)高位置→在擋墻上設(shè)置鋼腰梁的安裝托架或吊桿→安裝鋼腰梁→根據(jù)腰梁標(biāo)高在鋼立柱上焊支撐托架→安裝短向(橫向)水平支撐→安裝長向(縱向)水平支撐→對支撐預(yù)加壓力→在縱墻支撐交叉處及支撐與立柱相交處用夾具或電焊固定→用細(xì)石混凝土填充鋼腰梁與擋墻之間的空隙→下層土方開挖。
　　對支撐預(yù)加壓力是鋼支撐施工的重要組成部分，它可以有效地減小支護(hù)墻體變形和周圍地層位移，并使支撐受力均勻。施加預(yù)應(yīng)力的方法有兩種：一種是用千斤頂在腰梁與支撐的交接處加壓，在縫隙處塞進(jìn)鋼楔錨固，然后撤去千斤頂；另一種是用特制的千斤頂作為支撐的一個部件，安裝在支撐上，預(yù)加荷載后留在支撐上，待挖土結(jié)束拆除支撐時，卸荷拆除。為了確保鋼支撐預(yù)壓力的精確性，可采取以下措施。
　　A、千斤頂必須有計量裝置，設(shè)備儀表必須由專人使用和管理，并進(jìn)行定期維護(hù)校驗。
　　B、支撐安裝完成后，應(yīng)及時檢查各節(jié)點的連接狀況，經(jīng)確認(rèn)符合后方可施加預(yù)應(yīng)力。
　　C、預(yù)應(yīng)力的施加宜在支撐的兩端同步對稱進(jìn)行，由專人統(tǒng)一指揮，以保證施工達(dá)到同步協(xié)調(diào)。
　　D、預(yù)應(yīng)力應(yīng)分級施加，重復(fù)進(jìn)行，直至設(shè)計值。一般情況下，預(yù)應(yīng)力控制值為支撐設(shè)計軸力的40％～60％，如超過80％時，應(yīng)防止支護(hù)結(jié)構(gòu)的外傾、損壞和對坑外環(huán)境的影響。
　　E、支撐端部的八字撐應(yīng)在主支撐施加壓力后安裝。
　　三、鋼筋混凝土支撐的施工
　　支撐施工宜用開槽澆筑的方法，底模板可用素混凝土，也可用木模、小鋼模等鋪設(shè)，還可利用槽底做土模。側(cè)模多用木�；蜾撃０�。鋼筋宜采用綁扎搭接接頭，以利于爆破后拆除施工。節(jié)點處鋼筋的伸入和綁扎應(yīng)合理交叉，以避免影響梁的有效高度。混凝土澆搗、養(yǎng)護(hù)、拆模等，均應(yīng)按施工規(guī)程的常規(guī)要求操作。必須在支撐混凝土的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度80％以上時，才能開挖支撐以下的土方。
　　1、換撐技術(shù)
　　在地下結(jié)構(gòu)施工中，內(nèi)支撐的存在給施工帶來諸多不便，如豎向鋼筋與內(nèi)支撐相碰，內(nèi)支撐與外墻板相交處要采取防水措施等。此外，如果在墻體、樓面澆搗時，保留支撐不拆除，待外防水、回填土完成后再割除支撐，則鋼支撐的損耗很大，而靠人力將割短的支撐從地下室運(yùn)出來耗工耗時多，費用也大。換撐技術(shù)可有效地解決好這些問題。
　　所謂換撐技術(shù)，即不待地下主體結(jié)構(gòu)及填土完成后才割除所有內(nèi)支撐，而是在地下結(jié)構(gòu)與圍護(hù)墻之間設(shè)置傳力構(gòu)造，利用主體結(jié)構(gòu)梁和樓板的剛度來承受水、土壓力，從而自下而上隨結(jié)構(gòu)施工逐層拆換內(nèi)支撐。
　　利用主體結(jié)構(gòu)換撐時，在設(shè)置支撐位置時就要考慮地下結(jié)構(gòu)施工和換撐的結(jié)合。同時，換撐還應(yīng)符合下列要求。
　　A、主體結(jié)構(gòu)的樓板或底板混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的80％以上。
　　B、在主體結(jié)構(gòu)與圍護(hù)墻之間設(shè)置可靠的換撐傳力構(gòu)造。
　　C、如樓面梁、板空缺較多時，應(yīng)增設(shè)臨時支撐系統(tǒng)(如補(bǔ)缺或設(shè)臨時梁)。
　　D、當(dāng)主體結(jié)構(gòu)的底板和樓板分塊施工或設(shè)置后澆帶時，應(yīng)在分塊或后澆帶的適當(dāng)部位設(shè)置可靠的傳力構(gòu)件。
　　2、支撐的拆除
　　在支撐拆除過程中，支護(hù)結(jié)構(gòu)受力發(fā)生很大變化，應(yīng)選擇合理的拆除程序，避免引起支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過大的內(nèi)力變化，一般應(yīng)遵循以下原則：
　　A、分區(qū)分段設(shè)置的支撐，也宜分區(qū)分段拆除。
　　B、整體支撐宜從中央向兩邊逐步拆除，對于最上一道支撐最為重要。
　　C、先分離支撐與圍檁，再拆除支撐，最后拆除圍檁。
　　鋼支撐一般分段拆除，常以兩支承點(圍檁或立柱)間的支撐作為一段，用起重機(jī)將支撐吊緊，用氣割或拆除螺栓解除連接，起吊裝車運(yùn)離工地。由于基坑面積一般較大，但支撐重量較小，因此應(yīng)選擇起重半徑大的起重機(jī)，合理布置開行路線和操作面，當(dāng)采用塔吊時，其起重臂長不需開行，更為有利。
　　鋼筋混凝土支撐的拆除可采用人工鑿除及爆破拆除兩種方法。采用人工鑿除方法時，鑿開混凝土保護(hù)層，分段切斷縱向鋼筋、鑿開混凝土支撐，然后分段起吊運(yùn)出施工工地，分段的長度應(yīng)根據(jù)起重能力而定，一般為1～2m。采用爆破拆除方法時，施工前應(yīng)對周圍環(huán)境及主體結(jié)構(gòu)采取有效的安全防護(hù)措施，搭設(shè)水平、垂直防護(hù)架。
　　參考文獻(xiàn)
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　　[2] 周申一，桂業(yè)琨．深基坑的開挖和支護(hù)[J]. 《建筑施工》，2007(05)
　　

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