內(nèi)支撐系統(tǒng)該如何選型

1、內(nèi)支撐系統(tǒng)該如何選型？支撐結(jié)構(gòu)選型包括支撐材料和體系的選擇以及支撐結(jié)構(gòu)布置等內(nèi)容。支撐結(jié)構(gòu)選型從結(jié)構(gòu)體系上可分為平面支撐體系和豎向斜撐體系；從材料上可分為鋼支撐、鋼筋混凝土支撐和鋼和混凝土組合支撐的形式。各種形式的支撐體系根據(jù)其材料特點(diǎn)具有不同的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用范圍。由于基坑規(guī)模、環(huán)境條件、主體結(jié)構(gòu)以及施工方法等的不同,難以對(duì)支撐結(jié)構(gòu)選型確定出一套標(biāo)準(zhǔn)的方法，應(yīng)以確保基坑安全可靠的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理、施工方便為原則，根據(jù)實(shí)際工程具體情況綜合考慮確定。一、鋼支撐體系鋼支撐體系是在基坑內(nèi)將鋼構(gòu)件用焊接或螺栓拼接起來的結(jié)構(gòu)體系。由于受現(xiàn)場(chǎng)施工條件的限制，鋼支撐的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造應(yīng)盡量簡單，節(jié)點(diǎn)形式也應(yīng)盡量統(tǒng)一，

2、因此鋼支撐體系通常均采用具有受力直接、節(jié)點(diǎn)簡單的正交布置形式，從降低施工難度角度不宜采用節(jié)點(diǎn)復(fù)雜的角撐或者桁架式的支撐布置形式。鋼支撐體系目前常用的材料一般有鋼管和H型鋼兩種，鋼管大多選用609，壁厚可為10mm，12mm，14mm；型鋼支撐大多選用H型鋼，常用的有H700X300、H500X300等。上海五官科醫(yī)院十字正交鋼管對(duì)撐黃金置地車庫十字正交型鋼對(duì)撐鋼支撐架設(shè)和拆除速度快、架設(shè)完畢后不需等待強(qiáng)度即可直接開挖下層土方，而且支撐材料可重復(fù)循環(huán)使用的特點(diǎn)，對(duì)節(jié)省基坑工程造價(jià)和加快工期具有顯著優(yōu)勢(shì),適用于開挖深度一般、平面形狀規(guī)則、狹長形的基坑工程中。鋼支撐幾乎成為地鐵車站基坑工程首選的支撐

3、體系。但由于鋼支撐節(jié)點(diǎn)構(gòu)造和安裝復(fù)雜以及目前常用的鋼支撐材料截面承載力較為有限等特點(diǎn)，以下幾種情況下不適合采用鋼支撐體系：1）基坑形狀不規(guī)則，不利于鋼支撐平面布置；2）基坑面積巨大，單個(gè)方向鋼支撐長度過長，拼接節(jié)點(diǎn)多易積累形成較大的施工偏差，傳力可靠性難以保證；3）由于基坑面積大且開挖深度深，鋼支撐支撐剛度相對(duì)較小，不利控制基坑變形和保護(hù)周邊的環(huán)境。二、鋼筋混凝土支撐體系鋼筋混凝土支撐具有剛度大、整體性好的特點(diǎn)，而且可采取靈活的平面布置形式適應(yīng)基坑工程的各項(xiàng)要求。支撐布置形式目前常用的有正交支撐、圓環(huán)支撐或?qū)?、角撐結(jié)合邊桁架布置形式。1）正交支撐形式正交對(duì)撐布置形式的支撐系統(tǒng)支撐剛度大、傳力

4、直接以及受力清楚，具有支撐剛度大變形小的特點(diǎn)，在所有平面布置形式的支撐體系中最具控制變形的能力，十分適合在敏感環(huán)境下面積較小或適中的基坑工程中應(yīng)用，如鄰近保護(hù)建（構(gòu)）筑物、地鐵車站或隧道的深基坑工程；或者當(dāng)基坑工程平面形狀較為不規(guī)則，采用其他平面布置形式的支撐體系有難度時(shí)，也適合采用正交支撐形式。圖為采用正交支撐形式的兩個(gè)基坑工程實(shí)景。復(fù)旦大學(xué)附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院宏嘉大廈該布置形式的支撐系統(tǒng)主要缺點(diǎn)是支撐桿件密集、工程量大，而且出土空間比較小，不利于加快出土速度。2）對(duì)撐、角撐結(jié)合邊桁架支撐形式對(duì)撐、角撐結(jié)合邊桁架支撐體系近年來在深基坑工程中得到了廣泛的使用，具有十分成熟的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)。對(duì)撐、

5、角撐結(jié)合邊桁架支撐體系具有受力十分明確的特點(diǎn)，且各塊支撐受力相對(duì)獨(dú)立，因此該支撐布置形式無需等到支撐系統(tǒng)全部形成才能開挖下皮土方，可實(shí)現(xiàn)支撐的分塊施工和土方的分塊開挖的流水線施工，一定程度上可縮短支撐施工的絕對(duì)工期。而且采用對(duì)撐、角撐結(jié)合邊桁架支撐布置形式，其無支撐面積大，出土空間大，而且通過在對(duì)撐及角撐局部區(qū)域設(shè)置施工棧橋，將可大大加快土方的出土速度。圖為采用對(duì)撐、角撐結(jié)合邊桁架支撐形式的兩個(gè)基坑工程。中國平安金融大廈碧玉藍(lán)天3）圓環(huán)支撐形式通過對(duì)深基坑支撐結(jié)構(gòu)的受力性能分析可知，挖土?xí)r基坑圍護(hù)墻須承受四周土體壓力的作用。從力學(xué)觀點(diǎn)分析，可以設(shè)置水平方向上的受力構(gòu)件作支撐結(jié)構(gòu)，為充分利用混凝

6、土抗壓能力高的特點(diǎn)，把受力支撐形式設(shè)計(jì)成圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，支承其土壓力是十分合理的。在這個(gè)基本原理指導(dǎo)下，土體側(cè)壓力通過圍護(hù)墻傳遞給圍檁與邊桁架腹桿，再集中傳至圓環(huán)。在圍護(hù)墻的垂直方向上可設(shè)置多道圓環(huán)內(nèi)支撐，其圓環(huán)的直徑大小、垂直方向的間距可由基坑平面尺寸、地下室層高、挖土工況與土壓力值來確定。圓環(huán)支撐形式適用于超大面積的深基坑工程，以及多種平面形式的基坑，特別適用于方形、多邊形。圓環(huán)支撐體系具有如下幾點(diǎn)方面典型的優(yōu)點(diǎn)：受力性能合理。在深基坑施工時(shí)，采用圓環(huán)內(nèi)支撐形式，從根本上改變了常規(guī)的支撐結(jié)構(gòu)方式，這種以水平受壓為主的圓環(huán)內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)體系，能夠充分發(fā)揮混凝土材料的受壓特性，具有足夠的剛度和變形小的

7、特點(diǎn)。加快土方挖運(yùn)的速度。采用圓環(huán)內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)，在基坑平面形成的無支撐面積達(dá)到70%左右，為挖運(yùn)土的機(jī)械化施工提供了良好的多點(diǎn)作業(yè)條件，其中環(huán)內(nèi)無支撐區(qū)域按周圍環(huán)境條件與基坑面積的尺寸大小，挖土工藝以留島式施工為主，在較小面積基坑的最后一層可用盆式挖土。挖土速度可成倍提高，極大地縮短了深基坑的挖土工期，同時(shí)有利于基坑變形的時(shí)效控制。經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。深基坑施工中采用圓環(huán)內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)，用料節(jié)省顯著，與各類支撐結(jié)構(gòu)相比節(jié)省大量鋼材和水泥，其單位土方的開挖費(fèi)用較其他支撐相比有較大幅度的下降，施工費(fèi)用節(jié)約可觀，社會(huì)效益十分顯著。可適用于狹小場(chǎng)地施工。在施工場(chǎng)地狹小或四周無施工場(chǎng)地的工程中，使用圓環(huán)內(nèi)支撐也

8、是較合適的。因本支撐剛度大，可通過配筋、調(diào)整立柱間距等措施，提高其橫向承載能力。亦可在上面搭設(shè)堆料平臺(tái)，安裝施工機(jī)械，便于施工的正常進(jìn)行。以上為圓環(huán)體系的一些較為突出的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)然也存在不利的因素，如根據(jù)該支撐形式的受力特點(diǎn)，要求土方開挖流程應(yīng)確保圓環(huán)支撐受力的均勻性，圓環(huán)四周坑邊應(yīng)土方均勻、對(duì)稱的挖除，同時(shí)要求土方開挖必須在上道支撐完全形成后進(jìn)行，因此對(duì)施工單位的管理與技術(shù)能力要求相對(duì)更高，同時(shí)不能實(shí)現(xiàn)支撐與挖土流水化施工。圖為采用圓環(huán)支撐形式的兩個(gè)基坑工程實(shí)景。華山路頤園工程高寶金融大廈（圓環(huán)支撐60m）4）鋼與混凝土組合支撐形式鋼支撐具有架設(shè)以及拆除施工速度快、可以通過施加和復(fù)加預(yù)應(yīng)力控制

9、基坑變形以及可以重復(fù)利用經(jīng)濟(jì)性較好的特點(diǎn)，因此在大量工程中得到了廣泛的應(yīng)用，但由于復(fù)雜的鋼支撐節(jié)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)施工難度大、施工質(zhì)量不易控制，以及現(xiàn)可供選擇鋼支撐類型較少而且承載能力較為有限等局限性限制了其應(yīng)用的范圍，其主要應(yīng)用在平面呈狹長形的基坑工程，如地鐵車站、共同溝或管道溝槽等市政工程中，也大量應(yīng)用在平面形狀比較規(guī)則、短邊距離較小的深基坑工程中。鋼筋混凝土支撐由于截面承載能力高、以及現(xiàn)場(chǎng)澆筑可以適應(yīng)各種形狀的基坑工程，幾乎可以在任何需要支撐的基坑工程中應(yīng)用，但其工程造價(jià)高、需要現(xiàn)場(chǎng)澆筑和養(yǎng)護(hù)，而且基坑工程結(jié)束之后還需進(jìn)行拆除，因此其經(jīng)濟(jì)性和施工工期不及相同條件下的鋼支撐。根據(jù)上述鋼支撐和鋼筋混凝土

10、支撐的不同特點(diǎn)以及應(yīng)用范圍，在一定條件下的基坑工程可以充分利用兩種材料的特性,采用鋼與混凝土組合支撐形式，在確保基坑工程安全前提下，可實(shí)現(xiàn)較為合理的經(jīng)濟(jì)和工期目標(biāo)。鋼與混凝土組合支撐體系常用的有兩種形式，一為同層支撐平面內(nèi)鋼和混凝土組合支撐，如在長方形的深基坑中，中部可設(shè)置短邊方向的鋼支撐對(duì)撐，施工速度快而且工程造價(jià)低，基坑兩邊如設(shè)置鋼支撐角撐支撐節(jié)點(diǎn)復(fù)雜而且剛度低，不利于控制基坑變形，可采用施工難度低、剛度更大的鋼筋混凝土角撐。陸海空大廈基坑工程為工程實(shí)例之一；二為鋼支撐平面與混凝土支撐平面的分層組合的形式。為了節(jié)約工程造價(jià)以及施工的便利，一般情況下深基坑工程第一道支撐系統(tǒng)的局部區(qū)域均利用作

11、為施工棧橋，作為基坑工程實(shí)施階段以及地下結(jié)構(gòu)施工階段的施工機(jī)械作業(yè)平臺(tái)、材料堆場(chǎng)，第一道支撐采用鋼筋混凝土支撐，對(duì)減小圍護(hù)體水平位移，并保證圍護(hù)體整體穩(wěn)定具有重要作用，同時(shí)第一道支撐部分區(qū)域的支撐桿件經(jīng)過截面以及配筋的加強(qiáng)即可作為施工棧橋，既方便了施工，又降低了施工技術(shù)措施費(fèi)，第二及以下各道支撐系統(tǒng)為加快施工速度和節(jié)約工程造價(jià)可采用鋼支撐，采用此種組合形式的支撐時(shí)，應(yīng)注意第一道支撐與其下各道支撐平面應(yīng)上下統(tǒng)一，以便于豎向支承系統(tǒng)的共用以及基坑土方的開挖施工。華山醫(yī)院基坑支撐系統(tǒng)為采用鋼支撐平面與混凝土支撐平面的分層組合形式，第一道采用鋼筋混凝土支撐，中部區(qū)域經(jīng)過加固后作為施工棧橋，第二道支撐采用鋼管支撐。陸?？沾髲B鋼與混凝土組合支撐實(shí)景華山醫(yī)院鋼與混凝土組合支撐實(shí)景5）豎向斜撐形式當(dāng)基坑工程的面積大而開挖深度一般時(shí)，如采用常規(guī)的按整個(gè)基坑平面布置的水平支撐，支撐和立柱的工程量將十分巨大，而且施工工期長，中心島結(jié)合豎向斜撐的圍護(hù)設(shè)計(jì)方案可有效的解決此難題,其具體施工流程為：基坑工程首先在基坑中部放坡盆式開挖，形成中心島盆式工況，依靠基坑周邊的盆邊留土為圍護(hù)體提供足夠的被動(dòng)土壓力，其后在完成中部基礎(chǔ)底板之后，再利用