傳統(tǒng)軸力鋼支撐應(yīng)用中存在的問題及應(yīng)對措施

傳統(tǒng)軸力鋼支撐應(yīng)用中存在的問題及應(yīng)對措施【摘要】隨著我國城市建設(shè)的迅速發(fā)展，在密集區(qū)域進(jìn)行深大基坑施工項目越來越多，對周邊環(huán)境的變形控制也日趨嚴(yán)格。尤其在臨近地鐵、高層建筑的深基坑工程，對圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形控制要求更高，這都給地下工程施工帶來極大困難。基坑支護(hù)系統(tǒng)包括鋼筋混凝土支撐和鋼結(jié)構(gòu)支撐兩種。鋼筋混凝土支撐由于剛度大、成本低、施工方法相對簡單，占據(jù)基坑支護(hù)的主要市場。鋼結(jié)構(gòu)支撐具有綠色環(huán)保、可重復(fù)利用、能快速形成剛度等優(yōu)點，并可通過與液壓千斤頂配套使用對支撐施加并實時調(diào)整預(yù)壓力，在對位移要求較為嚴(yán)格的基坑中得到較多應(yīng)用。【關(guān)鍵詞】:基坑工程，鋼支撐，伺服系統(tǒng)，變形控制1引言鋼支撐作為一項基坑工程施工技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛。隨著設(shè)備的不斷改進(jìn)優(yōu)化，以及工程案例經(jīng)驗的累積，取得了顯著的控制基坑變形效果。但是由于設(shè)計、施工以及鋼支撐單位的認(rèn)識理解偏差和各單位能力積累的差異，目前尚存在諸多問題，存在一定的工程風(fēng)險。2工程概況某下穿工程地面道路為城市一級，下部為帶圍護(hù)結(jié)構(gòu)的明挖暗埋隧道，快速路、雙向六車道。其中為1.284km，隧道凈高6.6m，雙幅寬度31m，基坑開挖深度約9.5～18.8m，距離高層建筑最近5.4m，大多為粉質(zhì)黏土，個別為淤泥條件，地下水位-2.1，基坑支撐采用砼支撐與鋼支撐結(jié)合方式。3施工流程根據(jù)基坑降水、土方開挖、進(jìn)度要求，提前計劃備料混凝土支撐、鋼支撐鋼管、相關(guān)配件，做好進(jìn)場檢驗。將支撐按設(shè)計長度進(jìn)行試拼裝，每小段土方開挖完成后，立即安裝支撐并施加預(yù)應(yīng)力，做到“隨挖隨撐、先撐后挖”的架設(shè)原則。待支撐位置的土方開挖后，圍護(hù)樁先進(jìn)行樁間網(wǎng)噴砼找平，將預(yù)先加工好的鋼牛腿在灌注樁或者地下連續(xù)墻用膨脹螺栓固定。用吊車將圍檁吊裝就位，圍檁與樁面的縫隙用細(xì)石混凝土填塞，防止支撐因局部受力過大而失穩(wěn)。再進(jìn)行鋼支撐整體吊裝，吊裝完成后用千斤頂及時準(zhǔn)確地按設(shè)計要求施加預(yù)應(yīng)力，將支撐頂緊，使鋼支撐處于受力狀態(tài)，完成后定時觀測預(yù)應(yīng)力損失，及時復(fù)加預(yù)應(yīng)力。4存在問題一、鋼支撐成為薄弱項部分老舊鋼支撐變形、壁厚薄等已不能滿足要求，鋼支撐變成薄弱項。支撐在使用過程中，一些存在初始缺陷的鋼支撐會在高軸力下變形失穩(wěn)，影響基坑安全。二、鋼支撐接觸不密貼活絡(luò)端及固定端與圍檁和預(yù)埋件之間受力存在點接觸或接觸不密貼，受力不合理。如圖1圖2所示，因圍檁與鋼支撐定位偏差、傾斜，鋼支座加工偏差等原因，直撐或斜撐出現(xiàn)不密貼圍檁和鋼支座情況。通常支撐力較大，此種偏心易導(dǎo)致活絡(luò)頭“扭脖子”現(xiàn)象，可能導(dǎo)致支撐失穩(wěn)，危及基坑安全。三、抱箍不可調(diào)節(jié)支撐與聯(lián)系梁連接抱箍不可調(diào)節(jié)，如圖3所示。立柱隆起較大時，高軸力易導(dǎo)致支撐偏心彎矩過大，導(dǎo)致法蘭螺栓拉裂，甚至鋼支撐脫落。四、軸力調(diào)整不規(guī)范支撐軸力動態(tài)調(diào)整形式多樣，部分設(shè)計單位僅提供軸力預(yù)加值，施工單位依靠經(jīng)驗動態(tài)調(diào)整軸力，且軸力調(diào)整程序不完善。目前動態(tài)調(diào)整軸力主要有兩種方式。第一種方式以設(shè)計軸力為主要依據(jù)，以第三方監(jiān)測圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移為參考，在設(shè)計軸力一定范圍內(nèi)調(diào)整軸力。軸力控制在安全范圍，鋼支撐處于安全狀態(tài)，但是圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形控制效果一般、存在軸力不變但位移一直變風(fēng)險。第二種方式以圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移為目標(biāo)，將位移變化速率作為重點參數(shù)，設(shè)計軸力為輔，根據(jù)位移變化情況調(diào)整支撐軸力，具體調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)施工單位經(jīng)驗。圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形控制效果較好，但是軸力可能過大，影響鋼支撐安全。五、軸力計易損壞支撐頭支撐軸力監(jiān)測廣泛采用振弦式反力計，但需安裝在支撐端部和圍護(hù)結(jié)構(gòu)之間，截面積較小，高軸力下易導(dǎo)致支撐頭壓縮變形，且在安裝過程中易導(dǎo)致支撐偏心，存在較大風(fēng)險。六、監(jiān)測數(shù)據(jù)未能及時有效指導(dǎo)施工支撐得不到第三方監(jiān)測數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)滯后或監(jiān)測數(shù)據(jù)誤差較大，另不是所有的支撐都布設(shè)監(jiān)測點，不能及時、有效、全面的指導(dǎo)動態(tài)調(diào)整。因基坑變形數(shù)據(jù)過大，鋼支撐單位拿到的數(shù)據(jù)比較滯后、或是認(rèn)為監(jiān)測數(shù)據(jù)與其自帶位移監(jiān)測值有差距，不能有效準(zhǔn)確的指導(dǎo)動態(tài)調(diào)整軸力。七、鋼支撐兩端可調(diào)鋼支撐采用伺服系統(tǒng)時，同根鋼支撐伺服端、活絡(luò)頭不可同時使用，如一端采用伺服端、另一端采用活絡(luò)頭，伺服系統(tǒng)施壓后，高軸力下支撐壓縮變形大，高軸力增大支撐活絡(luò)頭偏心失穩(wěn)風(fēng)險，也減弱了控制變形效果。八、留撐不規(guī)范因倒數(shù)第二道支撐后拆留撐，實際工程中支撐留撐方案多樣，存在失穩(wěn)、防水問題。目前留撐主要有不留撐、換撐、預(yù)留鋼墊箱。不留撐屬于設(shè)計要求留撐但施工單位私自取消留撐情況，側(cè)墻承載力較設(shè)計工況大，可能導(dǎo)致側(cè)墻開裂、結(jié)構(gòu)變形增大，危及圍護(hù)結(jié)構(gòu)安全;換撐就是待支撐下部內(nèi)襯墻澆筑完畢后臨時增加一道鋼支撐，然后拆除原有支撐。5結(jié)論與建議針對以上工程中存在的問題，提出建議如下:一、施工單位應(yīng)加強(qiáng)鋼支撐原材料檢驗，根據(jù)設(shè)計圖紙編制鋼支撐施工方案，統(tǒng)籌管理鋼支撐施工單位，做到權(quán)責(zé)明確，由建設(shè)單位、監(jiān)理單位等監(jiān)督落實。二、基坑開挖后及時測量，現(xiàn)場放樣焊接支座，保證支撐頭與支座密貼，斜撐支座優(yōu)先采用裝配式斜撐支座。三、在立柱樁支托和鋼支撐之間、抱箍和鋼支撐之間應(yīng)通過采用硬木鍥墊塊，以便在樁身發(fā)生沉降或隆起時可釋放過大的應(yīng)力，同時能保證抱箍和支托的約束作用。四、設(shè)計應(yīng)基于基坑變形控制進(jìn)行鋼支撐軸力設(shè)計計算，計算過程中調(diào)整各開挖工況下每道伺服鋼支撐軸力，以滿足變形控制要求。在施工圖中明確鋼支撐使用范圍，提出各開挖工況下每道鋼支撐的軸力設(shè)計值。鋼支撐專業(yè)單位應(yīng)經(jīng)設(shè)計許可，根據(jù)軸力、位移變化情況，動態(tài)調(diào)整軸力。五、建議采用換撐或預(yù)留鋼墊箱的方式留撐，預(yù)留鋼墊箱應(yīng)與支撐頭可靠連接，限制支撐頭移動。六、監(jiān)測單位應(yīng)及時向鋼支撐單位提供基坑監(jiān)測報表，緊急時出速報。參考文獻(xiàn)：［1］龔曉南，侯偉生等/深基坑工程設(shè)計施工手冊，-2版．北京：中國建筑出版社，2017.9ISBN978-7-112-20808-1。作者簡介：胡遠(yuǎn)新（1974—），男，漢族，甘肅武威人，畢業(yè)于成都理工學(xué)院測量工程專業(yè)，高級工程師，現(xiàn)主要從事于工程施工和測量的研究和生產(chǎn)。浙江省麗水市省第七地質(zhì)大隊，323000，13958