組合鋼支撐在深基坑支護(hù)工程中的應(yīng)用

組合鋼支撐在深基坑支護(hù)工程中的應(yīng)用

組合鋼支撐是在管架上發(fā)展起來(lái)的一種新支撐形式。這是深井保護(hù)結(jié)構(gòu)的重要組成部分。為了減少側(cè)向變形,防止坑壁倒塌,確?？又?chē)?構(gòu))筑物、道路及管網(wǎng)的安全,在深基坑圍護(hù)壁上一定位置(高度)設(shè)置鋼支撐,以提高圍護(hù)壁抵抗主動(dòng)土壓力的能力。通過(guò)施加預(yù)應(yīng)力,完全能達(dá)到基坑變形小的技術(shù)要求,從而使基坑處于正常工作狀態(tài)。它具有設(shè)備簡(jiǎn)單、便于施工、工期短、造價(jià)低、支撐軸力大以及拆除方便等優(yōu)點(diǎn)。本文就我公司在鎮(zhèn)江市郵電通信指揮中心大樓深基坑支護(hù)工程中組合鋼支撐的設(shè)計(jì)與施工技術(shù)加以論述。1項(xiàng)目總結(jié)2.1土層主要物理力學(xué)性能及基坑設(shè)計(jì)參數(shù)根據(jù)巖土工程地質(zhì)勘察報(bào)告可知,與基坑支護(hù)工程有關(guān)的主要地層為第四系全新統(tǒng)填土及上更新統(tǒng)下蜀組粘土等。各土層的主要物理力學(xué)性能及基坑設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1。場(chǎng)地地下水屬HCO32—SO42-—Ca2+—Na+型潛水,水溫為16℃,一般埋深為0.80m～1.70m,對(duì)混凝土無(wú)侵蝕性。2.2樁體結(jié)構(gòu)參數(shù)根據(jù)場(chǎng)地巖土工程地質(zhì)條件及周邊建筑物的分布特點(diǎn),支護(hù)方案采用列柱式鉆孔灌注樁作為擋土結(jié)構(gòu);組合鋼支撐為支撐結(jié)構(gòu);止水結(jié)構(gòu)采用深層攪拌樁(局部三重管高壓旋噴樁)。擋土樁及止水樁的具體技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2。整個(gè)基坑分為4個(gè)區(qū)段進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算,土壓力采用朗肯理論按水土合算的方法計(jì)算側(cè)壓力,土的粘聚力(C)和內(nèi)摩擦角(?)采用固結(jié)快剪值。并按單支點(diǎn)進(jìn)行基坑穩(wěn)定性計(jì)算,支點(diǎn)位于-3.00m處,經(jīng)計(jì)算,每米長(zhǎng)度支撐壓力qmax=250kN/m。3鋼支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1桿件與圍的支撐采用對(duì)撐和局部角撐相結(jié)合的布設(shè)結(jié)構(gòu)(圖1)。南北向7道,東西向5道。對(duì)撐桿件與圍檁之間用八字撐加強(qiáng)。設(shè)置21根立柱樁(?=700mm,L=9.50m)承受水平支撐自重,同時(shí)固定桿件的平面位置。立柱樁不利用工程樁,與支撐桿件自成體系,立柱樁坑底以上采用角鋼拼焊成格式鋼桁架,頂部與撐桿件相連。3.2桿件結(jié)構(gòu)概況支撐體系由圍檁、主撐桿、八字撐桿、立柱等桿件組成。所用材料主要為槽鋼和熱軋鋼材,采用焊接和高強(qiáng)度螺栓組裝而成,并由工廠制作,其長(zhǎng)度一般為12m。施工現(xiàn)場(chǎng)按需裁截使用。桿件按使用功能分為4種:規(guī)格為730×560,用8[28b型鋼焊接而成,其斷面結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2a;規(guī)格為260×300,用2[24b型鋼拼焊而成,其斷面結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2b;規(guī)格為600×560,亦用8[28b型鋼焊接而成,其斷面結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2c;采用角鋼焊接而成,規(guī)格為560×320,其斷面結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2d。3.3支護(hù)軸力n的彎矩變化根據(jù)文獻(xiàn),鋼支撐[28b斷面數(shù)據(jù)及由此計(jì)算的8[28b組合斷面數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。取q=250kN/m,橫向支撐間距Lx=14m,縱向支撐間距Ly=13m。其計(jì)算結(jié)果如下:支撐軸力N=4550kN安裝誤差產(chǎn)生的彎矩M1=8190kN·cm自重引起的彎矩M2=5408kN·cm自重?fù)隙犬a(chǎn)生的彎矩M3=703.3kN·cm水平彎矩Mx=14303.3kN·cm縱向彎矩My=8190kN·cm按箱形截面構(gòu)件驗(yàn)算其穩(wěn)定性,驗(yàn)算結(jié)果表明,強(qiáng)度計(jì)算值小于強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,即:f=17.90kN/cm2<[f]=21.5kN/cm2,圍檁應(yīng)力亦小于強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(δ=14.4kN/cm2<[f]=21.5kN/cm2)。結(jié)構(gòu)安全。4施工方法和過(guò)程控制4.1工藝4.2預(yù)應(yīng)力的安裝及驗(yàn)收,是中小型建筑放樣定位分兩個(gè)階段。第一階段與施工圍護(hù)樁同時(shí)進(jìn)行,確定支承立柱樁樁位,施工、安裝鋼桁架。第二階段,根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和實(shí)際鋼桁架的位置定位,其偏差小于100mm。鋼牛腿的位置及標(biāo)高應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙確定?；铀闹茕撆Ｍ葢?yīng)控制在同一水平面,并與支護(hù)樁的三根主筋焊接,焊接長(zhǎng)度、高度應(yīng)符合規(guī)范要求。安裝鋼圍檁應(yīng)遵循“先長(zhǎng)后短,減少接頭”的原則,優(yōu)先使用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)(節(jié)長(zhǎng)12.0m),以減少接頭數(shù)。鋼圍檁接頭位置宜放在主撐及其附近。其接頭應(yīng)用氣割割平,必要時(shí)應(yīng)磨平,采用結(jié)422焊條焊接。鋼圍檁與圍護(hù)樁的間距,控制在50mm～100mm為宜,以便砼澆搗和減少澆筑量。鋼圍檁和圍護(hù)樁的間隙須采用砼填實(shí),以減少坑壁變形,增加支護(hù)整體剛度。為加快施工進(jìn)度,可提高砼標(biāo)號(hào)。施加預(yù)應(yīng)力時(shí),砼強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%。安裝主支撐同樣遵循先長(zhǎng)后短,減少接頭的原則,優(yōu)先使用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)(節(jié)長(zhǎng)12.0m),最后一節(jié)根據(jù)實(shí)際需要截料使用。主撐的接頭應(yīng)采用氣割割平,并滿焊,盡可能放在支承立柱樁樁帽上或其附近。安裝時(shí),盡量保持內(nèi)點(diǎn)略高(高差10mm～15mm),以確保其受力后不上凸。每根鋼支撐一端焊接兩個(gè)預(yù)應(yīng)力支座,其強(qiáng)度應(yīng)滿足施加預(yù)應(yīng)力的要求。施加預(yù)應(yīng)力是支撐工程的重要環(huán)節(jié),成功與否,直接影響到基坑支護(hù)的效果。施加預(yù)應(yīng)力之前,應(yīng)對(duì)鋼支撐限位焊接。施加預(yù)應(yīng)力逐根進(jìn)行,如實(shí)記錄加載時(shí)間及預(yù)應(yīng)力大小。有條件時(shí),同一方向上的支撐應(yīng)同時(shí)施加預(yù)應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力施加完畢,現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)根據(jù)主支撐與鋼圍檁之間的實(shí)際間距,裁截相應(yīng)規(guī)格、尺寸的鐵板,充填焊接定位。經(jīng)驗(yàn)收合格后方可卸載。安裝八字撐應(yīng)遵循先撐后挖原則。八字撐下料、安裝按圖紙進(jìn)行。預(yù)拼裝時(shí),與鋼圍檁、主支撐接觸部位應(yīng)盡量緊密,對(duì)間距較大的部位,應(yīng)割制等厚鋼板充填、補(bǔ)缺焊牢。質(zhì)量驗(yàn)收應(yīng)堅(jiān)持過(guò)程驗(yàn)收為主,完(竣)工驗(yàn)收為輔的原則,反對(duì)以完(竣)工驗(yàn)收代替過(guò)程驗(yàn)收。驗(yàn)收重點(diǎn)為各個(gè)節(jié)點(diǎn)(包括接頭),實(shí)行施工一個(gè),驗(yàn)收一個(gè),完工一處驗(yàn)收一處,發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題及時(shí)返工。驗(yàn)收中嚴(yán)格參照的標(biāo)準(zhǔn)有:《鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》GB50221-95;《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB50205-95;《普通碳素結(jié)構(gòu)鋼技術(shù)要求》GB700-88;《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)程》JGJ81-91。鋼支撐監(jiān)測(cè)一般與基坑監(jiān)測(cè)同步進(jìn)行,監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要為側(cè)向位移、主撐桿變形(上凸、下凹)、支撐軸力變化等。地下工程結(jié)構(gòu)施工至鋼支撐附件時(shí),即可進(jìn)行拆除工作。拆除前,應(yīng)先進(jìn)行可靠的換撐工作,以確保鋼支撐拆除后,支護(hù)側(cè)向位移控制在較小范圍內(nèi)。此外,劃分坑周保護(hù)區(qū),滑裂面3.0m范圍內(nèi)為重點(diǎn)保護(hù)區(qū)?？又芗虞d應(yīng)小于15kN/cm2,鋼支撐拆除后,地下構(gòu)筑物未澆筑到±0.00之前,坑周保護(hù)區(qū)內(nèi)嚴(yán)禁加載。拆除順序?yàn)橄炔鸪俗謸?再拆除主支撐,并按間隔順序割開(kāi),即先割開(kāi)2#、4#、6#……,再割開(kāi)1#、3#、5#……。5主撐預(yù)應(yīng)力的施加基坑自1999年10月鋼支撐開(kāi)始施工至2000年2月鋼支撐拆除,歷時(shí)近5個(gè)月,周邊建筑物累計(jì)沉降量小于5mm,道路管線正常使用。26個(gè)測(cè)點(diǎn)經(jīng)5個(gè)月的連續(xù)觀測(cè),樁頂水平位移最大為33mm(表4)。1999年10月10日至13日對(duì)主撐施加預(yù)應(yīng)力,預(yù)應(yīng)力值為600kN,由于主撐與主撐之間、主撐與土體之間摩擦力的影響,給主撐一端施加600kN預(yù)應(yīng)力時(shí)所對(duì)應(yīng)的另一端的應(yīng)力值僅180kN,最后給主撐施加1050kN預(yù)應(yīng)力,對(duì)應(yīng)的頂端應(yīng)力達(dá)550kN左右。另外,從鋼支撐內(nèi)力測(cè)試結(jié)果(表5)來(lái)看,最大軸力為505kN,均未超過(guò)設(shè)計(jì)值,說(shuō)明整個(gè)支撐系統(tǒng)處于安全穩(wěn)定狀態(tài),工作良好。6清洗、爆破,對(duì)外施工組合鋼支撐體系是由圍檁、主撐桿、八字撐桿、立柱等桿件所組成的,是利用槽鋼或角鋼通過(guò)高強(qiáng)度螺栓和焊接組裝而成的鋼構(gòu)件,由工廠制作,運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)按設(shè)計(jì)圖紙尺寸裁截后用鋼板焊接拼裝成整個(gè)支撐體系,具有如下優(yōu)點(diǎn)。①支撐材料可以反復(fù)周轉(zhuǎn)使用,使用一次的損耗約在10%左右,因此造價(jià)至少比砼支撐降低15%左右。②由于鋼支撐可在場(chǎng)外預(yù)制,現(xiàn)場(chǎng)拼裝,沒(méi)有養(yǎng)護(hù)期,故施工速度快,工期短。③拆除砼支撐時(shí),一般采用爆破方式,這不僅對(duì)周邊居民造成了很大的心理壓力,而且清理碴石也費(fèi)工、費(fèi)時(shí),加之爆破震動(dòng)對(duì)坑周土體原始結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同程度的影響,增加基坑的變形,而鋼支撐的拆除,快速方便,對(duì)周邊環(huán)境影響小。④支撐軸力大,尤其是在深大基坑支護(hù)工程中具有較明顯的優(yōu)越性及較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。組合鋼支撐技術(shù)在我公司已逐步成熟,已在數(shù)十個(gè)工程中采用了此項(xiàng)技術(shù),均取得了較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。7感謝你們的回答2基坑地形及基坑支護(hù)鎮(zhèn)江市郵電通信指揮中心位于新馬路與電力路交匯處之東南角。主樓為28層,設(shè)地下室2層,基坑開(kāi)挖深度為9.15m～10.65m,其平面形態(tài)極不規(guī)則,基坑支護(hù)周長(zhǎng)325m?？又芙?構(gòu))筑物、道路、管網(wǎng)十分復(fù)雜。西側(cè)為電力路,其非機(jī)動(dòng)車(chē)道下有煤氣及下水管道,基坑北側(cè)為新馬路,有自來(lái)水、下水管道,東側(cè)為鎮(zhèn)江市第一人民醫(yī)院8層辦公用房;南側(cè)為郵電賓館、鍋爐房、浴室,與基坑相距僅1m左右,且有下水管道分布(1)主要支撐(2)支持8個(gè)洞的人(3)(4)柱4.2.1采樣定位4.2.2安裝牛腿4.2.3安裝鋼圈4.