ZhejiangConstruction, Vo.l 26, No. 12, Dec. 2009
收稿日期:2009-07-16
作者简介:钟 将(1983—),男,浙江东阳人,助理工程师,从事施工技术管理工作。
组合钢管内支撑在超长
大跨度深基坑工程中的应用
Application ofCompound SteelPipe InnerSupports in
SuperLongDeep Foundation PitEngineering
钟 将1,胡慧胜2,柴如飞1,钟海娜3
ZHONG Jiang, HUHui-sheng, CHAIRu-fei, ZHONGHai-na
(1.浙江省建工集团有限责任公司,浙江杭州310012; 2.杭州市园文局湖滨管理处,浙江杭州310006;
3.野风集团房地产股份有限公司,浙江杭州310014)
摘 要:以波浪文化城二期工程超深超长基坑工程为例,全面介绍了大跨度组合钢管内支撑在超深超大基坑支护工程中的施
工方法、监测及效果分析。实践证明,大跨度组合钢管内支撑施工技术是一种施工方法简单、土方开挖形式灵活、施工速度快、对
周边环境影响小、安全可靠的支撑形式,具有较强的市场竞争能力及良好的推广应用前景。
关键词:超深超长深基坑支护;大跨度;组合钢管内支撑;多种围护形式;降水;监测
中图分类号:TU753. 8 文献标识码:B 文章编号:1008-3707(2009)12-0040-03
大跨度组合钢管内支撑是在钢管组合支撑基础
上发展起来的一种新型支撑形式,它是深基坑支护
结构的重要组成部分,支撑跨度一般在40m以上的
定义为大跨度组合钢管内支撑。为了减少围护体侧
向变形,防止坑壁倒塌,确保坑周围建(构)筑物、道
路及管网的安全,在深基坑围护壁上一定位置(高
度)设置组合钢管内支撑,以提高围护体抵抗主动
土压力的能力。通过施加预应力,完全能达到基坑
变形小的技术要求,从而使基坑处于正常工作状态。
它具有设备简单、便于施工、工期短、造价低、支撑承
受轴力大以及拆除方便等优点。
1 工程概况
波浪文化城二期工程位于钱塘江北岸;地形
呈T形,东西长约460m,南北长152 m;东面紧邻
高架城市阳台,北侧是杭州大剧院,南侧是国际会
议中心,东面为已建的波浪文化城一期。本工程
基地面积为34 933m2,总建筑面积为58 295m2。
2 基坑支护方案
本工程基坑开挖标高约-13. 60m、-15. 20m
不等,局部集水井开挖标高-16. 50m,自然地面标
高为-1. 70m,挖土深度为14. 8m。基坑围护墙体
结构采用900@ 1 100钻孔灌注桩外加650@ 450
搅拌桩止水帷幕;局部基坑在1轴~3轴间、51轴~
53轴间端头部位采用两根1 000@ 1 500素混凝土
桩中间嵌入一根1 000@ 1 500钢筋混凝土桩,基坑
局部在H2轴~W1轴间采用土钉墙支护。见图1,
剖面位置见图2。
在基坑围护墙体结构的上部(标高-6. 60 m、
-9. 60m)设置钢筋混凝土压顶梁,竖向设置一道
水平组合钢管内支
撑;局部角撑采用两层钢筋混凝
土支撑,在3轴~20轴间、34轴~51轴间段采用一
道609×16钢管水平对撑、钢管支撑的中间搁置
在450×450的钢格构柱上,在20轴~34轴间段采
用一道609×16钢管斜抛撑,斜抛钢支撑的端头图1 I-I、Ia-Ia、Ib-Ib区域排桩结合
二道混凝土支撑支护图
处混凝土圈梁部位、基坑大底板处采用SMW工法
插H型钢加混凝土压顶梁,作为支撑的联接点。
基坑内外布置自流深井降水设施。
3 基坑支护特点
(1)本工程呈T形,为超深超长基坑。东西向
长度达460m,其中坑中坑开挖最深处达16. 5m,整
个地下室面积达60万m2。
(2)多种围护形式结合使用。基坑围护形式
有:钻孔灌注桩、三轴水泥搅拌桩、咬合桩、SMW工
法桩、高坡土钉墙、混凝土支撑、组合钢管内支撑等。
(3)施工工期紧迫。在60 d土方施工工期中,
要完成65万m3土方的开挖外运,因此对支撑的完
成时间和土方开挖的时间要求极其苛刻。
(4)本工程紧邻钱塘江,离钱塘江岸只有500m,
地下水位较高且较丰富,降水效果的好坏直接影响
土方进度。在基坑内外共设置了386口自流深井,
局部较深位置采用井点配合降水。
(5)整个支撑工程量大,总共用支撑钢管用量
达到了1 800 t。
4 施工方法及过程控制
4. 1 施工区域划分
支撑施工安装原则上由里向外进行,参照施工图
顺序进行施工。本基坑断面较长整个基坑拟订分三
段施工,1轴~19轴间为第一施工段、20轴~34轴间
为第二施工段、35轴~53轴间为第三施工段,见图2。
图2 施工段划分
4. 2 钢支撑形成的原则
(1)先支撑后挖土原则,即挖土的标高在任何
时候,都不得深于待装支撑底标高下20 cm;
(2)先形成体系后受力原则;
(3)先节点可靠后受力原则;
(4)混凝土压顶圈梁达到一定强度后受力原则:
施工中强调牢度可靠性,所以施工原则上按图
及修改通知进行,凡需要实施材料代换、节点代换或
局部进行修改,现场施工人员应提出申请,经设计人
员或其委托人认可后方可实施,变更。(b)支撑制
作施工与挖土的关系处理必须注意挖土的深度控
制、区域控制和高效率的翻土。
本工程多种形式配合土方开挖:
(1)先撑一榀组合钢管内支撑并形成一开挖体
系后,开挖该区域下部土方;
(2)先撑一单元组合钢管内支撑后,开挖该区
域下部土方;
(3)按后浇带划分完成组合钢管内支撑施工
41第12期钟 将等:组合钢管内支撑在超长大跨度深基坑工程中的应用后,开挖该区域下部土方。
4. 3 钢管组合内支撑施工
4. 3. 1 施工准备 ①支撑安装施工采用开挖沟槽
方式进行,沿围护墙所圈的区域内远离大门处土体
开挖至钢支撑的底标高以下200 mm,进行支撑安
装。在支撑安装
前,根据双拼609钢管的宽度,开
挖相应的沟槽。然后再进行支撑安装。
②沟槽深度为钢支撑底标高向下200mm,沟槽
底宽以支撑外侧宽度两侧各增加500mm,上口宽度
以不塌方为宜。在支撑钢立柱结点处考虑结点部件
的安装,钢立柱四周土方挖土底标高相应比沟槽底
标高再降低500mm。
4.3. 2 支撑安装(第一施工段) ①按照设计图纸
和交底要求,现场丈量复核实际长度尺寸,然后将支
撑尺寸编号入册,按实际尺寸拼装支撑长度,缩短工
期;②在圈梁预埋铁件上(钢管支撑上)焊接支撑顶端
的搁置件;③在中间的钢格构柱上焊接横担;④吊放
钢管支撑就位;⑤联接单根钢管长度;⑥用螺栓连接
各接点,并进行端头焊接安装;⑦检查各接点的螺栓
连接情况,焊接的接点情况;⑧施加预应力;⑨焊接钢
立柱与支撑相交处的结点;○10交付验收,合格后使用。
然后进行第二、第三施工段钢支撑施工;重复①
~⑩步操作直至钢支撑工程竣工。
4.3. 3 拆除施工流程和施工方法 在收到钢支撑
设计负责人签署的同意支撑拆除的书面文件后,方
可开始拆除支撑。
拆除工艺及流程:解除钢支撑预应力;将支撑整
体吊放于基坑底板上;分解钢支撑体系;将分解的钢
支撑移位、拖至坑道外;装车,退场。
在完成地下2层的楼板及混凝土换撑施工、达
到设计要求的强度后,进行组合钢管内支撑的拆除。
有效的换撑确保钢支撑拆除后支护侧向位移控制在
较小范围内。此外,划分坑周保护区,坑边3m范围
内为重点保护区;坑周加载应小于15 kPa。钢支撑
拆除后,地下构筑物未浇筑到±0. 000之前,坑周保
护区内严禁加载。拆除顺序按间隔顺序割开,即先
割开1#、3#、5#…,再割2#、4#、6#…。
若拆除的钢支撑悬空高度大于2m以上,在钢
支撑解体前,先在被拆除的支撑下搭设脚手架,使支
撑分体后搁在脚手架上,然后再吊装上车。
5 施工效果
基坑自2007年8月大跨度组合钢管内支撑开
始施工至2007年12月支撑拆除,历时近5个月。
本工程的土体位移警戒值为50mm,最大侧向位移
不超过4 mm/d,位移发展值连续3 d不大于
3mm/d。周边建筑物累计沉降量小于5 mm,道路
管线正常使用。监测点经5个月的连续观测,桩顶
水平位移最大为8mm。
由于主撑与主撑之间、主撑与土体之间摩擦力
的影响,给主撑一端施加预应力时所对应的另一端
的应力值达不到设计要求,最后给主撑两端均施加
预应力。另外,从钢支撑内力测试结果来看,最大轴
力均未超过设计值,说明整个支撑系统处于安全稳
定状态,工作良好。
6 结 语
大跨度组合钢管内支撑体系是由围檩、主撑杆、
立柱桩等杆件所组成的,是利用不同规格的钢管及
槽钢
通过高强度螺栓和焊接组装而成的钢构件,由
工厂制作,运至施工现场按设计图纸尺寸裁截后焊
接拼装成整个支撑体系。具有如下优点:
(1)支撑材料可以反复周转使用,使用一次的
损耗约在10%左右,因此造价至少比混凝土支撑降
低25%以上。
(2)由于大跨度组合钢管内支撑可在场外预
制,现场拼装,没有养护期,故施工速度快,工期短。
(3)大跨度组合钢管内支撑的拆除,快速方便,
对周边环境影响小。
(4)支撑轴力大,尤其是在深大基坑支护工程
中具有较明显的优越性及较强的市场竞争能力。
(5)该技术在与多种围护形式并用时优势明显。
(6)该技术在降水顺利、土质为粉砂土中应用
优势更明显。
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