深基坑蓋挖法鋼支撐施工技術(shù)研究

孫鴻飛， 耿生春

（中鐵四局集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230022）

隨著城市軌道交通建設(shè)的發(fā)展，地鐵車站基坑施工與地面交通、周邊環(huán)境之間的矛盾日趨突出，大部分施工采用蓋挖順做法[1～2]。蓋挖法的缺點(diǎn)是頂板封閉[3]且作業(yè)空間有限，鋼支撐無(wú)法進(jìn)行豎直下放安裝。傳統(tǒng)蓋挖段下鋼支撐安裝一般采用雙挖機(jī)抬吊分節(jié)安裝，不僅要求兩臺(tái)挖機(jī)配合默契，而且成本高、風(fēng)險(xiǎn)大、效率低、安拆難度高、安全風(fēng)險(xiǎn)較大[4～5]，為克服傳統(tǒng)施工工藝的弊病，對(duì)蓋挖頂板封閉下鋼支撐施工技術(shù)進(jìn)行深入研究。

1 工程概況

天津地鐵4號(hào)線曲阜道站在大沽北路與徐州道交叉口處有一道蓋挖段，長(zhǎng)23 m、寬20.7 m。蓋挖段封閉頂板下設(shè)置2道直徑800 mm、壁厚16 mm鋼支撐，其中頂板底距第一道鋼支撐中心為4.2 m，兩道鋼支撐之間的中心距離為4.8 m，第二道鋼支撐距離底板頂面為3.68 m。

蓋挖頂板下鋼支撐工藝施工重難點(diǎn)主要有：預(yù)埋“L”形螺栓的定位及后續(xù)工字鋼滑道的連接；鋼支撐垂直下放及鋼支撐橫向位移指定位置的控制。

2 施工要點(diǎn)

2.1 施工準(zhǔn)備

土方開(kāi)挖前，根據(jù)基坑尺寸對(duì)鋼支撐進(jìn)行配模。

2.2 鋼支撐安拆裝置

根據(jù)基坑尺寸確定鋼支撐安裝所需的受力點(diǎn)，在蓋板上提前預(yù)埋一“L”形?24 mm螺栓，用該螺栓分別固定3道20a工字鋼，其中中部工字鋼為電動(dòng)葫蘆軌道，主要功能為實(shí)現(xiàn)鋼支撐在蓋板下水平運(yùn)輸，兩側(cè)工字鋼為手拉葫蘆滑道，主要輔助蓋板下鋼支撐安裝。見(jiàn)圖1。

圖1 蓋挖頂板預(yù)埋螺栓及軌道（滑道）

2.3 安裝支撐托架

蓋挖段基坑開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，安排專人根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行測(cè)量[6]定位，標(biāo)出鋼支撐安裝高度及水平位置，通過(guò)焊接方式將鋼支撐托架固定在基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)預(yù)埋鋼板上。

2.4 鋼支撐預(yù)拼裝

安裝前，對(duì)每根鋼支撐位置地下連續(xù)墻預(yù)埋鋼板的距離進(jìn)行實(shí)測(cè)，根據(jù)現(xiàn)有支撐標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的長(zhǎng)度及活絡(luò)頭的伸縮長(zhǎng)度（不超過(guò)30 cm）進(jìn)行配撐檢查，在地面上根據(jù)配模情況進(jìn)行試拼裝。

2.5 分節(jié)吊入安裝位置

對(duì)試拼裝完成后的鋼支撐根據(jù)預(yù)埋吊鉤情況進(jìn)行分解，采用25 t汽車吊分段吊入基坑蓋挖段邊緣，利用蓋板上所安裝的電動(dòng)葫蘆水平運(yùn)至指定位置，進(jìn)行鋼支撐安裝。

2.6 安裝鋼支撐

利用安裝在滑道上的手拉葫蘆，一端拉住支撐端部吊鉤，通過(guò)收放手拉葫蘆將鋼支撐短節(jié)側(cè)向運(yùn)輸至安裝位置，繼續(xù)收緊手拉葫蘆以調(diào)節(jié)支撐短節(jié)高度并采用挖機(jī)配合調(diào)整支撐的拼接角度，對(duì)正螺栓孔眼，然后通過(guò)高強(qiáng)螺栓進(jìn)行連接，最后按照同樣的方法，依次安裝其他短節(jié)支撐，直至整根鋼支撐安裝完成。第二層鋼支撐安裝受第一層影響，采用電動(dòng)葫蘆運(yùn)送至指定位置后，再用兩個(gè)手拉葫蘆對(duì)鋼支撐短節(jié)進(jìn)行側(cè)向運(yùn)輸，兩個(gè)手拉葫蘆位于所安裝鋼支撐兩側(cè)。見(jiàn)圖2。

圖2 鋼支撐安裝

2.7 預(yù)加軸力

鋼支撐安裝結(jié)束，按設(shè)計(jì)要求及時(shí)對(duì)支撐預(yù)加軸力。在支撐活絡(luò)頭上設(shè)置2臺(tái)BZ70-1型千斤頂，2個(gè)千斤頂為一組，每組最大頂力1 000 kN。鋼支撐預(yù)壓按照60%、80%、100%分級(jí)加載，每級(jí)加載完成后靜停10 min再施加下一級(jí)壓力，當(dāng)預(yù)加軸力到設(shè)計(jì)值時(shí)，壓力穩(wěn)定10 min后，用榔頭敲擊塞鐵，將鋼支撐活絡(luò)端固定。鋼支撐活絡(luò)端和固定端頂在地下連續(xù)墻的預(yù)埋鋼板上，若存在縫隙，采用鋼板塞實(shí)。

2.8 鋼支撐拆除運(yùn)輸

待底板達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%后，拆除第二道鋼支撐；標(biāo)準(zhǔn)段直接施工側(cè)墻和頂板，待頂板強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后拆除第一道鋼支撐，利用手拉葫蘆對(duì)鋼支撐進(jìn)行拆除，最后將鋼支撐運(yùn)送場(chǎng)外。

3 效益分析

3.1 工期

以安裝20.5 m的鋼支撐為參照。采用本工法進(jìn)行施工，每天完成4根；采用傳統(tǒng)工藝挖掘機(jī)抬吊法每天完成2根。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益

以安裝蓋挖段第一層鋼支撐為例，安裝8根20.5 m的鋼支撐本工法每天需4人、挖掘機(jī)1臺(tái)、手拉葫蘆4個(gè)、電動(dòng)葫蘆1個(gè)，工字鋼軌道安裝完成需時(shí)間2 d，共計(jì)花費(fèi)18 230.4元；采用傳統(tǒng)工藝挖掘機(jī)抬吊法每天需4人、挖掘機(jī)2臺(tái)，安裝完成時(shí)間4 d，共需花費(fèi)24 000元。

4 結(jié)語(yǔ)

天津地鐵4號(hào)線南段工程曲阜道站采用地鐵深基坑蓋挖頂板封閉下鋼支撐施工技術(shù)進(jìn)行施工，比傳統(tǒng)的施工工藝更安全高效，大大縮短了地下連續(xù)墻未受力時(shí)間，成功解決了鋼支撐安拆成本高、風(fēng)險(xiǎn)大、效率低、實(shí)施困難等問(wèn)題，在保證施工質(zhì)量的前提下加快了施工進(jìn)度、節(jié)約了施工成本，為以后地鐵深基坑蓋挖頂板封閉工況下鋼支撐安拆施工提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。