深基坑蓋挖法鋼支撐施工技術(shù)研究

趙小兵

摘 要：在進(jìn)行現(xiàn)代化城市地鐵穿越道路施工時(shí)，通常需要在基坑開挖和建設(shè)的過程中借助鋼支撐來提高地鐵線路與周邊框架的穩(wěn)定性，然而由于地下施工空間有限可能會(huì)導(dǎo)致鋼支撐無法正常安裝，再加上確定鋼支撐最佳受力點(diǎn)需要充分的環(huán)境條件，因此施工難度普遍較高。本文重點(diǎn)就地鐵施工深基坑蓋挖法鋼支撐施工技術(shù)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：深基坑;蓋挖法;鋼支撐施工

0 引言

地鐵車站進(jìn)行建設(shè)時(shí)最常用的施工方法就是蓋挖法，因此針對(duì)傳統(tǒng)施工存在的鋼支撐無法豎直下放的問題，需要進(jìn)一步深入探究蓋挖法施工技術(shù)的優(yōu)化措施，來有效提高地鐵車站施工的質(zhì)量和施工安全。

1 工程概況

某地鐵工程項(xiàng)目的主要施工內(nèi)容是對(duì)處于兩條城市主干道位置處的一段地鐵車站深基坑蓋挖段進(jìn)行開挖施工，這段蓋挖段的長(zhǎng)度與寬度分別是30 m和21 m。為了保證該段地鐵線路上方道路的使用安全，因此施工單位根據(jù)蓋挖段的長(zhǎng)度，在頂板下方設(shè)置了兩道直徑為700 mm、厚度達(dá)到20 mm

的鋼支撐結(jié)構(gòu)，其中頂板與第一道鋼支撐、第一道鋼支撐與第二道鋼支撐以及第二道鋼支撐與底板之間的間距分別設(shè)置為4.1 m、4.5 m和3.8 m。整個(gè)施工過程中最難控制的環(huán)節(jié)，就在于預(yù)埋“L”型螺栓時(shí)如何準(zhǔn)確地對(duì)螺栓進(jìn)行精確定位安裝，這樣在后續(xù)的施工環(huán)節(jié)中才能夠確保工字鋼滑軌的連接更加精準(zhǔn)。同時(shí)鋼支撐的下放與安裝的質(zhì)量控制也是極為重要的一項(xiàng)施工管理內(nèi)容，通常地鐵車站深基坑施工要求鋼支撐的長(zhǎng)度與寬度值都比較大，然而受到地鐵車站頂板封閉的限制使得地下施工的可利用空間非常有限，因此豎直下放鋼支撐的難度也隨之提高了跟多。另外初次下放鋼支撐的位置出現(xiàn)偏差時(shí)，想要進(jìn)行有效的橫向位移就必須要具有充足的空間，而實(shí)際施工過程中這些條件都會(huì)成為制約地鐵深基坑建設(shè)施工的不良影響因素，因此需要有關(guān)研究人員進(jìn)一步找尋有效解決方法。

2 深基坑蓋挖法鋼支撐施工技術(shù)要點(diǎn)

地鐵車站深基坑施工的基坑支護(hù)建設(shè)環(huán)節(jié)，通常對(duì)于施工人員的技術(shù)水平要求都比較嚴(yán)格，同時(shí)基坑支護(hù)的施工質(zhì)量以及施工安全問題與施工單位所選擇的方法也存在著不可忽視的重要影響。目前在地鐵深基坑施工方面各企業(yè)應(yīng)用最普遍的一種施工方法就是蓋挖法，然而在應(yīng)用蓋挖法施工時(shí)，要求有關(guān)工作人員需要克服頂層封閉和地下施工空間有限的問題，確保鋼支撐能夠豎直下放并精確安裝，這樣才能確保地鐵車站的頂板穩(wěn)定性與車站的使用安全性達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，因此這也是傳統(tǒng)的蓋挖法需要通過以后的深入研究來重點(diǎn)改進(jìn)和完善的內(nèi)容[1]。

2.1 開挖前的施工準(zhǔn)備與測(cè)量工作

由于在進(jìn)行地下土方開挖時(shí)，需要考慮到地鐵線路上方建筑物的使用安全和路面行人出行的安全問題，因此必須要在開挖地基的過程中利用鋼支撐結(jié)構(gòu)形成穩(wěn)定的支撐和防護(hù)體系，避免在開挖途中或者工程竣工后的使用過程中，出現(xiàn)道路表面塌陷、地鐵車站頂板脫落等問題從而造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。工程設(shè)計(jì)人員在土方開挖施工前應(yīng)深入施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)的勘測(cè)和記錄，根據(jù)土方開挖的體積大小、頂板上層的承載力范圍以及地鐵車站的施工需求等條件，對(duì)所使用的鋼支撐結(jié)構(gòu)尺寸與材料強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)和選擇，要以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)作為基準(zhǔn)確定鋼支撐的預(yù)制方案和加工工藝。

2.2 鋼支撐安裝、輔助安裝及拆除裝置

鋼支撐安裝及輔助安裝裝置的設(shè)計(jì)與建設(shè)，同樣也是地鐵車站深基坑支護(hù)施工過程中的一項(xiàng)重點(diǎn)內(nèi)容，通常鋼支撐安裝裝置主要包括固定鋼支撐的螺栓、工字鋼，以及用來運(yùn)輸和維持鋼支撐在頂板下橫向位移的電動(dòng)和手動(dòng)滑軌。根據(jù)本工程中地基開挖的體積大小與地下結(jié)構(gòu)各部分的受力點(diǎn)分布情況，施工單位選用了直徑為24 mm的“L”型螺栓并與埋在相應(yīng)的受力點(diǎn)位置處，之后再利用這些預(yù)埋的螺栓固定20a工字鋼，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以顯著地提高其穩(wěn)定性。其中需要固定的工字鋼分為三部分，中間的工字鋼主要起到了充當(dāng)電動(dòng)滑動(dòng)軌道的作用，這樣便能夠?qū)撝瓮ㄟ^水平滑動(dòng)運(yùn)輸?shù)姆绞椒胖玫较鄳?yīng)的安裝位置;兩側(cè)的工字鋼設(shè)置為手動(dòng)滑軌，其主要作用是用來輔助鋼支撐安裝和校正其安裝位置，確保鋼支撐能夠不偏離工程設(shè)計(jì)方案設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)安裝位置。

2.3 鋼支撐托架的設(shè)計(jì)與安裝

支撐托架是用來為鋼支撐提供額外著力點(diǎn)的重要結(jié)構(gòu)，托架尺寸的設(shè)計(jì)是否合適會(huì)直接影響到鋼支撐安裝的穩(wěn)定性能否達(dá)到施工要求標(biāo)準(zhǔn)水平。當(dāng)?shù)鼗_挖的深度和寬度達(dá)到了工程圖紙的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)高度和標(biāo)準(zhǔn)寬度時(shí)，鋼支撐安裝施工人員便需要在基坑內(nèi)測(cè)量出支撐托架的安裝間隔并標(biāo)定位置，在根據(jù)鋼支撐的長(zhǎng)度和寬度確定好所需要的支撐托架的數(shù)量后，還需要進(jìn)一步精確測(cè)量和計(jì)算托架的尺寸并進(jìn)行模型制作。鋼支撐托架一般都是通過焊接的方式固定在基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中預(yù)埋的鋼板上的，在焊接之前應(yīng)先對(duì)托架的水平位置、安裝高度與工程設(shè)計(jì)標(biāo)高進(jìn)行比對(duì)，確保無誤后再焊接固定并投入使用。

2.4 鋼支撐預(yù)拼裝及分節(jié)吊裝

為了避免在安裝鋼支撐的過程中出現(xiàn)位置偏差而重復(fù)返工，因此施工人員在正式安裝之前都需要先進(jìn)行預(yù)拼裝，預(yù)拼裝的目的是為了能夠在正式安裝固定之前，及時(shí)找出可能存在的鋼板或者螺栓預(yù)埋位置偏差或者尺寸錯(cuò)誤等問題。安裝人員首先需要對(duì)基坑水平方向上兩側(cè)連續(xù)墻預(yù)埋鋼板的間距與尺寸進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，并根據(jù)實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)確定鋼支撐的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長(zhǎng)度。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長(zhǎng)度不同制定相應(yīng)的拼裝方案，在預(yù)拼裝設(shè)計(jì)方案中應(yīng)重點(diǎn)對(duì)活絡(luò)頭的伸縮長(zhǎng)度進(jìn)行標(biāo)定，其伸縮范圍應(yīng)控制在30 cm左右才能夠起到最佳效果。最后將鋼支撐模型嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的配模方案進(jìn)行預(yù)拼裝。試拼結(jié)束并確保尺寸及預(yù)埋件位置無誤后，需要對(duì)鋼支撐進(jìn)行分段吊裝，施工人員應(yīng)按照吊裝方案中預(yù)埋吊鉤的位置分布情況有序拆分鋼支撐結(jié)構(gòu)，并將各部分構(gòu)件通過25 t汽車吊放置到相應(yīng)的基坑蓋挖段位置附近，在分段吊放結(jié)束后利用水平滑軌運(yùn)輸每一段鋼支撐至安裝位置以供后續(xù)安裝使用。

2.5 鋼支撐安裝施工

鋼支撐的安裝過程主要是安裝人員通過收放滑道上的手拉葫蘆來控制鋼支撐進(jìn)行移動(dòng)，當(dāng)移動(dòng)到標(biāo)定的水平位置和豎直高度后，經(jīng)過與螺栓孔眼的對(duì)位后便能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)連接和固定。施工人員需要將鋼支撐拆分為一定數(shù)量的短節(jié)，之后再逐步調(diào)整到相應(yīng)位置從而拼裝成整節(jié)，同時(shí)在安裝時(shí)應(yīng)分層逐步安裝。例如在安裝第一層鋼支撐時(shí)，依靠輔助安裝滑道和手拉葫蘆控制鋼支撐短節(jié)與預(yù)埋螺栓的孔眼對(duì)正，之后借助高強(qiáng)度螺栓加固連接位置。而第二層和第三層的鋼支撐安裝由于會(huì)受到上一層位置的影響，所以為了確保安裝的精確度需要借助兩側(cè)的滑道和手拉葫蘆同時(shí)控制每一個(gè)短節(jié)的位移來完成側(cè)向運(yùn)輸[1]。

2.6 預(yù)加軸力施工

為鋼支撐預(yù)加軸力是為了進(jìn)一步提高穩(wěn)定性與承載能力，施工人員應(yīng)在鋼支撐安裝完成后根據(jù)安裝情況確定預(yù)加軸力方案。在預(yù)加軸力的過程中主要借助兩臺(tái)千斤頂對(duì)鋼支撐進(jìn)行分級(jí)逐步加載，依據(jù)鋼支撐的厚度和承載力上限，將預(yù)加軸力的最大值設(shè)定在1 000 kN，同時(shí)在分級(jí)加載的過程中要保持固定的時(shí)間間距，例如要按照從40%至100%這樣由低到高的加載順序進(jìn)行，并在每個(gè)分級(jí)期間靜置10 min左右再進(jìn)行后續(xù)加載。當(dāng)加載達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值后保持一段時(shí)間的壓力狀態(tài)，之后再對(duì)兩端的活絡(luò)頭進(jìn)行固定即可。待底板的強(qiáng)度滿足工程設(shè)計(jì)要求后再逐層依次拆除鋼支撐，運(yùn)輸出施工現(xiàn)場(chǎng)妥善保存。

3 結(jié)束語

科學(xué)運(yùn)用蓋挖法施工技術(shù)能夠有效地降低地鐵深基坑施工的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，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)。

參考文獻(xiàn)：

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