浅谈深基坑中留土反压、钢管斜支撑施工技术的应用

李晨阳 张先龙 周军艳 郭雄伟

中建七局（上海）有限公司 上海 201812

1 工程概况

徐州2016-38号地块新淮中心项目工程位于徐州市和平大道与鑫城路交界处，是集文化、旅游、商业于一体的综合体项目。项目总建筑面积为144 900 m2。其中地下面积为49 415 m2，地上面积为95 485 m2。项目南侧距离地铁1号线15 m，紧邻其15 m控制线；与用地红线最小距离为15.4 m，红线外为和平大道。

本项目地下室为2 层结构，坑底标高为2 3.1 5 ～24.79 m，实际坑深10.56～12.79 m。本项目的具体支护结构类型分为4种，具体的支护方案为：

1）项目北侧采用放坡＋钻孔灌注桩支护。

2）项目东北角及东南角采用钻孔灌注桩＋1道钢筋混凝土角支撑支护。

3）项目南侧采用钻孔灌注桩＋钢管斜支撑支护。

4）项目西侧采用一级放坡支护形式，坡比1∶1.2.。

基坑支护平面如图1所示。

图1 基坑支护平面示意

本文着重讲述钻孔灌注桩＋钢管斜支撑、留土反压支护形式。基坑支护结构剖面如图2所示。

图2 基坑支护结构剖面示意

2 地质情况

本项目拟建场地原为农田，位于和平路以北，鑫城路以西地块内，地势起伏较小。场地现地面标高最大值为36.82 m，最小值为32.38 m，地表相对高差4.44 m，拟建场地所处地貌类型为河流冲积平原地貌单元。

建筑场地上部以杂填土、粉土、黏土为主，下伏基岩为奥陶系中统阁庄组（O2g）中风化白云质灰岩，走向NE，倾向SE，倾角15e ～45e 。

3 留土反压、钢管斜支撑支护施工工序

留土反压、钢管斜支撑支护施工工序为：桩基及围护桩工程施工→基坑中心土方开挖，保留基坑周边宽度＞11 m盆边土→施工浇筑地下室大底板及钢管斜支撑牛腿→大底板及牛腿混凝土强度达到设计要求后，开槽掏挖斜撑施工槽范围土方→架设钢支撑并施加预应力→开挖基坑边土方至坑底，施工缝以外部分地下室施工（设置换撑带）→混凝土达到强度后，拆除钢管斜支撑。

本项目的支护结构比传统的支护结构体系增加了1道斜撑下方的土方开挖，基础筏板需要第2次浇筑，并且分别需要达到设计强度的要求，延长了整个基坑施工的使用周期，并且在一些特殊区域形成了多个专业施工共用1个工作面的情况，加大了施工的整体难度。

4 施工技术的方案选择与分析

4.1 工序分析

本工程采用钻孔灌注桩＋钢管斜支撑与留土反压的复合支护体系，整体较为烦琐，在本工程复杂的施工条件下，选择一个合理的施工方案在既能保证施工安全的同时，又能够降低资金的投入，缩短整体施工工期，对主体结构影响较小等。

现针对本工程优化施工工序进行可行性分析研究，在本工程钻孔灌注桩＋钢管斜支撑与留土反压的复合支护体系施工的过程中，其核心在于控制预留土的开槽精度、安装斜支撑、预留土方开挖及支撑拆除阶段，因此达到施工安全及工序合理化的要求[1-6]。

4.2 施工技术方案的比较与选择

本项目工期紧、任务重，经过综合考虑，斜撑预留土开挖及钢管斜支撑的安装、拆除全部采用机械化进行施工。预留土区域土方开挖施工工序流程及施工要求必须严格按照基坑设计图纸及经过专家论证的专项施工方案要求执行。

根据过往系统内其他单位的施工经验，项目部又走访了相关院校，确定了本项目深基坑的留土开挖及钢管斜支撑的安装和拆除方案。

根据新淮中心项目现场工期紧、任务重且周边环境复杂的实际情况，斜支撑下方的土方开挖作业的挖掘机及安装钢管斜支撑的轮式汽车吊等建筑机械可以停放在距基坑边2 m以外的位置进行施工。

本工程的钢管斜支撑采用现场拼装的方式，待拼装完成后，将徐工50 t轮式起重机架设在基坑2 m外进行钢管斜支撑安装作业，钢管斜支撑安装就位后，采用液压千斤顶进行轴力加压，安装拆卸作业如图3所示。

图3 安装拆卸作业示意

待斜撑施工缝以外筏板以及牛腿强度达到设计要求后，对预留土进行土方开挖作业，采用三一重工SY215CA加长臂挖掘机进行大方量的土方开挖，开挖过程中需严格把控施工质量，避免挖机斗在施工过程中损坏冠梁，导致冠梁失稳。

大方量土方施工完成后，剩余零星土方采用徐工70小挖机＋拉土小斗车通过已浇筑完成的筏板面运至未挖土区域，如图4所示。

图4 零星土方开挖施工

此方案选择在基坑边2 m外停泊大型机械进行预留土方的开挖属于常规做法，施工机械的停放位置对地下室结构施工的影响较小；降低了地下室结构和土方作业的交叉施工难度，加速了基础筏板施工速度。

但此方法需严格控制基坑边堆载，在挖机选型上，需考虑基坑边最大堆载，避免超载。

5 钢管斜支撑施工技术

5.1 钢支撑施工要点

1）在第1次施加力后的12 h，观察预应力损失及支护结构位移情况，并继续施加预应力达到设计值。

因为白天和晚上的温差大，钢管斜支撑的预应力会产生一定程度的损失，所以应该在一天中温度低的时候施加预应力。

2）钢管斜支撑的安装时间必须按照设计图纸进行控制，土方开挖时严格控制每次开挖土方标高，防止因超挖而导致斜支撑无安装工作面。

3）钢管斜支撑与冠梁交界处、钢管斜支撑与牛腿交界处必须紧密贴合，预防钢管斜支撑偏心。

4）端头钢管斜支撑与冠梁节点处的加工、安装必须顺直，保证钢管斜支撑的轴心受力。

5.2 钢管斜支撑的拆除

钢管斜支撑拆除的过程，其实质就是支撑的 替代过程，即将钢管斜支撑承担的力转移至相应的主体结构（换撑带）。

在拆除钢管斜支撑的时候，主体结构或换撑带必须达到设计强度。

混凝土支撑的凿除，人工将混凝土支撑凿成不大于2 m的小段，再用吊车吊走，其余混凝土小块采用人工清理干净。

1）吊住钢支撑，防止坠落。

2）消除预加轴力，松开钢支撑与围檩间的连接。

3）吊出钢支撑，拆除分解后用吊车吊出基坑外。

支撑体系的拆除施工应特别注意以下几点：

1）钢管斜支撑在拆除的时候要防止短时间内施加应力释放过大从而引起结构局部变形、开裂。

2）当主体结构当作换撑带时，该部位的混凝土强度必须达到设计强度要求。

3）在第1次拆除下部钢支撑的过程中，备足换撑的钢支撑材料，加强对上部钢支撑预加轴力的监测，一旦有危险迹象，立即进行换撑工作。

5.3 钢支撑保护

1）基坑开挖作业期间严禁挖掘机等施工机械撞击基坑支护结构，造成支护结构的失稳，从而酿成事故。

2）施工过程中为保证基坑安全需加强基坑监测，保证钢管斜支撑受力的稳定。

3）严格遵循 边撑边挖 的原则，合理安排施工工序，控制周期。

4）基底部位每完成1个开挖分段后，即浇筑1次素混凝土垫层，快速完成基础筏板施工，防止基坑支护结构变形较大。

6 结语

本工程南侧邻近地铁支护形式改变常规混凝土内支撑方法，降低施工能耗。通过合理的施工方法提高了关键工序进度，减少混凝土内支撑用量，增加钢管斜支撑周转次数，响应国家减碳号召。

与常规做法相比较，具有操作简单、节省工期、适合推广等几大优势，为类似工程的施工积累了丰富的经验，提升了企业的施工水平。以安装1条钢管斜支撑为例（暂按φ630 mmh 12 mm钢管计算，混凝土截面为700 mmh 900 mm），经测算，传统施工工法每米成本820元，钢管斜支撑施工工法每米成本260元，由此可见，安装1条钢管斜支撑，每米可以节约560元。