组合钢管内支撑在超长大跨度深基坑工程中的应用

组合钢管内支撑在超长大跨度深基坑工程中的应用河北工程大学科信学院土木工程08级1班朱锋080322118目录•摘要•工程概况•基坑支护方案•基坑支护特点•施工方法及过程控制•施工效果•结语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一施工方法简单、土方开挖形式灵活、施工速度快、对周边环境影响小、安形式,具有较强的市场竞争能力及良应用前景。关键词:超深超长深基坑支护;大跨度;组合钢管内支护水;监测文献标识码: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152m;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34933m2,总建筑面积为58295m2。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@1100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1000@1500素混凝土桩中间嵌入一根1000@1500钢筋混凝土桩,基坑局部在H2轴～W1轴间采用土钉墙支护。在基坑围护墙体结构的上部(标高-6.60m、-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1I-I、Ia-Ia、Ib-Ib区域排桩结合二道混凝土支撑支护处混凝土圈梁部位、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60d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1800t。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。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20cm;•(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•组合钢管内支撑在超长大跨度深基坑工程中的应用•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200mm,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;λυ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15kPa。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4mm/d,位移发展值连续3d不大于3mm/d。周边建筑物累计沉降量小于5mm,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、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。