浅谈如何提高深基坑钢管斜撑的施工质量

2019-02-08 版权声明 举报文章

浅谈如何提高深基坑钢管斜撑的施工质量

摘 要:随着建设工程地下空间的开发利用,深基坑工程变得越来越普遍,对大基坑而言,钢管斜撑作为一种基坑支护方式,越来越多的被运用;深基坑钢管斜撑施工工艺较为复杂,且没有统一的施工技术规范。钢管斜撑在施工过程中出现质量问题,将直接影响整个基坑的施工质量及安全;本文以湖州市市北28号地块棚户区(城中村)改造IV标段基坑钢管斜撑支护为例从深基坑钢管斜撑的施工技术要点着手,探索影响深基坑钢管斜撑施工质量的主要原因,浅谈提高基坑钢管斜撑施工质量的措施。

关键词: 深基坑; 钢管斜撑; 施工质量; 措施

1.工程案例

湖州市市北28号地块棚户区(城中村)改造IV标段位于湖州市市北分区,泰和家园北侧,属于商业、住宅建筑群体,由两幢2层商业、十九幢6-16层住宅及一层地下室组成。土方开挖面积约为45000 m2,基坑开挖深度为4.60m~6.20m,工程支护形式采用钻孔灌注桩加一道混凝土内支撑及钢管斜抛撑的支护形式,在基坑短边主要是角撑,在基坑的长边中间位置则采用钢管斜支撑支护。

钢管斜支撑支护由钻孔灌注桩加一道冠梁、牛腿支墩及厚壁钢管组成。在土方开挖过程中,首先利用大放坡土方来抵抗边坡的土体荷载;土方开挖结束后,利用底板传力带与抛撑共同来抵抗边坡主动区的土体荷载。钢管斜抛撑支护体系在支护桩冠梁、底板牛腿支墩相应部位分别预埋钢板并浇筑混凝土,待支护桩冠梁和牛腿支墩达到一定强度后,通过在预埋钢板上焊接钢管斜撑来协调基坑土体变形以及支护结构的变形。

2.工艺原理

深基坑钢管斜撑支护体系由灌注支护桩、冠梁、斜撑钢管、被加固的原位土体、挂网喷射混凝土和必要的防水系统组成支护体系,起约束变形的作用。在土方开挖完成后,通过钢管将冠梁与基底承台联接,并在钢管上施加预应力,使钢管与灌注支护桩形成整体同共受力,抵抗土体的主动土压力,减少土体滑移,协调基坑土体变形以及支护结构的变形。

3.钢管斜撑施工过程中出现的主要问题

(1)钢管斜撑施工过程中容易弯曲

因钢管斜撑的自重较大,加之局部土方已进行开挖,钢管斜撑出现半悬空状态,如果施工过程存在不规范的操作、选用不合格或磨损严重的材料、未采取相应的支撑体系,加上施工环境等因素的影响,导致钢管斜撑体系不稳定,容易出现钢管斜撑下挂及不顺直现象,产生偏心弯矩,造成土体位移增加,从而引起质量安全事故。

(2)钢管斜撑施工中容易出现预应力不够

钢管斜撑施工中,施加预应力的情况直接影响到钢管斜撑的受力状态的施工质量,并直接影响整个基坑支护的效果。通常钢管斜撑施工过程中,冠梁及牛腿预埋铁浇筑时平行角度存在相应误差,钢隼子磨损严重,引起钢管斜撑与砼表面产生间隙,加之作业人员未按照相关要求进行预应力施加,导致钢管斜撑预应力无法达到设计要求,从而影响钢管斜撑的施工质量。

4.提高钢管斜撑施工质量的技术措施

(1)搭设临时支撑架

钢管斜撑施工时,基本上采用组装后再整体吊入相应位置进行安装的方法,在钢管斜撑校准及施加应力过程中应搭设临时支撑及操作防护架,已便于作业人员更好的进行作业。故在其施工前,先有技术负责人参照承重支模架体系采用相应技术软件对该架体进行计算,保证临时支架的承载力和稳定性,并设置剪刀撑加固架体,确保钢管斜撑安装后的平直度,验收时应符合相关要求。

(2)采用专业设备加工三角钢楔形隼子

表面参差不齐的三角钢榫子,对填塞活动端后部条形槽与钢管端面之间的空隙影响较大,因隼子表面不平整,采用冲击锤击打三角钢楔形隼子,也未能使得隼子面接触,紧密存在缝隙造成预应力设备卸力后应力损失严重。

为确保施工质量,可采用专业的数控设备加工三角钢榫子,在钢板上依照现场所需三角钢楔形隼子的规格尺寸画好轮廓线,然后采用专业切割设备进行切割,切割完成后检查隼子表面的平整度,若存在缺口采用打磨机进行打磨平整。

(3)取消预埋铁板,改用搁置法进行钢管斜撑施工

因钢管斜撑施工作业时,上部冠梁与下部牛腿需平行,在钢板预埋时难以准确计算出倾斜角度,预埋钢板锚脚加固难度大,且砼浇捣过程中振动棒极易接触预埋钢板,出现预埋钢板移位,导致钢管斜撑与预埋铁板间出现缝隙卸力后应力损失严重。

由施工技术负责人根据钢管斜撑的长度、施工图集及现场实际情况计算出冠梁及牛腿相应的倾斜度,现场施工员根据计算好的倾斜度对冠梁及牛腿进行定位放样,并对已安装钢管斜撑进行全数检查,采用高标号膨胀砼对存在空隙处进行灌实,确保钢管斜撑个接触面有限连接,减少卸力后的应力损失。

(4)对称分级施加预应力

钢管抛撑安装完毕后,在确保各节点连接状况良好的情况下,对抛撑钢管施加预应力,施加预应力应在钢管抛撑的固定墩一端进行,在吊装斜撑钢管施工时钢管下端封口钢板与固定墩内侧预埋钢板之间用上宽下窄的钢楔子插入形成可以放入千斤顶的间隙,千斤顶放入间隙后先进行预顶。将其与钢管封口钢板固定牢靠,随着预应力的增加,钢板间的缝隙逐渐变大,使用冲击锤将钢楔子不断向下挤入缝隙中,并保持与两侧钢板紧密接触,两侧预应力需同时施加,使用 2 台带表的液压千斤顶,同步进行预应力施工,预应力应分级施加,重复进行,加至设计值时,应再次检查各连接点的情况,必要时对节点进行加固,待~定压力稳定后进行锁定。

为减少温度对预加轴力的影响,选择在气温较低的时段对钢管抛撑施加预应力。当预应力达到设计值、压力无明显衰减时,用特制型钢楔锁定钢管支撑,然后拆除千斤顶,预应力允许偏差±50KN,预应力应根据现场施工监测情况,分级施加,即在需顶伸长度超过千斤顶作业长度时。需分多次施加预应力,每次顶伸至千斤顶最大工作长度时,应采用临时钢楔子塞牢,再在千斤顶底部加垫钢板增加作业长度继续顶伸,施加预应力时,要求对预应力施加数值进行实时监测,避免施加过度,造成基坑外侧过大的变形的情况。

5.结语

在本工程上,通过采用上述技术措施后,本工程钢管斜撑的应力值全数满足设计要求,充分体现了钢管斜抛撑的作用,在地下室施工过程中,通过对地表水平位移,基坑周边地表、建筑物及地下管线沉降监测、地下水水位变化的动态监测,未发现支护结构变形、位移等超过设计报警值等安全隐患,确保了本工程基坑的安全,确保了地下室的施工质量。

参考文献

[1]朱亮,汪贵临,汪仲琦,王智力.工具式组合钢管抛撑施工技术[J].施工技术,2014(7):63-67,147.

[2]付花.深基坑钢管抛撑支护施工技术[J].中国校外教育,2010(2): 136,147

[3]中国建筑科学研究院.JGJ120-2012 建筑基坑支护技术规范[S].北京:中国建筑业出版.

【文章编号】1627-6868(2017)06-0052-02

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