谈大型预应力钢支撑在深基坑支护工程的应用

李旭强

(山西一建集团有限公司，山西太原 030012)

0 引言

太原市亲贤北街地下人防工程地下共两层，战时功能为核6级常6级甲类人防物资库。地下建筑物施工完成后，在建筑物上方为城市道路。工程的总宽度为55.50 m，总长度为248.00 m，南北两侧大部分为已建高层建筑物，高度分别为46 m和76 m，在两侧高层中间建设地下人防工程。基坑开挖深度达到14 m，基坑紧邻已有建筑物，与两侧建筑物的距离不足10 m，土方开挖无法采用放坡施工。单独采用地下连续墙支护满足不了土体侧压力的要求;采用锚索加固，因外侧有高层建筑物的基础，锚索无法施工。为了确保周围高层建筑物的安全、稳定和本工程的顺利施工，采用地下连续墙支护、预应力钢支撑加固的方法进行土方开挖和后续工程施工。

1 工艺流程

大型预应力钢支撑安装施工工艺流程:

地下连续墙→预埋钢板→基坑开挖→测量定位→安装钢支架(或托盘)→吊装钢支撑→施加预应力→钢楔锁定→检查各节点情况并定期检查→基坑开挖时进行监控。

施工工艺流程图见图1。

2 地下连续墙

根据设计要求施工地下连续墙，在地下连续墙的钢筋网片上固定预应力钢支撑所需要的钢板。钢板和地下连续墙钢筋网片浇筑在一起，地下连续墙混凝土强度达到50%后开始施工冠梁。待地下连续墙和冠梁混凝土强度达到100%以后，才能进行土方开挖。

3 预埋钢板

根据设计，在钢支撑两端的地下连续墙冠梁及地下连续墙上设置钢板，采用锚固钢筋预埋钢板的设置方式，预埋钢板要固定牢固，避免发生位移。

图1 施工工艺流程图

4 基坑开挖

安全的完成土方开挖施工和后续主体工程施工是大型预应力钢支撑施工的目的。但保证基坑支护安全和周围建筑物的稳定是前提，否则就失去了大型预应力钢支撑施工的意义。因此，每施工一道工序必须保证安全。土方开挖和预应力钢支撑施工是密切配合的施工工序。土方开挖和预应力钢支撑施工是“力量”(侧压力)传递的过程，是保证支护结构和周围建筑物稳定、安全的关键工序。所以这两个施工工序必须紧密配合施工。要做到“先支撑，后开挖”。先支撑是为了将周围建筑物的侧压力传递给预应力钢支撑，此时，预应力钢支撑和基坑内的土方共同承受侧压力。然后，将基坑内部分土方挖掉，将部分侧压力传递给预应力钢支撑，监测稳定后，再将剩余土方挖除，逐步完成“力量”的传递。

土方开挖时保证基坑和周围建筑物的稳定是最重要的，侧压力的传递必须一点点逐步传递。为了保证土方开挖时变形最小化，横向将基坑均匀分三部分，先开挖中间部分的土方，也就是所说的“中间拉槽”。中间部分土方挖掉以后，观测支护和周围建筑物是否有变形，如无变形或变形在规定之内，即将基坑内两侧剩余土方挖掉。

如果基坑深度比较深，需要几道预应力钢支撑共同承受侧压力，这时土方开挖时就要分层进行开挖。分层开挖的深度也有严格要求，否则就影响或造成支护变形。一般将土方挖至预应力钢支撑安装位置以下400 mm～500 mm，以满足预应力钢支撑架设、吊装就位的工作面要求。

图2为分层开挖的立面图。总之，每一道工序的施工，必须保证安全。

图2 土方开挖立面图

5 测量检测

每道工序施工完成后，必须对支护和周围建筑物进行测量，检测这道工序的施工是否对周围建筑物造成了变形。关键工序的施工还应跟踪检测，随时掌握支护和周围建筑物的变化情况，以便为后续工程施工提供参考数据。

6 钢支架(或托盘)施工

当土方开挖到预应力钢支撑要求的标高后，施工人员采用仪器先将其位置找到，凿除预埋钢板表面混凝土。采用钢尺量出相对应钢板的长度，校核此道预应力钢支撑的长度是否与图纸相符。以便调整在地面上拼装的预应力钢支撑的长度，防止吊装时因预应力钢支撑长度不满足实际要求而无法吊装。

预应力钢支撑架设时先在预埋钢板上焊接钢支架(或托盘)，以利于预应力钢支撑的安全架设，焊接时必须焊接牢固、焊缝均匀。托盘采用900 mm×300 mm×14 mm矩形钢板，两侧保护板为300 mm×400 mm×14 mm三角形钢板。钢支架(或托盘)如图3所示。

7 预应力钢支撑安装

土方开挖时就必须将吊装设备的场地留好，为了能将预应力钢支撑吊装就位，依据现场条件，选择不同的预应力钢支撑吊装就位方法。预应力钢支撑可以在现场整体拼接好，然后再进行整榀吊设到位。也可以先分榀吊装就位、临时固定，然后再进行拼接，吊装见图4。

图3 钢支架实物图

图4 吊装效果图

8 预应力施加

预应力钢支撑吊装到位，并且拼装完成后，将活络端头顶在预埋钢板上，将2台(根据要求也可多台)液压千斤顶放入活络端头顶压位置。为保证千斤顶加压后使力一致，千斤顶采用焊接的托架固定成整体，将其对称放在活络端头两侧，接通油管后即可开始施加预应力。预应力施加到位后，在活络端头中间部位用钢楔垫块锲紧，并焊接牢固。然后回油松开千斤顶，完成该根预应力钢支撑的安装。

千斤顶施加预应力时，必须对预应力值做好记录备查。预应力施加按设计要求进行。为了防止基坑土方开挖完成后长时间暴露，造成周围建筑物位移，每根预应力钢支撑从开始挖槽到安装完成控制在24 h以内。完成时间越短越有利于支护和建筑物的稳定。多根预应力钢支撑施加压力完成后，每根预应力钢支撑的受力可能不均匀。因此，多根预应力钢支撑施压完成后，必须对所有预应力钢支撑的预应力进行检查、补压，以确保每根预应力钢支撑受力均匀。

9 结语

地下连续墙支护、大型预应力钢支撑加固的施工工艺的应用，既保证了亲贤北街地下人防工程周围高层建筑物的安全、稳定，又保证了人防工程后续各分项工程的顺利施工。缩短施工工期25 d，节约资金30万元。土方开挖和后续工程施工严格按照相关规范和方案执行，施工期间按GB 50497-2009建筑基坑工程监测技术规范要求对基坑和周围建筑物的变形进行监测，监测结果均符合规范要求。

［1］王允恭，李定江，叶可明.深基坑支护新技术——钢管支撑复加预应力技术在上海仙乐斯广场深基坑工程中的应用［J］.建筑施工，1999(2):57-59.

［2］JGJ 120-2012，建筑基坑支护技术规程［S］.

［3］GB 50497-2009，建筑基坑工程监测技术规范［S］.