基坑钢支撑围护技术在路桥施工中的应用

符友

（澄迈县地方公路管理站，海南 澄迈 571900）

基坑钢支撑围护技术在路桥施工中的应用

符友

（澄迈县地方公路管理站，海南 澄迈 571900）

随着我国社会经济的快速发展，交通基础设施工程建设广泛开展，路桥工程的施工水平也不断提高。基坑钢支撑围护技术因为其安全性较高、性能较好且质量优等诸多优势，在路桥建设工程中广泛应用。首先对基坑钢支撑围护技术进行简要分析，其次阐述了施工原则和要点，然后结合实例分析了钢支撑围护技术在路桥施工中的应用。

基坑钢支撑；围护技术；路桥施工

0 引言

为了加强区域间的地理联系，促进地区经济发展，为人们的出行提供便利，需要加强交通运输网络建设，提升运行能力。为此，路桥工程数量日益增加。为了维护人民的生命财产安全，需要加强建设控制，在积极采用性能良好质量过关的施工材料的同时，也需要采用适宜的施工工艺，提高施工效率和质量。本文以基坑工程为例，就钢支撑围护体系施工工艺进行深入研究。

1 基坑钢支撑围护技术分析

路桥工程中基坑支护体系的应用一般会设置两道支撑结构，并将其作为基坑支撑的围护机制。与此同时，上道和下道可以采用不同的结构形式进行安装。例如上道双拼型钢进行支撑的端头，通常需要将其焊接在基坑周边的混凝土圈梁预埋铁件上。与其对应的是下道双拼型的钢支撑端头，一般将其焊接在基坑钢围模的上部。上道和下道结构的路桥工程形成了结构稳定、应力均衡的网架式基坑支撑围护结构，从而有效控制了土体的位移。

2 路桥工程基坑钢支撑围护施工

2.1 施工原则

路桥工程基坑钢支撑维护技术实际应用过程中，作业人员需要严格秉持先支撑再土方开挖的原则，也就是控制挖方以及标高，将深度控制在安装钢支撑底的标高下方15 cm。同时，采用该种支撑体系时，需要对支撑钢管进行施工检测，在受力前，需要先进行横向拉结，然后控制应力保证压杆稳固。

2.2 施工要点

路桥施工工艺的控制以及作业方案的完善对于基坑钢支撑围护技术的应用和工程建设质量的提高具有重要意义。路桥工程作业过程中，施工参数会出现变化，需控制施工误差，尤其是钢支撑围护体系钢管的安装偏差控制，可参考表1执行。作业人员也需要依据设计图纸进行操作，并谨慎选择施工材料，注意节点代换、局部调整，若出现变更需要立即向上级申请，提升作业安全水平。在实际施工中，也需要注重支撑结构制作安装和土方开挖的的工序协调，维持两者的促进关系。土方开挖为支撑结构提供了充足的空间，但是支撑结构施工也需要配合挖方。路桥工程施工过程中，也需要合理控制作业点，并保证路桥工程结构的强度和刚度，保证其负荷能力，以便缩短施工作业周期，提升工程的综合效益。

表1 钢管支撑安装允许偏差

例如，若采用放坡开挖，则必须保证施工现场土质条件符合要求，施工位置地下水水位较深，只有这样才能保证不会对周边建筑物造成扰动，也可有效保护通信或地下燃气管道。若基坑中有大量积水，需要采取适宜的降水或止水措施。降水的主要方法有集水井降水以及井点降水，而井点降水又可以分为轻型井点、喷射井点以及电渗井点、管井井点和深井泵等，见图1。

图1 轻型井点降水示意图

2.3 基坑加固

基坑加固时基坑钢支撑围护施工的重要环节，施工人员需要在基坑的周边进行820 mm、桩长25 m钻孔灌注桩施工，可增加水泥使用量，并且可添加适量的外加剂，提高施工材料性能。

2.4 支撑结构安装

支撑结构安装需注重技术、图纸交底，对施工中的支撑轴线进行检验，确定支撑结构架设的适宜位置。在施工现场测绘时，需保证测量结果的准确性，为质量控制提供参考。在安装时需要对物力资源人力资源进行优化配置，配合构件安装，提高路桥结构的强度。

3 实例分析路桥施工中基坑钢支撑围护技术的应用

3.1 工程概况

某桥梁工程基坑施工中地表为人工填土，下为全新统冲积软土、粉土、砂土沉积以及上更新统冰水沉积、冲积粘土、粉质粘土、粉土及砂土，之下叠覆上更新统冰水沉积、冲积卵石土及砂夹层透镜体，下伏白垩纪系上统灌13组厚层泥岩。为了保证基坑开挖的安全性，该工程采用了钢支撑围护方案，并设置了三道钢支撑体系，钢支撑可负荷较大的外部压力，有利于工程结构的稳定性维护。

3.2 基坑钢支撑维护施工

3.2.1 单根支撑安装与施工

钢支撑吊装到达预定位置时，因为自身体重较大易出现下挠变形，而钢支撑结构因为加工不对称，没有与中心保持统一，存在轴向力的作用，会出现附加弯矩。为了全面掌握结构的应力变化，且需要掌握钢支撑结构轴向的影响力，并且对钢支撑结构内外部应力影响因素的存在进行有效控制。为此，该工程在钢支撑跨中、上、下分别安装1只钢弦式表面应变计，对钢支撑结构的应力变化进行实时监测，工程监测点的布设见图2。

图2 支撑结构立面示意图

3.2.2 第一道支撑

第一，支撑所承受的轴向作用力占据总预加应力的80%～170%，该工程的施工作业量较大，需要对下方予以支撑便开始土方开挖施工，但是受到外部自然环境的影响，钢支撑钢管的表面经监测其温度达到了41℃～50℃。连续监测8 d、10 d后钢支撑钢管出现了轴力峰值，监测结果显示为744 kN、720 kN。监测表明土方开挖会对基坑框架结构产生较大的影响力，并且基坑结构周边的土体应力也发生了变化，并且随着开挖深度的加大压力不断提高。第二，第一道支撑结构应力正常。和前期相较而言，轴力降低，造成这一现象的主要原因是第二道钢支撑安装结束后，钢支撑结构应力平衡。因为施工现场的监测数据显示钢管的表面温度仍处于钢弦计的温度限值范围内，由此表明现场作业条件不会对支撑结构性能造成负面影响。第三，第一道支撑结构的负荷不断降级，降低幅度已达10%，这是由于三道支撑结构施工后，结构应力关系稳定。第一、二道支撑间混凝土护臂浇筑工作结束后，需要对土体进行加固防护，保证基坑应力平衡。

3.2.3 第二道支撑

首先，第二道支撑所受轴力经测量在1 421～1 617 kN范围内，占据总预应力的170%～194%。支撑结构下方需要进行土方开挖，施工作业量较大，需修凿围护挖孔桩喷射混凝土护臂，并在挖孔桩的墙身和挖孔桩间的墙体均匀涂抹混凝土，保证表面平整。第二道支撑结构施工前需要搭设临时作业平台，并且在基坑的东侧加设排水沟，为后续作业奠定基础。第三道支撑处于初装，施工量大，若未对施工现场作业条件进行有效控制，会对第二道钢支撑的应力关系造成影响，且会造成轴力的直线上升。现场监测结果显示：在第二道支撑施工过程中，需要保护钢支撑结构围护挖孔桩结构，避免对周边土体的扰动。其次，因为施工现场的温度适宜，第三道钢支撑架构施工后应力处于稳定状态，为作业提供了有力条件。当三道支撑结构均投入使用后，基坑周边的土体压力均匀分布在三道支撑结构中，而基坑周边的框架也趋于稳定。然后，第三道支撑结构需要现场吊装拆除，保证支撑结构应力恢复至初始状态，第二道支撑的轴力也不断提高，与初始阶段保持一致。在该工程竣工前，仍需监测，但是需要适当增加监测点数量，需对变化数据进行深入分析，依据数据变化以及施工的实际情况采取适宜的处理措施，保证工程建设安全和如期完工。

3.3 支撑结构拆除

支撑结构拆除后，需要按照设计方案的相关要求操作，在底板、中板、传力带强度达到规定值后，需立即拆除第二道支撑结构。当中板以及传力带强度达到设计值后，需要拆除第一道支撑结构。若楼板结构存在缺陷，则需要架设临时钢支撑，保证作业任务的顺利开展。

4 结语

综上所述，基坑钢支撑围护技术的应用对于提升路桥工程建设的安全性、稳定性、质量十分有利。但是在实际施工中，需要对自然环境、地形地貌、气候变化等因素进行综合考量，并积极采用水力学、结构学的相关专业知识，联系实践保证围护结构应力平衡。同时，需加强观测，及时完善施工质量问题，完善施工方案，促进路桥工程建设发展。

[1]陈立国,刘光鹏.钢筋混凝土与型钢组合支撑体系在深基坑施工中的应用[J].黑龙江交通科技,2010,33(4):83-84.

[2]张忠苗,赵玉勃,吴世明,等.过江隧道深基坑中SMW工法加钢支撑围护结构现场监测分析[J].岩石力学与工程学报,2010,29(6): 1270-1278.

[3]洪德海.钢支撑预加力对围护结构内力的影响分析[J].铁道勘察,2010,36(2):66-68.

[4]郭利娜,胡斌,李方成,等.武汉地铁深基坑围护结构钢支撑轴力研究[J].地下空间与工程学报,2013,9(6):1386-1393.

U445

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1009-7716（2017）09-0131-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.09.039

2017-05-02

符友（1983-），男，海南澄迈人，工程师，从事公路项目管理工作。