基坑工程 基坑支撐系統(tǒng)施工

基坑工程基坑支撐系統(tǒng)施工1支撐系統(tǒng)的主要形式基坑支撐系統(tǒng)是增大圍護(hù)結(jié)構(gòu)剛度，改善圍護(hù)結(jié)構(gòu)受力條件，確?；影踩头€(wěn)定性的構(gòu)件。目前支撐體系主要有鋼支撐和混凝土支撐。支撐系統(tǒng)主要由圍檁、支撐和立柱組成。根據(jù)基坑的平面形狀、開挖面積及開挖深度等，內(nèi)支撐可分為有圍檁和無圍檁兩種，對于圓形圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基坑，可采用內(nèi)襯墻和圍檁兩種方式而不設(shè)置內(nèi)支撐。1.1圓形圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用內(nèi)襯墻方式圓形圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)襯墻方式一般由圓形基坑的地下連續(xù)墻與內(nèi)襯墻相結(jié)合。圓形結(jié)構(gòu)的“拱效應(yīng)”可將結(jié)構(gòu)體上可能出現(xiàn)的彎矩轉(zhuǎn)化成軸力，充分利用了結(jié)構(gòu)的截面尺寸和材料的抗壓性能，支護(hù)結(jié)構(gòu)較安全經(jīng)濟(jì)。同時圓形圍護(hù)結(jié)構(gòu)無內(nèi)支撐方式可在坑內(nèi)提供一個良好的開挖空間，適合大型挖土機(jī)械的施工，縮短工期。1.2圓形圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用圍檁方式圓形圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用圍檁方式一般由圓形基坑的地下連續(xù)墻與圍檁相結(jié)合。該方式與內(nèi)襯墻方式相比，在施工便利性、成本、工期上更具有優(yōu)勢。1.3內(nèi)支撐有圍檁方式內(nèi)支撐有圍檁方式從空間結(jié)構(gòu)上可分為平面支撐體系和豎向斜撐體系。根據(jù)工程的不同平面形狀，水平支撐可采用對撐、角撐以及邊桁架和八字撐等組成的平面結(jié)構(gòu)體系；對于方形基坑也可以采用內(nèi)環(huán)形平面結(jié)構(gòu)體系。支撐布置形式目前常用的主要有正交支撐、角撐結(jié)合邊桁架、圓形支撐、豎向斜撐等布置形式。正交支撐系統(tǒng)（圖3）具有剛度大、受力直接、變形小、適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，工程應(yīng)用較為廣泛，較適合敏感環(huán)境下面積較小基坑工程。但該支撐形式的支撐桿件較密集,工程量較大，出土空間較小，土方開挖效率受到一定影響。圖3：正交支撐示意圖；圖:4對撐、角撐結(jié)合邊桁架支撐示意圖對撐、角撐結(jié)合邊桁架支撐體系（圖4）近年來在深基坑工程中得到了廣泛的應(yīng)用，設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)較成熟。該支撐體系受力簡單明確，各塊支撐受力相對獨(dú)立，可實(shí)現(xiàn)支撐與土方開挖的流水作業(yè)，可縮短絕對工期，同時該支撐體系無支撐空間較大，有利于出土，可在對撐及角撐區(qū)域結(jié)合棧橋設(shè)計(jì)。圓環(huán)形支撐體系（圖5）可充分利用混凝土抗壓能力高的特點(diǎn)，基坑周邊的側(cè)壓力通過圍護(hù)墻傳給圍檁和邊桁架腹桿，最后集中傳遞至圓環(huán)。中部無支撐，空間大，有利于出土。圓形支撐體系適用于面積較大基坑。圖5：圓環(huán)形支撐示意圖采用豎向斜撐體系的基坑，先開挖基坑中部土方，施工中部基礎(chǔ)底板或地下結(jié)構(gòu)，然后安裝斜撐，再挖除周邊土方。該體系適用于平面尺寸較大、形狀不規(guī)則、深度較淺、周邊環(huán)境較好的基坑，其施工較簡單，可節(jié)省支撐材料。豎向斜撐體系通常由斜撐、腰梁和斜撐基礎(chǔ)等構(gòu)件組成，斜撐基礎(chǔ)一般為基礎(chǔ)底板，也可以地下室結(jié)構(gòu)作為斜撐基礎(chǔ)。斜撐長度較長時宜在中部設(shè)置立柱，如圖6所示。采用該支撐體系應(yīng)考慮基坑周邊土方變形、斜撐變形、斜撐基礎(chǔ)變形等因素可能造成的圍護(hù)墻位移。圖6：豎向斜撐體系1一圍護(hù)墻；2—頂圈梁；3一斜撐；4一斜撐基礎(chǔ);5—基礎(chǔ)；6—立桿；7一系桿；8一土堤1.4內(nèi)支撐無圍檁方式地鐵等狹長形基坑的施工中常采用無圍檁支撐體系，該支撐體系在地下連續(xù)墻每幅槽段應(yīng)有不少于2個支撐點(diǎn)，且墻體內(nèi)設(shè)置暗梁。該支撐體系與有圍檁的內(nèi)支撐體系較相似，施工方便，材料節(jié)省，且在支撐拆除過程中對圍護(hù)墻影響較?。坏撝误w系在結(jié)構(gòu)受力方面要求較高，在支撐端頭會產(chǎn)生較大集中力，可能會造成圍護(hù)墻局部破壞。2支撐體系布置2.1支撐體系的平面布置支撐結(jié)構(gòu)的總體布置應(yīng)根據(jù)基坑平面形狀和開挖深度、豎向圍護(hù)結(jié)構(gòu)特性、周邊環(huán)境保護(hù)要求或鄰近地下工程施工情況、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、主體工程地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工順序和方法、當(dāng)?shù)毓こ探?jīng)驗(yàn)和資源情況等因素綜合確定。長條形基坑工程可設(shè)置短邊方向的對撐體系，兩端可設(shè)置水平角撐體系；短邊方向?qū)误w系可根據(jù)基坑長邊長度、土方開挖、工期等要求采用鋼支撐或混凝土支撐，兩端角撐體系從基坑工程的穩(wěn)定性及控制變形的角度上，宜采用混凝土支撐的形式。若基坑周邊環(huán)境保護(hù)要求較高，基坑變形控制要求較為嚴(yán)格時，或基坑面積較小、基坑邊長大致相等時，宜采用相互正交的對撐布置方式。若基坑面積較大、平面不規(guī)則，且支撐平面中需留設(shè)較大作業(yè)空間時，宜采用角部設(shè)置角撐、長邊設(shè)置沿短邊方向的對撐結(jié)合邊桁架的支撐體系?；悠矫鏋橐?guī)則的方形、圓形或者平面雖不規(guī)則但基坑邊長尺寸大致相等時，可采用圓環(huán)形支撐或多圓環(huán)形支撐體系?；悠矫嬗邢蚩觾?nèi)折角（陽角）時，可在陽角的兩個方向上設(shè)置支撐點(diǎn)，或可根據(jù)實(shí)際情況將該位置的支撐桿件設(shè)置為現(xiàn)澆板，還可對陽角處的坑外地基進(jìn)行加固，提高坑外土體的強(qiáng)度，以減少圍護(hù)墻側(cè)向壓力。一般情況下平面支撐體系由腰梁、水平支撐和立柱組成。根據(jù)工程具體情況，水平支撐可用對撐、對撐桁架、斜角撐、斜撐桁架以及邊桁架和八字撐等形式組成的平面結(jié)構(gòu)體系，如圖7。圖7：水平支撐體系,1一圍護(hù)墻；2—腰梁；3一對撐；4—八字撐；5一角撐;6一系桿；7—立柱；8一對撐桁架；9一斜撐桁架支撐平面位置應(yīng)避開主體工程地下結(jié)構(gòu)的柱網(wǎng)軸線。當(dāng)采用混凝土圍檁時，沿圍檁方向支撐點(diǎn)的間距不宜大于9m,采用鋼圍檁時支撐點(diǎn)間距不宜大于4m。采用無圍檁支撐體系時，每幅槽段墻體上應(yīng)設(shè)2個以上對稱支撐點(diǎn)。若相鄰水平支撐間距較大，可在支撐端部兩側(cè)與圍檁間設(shè)置八字撐，八字撐宜對稱設(shè)置。基坑平面有陽角時，應(yīng)在陽角兩個方向上設(shè)支撐點(diǎn)，地下水位較高的軟土地區(qū)尚宜對陰角處的坑外地基進(jìn)行處理。2.2支撐體系的豎向布置在豎向平面內(nèi)布置水平支撐的層數(shù)，應(yīng)根據(jù)開挖深度、工程地質(zhì)條件、環(huán)境保護(hù)要求、圍護(hù)結(jié)構(gòu)類型、工程經(jīng)驗(yàn)等確定。上下層水平支撐軸線應(yīng)布置在同一豎向平面內(nèi)，豎向相鄰水平支撐的凈距不宜小于3m,當(dāng)采用機(jī)械坑下開挖及運(yùn)輸時，尚應(yīng)適當(dāng)放大。設(shè)定的各層水平支撐標(biāo)高，不得妨礙主體地下結(jié)構(gòu)的施工。一般情況下圍護(hù)墻頂水平圈梁可與第一道圍檁結(jié)合，當(dāng)?shù)谝坏浪街螛?biāo)高低于墻頂圈梁時可另設(shè)腰梁，但不宜低于自然地面以下3m。當(dāng)為多層支撐時，最下一層支撐的標(biāo)高在不影響主體結(jié)構(gòu)底板施工的條件下，應(yīng)盡可能降低。立柱應(yīng)布置在縱橫向支撐的交點(diǎn)處或桁架式支撐的節(jié)點(diǎn)位置，并應(yīng)避開主體結(jié)構(gòu)梁、柱及承重墻的位置，立柱的間距一般不宜超過15m；立柱下端一般應(yīng)支撐在較好土層上或錨入鉆孔灌注樁中，開挖面以下埋入深度應(yīng)滿足支撐結(jié)構(gòu)對立柱承載力和變形的要求。豎向斜撐體系的斜撐長度大于15m時，宜在中部設(shè)置立柱:斜撐宜采用型鋼或組合型鋼。豎向斜撐宜均勻?qū)ΨQ布置，水平間距不宜大于6m；斜撐與坑底間的夾角不宜大于35°,在地下水位較高的軟土地區(qū)不宜大于26°,并應(yīng)與基坑周邊土體邊坡一致。斜撐基礎(chǔ)與圍護(hù)墻間的水平距離不宜小于圍護(hù)墻在開挖面以下插入深度的1.5倍。斜撐與腰梁、斜撐與基礎(chǔ)以及腰梁與圍護(hù)墻間的連接應(yīng)滿足斜撐水平分力和垂直分力的傳遞要求。3支撐材料作為水平支撐的材料主要有木材、鋼管和型鋼、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。木材支撐以圓木為主，一般用于簡單的小型基坑。采木材作為支撐材料施工十分方便，還可用于搶險(xiǎn)輔助支撐。鋼管和型鋼是工廠定型生產(chǎn)的規(guī)格化材料，鋼管一般有609mmX16mm、609mmX14mm、580mmX14mm,580mmX12mm,406mm等型號，H型鋼有焊接H型鋼和軋制H型鋼。鋼支撐質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、可施加預(yù)應(yīng)力、施工速度快、可重復(fù)使用，已廣泛應(yīng)用。.鋼筋混凝土支撐一般在現(xiàn)場澆筑。該類型支撐桿件設(shè)計(jì)靈活、整體性好、可靠度高、節(jié)點(diǎn)易處理，但施工工序多，后期支撐拆除費(fèi)工費(fèi)時。4支撐系統(tǒng)構(gòu)造措施4.1鋼支撐鋼支撐結(jié)構(gòu)形式較多，結(jié)構(gòu)形式的選擇應(yīng)考慮地質(zhì)及環(huán)境條件、平面尺寸、深度及地下結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和施工要求等諸多因素，常見結(jié)構(gòu)形式的構(gòu)造措施如以下節(jié)點(diǎn)構(gòu)造圖所示。（圖8）為鋼管支撐與圍檁、立柱連接節(jié)點(diǎn)詳圖。圖8：鋼管支撐節(jié)點(diǎn)詳圖（a）單肢鋼管支撐與格構(gòu)式立柱連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造詳圖；（b）雙肢鋼管支撐與格構(gòu)式立柱連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造詳圖;（c）鋼管支撐與H型鋼圍檁連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造詳圖；（d）雙肢鋼管與八字撐連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造詳圖（圖9）為H型鋼支撐與圍檁連接節(jié)點(diǎn)詳圖。圖9：H型鋼支撐節(jié)點(diǎn)詳圖（a）斜撐與圍檁連接節(jié)點(diǎn)牛腿詳圖；b）八字撐與圍檁連接節(jié)點(diǎn)詳圖；（C）鋼圍檁連接點(diǎn)詳圖；（d）鋼圍檁異形連接節(jié)點(diǎn)詳圖；（e）鋼圍檁轉(zhuǎn)角處連接節(jié)點(diǎn)詳圖一；（f）鋼圍檁轉(zhuǎn)角處連接節(jié)點(diǎn)詳圖二鋼支撐構(gòu)件連接可采用焊接或高強(qiáng)螺栓連接；腰梁連接節(jié)點(diǎn)宜設(shè)置在支撐點(diǎn)附近且不應(yīng)超過支撐間距的1/3；鋼腰梁與圍護(hù)墻間宜采用細(xì)石混凝土填充，鋼腰梁與鋼支撐的連接節(jié)點(diǎn)宜設(shè)加勁板；支撐拆除前應(yīng)在主體結(jié)構(gòu)與圍護(hù)墻之間設(shè)置換撐傳力構(gòu)件或回填夯實(shí)。4.2混凝土支撐混凝土支撐在達(dá)到一定強(qiáng)度后具有較大剛度，變形控制可靠度高，制作方便，對基坑形狀要求不高，對基坑周邊環(huán)境具有較好的保護(hù)作用，已被廣泛采用。鋼筋混凝土支撐構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C20,同一平面內(nèi)宜整體澆筑。圖10為鋼筋混凝土支撐與圍檁連接節(jié)點(diǎn)的詳圖。圖10：混凝土支撐與圍:檁連接大樣圖（a）圍檁與圍護(hù)結(jié)構(gòu)連接大樣；（b）圈梁或圍檁折角加強(qiáng)筋構(gòu)造；（c）支撐擴(kuò)大頭與圈梁圍檁連接大樣;（d）雙支撐與圍檁的連接大樣；（e）單支撐與圍檁的連接大樣；（f）支撐相交處倒角處理。圖11為鋼筋混凝土支撐與立柱連接節(jié)點(diǎn)的詳圖。圖11：混凝土支撐與立柱連接大樣圖圖11：混凝土支撐與立柱連接大樣圖(a)支撐與偏心立柱連接平面一；(b）支撐與偏心立柱連接平面二；(c)支撐鋼筋與立柱連接；(d)十字交叉支撐與偏心立柱連接；(e)斜交支撐與偏心立柱連接5鋼支撐施工工藝流程機(jī)械設(shè)備進(jìn)場→測量放線→土方開挖→設(shè)置圍檁托架→安裝圍檁→設(shè)置立柱托架→安裝支撐→支撐與立柱抱箍固定→圍檁與圍護(hù)墻空隙填充→施加預(yù)應(yīng)力。2.施工要點(diǎn)（1）鋼支撐常用形式有鋼管支撐和H型鋼支撐。鋼圍檁多采用H型鋼或雙拼工字鋼、雙拼槽鋼等，截面寬度一般不小于300mm?？赏ㄟ^設(shè)置在圍護(hù)墻上的鋼牛腿與墻體連接，或通過墻體伸出的吊筋予以固定，圍檁與墻體間的空隙用細(xì)石混凝土填塞。如圖12。圖12：鋼圍標(biāo)與支護(hù)墻的固定（a）鋼牛腿支撐鋼圍標(biāo)；（b）用吊筋固定鋼圍檁

1一鋼圍檁；2一填塞細(xì)石混凝土；3一支護(hù)墻體；4一鋼牛腿；5—吊筋

（2）支撐端頭應(yīng)設(shè)置一定厚度的鋼板作封頭端板，端板與支撐桿件間滿焊，焊縫高度與長度應(yīng)能承受全部支撐力或與支撐等強(qiáng)度。必要時可增設(shè)加勁板，加勁板數(shù)量、尺寸應(yīng)滿足支撐端頭局部穩(wěn)定要求和傳遞支撐力的要求，如圖13（a）為方便對鋼支撐預(yù)加壓力，端部可做成“活絡(luò)頭”，活絡(luò)頭應(yīng)考慮液壓千斤頂?shù)陌惭b及千斤頂頂壓后鋼楔的施工?！盎罱j(luò)頭”的構(gòu)造如圖13（b）。鋼支撐軸線與圍檁不垂直時，應(yīng)在圍檁上設(shè)置預(yù)埋鐵件或采取其他構(gòu)造措施以承受支撐與圍檁間的剪力。圖13：鋼支撐端部構(gòu)造（a）固定端頭；（b）活絡(luò)端頭1一鋼管支撐；2一活絡(luò)頭；3一端頭封板；4一肋板；5一鋼楔（3）水平縱橫向鋼支撐宜設(shè)置在同一標(biāo)高，宜采用定型的十字接頭連接，該種連接整體性好，節(jié)點(diǎn)可靠。釆用重疊連接施工方便，但整體性較差。縱橫向水平支撐采用重疊連接時，相應(yīng)圍檁在基坑轉(zhuǎn)角處不在同一平面內(nèi)相交，也需采用重疊連接，此時應(yīng)在圍檁端部采取加強(qiáng)構(gòu)造措施，防止圍檁端部產(chǎn)生懸臂受力狀態(tài)?？刹捎萌鐖D14的連接方式。圖14：圍檁疊接示意圖（a）平面圖；（b）A—A剖面圖1一下圍檁；2—上圍檁；3一連接肋板；4一連接角鋼；5—細(xì)石混擬土；6—圍護(hù)樁（4）立柱間距應(yīng)根據(jù)支撐穩(wěn)定及豎向荷載大小確定，一般不大于15m。常用截面形式及立柱底部支承樁的形式如圖15，立柱穿過基礎(chǔ)底板時應(yīng)采取止水構(gòu)造措施。圖15：:角鋼拼接格構(gòu)柱1—止水片；2—格構(gòu)柱（5）鋼支撐應(yīng)按要求施加預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力一般為設(shè)計(jì)應(yīng)力的50%?75%。鋼支撐預(yù)應(yīng)力施加可減少圍護(hù)墻體的側(cè)向位移，并使支撐受力均勻。施加預(yù)應(yīng)力的方法有兩種，一種是用千斤頂在圍檁與支撐交接處加壓，在縫隙處塞鋼楔錨固，然后撤去千斤頂；另一種是用特制的千斤頂作為支撐部件，安裝在各支撐上，預(yù)加應(yīng)力后保留至支撐拆除。支撐安裝完畢后應(yīng)及時檢查各節(jié)點(diǎn)的連接情況，經(jīng)確認(rèn)符合要求后方可施加預(yù)壓力，預(yù)壓力施加宜在支撐兩端同步對稱進(jìn)行；預(yù)壓力應(yīng)分級施加，重復(fù)進(jìn)行，加至設(shè)計(jì)值時，再次檢查各連接點(diǎn)的情況，必要時應(yīng)對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行加固，待額定壓力穩(wěn)定后鎖定。6混凝土支撐施工混凝土支撐體系宜在同一平面內(nèi)整體澆筑，支撐與支撐、支撐與圍檁相交處宜采用加腋等構(gòu)造措施，使其形成剛性節(jié)點(diǎn)。支撐施工時宜采用開槽澆筑的方法，底模板可用素混凝土、木模、小鋼模等鋪設(shè)，土質(zhì)條件較好時也可利用槽底做土模；側(cè)模多用木?；蜾撃０濉；炷林螡仓皯?yīng)保持基槽平整，底模支立牢固。支撐與立柱的連接，在頂層支撐處可采用鋼板承托方式，其余支撐位置一般可由立柱直接穿過，如圖16。:圖16：支撐與立柱、圍護(hù)墻的連接1一鋼立柱；2一支撐；3一承托鋼板;

4一插筋；5一支護(hù)墻；6一懸吊鋼筋;7—冠梁；8一腰梁中間腰梁與圍護(hù)墻間應(yīng)澆筑密實(shí)，懸吊鋼筋直徑不宜小于20mm,間距一般為1?1.5m,兩端應(yīng)彎起，吊筋插入腰梁的長度不小于40d應(yīng)清理與腰梁接觸部位的圍護(hù)墻，鑿除鋼筋保護(hù)層，在圍護(hù)墻主筋上焊接吊筋，如圖16。挖土?xí)r必須堅(jiān)持先撐后挖的原則，上層土方開挖至圍檁或支撐下沿位置時，應(yīng)立即施工支撐系統(tǒng)，且需待支撐達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度方可進(jìn)入下道工序，若工期較緊時可采取提高混凝土強(qiáng)度等級的措施。應(yīng)保證圍檀與內(nèi)支撐配筋方位與設(shè)計(jì)規(guī)定的方位一致，同時面層鋼筋和構(gòu)造鋼筋布置應(yīng)滿足設(shè)置爆破孔位的要求。鋼筋綁扎時應(yīng)將監(jiān)測所需的傳感器及時預(yù)埋且做好保護(hù)工作。采用地下連續(xù)墻圍護(hù)時，圍檁施工縫應(yīng)設(shè)置在地下連續(xù)墻的中間位置，禁止設(shè)置在接縫處。7支撐立柱施工支撐立柱用于承受支撐自重等荷載，支撐立柱通常采用鋼立柱插入立柱樁的形式。立柱一般采用角鋼格構(gòu)式鋼柱、H型鋼式立柱或者鋼管式立柱。立柱樁通常釆用灌注樁,該灌注樁可利用工程樁，也可新增立柱樁。角鋼格構(gòu)柱構(gòu)造簡單、便于加工、承載力較大，在各種基坑工程中廣泛應(yīng)用，常見的角鋼格構(gòu)柱采用4根角鋼拼接通過綴板拼接，最常用的角鋼格構(gòu)柱斷面邊長為420mm、4