轨道交通14号线武宁路站深基坑支撑体系施工技术

轨道交通14号线武宁路站深基坑支撑体系施工技术

顾莲英

上海竖河建设工程有限公司

摘要：随着地铁市场的扩大，地铁工程建设中的事故频发。基坑施工中发生变形或失稳主要与钢支撑体系有关，因此，掌握钢支撑系统的施工工艺和质量控制显得尤为重要。本文结合轨道交通14号线武宁路站深基坑支护施工实例,主要分析了钢支撑体系的施工技术，对深基坑钢支撑的施工具有一定的参考价值。

关键词：轨道交通；深基坑；钢支撑；轴力自动补偿；支撑拆除

1项目简介

1.1工程概况

武宁路站位于长寿路与余姚路间的的武宁南路下方，沿武宁南路南北向布置，为地下二层岛式站台车站，车站中心里程SK14+158.027，主体规模283.3m×20.14m（内径），站台中心处顶板覆土约3.4m，底板埋深约16.89m，站中心轨面标高为-11.820m。

周边建（构）筑物情况如下:车站主体结构东北侧为智慧广场及裙房，桩基础，距离车站主体基坑最近距离约15.3m。车站主体结构东侧为怡丰大厦及裙房，桩基础，距离车站主体基坑最近距离约13.6m；申达大厦及裙房，桩基础，距离车站主体基坑最近距离6m。车站主体结构东南侧为怡乐花园及裙房，桩基础，距离车站主体基坑最近距离约11.2m。车站主体结构西侧为上海市西区电信局，浅基础，距离车站主体基坑最近距离约14.7m；达安花园及裙房，桩基础，距离车站主体基坑最近距离约7.8m。车站主体结构西南侧为达安花园及裙房，桩基础，距离车站主体基坑最近距离约18m。

图1基坑总平面图

1.2钢支撑概况

标准段基坑深约16.89m，沿基坑深度方向设置四道支撑，其中第一道为钢筋混凝土支撑，第三道为?800（t=20）钢管支撑，其余均为?609（t=16）钢管支撑。北端头井基坑深度约18.39m，沿基坑深度方向设置五道支撑，其中第一道为钢筋混凝土支撑，第四道为?800（t=20）钢管支撑，其余均为?609（t=16）钢管支撑。

南端头井基坑深度约19.16m，沿基坑深度方向设置五道支撑，其中第一道为钢筋混凝土支撑，第四道为?800（t=20）钢管支撑，其余均为?609（t=16）钢管支撑。其中1~6轴范围钢支撑加设轴力伺服系统。

图2钢支撑平面布置图

2钢支撑安装要求

在每层以及每小段的开挖过程中，当开挖出一道支撑的位置时，马上在两端墙体上测量定出该道支撑两端与围檩之间的接触点，确保支撑和墙壁的垂直和准确位置。由专业人员负责对支撑及其附件进行检查，支撑在使用前应进行试拼装，以确保支撑具有适当的长度和足够的安装精度，不使用不符合技术要求的支撑附件。

围檩和支护桩之间的间隙用细石混凝土填充，以保证支护受力均匀。第一道支撑的安装时间不能延迟。在开挖一层土方后没有进行支撑之前，支护结构上部处于悬臂力状态，这时最大水平位移发生在壁的顶部，并且随着没有支撑的曝露时间的延长而增加。如果不能进行及时支撑，就会导成墙顶位移过大，基坑顶面就会开裂。如果地表水处于渗流状态，基坑的安全性将进一步降低。

3钢支撑安装工艺

钢支撑安装工程是工程施工的重要环节，支撑安装的优劣直接影响到整个基坑的安全，所以在施工过程中必须严格按照编审后的方案施工，确保基坑安全。

3.1施工流程

3.1.1直撑安装

土方开挖至支撑底标高（安装支撑处超挖50cm)—→剥出预埋件或地墙主筋—→安装三角钢板牛腿—→现场测量钢支撑实际尺寸—→钢支撑拼装—→（轴力伺服系统拼接）—→吊装就位—→预应力施加—→检查各节点情况—→组织验收

图3支撑安装示意图

3.1.2斜撑安装

方开挖至支撑底标高（安装支撑处超挖50cm)—→剥出预埋件或—→安装型钢斜牛腿—→现场测量钢支撑实际尺寸—→钢支撑拼装—→吊装就位—→预应力施加—→检查各节点情况—→组织验收。

3.1.3带钢围檩支撑安装

土方开挖至支撑底标高（安装托架处超挖60cm)—→安装角钢托架—→钢围檩拼接—→钢围檩吊放就位并用焊接拉筋固定—→（角撑需吊装焊接型钢斜牛腿）—→焊接支撑处加强肋板—→现场测量钢支撑实际尺寸—→钢支撑拼装—→（轴力伺服系统拼接）—→吊装就位—→钢围檩与灌注桩之间的缝隙灌浆密实—→预应力施加—→检查各节点情况—→组织验收。

图4钢围檩安装示意图

具体流程如下：

（1）当坑内土方向下分层分区开挖至钢支撑设计底标高时，测量确定支撑中心标高，然后焊接钢支撑牛腿托架；（2）将地面拼接好的支撑吊放至设计位置。通过智能自动节筒身上预留孔口连接好进出油管及压力、位移数据线；（3）当支撑需要安装施加预应力时，通过事先放置在地面的现场控制柜对智能自动节按照设计值进行有权限的加载；（4）当支撑轴力或位移达到设计值后，停止智能自动节加载，液压锁自锁，确认钢支撑轴力处于设计值允许范围内；（5）将钢楔插入智能自动节活络端与筒体之间的空隙，并楔紧锁死。（6）设定好支撑轴力的上下限值，开启“轴力自动监测及补偿模式”，即完成钢支撑加载操作。（7）检查各节点情况并组织验收，通过后交下道工序挖土。

3.2安装方法

3.2.1支撑测量定位

土方开挖结束1h后支撑安装放样人员应到达施工现场，按照已计算出需安装的每根支撑中心标高及按圈梁顶面标高换算的垂深，采用钢尺锤击法，红外线水位仪，支撑安装中心是从圈梁顶面沿支护桩表面测量。钢牛腿的安装部位作好标示，以便拆除混凝土，支撑安装和钢牛腿。

3.2.2钢牛腿施工

（1）钢支撑两端采用三角悬挑板（200*300*16），将钢管临时搁在地下连续墙上，及时施加预应力。（2）钢牛腿安装位置砼凿除。（3）钢牛腿安装：钢牛腿安装位置砼凿除后，再用钢尺重锤法准确量出牛腿顶端安装标高（水平管法），将牛腿焊接在预埋件或地连墙钢筋笼主筋上，而后进行周边满焊，焊缝高度不小于8mm。

3.2.3支撑安装

当土方开挖到支护设计高程时，钢支撑位置挖到支撑水平以下50cm处，分别在基坑两边对应地凿出预埋件或地连墙钢筋，确定支撑的中心标高位置，测量该道支撑两端和地下连续墙的接触点，以确保支撑件和墙面垂直，位置合适，测量两个对应接触点之间的支撑长度，以检查地面上已拼装好的支撑。

由于该基坑采取盖挖开挖，须将钢支撑在地面上预拼装到一定长度，用吊车将支撑吊至基坑底部，挖机在底部配合，支撑两端分别搁在地连墙钢牛腿上。钢支撑就位，吊钩不能松开，将地面上轴力自补偿系统专用动力站上的进出油管以及数据线插接在钢支撑一端的智能自动节相应快速接口上。在油管和数据线连接后，可以开泵施加预应力，预应力施加到位后，在自动节活络头子中锲紧垫块，然后打开吊索，完成本次支撑的安装。在智能自动节施加预应力时，应记录预应力值以供参考。根据设计要求施加预应力。

3.2.4智能自动节预应力的施加

（1）地下连续墙达到设计强度80%后，方可施加预应力。（2）预应力施加流程为：施加应力为分两级施加。先施加50%轴力—→检查栓紧螺帽—→停顿3～5分钟后（应力损失）—→再施加应力达到设计值的100%。

3.2.5智能自动节轴力的过程调节

智能自动节系统具备支撑轴力实时监控、报警和自动补偿功能，系统可根据事先设定好的每根钢支撑的轴力设定值及上、下限值进行相应的轴力动态调整。即当支撑的实测轴力低于设定的下限时，系统会自动启动，将目标支撑的轴力加载到设定值，反之亦然。系统也可根据现场具体实际要求，进行轴力的手动增大或减小操作。以下是智能自动节系统监控页面：

图5智能自动节实时监控页面截图

图6智能自动节数据历时曲线页面截图

智能自动节系统数据范围及精度：

⑴智能自动节系统支撑设定轴力的范围为0~320吨力，可根据现场实际需求，钢支撑轴力可在授有权限的前提下任意设定；⑵轴力下限值也可根据具体工程实际需求，在设定轴力值以下任意设定。⑶智能自动节系统轴向力监测与控制的精度误差）为0.1吨力，自动节位移的监测和控制精度（误差）为0.1mm。⑷智能自动节系统采用全自动轴向力和位移实时监测，数据采集的最高频率为1秒/次（采集频率可调整）。

4支撑拆除

4.1钢支撑拆除

待底板浇筑完毕，底板和传力带达到设计强度后，视基坑监测情况，经过设计院或者总承包单位发出书面通知后原能拆除钢支撑。在拆除钢支撑的过程中，一定要加强监测，如果发现监测数据超过报警值，影响周围建筑物和管道的安全，应立即与相关部门协同处理。清理干净拆除的支撑结点和预埋件表面混凝土。由于钢支撑为高空拆除，为了保证施工安全，应根据计划设置临时脚手架，或由吊车临时托住钢支撑。

当拆除智能自动节钢支撑时，首先要拆除插入活络端的专业钢楔，通过在地面上的智能自动现场控制柜，卸载和回缩活络头，智能自动节活络回缩到位后，断开连接的油管和数据线，起吊拆除钢支撑即可。

4.2留撑拆除

待侧墙和顶板达到设计强度后，视基坑监测情况，并由设计或总包单位出具书面通知书，方可拆除钢支撑。采用挖掘机或叉车配合将钢支撑吊放至底板分解，然后用叉车转移至预留施工洞口，吊出地面装车退场。

5结语

本文结合武宁路地铁站深基坑开挖工程实例，采用钢支撑施工技术，结合经往成功的施工经验，系统总结了钢支架的施工技术。根据工程实施结果来看，钢支架施工技术措施有效地保证了基坑开挖的安全性，可为类似工程施工提供参考。

参考文献

[1]DBJ08-61-2010.基坑工程技术规程[S].

[2]GB50017-2003.钢结构设计规范[S].

[3]地铁深基坑开挖钢支撑施工技术应用研究[J]杨勃；李晓伟.黑龙江交通科技,2015-11-15.