可调式补偿预应力钢管斜抛撑施工技术

可调式补偿预应力钢管斜抛撑施工技术

张长生

（扬州市桩基集团有限公司，江苏扬州，225000）

[摘  要]：推动绿色发展，促进人与自然和谐共生，这是中国共产党第二十次全国代表大会于2022年10月16日会议上明确的重点主题之一，作为国民经济的支柱产业—建筑产业，加快发展方式绿色转型，实施全面节约战略，发展绿色低碳产业，推动形成绿色低碳的生产方式，势在必行。可调式补偿预应力钢管斜抛撑施工技术，作为一种工具式支撑，因其钢管支撑可重复利用，无污染，占用空间小，施工周期短，造价低廉，在基坑施工中应用越来越广泛。

工具式钢管支撑经常会出现预应力损失情况，影响基坑安全，常规水平向钢支撑的存在也影响地下室结构施工进度，而可调式补偿预应力钢管斜抛撑施工技术，无需设置水平支撑，仅在地下室外墙附近设置支撑，便于土方开挖和地下室施工，出现预应力损失随时可复加预应力，优势明显。

[关键词]：斜抛撑  活洛头  可调补偿预应力  绿色低碳

1.工程场地地质概况及参数

1.1工程概况

本工程位于位于扬州市广陵区头桥镇朝阳路南侧，科技路东侧，属于扬州市广陵区头桥镇。拟建设建筑物情况如下表：

建筑物一览表     表1  

1.2场地土层分布

①层素填土（Q4ml）：灰色，结构松散，主要成分为粘性土和粉性土，表层夹杂大量植物根系、场地东南角分布有建筑和生活垃圾。厚度：0.30～0.8m；层底标高:1.89～2.93m。填土的密实度差异较大，均匀性差，工程特性差。②层粉质黏土夹粉土（Q4al）：灰色，粉质黏土，软塑，切面稍有光泽,干强度及韧性中等；夹粉土,稍密，湿，摇振反应中等，切面无光泽，干强度及韧性低，以黏质粉土为主。厚度：0.90～2.20m；层底标高：0.09～1.63m。静探qc平均值为 1.011MPa，属中等压缩性低强度地基土，工程特性较差。③层淤泥质粉质黏土夹薄层粉砂（Q4al）：灰色，流塑，切面稍有光泽，干强度及韧性低，夹薄层粉砂，松散，饱和，含石英石及少量云母片。厚度：7.50～10.90m；层底标高:-9.91～-6.87m。静探qc平均值 0.424MPa。为高压缩性低强度地基土，工程特性差。④层粉土夹粉砂（Q4al）：灰黄色，稍密，湿，摇振反应中等，切面无光泽，干强度及韧性低，以砂质粉土为主，夹粉砂，松散，饱和，含石英石及少量云母片。厚度：1.30～3.30m；层底标高:-12.11～-9.40m。静探qc平均值 2.534MPa。为中等压缩性低强度地基土，工程特性较差。⑤层粉砂夹粉质粘土（Q4al）：青灰色，饱和，稍密～中密，颗粒级配良好，颗粒形状以圆形及次圆形为主，主要矿物成分为石英和长石，含少量云母碎屑；局部夹少量粉质粘土薄层，呈软塑状。厚度：1.70～4.30m；层底标高:-15.85～-11.70m。静探qc平均值 5.095MPa。为中等压缩性中低强度地基土，工程特性一般。⑥层粉砂夹粉土（Q4al）：青灰色，中密～密实，饱和，矿物成份以石英为主，颗粒级配良好，颗粒形状以圆形及次圆形为主，主要矿物成分为石英和长石，含少量云母碎屑，夹粉土，稍密，摇振反应中等，切面无光泽，干强度及韧性低。厚度：7.90～21.60m；层底标高：-35.51～-22.02m。静探qc平均值为 8.919MPa，属中等压缩性中等强度地基土，工程特性较好。⑥1层粉土夹粉砂（Q4al）：灰黄色，稍密～中密，湿，摇振反应中等，切面无光泽，干强度及韧性低，以砂质粉土为主，夹粉砂，松散，饱和，含石英石及少量云母片。本层为⑥层土中透镜层，局部缺失。厚度：0.90～2.10m；层底标高:-29.43～-20.53m。静探qc平均值 3.738MPa。为中等压缩性低强度地基土，工程特性较差。⑥2层粉质黏土夹粉砂（Q4al）：灰色，粉质黏土，软塑～软可塑，切面稍有光泽，干强度及韧性中等；粉砂，稍密，局部中密，矿物成分以石英石为主，含长石及少量云母碎屑。本层为⑥层土中透镜层，局部缺失。厚度：1.10～3.50m；层底标高：-35.11～-29.30m。静探qc平均值 5.230MPa。为中等压缩性中等强度地基土，工程特性一般。⑦层粉细砂（Q4al）：青灰色，中密～密实，饱和，矿物成份以石英为主，颗粒级配良好，颗粒形状以圆形及次圆形为主，主要矿物成分为石英和长石，含少量云母碎屑。本层未钻穿，最大揭露深度为 22.90m。静探qc平均值为 10.421MPa，属中低等压缩性中高强度地基土，工程特性好。

1.3可调式补偿预应力钢管斜抛撑基坑设计方案

拟建的基坑东侧和西北角采用SMW工法桩+可调式补偿预应力钢管斜抛撑+内侧预留土坡支护形式，即采用Φ850@600三轴搅拌桩内插H700×300×13×24@1200型钢支护，三轴搅拌桩桩长17.5m（集水坑19.5m），H700×300×13×24@1200型钢长17m(集水坑19m，间距600mm)，内侧预留土坡，坡比1：1.7，采用喷射混凝土面层，内配1目金属网+C6@250×250双向钢筋网片。SMW工法桩顶部设置冠梁，截面尺寸1200*800mm,可调式补偿预应力钢管斜抛撑采用Φ609×16钢管支撑，斜抛撑支撑长度9m。

2.可调式补偿预应力钢管斜抛撑施工

2.1基坑东侧及西北侧支护剖面图

图1      基坑东侧及西北侧支护剖面图

2.2工艺流程图

图2      可调式补偿预应力钢支撑施工工艺流程图

2.3主要施工操作要点

2.3.1安装预埋件

在浇筑冠梁和底板混凝土前，将可调式补偿预应力钢支撑的预埋件安装到位，预埋件的大小、位置、厚度要满足设计等有关文件要求，预埋板和预埋钢筋焊接牢固，满足焊接规范的要求，可调式补偿预应力斜抛撑的预埋件主要分底板中预埋件和冠梁处预埋件两种：

图3      可调式补偿预应力斜抛撑-底板处预埋件图

图4      可调式补偿预应力斜抛撑-冠梁处预埋件

2.3.2安装预埋件底板斜支撑接头安装

开挖到基坑底，预留土坡外的结构底板施工，待底板预埋件安装到位后，安装底板斜支撑接头。斜支撑接头制作如下图：

图5      斜支撑接头示意图（与钢支撑杆件“固定端”连接）

图6      斜支撑接头大样图(H型钢400*400*21*21加强接头)

2.3.3工厂定制或加工支撑主支撑标准件、活络头和固定端杆件

本工程设计的斜抛撑长度为9米，数量30个。水平钢支撑为9.7米，数量1个。定制如下钢支撑标准件：

斜抛钢支撑配桩一览表（6+1+0.5固定端+可伸缩活络头）      表2

（1）钢支撑标准节：本工程采用长度6米和1米的标准节。

图7      钢支撑标准节图

（2）固定端：本工程采用长度500mm标准节，与底板斜支撑接头焊接。

图8      固定端图

（3）活络头：本工程采用活络头长度1450mm，用于调节支撑长度，施加预应力。

图9      活络头图

2.3.4场地平整硬化处理、钢支撑拼装

现场拼接钢支撑的场地需进行硬化处理，保证拼接时候的平整度，保证钢支撑不发生弯曲变形，钢支撑拼接时，下方应采用垫木，严禁直接放在硬化地面上拼接。

图10     钢支撑拼接堆放方法示意图

2.3.5钢支撑吊装

斜抛钢支撑和水平钢支撑由25吨轮式汽车吊分段起吊安装，采用二点吊。吊点设置在0.29L（L为桩长）处（如下图所示），起吊过程中，用托绳稳住钢支撑的下部，吊机尽量减小吊臂仰角（并尽量减少吊臂促出长度），缓慢地将拼接好的钢支撑吊至安装地点。

图11     钢支撑两点吊法示意图（适合装卸吊运）

2.3.6施加预应力、插入钢垫块

     按设计要求的预应力数值，用两台100T千斤顶对称施加预应力值，端头、千斤顶各轴线要

在同一平面内，当达到设计数值后，塞紧钢楔块并焊接牢固后拆除千斤顶。

2.3.7可调预应力的复压

第一次施加预应力12小时以后，观察预应力损失情况和支护桩位移情况，如有异常，复加预应力值至设计值。施工过程中严格监控预应力数值情况，预应力损失超设计要求，在活洛头处重新安装千斤顶，进行复压。

2.3.8可调预应力钢支撑的拆除

底板浇筑后，在底板与支护桩间设素混凝土传力带,强度同底板，传力带浇筑至围护桩内侧，待混凝土达到80%后方可拆除支撑。在支撑拆除过程中一般应遵循以下原则:1、分区分段设置的支撑，也宜分区分段拆除。2、先拆区域应保证对称进行，支撑释放应力采用将2台100吨液压千斤顶放入活络端头，为方便施工并保证千斤顶顶力一致， 2台千斤顶制作专用托架固定成一整体，将其骑放在活络头子上，接通油管后即可开泵施加预应力，预应力施加到位后，及时将活络端中的钢锲块拿出，以防钢支撑运输过程中落下砸伤施工人员，然后割除连接，慢慢放下，支撑拆除为先对撑,释放支撑应力，松开活络端，从两边往中间方向拆，然后逐根拆除。

3. 可调式补偿预应力钢管斜抛撑验收

钢支撑施工验收表     表3

4. 结论

（1）可调式补偿预应力钢管斜抛撑，所有材料构件在预制厂里加工，均为模块化、标准化加工制作，原材料的验收工作可以提前至安装前，运输至施工现场即可进行吊装和安装工作，提高了施工现场装配效率和精确度，整个过程环保无污染，基坑回填结束后可以拆除和回收再利用，大大降低工程建设成本。

（2）可调式补偿预应力钢管斜抛撑，通常设置在地下室外墙附近，施工时候可以采取“中心岛”开挖方式，斜抛撑不但不影响土方大面积开挖作业，而且除外墙的地下室结构不受支撑影响，可随土方开挖即施工，钢管斜抛撑占用空间小，大大节约施工工期。

（3）可调式补偿预应力钢管斜抛撑，采用“活洛头”调整钢支撑长度和施加预应力，钢支撑长度布置灵活，适用于各类异型的基坑形状，施加预应力便捷。即预应力按设计施加后，如出现预应力损失，可以随时在活洛头处安装千斤顶进行补偿预应力，进行复压，大大保证基坑安全。

（4）可调式补偿预应力钢管斜抛撑，与传统钢筋混凝土结构支撑相比，造价低廉、绿色低碳、节约工期、技术先进、质量优良、高效节能，符合“绿色发展，促进人与自然和谐”的发展要求。

参考文献

[1]JGJ120-2012 建筑基坑支护技术规程.中国建筑工业出版社，2012.

[2]刘兴旺，施祖元.地下工程绿色支护设计与施工.北京：中国建筑工业出版社，2015.3.

[3]杨雪强,刘祖德,何世秀.论深基坑支护的空间效应[J].岩土工程学报,1998.

[4]1]甄精莲,段仲源,贾瑞晨.深基坑支护技术综述[J].工业建筑期刊.