第３期 ２０１５年０９月 岩土锚固工程 浅谈钢支撑在基坑支护中的应用及监测分析 蒙湫丽王建成崔建鹏 肖振楠 （北京市机械施工有限公司） ［摘要］ 由于基坑钢支撑支护体系具有安全稳定、环保、施工进度快等优点，在隧道、桥梁及基坑 支护施工建设中广为应用。本文结合实例通过简单介绍钢支撑在基坑支护中的应用，分析基坑钢支撑 支护技术在基坑支护施工中的技术要点、施工方法并提出了改善措施，给未来钢支撑施工提供一些参 考或启发。 ［关键词］基坑支护钢支撑施工监测 １ 工程概况 国家计算机网络与信息安全管理中心综 为９．ＯＯｍ、９．４２ｍ、９．６２ｍ。基坑东西长约 ９４。５ｍ，南北宽约１５．８ｍ。 基坑南侧离已有建筑结构地下室约７ｍ， 合楼动力增容机房工程位于北京市朝阳区裕 民路甲３号，其东侧为裕民东路，南侧为国 家计算机网络与信息安全管理中心综合楼， 北侧为元大都城垣遗址公园。拟建建筑地上 ７层，地下２层，建筑物高度约３０．ＯＯｍ，基础 埋深约９ｍ。本工程±０．Ｏ０为４８．４０，自然地 综合考虑各方面因素影响及受周边环境， 本工程基坑南北方向主要采用钢管撑支护，所 用材料为 ６０９（ｔ＝１４）焊接钢管。通过钢围 檩支顶在护坡桩体上。钢围檩为两根４５ｂ工字 钢并放。钢支撑共２８根，安装在桩顶标高以下 面标高约为４７．６２ｍ，基底标高为一９．７８ｍ， 局部为一１０．２０ｍ￣１］－ｌ０．４０ｍ，基坑开挖深度 ２．４ｍ，具体平面布置如图ｌ所示，剖面图如图２ 所示。 Ｎ 图１ 钢支撑平面布置图 ２基坑钢支撑施工 ２．１钢支撑施工工艺流程 土方开挖一构件进场一支撑编号一对号运 一钢支撑与围檩连接一钢支撑拆除。 ２．２土方开挖 土方开挖时要与土方单位配合，考虑后期 钢托安装、钢管吊装，应使挖方工作面低于围 到现场一法兰盘、活络头及钢管拼接一组装三 角形围檩托架一安装围檩一钢支撑吊装就位校 正一施加预应力一紧固钢楔一拆除液压千斤顶 檩中心线标高１．２ｍ，并平整好吊车操作范围内 的场地，以便于吊车吊装施工。 ・１８・ 第３期 ２０１５年ｏ９月 岩土锚固工程 ＹＡＮＴＵ ＭＡＯＧＵ ＧＯＮＧＣＨＥＮＧ 图４钢围檩对撑、斜撑节点平面图 为保证现场围檩对接的施工质量，采用连 接夹板、安装螺栓进行临时固定的技术措施。 其质量控制要点如下： 吊装就位，对按时，需将四面连接夹板用螺栓 固定，在支撑下面设置三处水平托架保持水平 度，然后进行焊接。钢支撑安装后，检查钢支撑 两侧间隙情况，根据情况顶进活动端，使围檩受 推力发挥支撑作用，当固定端顶紧钢支撑就位 检查合格后，将固定端与钢托焊接牢固。活动端 的千斤顶顶紧后，对活动端钢托和支撑加塞钢 板进行焊接固定，最后拆除千斤顶。千斤顶应放 （１）钢围檩安装尺寸的精确直接影响钢支 撑是否能够安装上，因此必须将此工作作为一 项重点工作来做。 （２）吊装围檩注意吊装顺序的选择：先两 端再中间、先圆弧再直线。 （３）围檩的支撑钢托如果不在一个平面 上，则必须采取增加垫片在钢托上，使钢托和 在围檩及钢管中间位置，两侧各一顶，平均施加 应力。施加应力完毕后应将自由端与钢托之间 围檩必须完全接触受力。 （４）围檩焊缝为２级焊缝，探伤检测数量 为２０％。 的空隙用钢板塞紧焊牢。钢管安装完毕后，检 查钢管支撑挠曲度。本工程设计单位提出钢支 撑的上曲≤Ｌ／ＩＯ００，下挠≤２０ｍｍ，并记录支撑 原始的挠曲度。 ２．９钢支撑拆除 （５）吊装围檩选择用吊车直接起吊的方 式。注意围檩吊点的选择及吊点的焊接质量。 ２．７钢支撑防坠落装置 钢支撑吊装时要做好防坠落措施并禁止在 基坑支撑安装工作面范围内所有的其他施工作 业施工。钢支撑防坠落装置，固定在冠梁与钢支 钢支撑的拆除施工工艺：支撑起吊收紧一施 加预应力一拆去钢楔一卸下千斤顶一吊出支撑。 钢管支撑挠度和应力量测：支撑采用组合 钢构件，由现场自行设计、加工。安设钢支撑安 装后，加强钢管挠度及应力量测，以确保施工安 全和周边环境的稳定。在钢支撑中部上端焊标 志尺，在施加预应力和开挖土方过程中，采用 水准仪直接量测钢支撑的最大挠度。 在基坑中部钢支撑的一端加设ＦＬＪ一４０型振 撑之间，固定构件在连梁中预埋或可以用膨胀 螺栓固定，固定构件用钢丝绳与钢支撑连接。 ２．８ 钢支撑吊装就位校正、施加预应力及紧 固钢楔 钢管安装顺序由西向东进行施工，钢管拼 接检查合格的钢支撑按部位进行编号，整体 弦式反力计，并在钢支撑的两端上下面分别粘 ・２０・ 第３期 岩土锚固工程 ＹＡＮＴＵ ＭＡ０ＧＵ ＧＯＮＧＣＨＥＮＧ Ｎ０．３ ２０１５午ｏ９月 Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２０１５ 接钢弦式应变片，测量钢支撑的轴力。 支撑体系拆除的过程就是支撑的倒换过程， 直接承压钢板应要铣平，螺栓连接时必须紧 固，防止钢管支撑偏心受压。 （４）端头斜撑处钢围檩及支撑头，必须严 当永久结构达到设计强度后拆除钢管支撑，把钢 格按设计尺寸和角度加工焊接、安装，保证支 管斜撑所承受的土压力转至永久支护结构。 撑为轴心受力。 当钢支撑下的结构施工做到钢支撑处时， 并且此时的混凝土达到设计强度时，便可拆卸 （５）钢围檩及钢支撑加工前要根据设计所 提供的轴、运输及吊装能力进行杆件设计具体规 钢支撑。在钢支撑拆卸前先在各钢管与钢管的 接点处架设一托架，起固定钢管作用，然后将 预加力端的钢楔卸去，此时松去各钢管连接处 的螺栓，螺栓卸下之后，用塔吊将钢管吊到地 上。钢管与钢围檩（预埋件）的固定端，可采 用氧焊法，将焊接处割断而卸掉。钢围檩也是 用氧焊法将之各个部件分割出去。 划，杆件加工的单元长度拼接螺孔及螺栓的设 计，拼接螺栓既要保证刚度及强度又要方便安装 及拆除。要设计预应力的特殊接头杆件，使预应 力施工能顺利进行，满足杆件预加应力要求。 （６）杆件必须由有钢结构加工能力的加工 厂加工，要保证钢支撑的轴线、尺寸、拼接部 位的准确。出厂前除必须对焊缝、型钢、钢板 ３施工质量控制 ３．１施工中遇到的问题及解决方法 （１）护坡桩侧面不平整，如果直接安装围 檩平整度不好，影响受力。 解决办法是在护坡桩与围檩之间垫上钢板 使同一面各排桩之间平整度一致，受力在同一 直线有助于减少钢撑应力损失。 进行合格检验外，特别要对轴线尺寸、拼接进 行检验，只有合格方可出厂。 （７）钻孔桩下设的托架，其安设部位必 须用仪器精确放样，对钻孔桩表面必须进行修 整，使钢围檩安装后能与桩身密贴，使支撑力 通过围檩均衡到各桩上。 （８）基坑开挖施工要与钢支撑安设密切配 合，统筹安排，分段开挖，支撑及时跟上，安 （２）钢托柱安装考虑用护坡桩植筋施工方 法，因为开始设计方案是桩锚支护，后面才改 成内支撑支护形式，此时护坡桩已经施工完毕 没有预埋件并且工期紧张不适用植筋施工。 装时各卡切轴线要一致，拼接部位要对整，上 足所有螺栓，并用扭矩扳手拧至所需扭矩。 （９）系杆应与钢管保持垂直，系杆的开口 解决办法是小钢托与护坡桩的连接改用 ＹＧ２型胀管螺栓连接，此施工方法不仅符合受 力要求而且还提高了施工进度。 （３）场地狭窄，现场无足够的加工场地。 解决办法是分批进场，进场后组装检验安 与钢管、围檩外形应匹配，系杆与钢管及围檩 焊接应饱满密实。 （１０）备足各种不同厚度钢板，但接头部 位用千斤顶施加预应力后及时在接头空隙部位 插入钢板，确保预加应力的有效性。为保证支 护，必要时可将插入钢板临时与钢支撑焊连。 支撑拆除时，要先施加预应力，抽出插垫钢 装加压有序进行，为下一批材料进场创造空间。 ３．２施工质量控￣＇１４ｅ点 （１）焊距太大时，焊缝易出现气孔。距离 太小，则保护罩易被飞溅堵塞，需经常清理保护 罩。严重时，出现大量气孔，焊缝金属氧化，甚至 板，对横撑卸荷后再进行，以保证施工安全。 ４基坑监测稳定性分析 深基坑监测是信息化施工常用的一种方 法，在确保深基坑开挖安全上起着十分重要的作 导电嘴与保护罩之间产生短路而烧损，必须频繁 更换。合适的距离根据使用电流大小而定。 （２）千斤顶预加轴力必须均匀加载，对侧 的檩托要托住横支撑防止横支撑下落。 （３）拆除横支撑时要各钢支撑均匀施加卸 用。钢支撑监测的主要内容有支撑轴力、支护 桩位移和沉降变形、基坑周边地表沉降、基坑 周边管线的位移沉降、基坑周边构建物的位移 沉降、基坑隆起、地下水位变化等。 载预应力。所有支撑连接处，均应垫紧贴密， ・２１・ 第３期 岩土锚固工程 ＹＡＮＴＵ ＭＡＯＧＵ ＧＯＮＧＣＨＥＮＧ Ｎ０．３ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２０１５ ２０１５年０ｇ月 ４．１基坑变形监测结果分析 基坑变形观测基准点布设在两倍基坑深度范 围外。变形观测点平面布置见图５。基坑水平位移 监测结果如表１所示，沉降观测结果如表２所示。 』‘ ▲ ▲ ▲ ‘ ７ ／一 ／一８ 一９ 图５基坑监测点平面布置图 水平位移测量累积位移值（单位：ｍｍ） 表１ 测点数 测点１ 测点２ 测点３ 测点４ 测点５ 测点６ 测点７ 测点８ 测点９ ２Ｏ１２年３月 ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ２０１２年４月 ２ ２ １ ０ ２ ２ ｌ １ ０ ２Ｏ１２年５月 ２ ３ ２ ２ ｌ ３ ２ ２ １ ２ｏ１２年６月 ３ ４ ３ ３ ３ ２ ４ ５ ４ ２０１２年７月 ４ ３ ３ ２ ２ ３ ３ ３ ４ ２ｏ１２年８月 ４ ３ ３ ２ ２ ２ ３ ３ ４ 表２ ２ｏ１２年８月 ２ ２ ２ ２ ２ ３ ４ 基坑支护沉降观测累积位移值（单位：ｒｎｍ） 测点数 测点ｌ 测点２ 测点３ 测点４ 测点５ 测点６ 测点７ ２０１２年３月 ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ２Ｏ１２年４月 １ ２ ２ Ｏ １ ｌ ｌ ２ｏ１２年５月 ｌ ２ ３ ２ ２ ２ ２ ２Ｏ１２年６月 ３ ３ ２ ３ ３ ３ ３ ２ｏ１２年７月 ２ ２ ２ ２ ２ ３ ４ 测点８ 测点角１ 测点角２ ０ ０ ０ ｌ ０ ０ ２ ｌ ２ ５ １ ２ ４ ０ １ ４ ０ １ 从位移观测结果可以看出：基坑水平位移 在Ｏｍｍ～４ｍｍ之间，沉降位移在Ｏｍｍ～５ｍｍ之 间。在土方开挖、钢支撑安装时位移均有明显 变化，但是均在规范及设计要求范围内，因此 监测结果显示，本工程支护体系安全、稳定， 满足后续施工要求。 ４．２基坑钢支撑轴力监测结果分析 钢支撑轴力变化监测结果见表３及图６。 ・２２・ 第３期 岩土锚固工程 Ｎ０．３ ２０１５年０９月 ＹＡＮＴＵ ＭＡＯＧＵ ＧＯＮＧＣＨＥＮＧ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２０１５ 监测过程各轴力变化统计表 表３ 支撑测点 设计允许 锁定值 初始值 损失值百分 测量最大值 最大值百分 监测方法 值（ｋＮ） （ｋＮ） （ｋＮ） 比 （Ｉ ） 比 钢支撑１ １３０８ ３００ ２４５ １８％ ７００ ５４％ 应力计 钢支撑７ １３０８ ３００ ２０４ ３２％ ７０９ ５４％ 应力计 钢支撑１４ １３０８ ３００ １７３ ４２％ ７４３ ５７％ 应力计 钢支撑１５ １３０８ ３００ １８７ ３８％ ７２３ ５５％ 应力计 钢支撑２１ １３０８ ３００ １８０ ４０％ ７０３ ５４％ 应力计 钢支撑２５ １３０８ ３００ １７０ ４３％ ５９０ ４５％ 应力计 钢支撑２７ １３０８ ３００ １７３ ４２％ ５９７ ４６％ 应力计 钢支撑２８ １３０８ ３００ ｌ７ｌ ４３％ ５８５ ４５％ 应力计 钢支撑２９ １３０８ ３００ １５９ ４７％ ５７５ ４４％ 应力计 钢支撑３０ １３０８ ３００ １７０ ４３％ ５７３ ４４％ 应力计 －—・■一钢支撵１ －－■一钢支撵７ —－一钢支ｊ掌ｌ５ — 钢支撵ｎ ． 钢支撵２５ 十钢支撑２７ —＿－钢支捧２８ 一钢支撵２９ ～钢支摄１４ ——・一钢支撑３ｏ 图６基坑钢支撑轴力变化图 通过以上图表分析可得： （２）钢支撑支护具有环保的优点：等宽规 （１）本工程在土方开挖，内支撑安装和拆 律的支护结构支撑可以做成工具式重复使用， 除时水平及沉降位移均有明显变化，但均在安 钢支撑拆除方便并且拆除后不会形成大量建筑 全范围内。 垃圾有利于环境保护。 （２）基坑不同部位的钢支撑各测点测得的 （３）钢支撑支护相对钢筋混凝土内支撑及 应力大体相当，应力损失在ｌ８％～４７％之间， 桩锚支护没有养护期。本工程初始设计是桩锚支 测量值最大百分比在４４％～５７％之间，基坑变 护形式，因周边环境影响改用钢支撑支护形式。选 形稳定，均在设计及相关规范要求之内。 用钢支撑支护比桩锚杆支护工期缩短了两个星期， 因此选用钢支撑支护形式有利于提高施工进度。 ５结语 （４）通过基坑监测分析钢支撑支护体系具 内支撑按材料分为钢支撑和混凝土支撑两 备安全稳定性。 种，可以采用单一的材料也可以混用，本工程采 用单一的钢支撑支护在施工中总结出以下结论： 参考文献 （１）钢支撑主要采用钢管或型钢预制后现 ［１】 岩土锚固技术与应用新发展 ．北京：人民 场拼装而成，节点一般采用焊接或螺旋连接， 交通出版社，２０１２． 适用于对称布置方案。 【２】 城市建设理论研究 ，２０１１．３０． ・２３・
