地鐵車站基坑鋼支撐施工工藝

1、2010年度優(yōu)秀科技論文(技術(shù)總結(jié))地鐵車站基坑鋼支撐施工工藝2010年度優(yōu)秀科技論文（技術(shù)總結(jié)）地鐵車站基坑鋼支撐施工工藝第 頁共7頁3頁共7頁2鋼支撐施工第1頁共7頁地鐵車站基坑鋼支撐施工工藝【內(nèi)容提要】：本地鐵車站采用鉆孔樁+鋼支撐做前期支護(hù)，文章內(nèi)容介紹鋼支撐的安裝及支護(hù)。【關(guān)鍵詞】：地鐵；基坑；鋼支撐；鋼圍檁；工程概況哈爾濱南站站為哈爾濱市軌道交通一號(hào)線一期工程的起始站，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為雙柱三跨雙層矩形結(jié)構(gòu)和單柱雙跨雙層結(jié)構(gòu)。SK0+41.400SK0+193.250采用明挖施工，SK0+193.250SK0+294.400采用蓋挖法施工。車站基坑開挖深度為18.1m14.2m,標(biāo)準(zhǔn)段寬1

2、9.4m，周邊建筑物多，因此，本站主體基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)安全等級為一級，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為1.1，基坑環(huán)境保護(hù)等級為一級，地面最大沉降量W0.1%H，圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平位移W0.14%H（H為基坑開挖深度）；即地面最大沉降量14.2mm；圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平位移20mm。車站標(biāo)準(zhǔn)段采用鉆孔樁+鋼支撐支護(hù)。明挖段基坑支撐采用4道609鋼管支撐，第一道鋼管支撐壁厚為12mm，其余三道鋼管撐壁厚為16mm，鋼管撐水平間距為4米；蓋挖段采用車站頂板作為第一道支撐，除此之外還需要架設(shè)3道鋼管撐，鋼管撐壁厚為16m，鋼管撐水平間距為3.5m。車站明挖段采用4道609鋼管撐，第一道鋼管撐軸力設(shè)計(jì)值275KN，第二道鋼管撐

3、軸力設(shè)計(jì)值為1837.6KN,第三道鋼管撐軸力設(shè)計(jì)為2270KN，第四道鋼管撐軸力設(shè)計(jì)值為1614.25KN；明挖段斜撐軸力設(shè)計(jì)值分別為：第一道為388.97KN，第二道設(shè)計(jì)值為2599.15KN，第三道設(shè)計(jì)值為3210.75KN，第四道設(shè)計(jì)值為2283.24KN。蓋挖段處采用3道609鋼管撐及頂板作為第一道支撐，第二道鋼管撐軸力設(shè)計(jì)值為1519KN，第三道鋼管撐軸力設(shè)計(jì)值為1815KN，第四道鋼管撐軸力設(shè)計(jì)值為1781KN；蓋挖段斜撐設(shè)計(jì)值分別為：第二道設(shè)計(jì)值為2148.52KN，第三道設(shè)計(jì)值2567.19KN，第四道設(shè)計(jì)值2519.10KN。明挖段支撐預(yù)加力分別為：N1=200KN、N2=

4、300KN、N3=500KN、N4=400KN。蓋挖段支撐預(yù)加力分別為：N2=300KN、N3=500KN、N4=400KN。明挖段圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平位移為12.8mm，最大豎向位移14mm；蓋挖段最大水平位移為8.1mm，最大豎向位移7.8mm，均滿足地面最大沉降量W0.1%H，圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平位移W0.14%H的要求。車站明挖段整體穩(wěn)定系數(shù)1.421，蓋挖段整體穩(wěn)定安全系數(shù)為1.42,均大于1.3，滿足規(guī)范要求。鉆孔灌注樁為800mm1200mm的鋼筋混凝土圍護(hù)樁。樁頂設(shè)冠梁，混凝土強(qiáng)度等級為C30，圍護(hù)樁間掛網(wǎng)噴混凝土，強(qiáng)度等級為C20，厚度200mm。主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)共有鉆孔灌注樁477根，

5、其中A型樁200根，樁長24m,B型樁75根，樁長23米，C型樁202根，樁長21米。2.1支撐施工流程圖2.2鋼支撐安裝哈爾濱地鐵一期工程10標(biāo)段哈南站站，標(biāo)準(zhǔn)段鋼支撐由南至北共計(jì)63排，開挖段由上至下4道，蓋挖段由上至下3道，標(biāo)準(zhǔn)段留有支撐軸力的分別有以下：第2排、10排、17排、26排、36排、41排、50排、58排、63排。共計(jì)9排其軸力計(jì)的長度均為180mm.南端頭和北端頭的最長斜支撐分別設(shè)有軸力計(jì)，南端頭2根，北端頭2根，其軸力計(jì)的長度為180m。2.3第一道鋼支撐安裝在冠梁上，使用22B工字鋼制作的吊籃作為安裝托架，鋼支撐端頭支撐在冠梁上。I2.4每段土方分層開挖至支撐架設(shè)高度后

6、，立即測放出支撐架設(shè)的位置線，安裝三角架鋼板，然后吊裝錨固圍檁支托，接著吊裝鋼圍檁，檢查圍檁與圍護(hù)樁水平連接牢固后，再吊裝鋼支撐。鋼支撐吊裝就位后，及時(shí)檢查各節(jié)點(diǎn)的連接情況，及承壓面是否平整，支撐與圍檁軸線方向是否垂直等。如支撐端頭與圍檁接觸面尚未平整，用鋼片填塞墊平，以防鋼支撐偏心受壓，見流程圖.甲609鋼管圍護(hù)樁樁圍護(hù)樁千斤頂固定端1觸套筒鋼楔固定裝置活動(dòng)端M20膨脹螺栓圍護(hù)圍護(hù)樁2.5鋼支撐施工的技術(shù)要求第一道支撐撐在冠梁上,待冠梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%才能安裝鋼支撐并施加軸力。拆除每道鋼支撐前，確保已施做的結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%。拆除每道鋼支撐時(shí)，根據(jù)測量結(jié)果，必要

7、時(shí)采取換撐等加固措施。在支撐達(dá)到正常使用前，不得超挖下層土體。鋼腰梁應(yīng)緊靠圍護(hù)樁平面，如有空隙應(yīng)用鍥鐵填充，并保證鋼腰梁與圍護(hù)樁接觸面積?；娱_挖階段鋼支撐上施工荷載不得大于0.5KN/m,豎直方向不得附加施工荷載。橫撐安裝位置允許偏差為：高程土50mm,水平間距100mm。2.6焊接要求：鋼支撐焊接采用氣體保護(hù)焊，施焊前，焊工應(yīng)檢查焊接部位的組裝和表面清理的質(zhì)量，如不符合要求，應(yīng)修磨補(bǔ)焊合格后方能施焊。各種焊接方法焊接坡口組裝允許偏差值坡口角度a1=45允許偏差0+10坡口尺寸b=03mm允許偏差0,+1.5mm搭接接頭及T形角接接頭組裝間隙超過1mm或管材T、K、Y形接頭組裝間隙超過1.5

8、mm時(shí)，施焊的焊腳尺寸應(yīng)比設(shè)備機(jī)要求值增大。但T形角接接頭組裝間隙超過5mm時(shí)，應(yīng)事先在板端堆焊并修磨平整或在間隙內(nèi)堆焊填補(bǔ)后施焊。嚴(yán)禁在接頭間隙中填塞焊條頭、鐵塊等雜物。焊接作業(yè)區(qū)風(fēng)速當(dāng)氣體保護(hù)電弧焊及藥芯焊絲電弧焊錯(cuò)過2m/s時(shí)，應(yīng)設(shè)防風(fēng)棚或采取其他防風(fēng)措施。焊接作業(yè)區(qū)的相對濕度不得大于90%。當(dāng)焊件表面潮濕或有冰雪覆蓋時(shí)，應(yīng)采取加熱去濕除潮措施。嚴(yán)禁在承受動(dòng)荷載且需經(jīng)疲勞驗(yàn)算構(gòu)件焊縫以外的母材上打火、引弧或裝焊夾具。不應(yīng)在焊縫以外的母材上打火、引弧。J.手工電弧焊和氣體保護(hù)電弧焊焊縫引出長度應(yīng)大于25mm。其引弧板和引出板寬度應(yīng)大于50mm，長度宜為板厚的1.5倍且不小于30mm，厚度應(yīng)

9、不小于6mm。K.焊接完成后，應(yīng)用火焰切割去除引弧板和引出板，并修磨平整。不得用錘擊落引弧板和引出板。定位焊必須由持響應(yīng)合格證的焊工施焊，所用焊接材料應(yīng)與正式施焊相當(dāng)。鋼襯墊的定位焊宜在接頭坡口內(nèi)焊接，定位焊焊縫厚度不宜超過設(shè)計(jì)焊縫厚度的2/3，定位焊焊縫長度宜大于40mm,間距宜為500600mm，并應(yīng)添滿弧坑。當(dāng)定位焊焊縫上有氣孔或裂紋時(shí)，必須清除后重焊。焊接質(zhì)量要求對所用鋼材及焊接材料的規(guī)格、型號(hào)、材質(zhì)以及外觀進(jìn)行檢查，均應(yīng)符合圖紙和相關(guān)規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)的要求；2010年度優(yōu)秀科技論文(技術(shù)總結(jié))地鐵車站基坑鋼支撐施工工藝2010年度優(yōu)秀科技論文(技術(shù)總結(jié))地鐵車站基坑鋼支撐施工工藝第 頁共7

10、頁第 頁共7頁檢查焊工合格證及認(rèn)可施焊范圍。一級焊縫和二級焊縫不得存在表面氣孔、夾渣、裂紋和電弧擦傷等缺陷鋼管支撐的場外組裝：鋼管支撐在運(yùn)輸?shù)綀龊笠鶕?jù)本車站開挖基坑尺寸和鋼支撐長度進(jìn)行選材配節(jié)，鋼管支撐分活動(dòng)端、固定端和中間節(jié)，全部采用法蘭連接。法蘭盤和加勁箍都預(yù)先加好，拼裝成完全能吊裝的單根鋼管支撐。為保證支撐的精度、質(zhì)量，采用工廠加工制作的支撐。鋼管支撐采用高強(qiáng)螺栓連接，拼裝時(shí)注意螺栓的擺放應(yīng)互相錯(cuò)開螺母連接方向，并盡量擺放在平整的地方進(jìn)行拼裝，采用對角和分級分序?qū)⒙菽赴饩o，以便各螺栓受力均勻。每根鋼支撐的安裝軸心偏差不大于L/1000并小于10mm。保證拼接點(diǎn)的強(qiáng)度不低于構(gòu)件自身的截面

11、強(qiáng)度。鋼管支撐場外組裝一定要有富余，確保土方一開挖好就有成根的鋼管支撐吊裝。裝配件加工、預(yù)埋：鋼支撐裝配件加工主要有固定端和活動(dòng)支座，預(yù)埋件主要是制作固定螺栓，能夠預(yù)埋的最好預(yù)埋在坑壁上，不能預(yù)埋的要加設(shè)足夠強(qiáng)度的膨脹螺栓和牛腿架。鋼支撐架設(shè)方法：每節(jié)段分層開挖至支撐架設(shè)的高度后，先按設(shè)計(jì)施工圖的布置間距，在排樁面定出支撐中心點(diǎn)位，以中心的水平線為基準(zhǔn)，準(zhǔn)確畫出支撐牛腿的位置，在螺栓點(diǎn)位上使用手持電鉆在排樁上鉆眼，打入膨脹螺栓，安裝托架，托架安裝好后吊裝鋼圍檁；圍檁與排樁之間必須采用細(xì)石混凝土填充密實(shí)，使圍檁與排樁完全接觸，避免不均勻受力。圍檁連接點(diǎn)盡可能設(shè)置在支撐點(diǎn)附近，且不超過支撐間距的1

12、/3，圍檁間的連接采用20厚鋼板，按照鋼結(jié)構(gòu)規(guī)程進(jìn)行焊接連接。圍檁與鋼支撐的連接點(diǎn)設(shè)20厚加勁板。鋼管支撐的架設(shè)采用人工配合兩臺(tái)101龍門吊安裝。配置信號(hào)工和司索工各兩人指揮吊裝。吊裝巾609的鋼管支撐與圍檁頂緊，一端用千斤頂及時(shí)對鋼管施加預(yù)壓力。預(yù)加力值按支撐設(shè)計(jì)軸力的50%80%施加，當(dāng)預(yù)加力到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)后，在伸縮頭間加鎖緊片，松下千斤頂，使鋼管橫向支撐于坑內(nèi)。（1）質(zhì)量要求：1）千斤頂預(yù)加軸力必須勻速地進(jìn)行，以平衡橫撐自重下落的可能和初期開挖預(yù)放的初應(yīng)變。2）鋼支撐兩端用鋼絲繩系在圍護(hù)樁上，同時(shí)用于微調(diào)的鋼楔也應(yīng)點(diǎn)焊連接，防止墜落。3）鋼管橫撐的設(shè)置時(shí)間必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)工況條件施加，土方開挖時(shí)

13、分段分層，嚴(yán)格控制安裝橫撐所需的基坑深度。4）所有支撐連接處，均應(yīng)保證貼密，防止鋼管支撐偏心受壓。5）加強(qiáng)施工監(jiān)測，根據(jù)現(xiàn)場的施工變形和監(jiān)測信息，及時(shí)準(zhǔn)確地調(diào)整支撐軸力，減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移。6）鋼管支撐安裝的允許偏差應(yīng)滿足原設(shè)計(jì)規(guī)范要求。7）安裝鋼支撐時(shí)，根據(jù)安裝時(shí)的溫度與當(dāng)天最高溫度和最低溫度以及陽光直射的表面溫度及時(shí)對軸力進(jìn)行調(diào)整，必要時(shí)采取遮擋、澆水等降溫措施，并加強(qiáng)監(jiān)測，保證支撐軸力與設(shè)計(jì)施加軸力相符。8）支撐體系的拆除施工隨主體結(jié)構(gòu)的施工同步進(jìn)行。（2）施預(yù)加力經(jīng)檢查符合要求后，即可對鋼支撐施預(yù)加力。對支撐施預(yù)加力采用2臺(tái)100T液壓千斤頂，在端頭沿支撐兩側(cè)對稱加壓。當(dāng)施加的頂力

14、達(dá)到設(shè)計(jì)值后，再次檢查各連接點(diǎn)的情況，必要時(shí)對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行加固。待壓力值穩(wěn)定后，用鑄鐵楔塊鎖定，后對千斤頂逐級卸載拆除。若鋼支撐鎖定后壓力值有較大的衰減損失時(shí)，需進(jìn)行補(bǔ)償加壓。鋼支撐施工保證措施：（1）保證內(nèi)支撐平直度措施本站所有鋼支撐及其附件全部在加工廠放樣制作完成，制作嚴(yán)格按照如下程序進(jìn)行。放樣號(hào)料前應(yīng)先確保材質(zhì)和熟悉工藝要求，然后根據(jù)排版圖、下料清單、另件草圖和電腦實(shí)樣圖進(jìn)行號(hào)料。號(hào)料裝配等使用的鋼圈尺必須定期經(jīng)計(jì)量部門校核，合格后才能使用。號(hào)料的母材料平直無損傷及其它缺陷，否則應(yīng)先矯正或剔除。劃線精度見表4-1鋼支撐制作劃線精度要求。5-1鋼支撐制作劃線精度要求項(xiàng)目允許偏差基準(zhǔn)線、孔距位置

15、W0.5外形尺寸W1.0切割和銑削、刨削切割前應(yīng)清除母材表面的油污、鐵銹和潮氣，切割后氣割表面應(yīng)光滑無裂紋，熔渣和飛濺物應(yīng)除去，下料采用數(shù)控切割機(jī)進(jìn)行切割，螺栓孔采用自動(dòng)定位、自動(dòng)三維鉆孔。采用機(jī)械進(jìn)行銑削上下翼板坡口。對鉆孔毛刺、鎖口毛刺等進(jìn)行清磨。精度要求見表4-2鋼支撐制作切割精度要求。表5-2鋼支撐制作切割精度要求項(xiàng)目允許偏差（mm）零件的寬度和長度1.0切割面不垂直度0.05t且2.0割紋深度0.2局部缺口深度1.0焊接管端頭與法蘭盤焊接處，法蘭端面與軸線垂直偏差控制在1.5mm以內(nèi)，拼狀后兩端支點(diǎn)中心線偏心不大于20mm，安裝后總偏心量不應(yīng)大于50mm，并保證支撐接頭的承載力符合設(shè)計(jì)要求。鋼支撐連接時(shí)必須對稱上螺栓，按順序緊固。確保鋼支撐與維護(hù)樁穩(wěn)定傳力的措施在鋼支撐安裝好施加預(yù)加力前，采用C30早強(qiáng)混凝土填充鋼圍檁與圍護(hù)樁之間的空隙，以保證鋼圍檁和圍護(hù)樁之間能夠平穩(wěn)均勻傳力；具體施加預(yù)加力時(shí)間根據(jù)同條件試塊確定。保證鋼支撐失穩(wěn)墜落的措施鋼支撐安全前一定要檢查鋼管的垂直度，若不垂直要進(jìn)行矯正；然后將鋼支撐安裝在鋼腰梁上，并且緊固好，必要時(shí)可在鋼支撐中部架設(shè)臨時(shí)支撐，確保鋼支撐吊裝上就只有很小的自重下?lián)隙?，便于加預(yù)應(yīng)力固定。為了防止由于溫差過大產(chǎn)生較大的溫度