邻近地铁深基坑二次换撑施工技术研究

摘要：本文通州区运河核心区项目为深基坑施工为主要研究对象，在深基坑开挖的过程中，采用二次换撑方法，确保了始终对地铁侧壁形成支撑力，维持了地铁的结构体系及周边环境，保证了地铁的安全运营。其次架设结构内第二斜支撑，并检测施工传力带强度，待施工传力带达到预设强度后，再拆除第一斜支撑，确保施工安全性和结构强度满足要求。拆除内部第二斜支撑之前，检测楼板混凝土强度，待楼板混凝土强度达到施工标准后，再拆除第二斜支撑，从而保障了建筑与施工的安全。

关键词：深基坑 地铁 二次换撑

1、前言

在城市深基坑的开挖与支护工程施工中，由于道路、地下管线、建筑物等近邻基坑，为确保附近管线、建筑物以及周边道路行车安全，需对基坑开挖和支护过程采取切实可行 的技术方案。对此，本文以通州区运河核心区项目地下施工为载体，因新建建筑的地下室基坑西侧紧邻地铁站对结构变形极为敏感,故在邻近地铁车站的特殊位置进行现场深基坑开挖，会造成地铁侧压力减小，使得地铁的结构体系及周边环境产生变化，处于结构不稳定的状态，加上自然环境等因素的不可预测性影响，无法保证地铁的运营安全，因此对该区域进行土方开挖、地下室施工时,采用了一种可靠的支撑体系用以确保在项目建设期间地铁的运营安全。

2、概况

新建项目基坑深12米，西侧紧邻地铁6号线结构距离地铁维护桩距离最近处约为5米，目前地铁6号线已经投入运营的，由于项目紧邻6号线，地铁对周边变形要求较高，且有地铁保护线的要求。

采用设置钢性支撑物的方式实现换撑，在围护桩搭设完成后、开挖基坑至冠梁底标高，浇筑桩顶冠梁同时将第一道钢斜撑预埋件预埋冠梁靠近基坑侧，第一层钢斜撑直接支撑于冠梁上，凿出冠梁上预埋件，与预埋钢板相焊接。

3、工艺流程

在进行深基坑围护桩及冠梁施工完成后，将预埋件留置在冠梁上。

图1为所提供的邻近地铁深基坑的二次换撑施工方法中处于在冠梁上留置预埋件的示意图。

图1

开挖土方，在距离地铁保护线外侧的土体先进行开挖，开挖远离地铁侧地体至基础底板，保留斜撑位以下的三角土体。

图2为所提供的邻近地铁深基坑的二次换撑施工方法中处于保留斜撑位下方三角土体的示意图。

3、要点

基坑靠近地铁站侧共设钢斜撑42道，支撑水平间距为3米。支撑采用φ=609mm，t=16mm钢管。第一道钢斜撑撑在冠梁上，施工冠梁是设置埋件，第二道钢斜撑在B2层结构外墙上。第一道斜撑与围护桩间距为11.2米，夹角为30°，第二道斜撑与围护桩间距4.5米，为夹角为45°。第一道斜撑标准段支撑设计长度14.7米，第二道斜撑标准段支撑设计长度5.7米。两道斜撑底座都在基础筏板上预埋1600*800*20钢板以满足支撑底座的连接。

（一）钢斜撑施工

1）钢斜撑的固定

钢斜撑固定端及活动端钢斜撑固定端及活动端均有托架，托架焊接在冠梁预埋钢板上，底部托架焊接在基础底板预埋板上；施工时固定端端头板与预埋钢板点焊连接，活动端用楔形垫块楔紧。

2）钢斜撑施工要点

在钢斜撑活接头端有千斤顶支托架，以便由千斤顶施加预应力，主背钢板与钢管间（钢管外侧）每侧各焊有1道200mm厚的顶墩端板，以承受千斤顶方向轴力。钢管斜撑按每节1m、2m、3m、4m、5m或6m的标准长度进行分节，同时配备部分长度不同的短节钢管，以适应角度的变化。管段间用法兰、M24高强螺栓栓接。斜撑要确保剪力块角度与斜撑角度一致，钢管安装后应及时施加预应力。

（二）钢斜撑架设方法

钢斜撑架设与基坑开挖是深基坑施工密不可分的两道关键工序，支撑架设极具时间性和协调性，支撑架设的位置及预加力的大小直接关系到基坑的稳定性。

基坑开挖冠梁下时，剔凿出冠梁内的预埋钢板，在靠近地铁侧保留三角土体，保持对地铁的侧压力，土方开挖至底板标高后，在施工基础底板时预留钢板，底板混凝土强度到达要求后，开始吊装第一层钢斜撑，施工时拟采用一吊装机械在基坑内架设，固定端与冠梁内钢板点焊，以防支撑滑动；活动端微调采用特制钢楔加塞施加预应力方法。采用100t的油压千斤顶施加钢斜撑预加力，在活动端沿支撑逐级加压。千斤顶、压力表、高压油管等安装完毕后开始对钢支撑施加轴力作业。千斤顶压力应分级施加，施加每级压力后应保持压力稳定10分钟后方可施加下一级压力，预压力加至设计规定值后，应在压力稳定10分钟后，方可按设计预压力值进行锁定。预加轴力按照预加轴力的110%施加，设计预加轴力共分5个阶段施加，分别为预加轴力的20%、40%、60%、80%、110%。所有第一阶段预加轴力较小，持荷2分钟，其余各阶段均持荷5分钟，以便消除各部分变形，保证预加轴力的有效性，减少应力损失。千斤顶行程不足时，采用插入钢楔子，使千斤顶二次加力到设计预加轴力。

（4）确保钢斜撑稳定措施

钢斜撑在拼装时，轴线偏差在2cm之内，并保证支撑接头的承载力符合设计要求。钢斜撑连接时必须对称上螺栓，按顺序紧固。同时用于微调的钢楔也要串联。

钢斜撑安装前一定要检查钢管的垂直度，若不垂直要进行矫正；然后将钢支撑安装在支座上，并且紧固好，必要时可在钢斜撑中部架设临时支撑，确保钢斜撑吊装上时的安全性及角度的准确性，便于加预应力固定。

（五）预留土方开挖过程

基础底板结构施工完毕且砼达到强度后进行换撑施工后开挖预留钢斜撑附近土方；采用人工配合小型机具开挖附近土方，施工中严禁机械碰撞钢斜撑。施工第一道钢斜撑后施工地下二层侧墙及顶板，结构施工完成后待结构强度达到设计要求后，施工第二道钢斜撑。结构施工完成后，拆除第二道钢斜撑。

（六）钢斜撑拆除

1）拆除步骤

第一道钢斜撑在B2层结构外墙施工完成并达到一定强度后，传力带及回填施工完成后，进行第二道钢斜撑施工，第二道钢斜撑施工完成并经检测满足要求 后即可拆除。第二道施工待主体结构施工完成，并达到强度后即可拆除。

2）支撑拆除方法

钢斜撑拆除应随主体结构施工进程拆除。在活动端设千斤顶，施加轴力至钢楔块松动，取出钢楔块，每道钢支撑分段拆除，换撑拆除后在结构底板上运送至吊装口位置后，由吊装口吊出

4、结语

    邻近地铁深基坑的二次换撑施工方法，通过二次换撑技术能够避免基坑施工的过程中因地铁的运行震动导致基坑围护桩产生问题，同时通过斜支撑对地铁地下连续墙实现有效支撑，避免因地铁运行产生的压力而致使连续墙出现质量问题，有效地提高了整个地下室结构的施工质量，提高施工进度，降低了施工难度，节省了人力和物力成本。

参考文献

【1】孙文彬、高连阳《内支撑体系在建筑工程深基坑支护中的应用》【J】，城市建设理论研究；2015

【2】韩延波 《钢管支撑在郑州地铁长江路站入口结构施工中的实际应用》【J】，建筑工程技术与设计；2014

【3】邓革新 《深基坑厚壁钢管斜撑支护体系施工技术》【J】，中华民居；2014

【4】张飞飞 《明挖地铁车站钢支撑安装与技术研究》【J】，建筑工程技术与设计；2017

作者简介：咸庆吉（1995年11月—），男，吉林省通化市人，工程师，从事建筑工程科技研发工作。