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　　摘 要 全國城市地鐵正處在高速發(fā)展階段，深大基坑作為城市建設(shè)中的一大工程熱點問題，已經(jīng)越來越受到設(shè)計及施工人員的重視，但隨之而來的也增加了很多危險，鋼支撐技術(shù)因施工方便在深基坑施工中得到了廣泛應(yīng)用。濟南黃河隧道工程地處黃河流域，土質(zhì)復(fù)雜，多為粘土，粉土，地下水位高，四季及晝夜溫差較大，如果沒有良好的支護措施，很容易引發(fā)基坑變形，道路坍塌等危險情況。

　　關(guān)鍵詞 鋼支撐 溫差

　　1 工程概況

　　濟南黃河隧道位于城市中軸線上，北連鵲山，南接濟濼路，采用市政道路與軌道交通M2線合建方案。是國內(nèi)第一條穿越黃河的超大直徑公軌合建隧道。預(yù)留軌道交通汽修廠站位于濟濼路與濼口南路交叉口南側(cè)，沿濟濼路南北向布置。車站總長310.3m，主體結(jié)構(gòu)型式為兩層三跨箱型框架結(jié)構(gòu)體系，標(biāo)準(zhǔn)段為兩層拱形結(jié)構(gòu)體系，最大基坑深度為24m，基坑寬度20.3m~24.55m，地下水位較高，土質(zhì)松軟，基坑圍護結(jié)構(gòu)抗變形、抗?jié)B要求高。

　　濟南黃河隧道工程汽修廠站圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)支撐有兩種形式，一種采用混凝土支撐，用于首層支撐;另一種采用鋼支撐+鋼圍檁構(gòu)成，主要用于第二、三、四道內(nèi)支撐。第二道鋼管內(nèi)支撐采用直徑Φ609壁厚16mm的鋼管，第三、四道鋼管內(nèi)支撐采用直徑Φ800壁厚20mm的鋼管，鋼支撐對撐在鋼圍檁上。

　　2 工程地質(zhì)及水文條件

　　2.1 工程地質(zhì)

　　根據(jù)濟濼路地勘資料，地層自上而下依次為：①雜填土(0~0.8m)、②1粉質(zhì)黏土(0.8~2.5m)、②3粉土(2.5~2.9m)、②2黏土(2.9~5.0m)、②3粉土(5.0~7.4m)、⑦1粉質(zhì)黏土(7.4~17.6m)、⑩1粉質(zhì)黏土(17.6~19.6m)、⑩6粉土(19.6~21.3m)、⑩1粉質(zhì)黏土(21.3~24.3m)、⑩6粉土(24.3~26.5m)、⑩1粉質(zhì)黏土(26.5~28.5m)、⒀1粉質(zhì)黏土(28.5~34.3m)。

　　2.2 水文條件

　　工程區(qū)地下水主要分布在第四系地層中，地下水類型為孔隙潛水，水位埋深0.94～11.31m，相應(yīng)高程22.50～23.95m,水位較高。含水層主要為粉土、粉砂層。地下水補給來源主要為大氣降水及河水，孔隙潛水排泄以蒸發(fā)及開采、側(cè)向徑流為主。

　　3 地下管線及周邊建筑物

　　車站所在的濟濼路方向上快車道兩側(cè)各存在1條石砌雨水溝(2.5m*1.4m)、在西側(cè)存在2根DN633熱力管道、道路中心存在1條通信管道和自來水管道，此外存在1條自來水橫穿和燃?xì)鈾M穿。

　　車站西北象限為山東黃河醫(yī)院、西南象限為原濟南園林機械廠門衛(wèi)、東北象限為慶業(yè)興達汽修廠，東南象限為現(xiàn)狀空地。

　　4 溫度對鋼支撐施工的影響

　　4.1 針對溫差對軸力的影響而采取的“溫差控制”措施

　　(1)盡量在每天溫度較低時段內(nèi)施加預(yù)應(yīng)力。

　　(2)若加載預(yù)應(yīng)力時氣溫較高，宜適當(dāng)增大預(yù)加軸力。

　　(3)在下一層鋼支撐加載前，應(yīng)根據(jù)軸力監(jiān)測數(shù)據(jù)對上一層支撐中軸力較低的支撐補加軸力，做到及時調(diào)整。將溫差對鋼支撐軸力的影響降到最低。

　　5 施工準(zhǔn)備

　　施工準(zhǔn)備主要包含：技術(shù)準(zhǔn)備(方案、開工報告、安全技術(shù)交底等)、機械及材料進場準(zhǔn)備(100t吊車、液壓千斤頂，鋼支撐，鋼圍檁，三角托架，膨脹螺栓)、機械驗收。

　　6 施工工藝

　　6.1 工藝流程

　　施工準(zhǔn)備→圍檁，托架安裝→測量放樣→鋼支撐預(yù)拼裝→鋼支撐吊裝→支撐安裝→施加預(yù)應(yīng)力→檢查及軸力附加。

　　6.2 施工參數(shù)

　　施工參數(shù)主要為鋼支撐重量、千斤頂力、油表讀數(shù)、a,b轉(zhuǎn)換參數(shù)。

　　(1)油表讀數(shù)計算

　　油表讀數(shù)=a+b×千斤頂力

　　其中a,b為轉(zhuǎn)換參數(shù)，千斤頂、油表匹配校訂得出a=-0.66089，b=0.03687。鋼支撐預(yù)加軸力設(shè)計值為300kN，

　　油表讀數(shù)=-0.66089+0.03687×300kn=10.4mpa,油表讀數(shù)為10.4。

　　6.3 測量放樣

　　安裝支撐前，通過水準(zhǔn)儀及控制線測出支撐兩端與圍護結(jié)構(gòu)的接觸點，作出標(biāo)記。以保證支撐與墻面垂直且位置準(zhǔn)確。

　　6.4 鋼圍檁及鋼支撐牛腿安裝

　　6.4.1 鋼圍檁安裝

　　(1)當(dāng)土方開挖至支撐設(shè)計標(biāo)高下50cm后，沿基坑縱向按每隔1.2m設(shè)置三角托架，三角托架采用角鋼100*80*8mm、80*80*8(預(yù)先加工成型)，待基坑開挖后，放出點位，拉線調(diào)平，用脹管螺栓將三角托架架設(shè)在地連墻上，三角托架頂面標(biāo)高定位精度滿足規(guī)范設(shè)計要求。三角托架安裝完畢后，隨即進行圍檁安裝。

　　6.4.2 圍檁空隙填充

　　(2)在鋼支撐施加軸力時可能發(fā)生軸力丟失或者加不上軸力的情況，本文采用將鋼圍檁與圍護樁之間的空隙用細(xì)石混凝土進行填縫處理

　　6.4.3 鋼圍檁焊接

　　鋼圍檁采用雙拼I450*154*15.5型鋼，用鋼板焊接成型。根據(jù)設(shè)計圖紙，靠近地連墻側(cè)，用12mm厚連續(xù)鋼板焊接，靠近基坑面支撐處，采用700×1100×20的鋼綴板焊接，焊接間距為支撐間距。在型鋼內(nèi)焊接5#剛肋板兩塊，間距600mm。

　　6.5 鋼支撐拼裝

　　6.5.1 鋼支撐的結(jié)構(gòu)形式

　　(1)活絡(luò)端頭

　　活絡(luò)端頭類似于“抽屜”結(jié)構(gòu)，由插銷頭及插座頭組成，插銷頭由端頭鋼板、雙槽鋼伸縮桿、加勁肋板等部分拼裝焊接而成?，F(xiàn)場使用的活絡(luò)頭長度為1.5m，一般調(diào)整長度控制在5-10cm。

　　(2)拼接段鋼管支撐

　　鋼管支撐標(biāo)準(zhǔn)長度為6m，鋼管之間采用法蘭盤連接，法蘭盤之間連接采用M20高強螺栓連接，螺栓對稱交叉連接，連接時螺栓下設(shè)高強彈性墊圈。

　　6.5.2 鋼支撐預(yù)拼檢查

　　鋼支撐預(yù)拼前先按照基坑寬度計算鋼支撐配料長度，然后在地面上按實測基坑的寬度進行預(yù)拼裝，拼裝好后放在堅實的地坪上檢查支撐的平直度，并檢查支撐管接頭連接是否緊密、有無破損或變形、端頭是否平整。

　　6.6 鋼支撐吊裝

　　施工時將預(yù)拼合格的鋼支撐分節(jié)采用100t汽車吊至基坑，整體進行吊裝，鋼支撐總長為20.5m。用汽車吊吊運至基坑邊，再用龍門吊進行下放吊裝。

　　6.7 鋼支撐安裝

　　鋼支撐安裝位置應(yīng)符合設(shè)計要求，鋼支撐的活動端與固定端掉頭交叉放置，支撐上的法蘭螺栓全部要求擰到擰不動為止，螺栓方向要錯開，另外活絡(luò)頭兩側(cè)易錯開設(shè)置。所有鋼支撐端部的牛腿要焊接牢固。鋼支撐上嚴(yán)禁行人、載荷，鋼支撐嚴(yán)禁機械碰撞。

　　6.8 軸力計安裝

　　安裝架圓形鋼筒上沒有槽口的那一端和鋼支撐活絡(luò)頭上的鋼板用電焊機焊接穩(wěn)固，安裝的中心點必須在鋼支撐的中心軸線上。

　　焊接完成后，把軸力計放到安裝架圓形鋼筒中，同時選用M10型號螺絲把軸力計牢牢固定在安裝架上。

　　鋼支撐預(yù)加力要按照設(shè)計軸力的30%～50%施加，每次施加軸力完成后要保持10分鐘才可以施加下一級軸力，預(yù)加力至設(shè)計規(guī)定值后，采取相同措施，應(yīng)在壓力穩(wěn)定10分鐘后，才可以按照設(shè)計軸力值進行鎖定。

　　6.9 復(fù)加軸力

　　(1)在第一次加預(yù)應(yīng)力后12小時內(nèi)緊密 監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力損失或圍護結(jié)構(gòu)變形速 明顯收斂的，復(fù)加預(yù)應(yīng)力至設(shè)計值。

　　(2)當(dāng)晝夜溫差過大，導(dǎo)致支撐預(yù)應(yīng)力損 失時，立即在當(dāng)天低溫時段復(fù)加預(yù)應(yīng)力至設(shè)計 值。

　　(3)當(dāng)樁體水平位移速率超過警戒值時可適當(dāng)增加支撐軸力以控制變形，但復(fù)加后支撐軸力和擋墻彎矩必須滿足設(shè)計安全度要求。

　　(4)當(dāng)軸力變化大于3%時，按規(guī)定復(fù)加軸力。

　　7 安全施工技術(shù)措施

　　7.1 鋼支撐拼接與安裝

　　鋼支撐進入施工現(xiàn)場后需做全面的檢查驗收，焊縫滿焊，焊縫表面要求焊波均勻，不準(zhǔn)有氣孔、夾渣、裂紋、肉瘤等現(xiàn)象，并進行試拼裝，不符合要求的不準(zhǔn)使用。

　　鋼管支撐連接螺栓一定要全數(shù)栓接，不能減少數(shù)量，以免影響拼接質(zhì)量。

　　嚴(yán)禁支撐在施加預(yù)應(yīng)力后由于和鋼圍檁不能均勻接觸而導(dǎo)致偏心受壓;在支撐受力后，必須嚴(yán)格檢查并杜絕因支撐和受壓面不垂直而發(fā)生突變，從而導(dǎo)致基坑擋墻水平位移持續(xù)增大乃至支撐失穩(wěn)等現(xiàn)象發(fā)生，如因軸力測試感應(yīng)器引起的失穩(wěn)、變形，應(yīng)及時進行糾正。

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　　8 結(jié)束語

　　本文通過濟南黃河隧道工程汽修廠站深大基坑支護鋼支撐施工，嚴(yán)格控制溫度對鋼支撐的影響，加固了基坑強度，防止基坑偏移，有效防止了基坑圍護結(jié)構(gòu)變形風(fēng)險，保證了基坑及周圍道路，建筑物的安全，對今后類似的深基坑支護工程起到一定幫助。——論文作者：張國瑞