吳錦科，胡鋼，王承忠，彭偉，符修育

(中建二局第一建筑工程有限公司，北京 100176)

鋼筋混凝土內(nèi)支撐＋咬合樁止水帷幕支護結構可較好地適用于現(xiàn)階段的深基坑工程，同時可根據(jù)地下室主體結構樓板標高設置多道，能有效提高基坑的穩(wěn)定性。內(nèi)支撐拆除的關鍵在于換撐與拆撐，拆換撐主要利用主體結構和換撐構件來抵消基坑支護側向軸力，以此達到受力平衡，確保基坑不失穩(wěn)。但由于地下室結構樓板不可避免存在汽車坡道、樓梯間等鏤空部位，導致?lián)Q撐力不能形成完成的傳力路徑。因此本文針對本工程3#汽車坡道處鏤空部位加固方案開展研究。

1 工程概況

深圳鑫榮懋濱海大廈工程基坑開挖面積約18 274.23m2，基坑周長約525.71m，基坑開挖深度為11.38m，基坑支護為咬合樁＋內(nèi)支撐形式，咬合樁由直徑1.2m 鋼筋混凝土樁與直徑1.0m 混凝土素樁咬合而成，樁心距1.0m；設有兩道內(nèi)支撐，支撐形式基本相同，受力主梁尺寸為1 000mm×1 000mm，連系次梁尺寸為800mm×1 000mm。項目地下室主體結構為兩層，基坑支護兩道內(nèi)支撐均位于地下室一層范圍內(nèi)，利用BIM 技術建立基坑支護模型如圖1。

圖1 基坑支護模型圖

本項目換撐方式在底板位置采用換撐板帶，在負二層樓板處采用換撐梁，換撐梁參數(shù)為400mm×400mm@1.8m，做法如圖2。換撐梁設計軸力為1 492kN/根，將支撐梁軸力轉換成分布荷載為746kN/m。拆換撐剖面如圖3。

圖2 拆換梁大樣圖

圖3 拆換撐剖面圖

2 加固方式設計

針對本工程3#汽車坡道處7.3m 鏤空部位進行加固方案設計。該處坡道寬度較寬，坡道長度較長，若采用傳統(tǒng)盤扣架或鋼管架進行回頂加固，支撐架體的長細比＞3，穩(wěn)定性較差，且此處每米基坑側壓力大，綜上考慮采用HW 型鋼支撐。根據(jù)支撐梁的布置及型鋼承載能力，選用HW400×400 型鋼支撐，根據(jù)換撐梁設置間距擬間隔3.6m 布置一道型鋼支撐，型鋼布置如圖4。

圖4 型鋼支撐布置圖

3 應力分析

3.1 模型建立

經(jīng)分析，此處基坑支護側向力傳力路徑如下：支護樁→換撐梁→地下室結構外墻→HW 型鋼→結構樓板→另一側換撐梁→支護樁。此處計算構件長度為7.3m，型鋼承載軸力理論值為1492×2=2984kN，考慮到10%安全冗余度，計算模型取2984×1.1=3283kN。根據(jù)此處的工況建立力學模型如圖5。

圖5 力學計算模型圖

3.2 參數(shù)設置

1）構件材料參數(shù) HW400×400 型鋼，材質(zhì)為Q345，截面厚度為21.00mm，設計強度345N/mm2，屈服強度345.00N/mm2。

2）模型荷載參數(shù) 恒載系數(shù)1.00，軸向恒載理論值 2 984kN，軸向恒載計算值3 283kN，各平面內(nèi)底部約束類型為簡支約束。

3) 型鋼截面參數(shù) 型鋼截面面積218.69cm2，慣性矩Ix=66455.00cm4，抵抗矩Wx=3323.00cm3，回轉半徑ix=17.43cm，慣性矩Iy=22410.00cm4，抵抗矩Wy=1120.00cm3。

3.3 應力分析

3.3.1 穩(wěn)定性分析

1)繞X軸彎曲分析 構件繞X軸長細比λx=41.88 ＜150；構件軸心受壓整體穩(wěn)定系數(shù)φx=0.853。最小穩(wěn)定性安全系數(shù)處型鋼支撐的凈長為7.300m，即參與計算長度；根據(jù)GB50017《鋼結構設計規(guī)范》，繞X軸彎曲分析最不利工況計算

2)繞Y軸彎曲分析 構件繞Y軸長細比：λy=72.13 ＜150；構件軸心受壓整體穩(wěn)定系數(shù)：φy=0.639；最小穩(wěn)定性安全系數(shù)處型鋼支撐的凈長為7.300m，即參與計算長度；根據(jù)GB50017《鋼結構設計規(guī)范》，繞y軸彎曲分析最不利工況計算

3.3.2 強度分析

根據(jù)GB50017《鋼結構設計規(guī)范》，最不利位置強度應力計算

經(jīng)計算，構件的穩(wěn)定性和強度均滿足要求。

4 現(xiàn)場實施

4.1 施工過程管控重點

1)因型鋼支撐每根重量約1t，且此處上部有內(nèi)支撐，無法使用塔機安裝，故型鋼施工前需將此處支模架體和坡道地面清理干凈，確保型鋼支撐運輸安裝路徑暢通。

2)型鋼支撐施工前需采用激光水準儀進行定位放線，且安裝后復核型鋼支撐的平整度，確保軸力方向垂直于混凝土墻面。

3)為確保型鋼支撐施加初始應力前可固定于混凝土墻面上，需在兩側混凝土接觸面處設置掛耳，掛耳應與混凝土墻面進行可靠連接。

4)型鋼支撐拆除時應先進行活絡頭卸載，隨后采用叉車進行拆除。

4.2 現(xiàn)場施工

經(jīng)分析，上述加固方案可滿足強度及穩(wěn)定性，按照布置圖在3#坡道處進行回頂加固施工，施工時在型鋼與混凝土外墻接觸面埋設應力計。同時設置全自動監(jiān)測儀每日觀測拆撐過程中基坑的坑頂水平位移量。

4.3 過程監(jiān)測

施工過程中，通過應力計和全自動監(jiān)測儀器搜集自拆撐至地下室外墻回填后應力及位移變化結果，此處選取其中3 根型鋼支撐監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，整理后如圖6 和圖7 所示。

圖6 軸力監(jiān)測曲線圖

圖7 位移監(jiān)測曲線圖

5 結論

通過數(shù)據(jù)分析可知，拆撐過程中1#、2#、3#監(jiān)測點軸力最大值分別為2 954kN、2 975kN、3 092kN，存在超過理論軸力2 984kN，但均在計算軸力3 293kN 范圍內(nèi)；施工過程中1#、2#、3#監(jiān)測點的位移變化量最大值分別為44mm、43mm、45mm，均在基坑支護位移量預警值50mm 范圍內(nèi)。

本文針對內(nèi)支撐拆除時鏤空部位進行加固技術研究，基于力學模型簡化分析并結合現(xiàn)場施工驗證其可行性，對現(xiàn)場實施過程監(jiān)測數(shù)據(jù)收集分析，經(jīng)分析本加固技術滿足要求，在實際工程的成功應用為內(nèi)支撐拆除工程提供施工經(jīng)驗。