江蘇地鐵深基坑鋼支撐施工技術(shù)方案一、工程概況1.1項(xiàng)目背景與支護(hù)設(shè)計(jì)本工程為江蘇某市地鐵3號(hào)線標(biāo)準(zhǔn)車站施工項(xiàng)目，位于城市核心商務(wù)區(qū)，周邊50米范圍內(nèi)分布有高層商住樓、醫(yī)院及地下管線密集區(qū)?；硬捎妹魍陧樧鞣ㄊ┕ぃ黧w結(jié)構(gòu)外包尺寸為215m×20.7m，基坑開(kāi)挖深度16.8m～23.4m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度20.7m，端頭井段寬度擴(kuò)展至28.3m。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，場(chǎng)地土層分布從上至下依次為：①雜填土（厚1.2～2.5m）、②粉質(zhì)黏土（厚3.5～5.8m，γ=19.2kN/m3，c=18kPa，φ=15°）、③砂卵石層（厚6.7～10.2m，滲透系數(shù)25m/d）、④強(qiáng)風(fēng)化泥巖（中風(fēng)化夾層）。地下水位埋深3.5m，對(duì)基坑施工影響顯著。支護(hù)體系采用"800mm厚地下連續(xù)墻+三道內(nèi)支撐"形式，具體布置為：第一道采用800×800mm鋼筋混凝土支撐（間距6m），第二、三道采用Φ609mm×16mmQ355B鋼管支撐（標(biāo)準(zhǔn)段間距3m，端頭井段設(shè)斜撐形成三角穩(wěn)定體系）。支撐軸力設(shè)計(jì)值隨基坑深度遞增，第二道支撐軸力1751kN，第三道支撐最大軸力達(dá)3089kN，預(yù)加應(yīng)力值為設(shè)計(jì)軸力的50%-75%，分兩級(jí)施加。1.2鋼支撐材料特性本工程鋼支撐體系主要構(gòu)件參數(shù)如下：鋼管支撐：Φ609mm×16mm螺旋縫焊接鋼管，屈服強(qiáng)度345MPa，彈性模量206GPa，每節(jié)標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度6m、9m，采用法蘭盤(pán)連接（12-M24高強(qiáng)螺栓，8.8級(jí)）鋼圍檁：雙拼H型鋼HM700×300×13×24，截面慣性矩I=78900cm?，間距同支撐布置活絡(luò)接頭：采用楔形塊式伸縮節(jié)，調(diào)節(jié)范圍0-600mm，端板厚度25mm，設(shè)置加勁肋增強(qiáng)剛度三角托架：16mm厚鋼板焊接而成，與連續(xù)墻采用M20膨脹螺栓（L=280mm）連接，每榀托架承載能力≥500kN二、施工總體部署2.1施工分區(qū)與流程規(guī)劃根據(jù)交通疏解要求，將基坑劃分為Ⅰ、Ⅱ兩個(gè)施工區(qū)，分區(qū)之間設(shè)置臨時(shí)分隔墻。施工遵循"分層開(kāi)挖、先撐后挖、限時(shí)支撐"原則，具體流程如下：施工準(zhǔn)備階段：完成地下連續(xù)墻、冠梁施工及降水系統(tǒng)布設(shè)（管井+輕型井點(diǎn)聯(lián)合降水，水位降至坑底以下1.5m）土方開(kāi)挖階段：采用"中心島法"開(kāi)挖，每層開(kāi)挖深度≤2m，機(jī)械開(kāi)挖至支撐下500mm時(shí)人工清底支撐施工階段：隨挖隨撐，每段開(kāi)挖面暴露時(shí)間≤24小時(shí)，支撐安裝完成后8小時(shí)內(nèi)完成預(yù)應(yīng)力施加結(jié)構(gòu)施工階段：待第三道支撐施工完成后，分段澆筑底板、側(cè)墻及中板，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%后進(jìn)行換撐支撐拆除階段：遵循"后支先拆"原則，采用切割吊裝工藝，嚴(yán)禁整體墜落2.2資源配置計(jì)劃?rùn)C(jī)械設(shè)備：2臺(tái)25t汽車吊（作業(yè)半徑12m）、3臺(tái)長(zhǎng)臂挖掘機(jī)（最大挖掘半徑18m）、2套150t液壓千斤頂（帶數(shù)顯壓力表，量程0-4000kN）、CO?氣體保護(hù)焊機(jī)8臺(tái)測(cè)量?jī)x器：全站儀（測(cè)角精度1"）、水準(zhǔn)儀（±2mm/km）、軸力計(jì)（振弦式，量程0-4000kN，精度±1%FS）勞動(dòng)力組織：鋼結(jié)構(gòu)施工班組3個(gè)（每組8人，含焊工2人、起重工1人）、測(cè)量監(jiān)測(cè)組1個(gè)（4人）、安全員2人、技術(shù)員3人，高峰期投入總?cè)藬?shù)52人三、關(guān)鍵施工技術(shù)3.1鋼支撐加工制作工廠預(yù)制：鋼管支撐在專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)廠加工，采用數(shù)控切割下料，法蘭盤(pán)與鋼管焊接采用坡口焊，焊腳高度10mm，每道焊縫進(jìn)行100%超聲波探傷（GB/T11345-2013，Ⅱ級(jí)合格）。構(gòu)件出廠前進(jìn)行預(yù)拼裝，全長(zhǎng)偏差控制在±30mm內(nèi)，法蘭面垂直度≤1.5mm/m?，F(xiàn)場(chǎng)拼接：在基坑周邊設(shè)置30m×8m拼裝平臺(tái)（C20混凝土硬化+10#槽鋼軌道），采用25t汽車吊配合拼裝。拼接時(shí)先用臨時(shí)螺栓固定（不少于總數(shù)的1/3），調(diào)整軸線偏差≤2mm/m后終擰高強(qiáng)螺栓，扭矩值控制在460-500N·m，采用扭矩扳手進(jìn)行復(fù)擰檢查。3.2鋼圍檁安裝工藝三角托架施工：測(cè)量放線確定托架位置，采用M20膨脹螺栓（植入深度≥10d）將10mm厚鋼板托架固定于連續(xù)墻，托架間距1.5m，安裝標(biāo)高誤差±30mm。托架安裝完成后，在其頂部焊接100×100×10mm限位鋼板，防止圍檁滑移。圍檁吊裝拼接：采用兩點(diǎn)吊裝法（吊點(diǎn)距端部1/3L），將雙拼H型鋼吊放至托架上，調(diào)整軸線偏差≤5mm。分段圍檁連接采用20mm厚連接板（四邊滿焊，焊接長(zhǎng)度≥200mm），節(jié)點(diǎn)處設(shè)置4塊加勁肋（16mm厚）。圍檁與連續(xù)墻間隙采用C30細(xì)石混凝土（摻微膨脹劑）灌注密實(shí)，確保受力均勻傳遞。3.3鋼支撐架設(shè)技術(shù)吊裝定位：支撐安裝前在圍檁上彈出軸線，汽車吊將鋼支撐吊至安裝位置，臨時(shí)擱置在托架上。采用鏈?zhǔn)胶J微調(diào)，使支撐中心線與圍檁軸線偏差≤10mm，兩端中心線偏心距≤20mm。斜撐安裝時(shí)需在圍檁對(duì)應(yīng)位置設(shè)置混凝土抗剪墩（尺寸1.2m×1.0m×0.8m，內(nèi)配Φ20@150鋼筋網(wǎng)）。預(yù)應(yīng)力施加：采用2臺(tái)150t液壓千斤頂（并聯(lián)同步系統(tǒng)）施加預(yù)應(yīng)力，具體步驟：初始階段：施加至設(shè)計(jì)預(yù)加力的50%（持荷5min，監(jiān)測(cè)沉降）穩(wěn)定階段：繼續(xù)加至100%設(shè)計(jì)值（持荷10min，觀察壓力表波動(dòng)）鎖定階段：采用4組鋼楔塊（16mm厚楔形鋼板）楔緊活絡(luò)頭縫隙，雙面焊接固定（焊縫長(zhǎng)度≥100mm）預(yù)應(yīng)力施加過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)圍檁變形，當(dāng)水平位移超過(guò)3mm/h時(shí)應(yīng)暫停施工，檢查支撐體系。3.4特殊部位處理斜撐節(jié)點(diǎn)：端頭井斜撐與水平線夾角60°，采用定制鋼牛腿（16mm厚鋼板焊接成箱型結(jié)構(gòu)），牛腿與圍檁連接節(jié)點(diǎn)處設(shè)置4塊肋板（尺寸300×200×16mm），確保抗剪強(qiáng)度。斜撐安裝時(shí)采用"軸力平衡法"，兩側(cè)對(duì)稱同步施加預(yù)應(yīng)力，偏差控制在5%以內(nèi)。換撐施工：當(dāng)?shù)叵陆Y(jié)構(gòu)施工至中板設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，設(shè)置換撐體系（Φ609mm×12mm鋼管，間距4.5m）。換撐安裝前需將中板與連續(xù)墻之間的空隙用C35無(wú)收縮混凝土填充，待強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值80%后，分級(jí)卸載原支撐預(yù)應(yīng)力（每小時(shí)卸載≤20%），完成應(yīng)力轉(zhuǎn)換。四、質(zhì)量控制體系4.1關(guān)鍵工序質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目允許偏差檢查方法檢驗(yàn)頻率支撐軸線位置±30mm全站儀每榀檢查支撐頂面標(biāo)高±20mm水準(zhǔn)儀每榀檢查預(yù)加應(yīng)力值±5%設(shè)計(jì)值壓力表+軸力計(jì)全過(guò)程監(jiān)測(cè)法蘭連接螺栓扭矩460-500N·m扭矩扳手每節(jié)點(diǎn)抽查30%圍檁安裝垂直度≤1/1000線錘+鋼尺每20m檢查1點(diǎn)4.2質(zhì)量保證措施材料控制：鋼支撐進(jìn)場(chǎng)時(shí)需提供材質(zhì)證明書(shū)、焊縫檢測(cè)報(bào)告，每批隨機(jī)抽取3根進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)（抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率）。高強(qiáng)螺栓按批進(jìn)行扭矩系數(shù)復(fù)驗(yàn)（每3000套為一批）。焊接質(zhì)量：焊工需持特種設(shè)備操作證上崗，焊接前進(jìn)行工藝評(píng)定（試焊樣品做拉伸試驗(yàn)）。法蘭盤(pán)連接焊縫采用"雙人對(duì)稱焊"，焊后24小時(shí)進(jìn)行滲透檢測(cè)（PT），Ⅰ級(jí)合格。監(jiān)測(cè)控制：在支撐軸力、圍檁變形、地下水位等關(guān)鍵指標(biāo)監(jiān)測(cè)中，采用自動(dòng)化采集系統(tǒng)（采樣頻率1次/2小時(shí)），預(yù)警值設(shè)定為：支撐軸力達(dá)設(shè)計(jì)值80%、水平位移速率＞3mm/d、累計(jì)位移＞50mm。五、施工安全管理5.1危險(xiǎn)源辨識(shí)與控制本工程重大危險(xiǎn)源包括：支撐失穩(wěn)坍塌、高處墜落、物體打擊、機(jī)械傷害。針對(duì)性控制措施：防支撐失穩(wěn)：每道支撐安裝完成后設(shè)置防墜鏈（Φ16mm鋼絲繩，破斷拉力≥150kN），與連續(xù)墻預(yù)埋件連接；定期檢查鋼楔塊松緊度，發(fā)現(xiàn)松動(dòng)立即復(fù)擰高處作業(yè)：在圍檁上方設(shè)置1.2m高防護(hù)欄桿（橫桿兩道），作業(yè)人員佩戴雙鉤安全帶（固定于專用安全繩），設(shè)置操作平臺(tái)（滿鋪50mm厚木板，間距≤200mm）吊裝作業(yè)：劃定警戒區(qū)（半徑10m），設(shè)置專人指揮，吊裝前檢查吊具（鋼絲繩安全系數(shù)≥6，卸扣額定荷載≥支撐自重1.5倍）5.2應(yīng)急預(yù)案支撐軸力突增：當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示支撐軸力1小時(shí)內(nèi)增長(zhǎng)超過(guò)200kN時(shí)，立即啟動(dòng)應(yīng)急加固：暫停土方開(kāi)挖，快速組織備用支撐（現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)備3套Φ609mm支撐）在原支撐之間增設(shè)臨時(shí)立柱（Φ325mm×8mm鋼管，底部置于1m×1m×1m混凝土基礎(chǔ)）采用分級(jí)卸載法釋放應(yīng)力（每小時(shí)卸載≤50kN）基坑滲漏處理：針對(duì)砂卵石層可能出現(xiàn)的管涌現(xiàn)象，準(zhǔn)備雙液注漿系統(tǒng)（水泥-水玻璃漿液，配比1:0.8），在滲漏點(diǎn)500mm范圍內(nèi)設(shè)置3個(gè)注漿孔（呈三角形布置，孔徑50mm，深3m），注漿壓力控制在0.3-0.5MPa。觸電事故應(yīng)急：現(xiàn)場(chǎng)配置2臺(tái)200A應(yīng)急發(fā)電機(jī)，所有用電設(shè)備設(shè)置三級(jí)配電箱（漏電保護(hù)電流≤30mA），沿基坑周邊每50m設(shè)置應(yīng)急照明（36V安全電壓）。六、監(jiān)測(cè)與信息化施工6.1監(jiān)測(cè)體系布設(shè)根據(jù)《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB50497-2019要求，布設(shè)以下監(jiān)測(cè)項(xiàng)目：圍護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)：墻體水平位移（測(cè)斜管埋深至墻底以下5m）、墻頂沉降（精度±0.1mm）支撐體系監(jiān)測(cè)：軸力（振弦式傳感器，每道支撐布設(shè)3個(gè)測(cè)點(diǎn)）、撓度（全站儀測(cè)支撐跨中位移）周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)：地表沉降（沿基坑周邊20m范圍布設(shè)測(cè)點(diǎn)，間距5m）、管線沉降（給水管、燃?xì)夤?、電纜溝設(shè)專項(xiàng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)）6.2數(shù)據(jù)處理與反饋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采用BIM技術(shù)進(jìn)行可視化管理，建立三維變形預(yù)測(cè)模型。當(dāng)出現(xiàn)以下情況時(shí)立即停止施工并啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案：墻體水平位移單日超過(guò)5mm或累計(jì)超過(guò)50mm支撐軸力超過(guò)設(shè)計(jì)值1.1倍周邊建筑物沉降速率超過(guò)2mm/d監(jiān)測(cè)報(bào)告每日提交監(jiān)理單位，每周進(jìn)行數(shù)據(jù)趨勢(shì)分析，及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)。七、季節(jié)性施工措施7.1雨季施工江蘇地區(qū)6-9月為雨季，采取以下專項(xiàng)措施：降水強(qiáng)化：增加降水井?dāng)?shù)量（每200m2增設(shè)1口疏干井），備用發(fā)電機(jī)（功率200kW）確保降水連續(xù)排水系統(tǒng)：基坑周邊設(shè)置500m×500mm排水溝（坡度1%），集水井（1.5m×1.5m×2m）配備Φ150mm污水泵（揚(yáng)程≥15m）鋼支撐防護(hù)：法蘭盤(pán)連接部位涂刷防銹漆（干膜厚度≥80μm），雨后對(duì)高強(qiáng)螺栓進(jìn)行扭矩復(fù)擰（增加20%檢查頻次）7.2冬季施工當(dāng)環(huán)境溫度低于0℃時(shí)，實(shí)施以下措施：混凝土工程：采用P.O42.5R水泥，摻加早強(qiáng)防凍劑（摻量3%），熱水拌合（≤80℃），保證入模溫度≥5℃焊接作業(yè)：當(dāng)溫度低于-10℃時(shí)，對(duì)焊接部位進(jìn)行預(yù)熱（采用氧乙炔焰，預(yù)熱溫度150-200℃，預(yù)熱范圍≥100mm）機(jī)械設(shè)備：液壓系統(tǒng)采用低凝液壓油（粘度指數(shù)≥140），每日開(kāi)機(jī)前空載運(yùn)行15分鐘八、支撐拆除工藝8.1拆除順序與方法支撐拆除遵循"結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)標(biāo)、分層分段拆除"原則，具體流程：拆除條件確認(rèn)：結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值100%（同條件試塊抗壓強(qiáng)度報(bào)告），換撐體系驗(yàn)收合格拆除順序：第三道支撐→第二道支撐→第一道支撐（間隔拆除，每段長(zhǎng)度≤12m）拆除工藝：采用"切割-吊裝"兩步法，先用等離子切割機(jī)切斷法蘭螺栓（保留2顆定位），再用汽車吊吊離（吊點(diǎn)設(shè)置在重心位置，采用雙吊點(diǎn)吊裝）8.2安全控制要點(diǎn)拆除前在作業(yè)區(qū)下方設(shè)置防護(hù)棚（雙層腳手板+阻燃安全網(wǎng)），嚴(yán)禁交叉作業(yè)切割作業(yè)時(shí)配備滅火器（4kg干粉滅火器2臺(tái)/作業(yè)面），設(shè)置接火斗（防火棉襯里）分段拆除長(zhǎng)度不超過(guò)6m，單段重量控制在25t以內(nèi)，確保吊裝安全九、工程驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)9.1分項(xiàng)工程驗(yàn)收鋼支撐制作驗(yàn)收：鋼管直線度≤L/1000（L為支撐長(zhǎng)度），橢圓度≤D/500（D為管徑）法蘭面平面度≤0.2mm/m，螺栓孔位置偏差≤1mm安裝驗(yàn)收：支撐軸線偏差≤30mm，標(biāo)高偏差±20mm預(yù)