經驗交流：深基坑鋼筋混凝土內支撐工法
發布時間：2010-01-14 共1頁
隨著高層建筑數量和高度的增加，基礎埋深也隨著增加。進入90年代后，我國經濟的迅速發展，城市地價不斷上漲，空間利用率隨之提高，出現了眾多的超高層建筑，使有些地下室埋深達20米以上，對基坑開挖技術提出更高、更嚴的要求，即不僅要確保邊坡的穩定，而且要滿足變形控制的要求，以確保基坑周圍的建筑物、地下管線、道路等安全。同時，為了適應建筑市場日趨激烈的競爭，還要考慮提高土方挖運的機械化程度、縮短土方工期、降低工程成本、提高經濟效益等方面的因素。我公司自1994年以來，先后在佛山國際商業中心，中山六福廣場、廣州文化娛樂廣場、廣州博成廈等基坑施工中，采用了跨度鋼筋混凝土內支撐梁或圓環拱形鋼筋混凝土內支撐支護，由于它們具有在計算方面的正確性、土方施工的經濟性和施工實踐的安全可靠性，所以在施工中越來越多地應用，并通過廣東省建筑工程總公司及有關專家的鑒定，獲得科技進步獎三等獎，得到推廣和應用。
1.特點
1.1.發揮材料的優點。深基坑土方施工中，基坑深度往往較，擋土結構的水平壓力也較，因此，鋼筋混凝土支撐表現為水平受壓為主，由于鋼筋混凝土支撐與鋼支撐不同，它具有變形小的特點，加上采用配筋和加支撐截面的方法，可以提高鋼筋混凝土支撐的強度，用以作為支撐的混凝土能充分發揮材料的剛度和變形小的受力特性，它能確保地下室施工和基礎施工以及周邊鄰近建筑物、道路和地下管線等公共設施的安全，因此，它是作為深基坑支護技術的新形式和新材料。
1.2.加快土方挖運速度。在軟地基深基坑施工時采用鋼筋混凝土支撐，由于它的跨度，尤其是采用圓環拱形鋼筋混凝土內支撐形式，基坑內的平面形成面積無支撐的空曠，空曠面積可達到整個基坑面積的65%~75%，形成開闊的工作面，滿足挖土機械回轉半徑的要求，有利于多臺型挖土機械自如運轉作業，在基坑內可以留坡道讓運土車直接駛入基坑裝土，并采用逐層開挖或留島形式開挖，這樣，最后剩余小量土方用吊土機吊起即可。挖土速度可以提高三倍以上，達到縮短土方施工工期的目的，同時有利于基坑擋土結構變形的時效控制和縮短基坑內的降水時間，保證鄰近建筑物的安全。
1.3.降低工程造價。采用了跨度鋼筋混凝土內支撐梁或圓環拱形鋼筋混凝土內支撐形式，材料便宜，節省了其它支撐結構（如鋼結構）一次性投入的筆資金。另外，由于采用機械化挖土，工效提高，降低了工程造價，從而獲得了明顯的經濟效益。
1.4.不受周邊場地不足的限制。如果基坑周邊狹窄或沒有用于通道的場地，也不會影響鋼筋混凝土支撐的施工，在沒有型機械（如吊機〕和沒有周邊道路的情況下，就可以進行支撐梁的鋼筋混凝土施工。在設計上允許的情況下，可以借用支撐梁格構上搭設平臺和施工便道，用以堆放材料、安裝施工機械設備、輸送混凝土和布設電纜等，以便于地下室和基礎施工。
2.適應范圍
2.1.適用于軟地基深基坑超深地下室基坑的施工。
2.2.適用于基坑周圍埋有管線、對環保要求高、周邊建筑物較接近和土方工期緊迫的基坑施工。
2.3.適用于吊機無法到位進行支撐吊裝的基坑。
2.4.適用于基坑周邊場地狹窄，缺少作為材料和機械設備的堆放場地。
2.5.適用于允許爆破的任意基礎。
3.工藝原理
當完成護壁擋土結構以后，要進行基坑土方開挖時，基坑四周的土體必然產生壓力作用于基坑的支護結構上，其力的方向近似于水平，力的小取決于不同土質的壓力值。這種水平壓力通過對護壁結構的作用傳遞給鋼筋混凝土圍檁梁，再通過支撐把力集中到鋼筋混凝土支撐梁上去。從力學的觀點分析可知，鋼筋混凝土支撐梁的受力是以軸向受壓為主，這樣就充分利用了混凝土具有較高的抗壓強度，又把支撐梁設計成基坑內對撐的形式，形成小相等、方向相反、相互抵消的力，構成穩定的支撐體系，每跨的寬度和支承樁的距離，由地下室基礎樁分布、支撐受力小、支撐截面、支撐配筋情況、自重和穩定性等來確定。如果深基坑需要設置多道支撐的，其支撐的道數和位置則要根據基坑深度、地下室層數、樓板位置、挖土的方法、擋土的結構材料和形式、擋土結構的配筋、土壓力值小而定。因此，鋼筋混凝土支撐梁的設計，要經過假設支撐梁的道數、跨度和截面，確定基坑開挖深度、擋土結構材料厚度，計算出圍檁梁上單位長度分布的水平壓力，根據單位長度水平壓力小，計算出集中在支撐梁上的軸向力，然后根據這個軸力的小和支撐梁的自重進行支撐梁的配筋計算和穩定性驗算。經過反復的假設和驗算后才確定。
4.工藝流程
4.1.支承樁施工，可安排在支護結構施工的同時或以后進行，可采用鉆孔樁的施工方法。當支護結構的強度足夠的情況下，就可以進行第一層土方開挖(對于支護結構懸臂情況下挖土)，鋼筋混凝土支撐的施工一般是緊隨著土方開挖的后面施工。
4.2.多道鋼筋混凝土支撐施工的關于流程是：
4.2.1.第一道鋼筋混凝土支撐施工。基坑土方開挖至第一道鋼筋混凝土支撐梁底的墊層底面——鑿開支護結構與圍檁的連接面——鋼筋混凝土支撐墊層施工——綁扎支撐鋼筋——支立側模板——澆筑混凝土(預留拆除鋼筋混凝土支撐梁的爆破孔)、梁邊護欄預埋鐵件——養護、拆模、清理。
4.2.2.第二道鋼筋混凝土支撐施工。基坑土方開挖至第二道鋼筋混凝土支撐梁底的墊層底面——鑿開支護結構與圍檁的連接面、支承樁清理——鋼筋混凝土支撐墊層施工——綁扎支撐鋼筋——支立側模板——澆筑混凝土、預留拆除鋼筋混凝土支撐梁的爆破孔——養護、拆模、清理。
往下各道支撐與第一、第二道支撐的工藝流程類推。
5.施工要點
5.1.護壁施工中有關問題
5.1.1.支護結構施工時應考慮支撐點的位置處理，當支撐點設在支護頂的壓頂帽梁時，其頂上必須加長預留鋼筋，作為澆筑支護頂的壓頂帽梁的錨筋；當支撐點設在支護上的某一標高處時，該處的支護一般應預埋鋼筋，在挖土方暴露后，清理干凈該標高的混凝土，還將預埋鋼筋拉出并伸直，用以錨入圍檁梁內(經常沒有錨筋)。同樣，鋼筋混凝土支撐樁也應用同樣的方法預留和預埋鋼筋。
5.1.2.與圍檁梁接觸的支護壁部位，一定要鑿毛清理，以保證圍檁梁與護壁的緊密銜接。
5.2.支撐梁的施工
5.2.1.鋼筋混凝土支撐梁和圍檁梁的底模（墊層〕施工，可以采用基坑原土填平夯實加覆蓋尼龍薄膜，也可用鋪模板、澆筑素混凝土墊層、鋪設油毛氈等方法。經過測量放線后，才綁扎鋼筋，然后安裝側模板。
5.2.2. 檁梁和支護結構之間的連接可用預埋鋼筋，以斜向方式焊接在支護壁的主筋上。
5.2.3. 鋼筋混凝土支撐梁和圍檁梁的側模利用拉桿螺絲固定，鋼筋混凝土撐梁應按設計要求預起拱。
5.2.4. 鋼筋混凝土支撐梁和圍檁梁混凝土澆筑應同時進行，保證支撐體系的整體性。
5.2.5.為了方便拆除鋼筋混凝土支撐梁及圍檁梁，在澆筑混凝土時應考慮預留爆破孔。為了保證施工人員在支撐梁上行走的安全，支撐梁兩側預埋用于焊接欄桿的鐵件。
5.2.6.為了縮短工期，及早進入土方開挖階段，混凝土配比中可加入早強劑，并加強養護，當混凝土達到要求強度后，就可以進行土方開挖。
5.2.7.混凝土澆筑、拆模和養護按有關規范要求進行，保證混凝土后期強度的增長。
5.3.土方開挖
5.3.1.在先施工的支撐范圍內的土方安排首先開挖，由遠至近地進行，若有多道鋼筋混凝土支撐時，應按支撐的道數分層開挖：第一層土方支撐第二層土方支撐底層土方。每層又要根據基坑深度不同和挖土機械伸展深度能力進行分層挖土，每一層土方開挖都要待混凝土的強度滿足要求時，才能進行往下土方開挖。
5.3.2.在基坑下運土車輛通過的路段中，遇到混凝土支撐梁時，先用掘土機將土覆蓋在支撐梁上，以作保護，覆蓋厚度不小于50cm，這樣就讓運土車輛可以在上面行走，免受車輛壓壞支撐梁。
5.3.3.隨著挖土深度加深，護壁和立柱的支撐點鑿毛也同時進行。
5.3.4. 做好降水工作，如采用地下連續墻作為護壁，一般來說，地下水較少，用少量的降水井就可以解決問題。
6.主要材料、施工機具及設備
6.1.使用材料：鋼筋、鋼模板、混凝土、拉桿螺絲、膠管（40）等。
6.2. 主要施工機具及設備有：掘土機，運土車輛，空壓機，風管，吊機(可以不用)，手推斗車，鋼筋彎曲機，鋼筋切斷機，電焊機，混凝土振動棒等。
7.質量要求
按照國家標準《鋼筋混凝土工程施工和檢驗規范》的有關規定組織施工，同時參照《建筑工程質量檢驗評定標準》的有關要求評定施工質量。此外，還應符合以下的設計要求：
7.1.每一期土方開挖深度必須按照設計的深度逐層進行，控制在支撐梁底下面的墊層底，不得超深。
7.2.分別采用做3天、7天和20天齡期的混凝土試塊，提前預測混凝土標準強度，標準養護方法。
7.3.第一層土方開挖以后，支護結構形成懸臂，應立即進行支撐施工，盡可能縮短時間，減少變形。
7.4.測量必須準確，保證支撐梁的設置位置準確。
7.5.支護結構土與圍檁梁混凝土應緊密接觸，使其具有足夠的摩擦力。
7.6.由于鋼筋混凝土支撐梁的跨度，在制作時按設計要求預起拱。
8.安全要求
施工工程中，應遵守建筑施工安全規定，此外，應注意以下問題：
8.1. 挖土之前，應預先在支護結構上設置變形、位移的觀測點，并做好原始數據的記錄，隨著施工的進展過程，定期、隨時檢查，及時發現問題，并立即向有關部門匯報，采取相應的預防措施。
8.2.整個挖土過程必須有專人指揮，嚴格控制挖土深度，謹防挖土機械對支撐梁或圍檁梁的破壞。
8.3.挖土時應根據基坑土質情況留有一定的安全坡度，防止塌方而造成事故。
8.4.當第一層土方挖去后，應立即在基坑邊和支撐梁上設置安全欄桿。
8.5.支撐梁拆除采用爆破方法，應注意保護地下室樓板的安全，如鋪設砂包等。同時防止爆破碎石飛濺傷人。
8.6.當要在支撐梁上作材料堆放時，應符合設計的要求。
9.勞動組織（略）
10.經濟效益
深基坑鋼筋混凝土內支撐形式，在深基坑土方開挖過程中，由于它具有足夠的抗壓強度和穩定性等特點，而且不受場地的限制，施工機具簡單，加上支撐跨度，在發揮機械化挖土中，具有效率高、工期短、效益好等優勢。經過施工總結可知，從支撐施工到土方施工階段里，節省工期40％，節約材料費15%～20%，具有顯著的經濟效益。
1.特點
1.1.發揮材料的優點。深基坑土方施工中，基坑深度往往較，擋土結構的水平壓力也較，因此，鋼筋混凝土支撐表現為水平受壓為主，由于鋼筋混凝土支撐與鋼支撐不同，它具有變形小的特點，加上采用配筋和加支撐截面的方法，可以提高鋼筋混凝土支撐的強度，用以作為支撐的混凝土能充分發揮材料的剛度和變形小的受力特性，它能確保地下室施工和基礎施工以及周邊鄰近建筑物、道路和地下管線等公共設施的安全，因此，它是作為深基坑支護技術的新形式和新材料。
1.2.加快土方挖運速度。在軟地基深基坑施工時采用鋼筋混凝土支撐，由于它的跨度，尤其是采用圓環拱形鋼筋混凝土內支撐形式，基坑內的平面形成面積無支撐的空曠，空曠面積可達到整個基坑面積的65%~75%，形成開闊的工作面，滿足挖土機械回轉半徑的要求，有利于多臺型挖土機械自如運轉作業，在基坑內可以留坡道讓運土車直接駛入基坑裝土，并采用逐層開挖或留島形式開挖，這樣，最后剩余小量土方用吊土機吊起即可。挖土速度可以提高三倍以上，達到縮短土方施工工期的目的，同時有利于基坑擋土結構變形的時效控制和縮短基坑內的降水時間，保證鄰近建筑物的安全。
1.3.降低工程造價。采用了跨度鋼筋混凝土內支撐梁或圓環拱形鋼筋混凝土內支撐形式，材料便宜，節省了其它支撐結構（如鋼結構）一次性投入的筆資金。另外，由于采用機械化挖土，工效提高，降低了工程造價，從而獲得了明顯的經濟效益。
1.4.不受周邊場地不足的限制。如果基坑周邊狹窄或沒有用于通道的場地，也不會影響鋼筋混凝土支撐的施工，在沒有型機械（如吊機〕和沒有周邊道路的情況下，就可以進行支撐梁的鋼筋混凝土施工。在設計上允許的情況下，可以借用支撐梁格構上搭設平臺和施工便道，用以堆放材料、安裝施工機械設備、輸送混凝土和布設電纜等，以便于地下室和基礎施工。
2.適應范圍
2.1.適用于軟地基深基坑超深地下室基坑的施工。
2.2.適用于基坑周圍埋有管線、對環保要求高、周邊建筑物較接近和土方工期緊迫的基坑施工。
2.3.適用于吊機無法到位進行支撐吊裝的基坑。
2.4.適用于基坑周邊場地狹窄，缺少作為材料和機械設備的堆放場地。
2.5.適用于允許爆破的任意基礎。
3.工藝原理
當完成護壁擋土結構以后，要進行基坑土方開挖時，基坑四周的土體必然產生壓力作用于基坑的支護結構上，其力的方向近似于水平，力的小取決于不同土質的壓力值。這種水平壓力通過對護壁結構的作用傳遞給鋼筋混凝土圍檁梁，再通過支撐把力集中到鋼筋混凝土支撐梁上去。從力學的觀點分析可知，鋼筋混凝土支撐梁的受力是以軸向受壓為主，這樣就充分利用了混凝土具有較高的抗壓強度，又把支撐梁設計成基坑內對撐的形式，形成小相等、方向相反、相互抵消的力，構成穩定的支撐體系，每跨的寬度和支承樁的距離，由地下室基礎樁分布、支撐受力小、支撐截面、支撐配筋情況、自重和穩定性等來確定。如果深基坑需要設置多道支撐的，其支撐的道數和位置則要根據基坑深度、地下室層數、樓板位置、挖土的方法、擋土的結構材料和形式、擋土結構的配筋、土壓力值小而定。因此，鋼筋混凝土支撐梁的設計，要經過假設支撐梁的道數、跨度和截面，確定基坑開挖深度、擋土結構材料厚度，計算出圍檁梁上單位長度分布的水平壓力，根據單位長度水平壓力小，計算出集中在支撐梁上的軸向力，然后根據這個軸力的小和支撐梁的自重進行支撐梁的配筋計算和穩定性驗算。經過反復的假設和驗算后才確定。
4.工藝流程
4.1.支承樁施工，可安排在支護結構施工的同時或以后進行，可采用鉆孔樁的施工方法。當支護結構的強度足夠的情況下，就可以進行第一層土方開挖(對于支護結構懸臂情況下挖土)，鋼筋混凝土支撐的施工一般是緊隨著土方開挖的后面施工。
4.2.多道鋼筋混凝土支撐施工的關于流程是：
4.2.1.第一道鋼筋混凝土支撐施工。基坑土方開挖至第一道鋼筋混凝土支撐梁底的墊層底面——鑿開支護結構與圍檁的連接面——鋼筋混凝土支撐墊層施工——綁扎支撐鋼筋——支立側模板——澆筑混凝土(預留拆除鋼筋混凝土支撐梁的爆破孔)、梁邊護欄預埋鐵件——養護、拆模、清理。
4.2.2.第二道鋼筋混凝土支撐施工。基坑土方開挖至第二道鋼筋混凝土支撐梁底的墊層底面——鑿開支護結構與圍檁的連接面、支承樁清理——鋼筋混凝土支撐墊層施工——綁扎支撐鋼筋——支立側模板——澆筑混凝土、預留拆除鋼筋混凝土支撐梁的爆破孔——養護、拆模、清理。
往下各道支撐與第一、第二道支撐的工藝流程類推。
5.施工要點
5.1.護壁施工中有關問題
5.1.1.支護結構施工時應考慮支撐點的位置處理，當支撐點設在支護頂的壓頂帽梁時，其頂上必須加長預留鋼筋，作為澆筑支護頂的壓頂帽梁的錨筋；當支撐點設在支護上的某一標高處時，該處的支護一般應預埋鋼筋，在挖土方暴露后，清理干凈該標高的混凝土，還將預埋鋼筋拉出并伸直，用以錨入圍檁梁內(經常沒有錨筋)。同樣，鋼筋混凝土支撐樁也應用同樣的方法預留和預埋鋼筋。
5.1.2.與圍檁梁接觸的支護壁部位，一定要鑿毛清理，以保證圍檁梁與護壁的緊密銜接。
5.2.支撐梁的施工
5.2.1.鋼筋混凝土支撐梁和圍檁梁的底模（墊層〕施工，可以采用基坑原土填平夯實加覆蓋尼龍薄膜，也可用鋪模板、澆筑素混凝土墊層、鋪設油毛氈等方法。經過測量放線后，才綁扎鋼筋，然后安裝側模板。
5.2.2. 檁梁和支護結構之間的連接可用預埋鋼筋，以斜向方式焊接在支護壁的主筋上。
5.2.3. 鋼筋混凝土支撐梁和圍檁梁的側模利用拉桿螺絲固定，鋼筋混凝土撐梁應按設計要求預起拱。
5.2.4. 鋼筋混凝土支撐梁和圍檁梁混凝土澆筑應同時進行，保證支撐體系的整體性。
5.2.5.為了方便拆除鋼筋混凝土支撐梁及圍檁梁，在澆筑混凝土時應考慮預留爆破孔。為了保證施工人員在支撐梁上行走的安全，支撐梁兩側預埋用于焊接欄桿的鐵件。
5.2.6.為了縮短工期，及早進入土方開挖階段，混凝土配比中可加入早強劑，并加強養護，當混凝土達到要求強度后，就可以進行土方開挖。
5.2.7.混凝土澆筑、拆模和養護按有關規范要求進行，保證混凝土后期強度的增長。
5.3.土方開挖
5.3.1.在先施工的支撐范圍內的土方安排首先開挖，由遠至近地進行，若有多道鋼筋混凝土支撐時，應按支撐的道數分層開挖：第一層土方支撐第二層土方支撐底層土方。每層又要根據基坑深度不同和挖土機械伸展深度能力進行分層挖土，每一層土方開挖都要待混凝土的強度滿足要求時，才能進行往下土方開挖。
5.3.2.在基坑下運土車輛通過的路段中，遇到混凝土支撐梁時，先用掘土機將土覆蓋在支撐梁上，以作保護，覆蓋厚度不小于50cm，這樣就讓運土車輛可以在上面行走，免受車輛壓壞支撐梁。
5.3.3.隨著挖土深度加深，護壁和立柱的支撐點鑿毛也同時進行。
5.3.4. 做好降水工作，如采用地下連續墻作為護壁，一般來說，地下水較少，用少量的降水井就可以解決問題。
6.主要材料、施工機具及設備
6.1.使用材料：鋼筋、鋼模板、混凝土、拉桿螺絲、膠管（40）等。
6.2. 主要施工機具及設備有：掘土機，運土車輛，空壓機，風管，吊機(可以不用)，手推斗車，鋼筋彎曲機，鋼筋切斷機，電焊機，混凝土振動棒等。
7.質量要求
按照國家標準《鋼筋混凝土工程施工和檢驗規范》的有關規定組織施工，同時參照《建筑工程質量檢驗評定標準》的有關要求評定施工質量。此外，還應符合以下的設計要求：
7.1.每一期土方開挖深度必須按照設計的深度逐層進行，控制在支撐梁底下面的墊層底，不得超深。
7.2.分別采用做3天、7天和20天齡期的混凝土試塊，提前預測混凝土標準強度，標準養護方法。
7.3.第一層土方開挖以后，支護結構形成懸臂，應立即進行支撐施工，盡可能縮短時間，減少變形。
7.4.測量必須準確，保證支撐梁的設置位置準確。
7.5.支護結構土與圍檁梁混凝土應緊密接觸，使其具有足夠的摩擦力。
7.6.由于鋼筋混凝土支撐梁的跨度，在制作時按設計要求預起拱。
8.安全要求
施工工程中，應遵守建筑施工安全規定，此外，應注意以下問題：
8.1. 挖土之前，應預先在支護結構上設置變形、位移的觀測點，并做好原始數據的記錄，隨著施工的進展過程，定期、隨時檢查，及時發現問題，并立即向有關部門匯報，采取相應的預防措施。
8.2.整個挖土過程必須有專人指揮，嚴格控制挖土深度，謹防挖土機械對支撐梁或圍檁梁的破壞。
8.3.挖土時應根據基坑土質情況留有一定的安全坡度，防止塌方而造成事故。
8.4.當第一層土方挖去后，應立即在基坑邊和支撐梁上設置安全欄桿。
8.5.支撐梁拆除采用爆破方法，應注意保護地下室樓板的安全，如鋪設砂包等。同時防止爆破碎石飛濺傷人。
8.6.當要在支撐梁上作材料堆放時，應符合設計的要求。
9.勞動組織（略）
10.經濟效益
深基坑鋼筋混凝土內支撐形式，在深基坑土方開挖過程中，由于它具有足夠的抗壓強度和穩定性等特點，而且不受場地的限制，施工機具簡單，加上支撐跨度，在發揮機械化挖土中，具有效率高、工期短、效益好等優勢。經過施工總結可知，從支撐施工到土方施工階段里，節省工期40％，節約材料費15%～20%，具有顯著的經濟效益。
