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1、2023 年度优秀科技论文技术总结地铁车站基坑钢支撑施工工艺地铁车站基坑钢支撑施工工艺【内容提要】：本地铁车站承受钻孔桩+钢支撑做前期支护，文章内容介绍钢支撑的安装及支护。【关键词】：地铁；基坑；钢支撑；钢围檩； 1.工程概况哈尔滨南站站为哈尔滨市轨道交通一号线一期工程的起始站，构造设计为双柱三跨双层矩形结 构和单柱双跨双层构造。SK0+41.400SK0+193.250承受明挖施工，SK0+193.250SK0+294.400承受盖挖法施工。车站基坑开挖深度为18.1m14.2m，标准段宽19.4m，周边建筑物多，因此，本站主体基坑围护构造安全等级为一级，构造重要性系数为1.1，基坑环境保护
2、等级为一级，地面最大沉降量0.1%H，围护构造最大水平位移0.14%H(H为基坑开挖深度)；即地面最大沉降量14.2；围护构造最大水平位移20。车站标准段承受钻孔桩+钢支撑支护。明挖段基坑支撑承受4道609钢管支撑，第一道钢管支撑 壁厚为12，其余三道钢管撑壁厚为16，钢管撑水平间距为4米；盖挖段承受车站顶板作为第一道支撑，除此之外还需要架设3道钢管撑，钢管撑壁厚为16，钢管撑水平间距为3.5m。车站明挖段承受4道609钢管撑，第一道钢管撑轴力设计值275KN，其次道钢管撑轴力设计值为1837.6KN，第三道钢管撑轴力设计为2270KN，第四道钢管撑轴力设计值为1614.25KN；明挖段斜撑轴
3、力设计值分别为： 第一道为 388.97KN，其次道设计值为 2599.15KN，第三道设计值为 3210.75KN，第四道设计值为2283.24KN。盖挖段处承受 3道609钢管撑及顶板作为第一道支撑，其次道钢管撑轴力设计值为1519KN，第三道钢管撑轴力设计值为1815KN，第四道钢管撑轴力设计值为1781KN；盖挖段斜撑设计 值分别为：其次道设计值为2148.52KN，第三道设计值2567.19KN，第四道设计值2519.10KN。明挖段支撑预加力分别为：N1=200KN、N2=300KN、N3=500KN、N4=400KN。盖挖段支撑预加力分别为：N2=300KN、 N3=500KN、
4、N4=400KN。明挖段围护构造最大水平位移为12.8，最大竖向位移14；盖挖段最大水 平位移为8.1，最大竖向位移7.8，均满足地面最大沉降量 0.1%H，围护构造最大水平位移 0.14%H的 要求。车站明挖段整体稳定系数1.421，盖挖段整体稳定安全系数为1.42，均大于1.3，满足标准要求。钻孔灌注桩为800mm1200mm的钢筋混凝土围护桩。桩顶设冠梁，混凝土强度等级为C30，围护桩间挂网喷混凝土，强度等级为C20，厚度200mm。主体围护构造共有钻孔灌注桩477根，其中A型桩200根，桩长24m,B型桩75根，桩长23米，C型桩202根，桩长21米。2. 钢支撑施工第2页共 7 页测
5、量定位测围檩支托标高及支撑点位基坑围护构造平面找平施工监测安装钢围檩，焊接牛腿支撑焊接钢垫板钢支撑安装钢支撑拼装施加预应力钢楔锁定构造施工支撑撤除2.1 支撑施工流程图2.2 钢支撑安装哈尔滨地铁一期工程10 标段哈南站站，标准段钢支撑由南至北共计63 排，开挖段由上至下 4 道，盖挖段由上至下 3 道，标准段留有支撑轴力的分别有以下：第 2 排、10 排、17 排、26 排、36 排、41 排、50 排、58 排、63 排。共计 9 排其轴力计的长度均为180 .南端头和北端头的最长斜支撑分别设有轴力计，南端头 2 根，北端头 2 根，其轴力计的长度为 180。2.3 第一道钢支撑安装在冠梁
6、上，使用22B 工字钢制作的吊篮作为安装托架，钢支撑端头支撑在冠梁上。2023 年度优秀科技论文技术总结地铁车站基坑钢支撑施工工艺2.4 每段土方分层开挖至支撑架设高度后，马上测放出支撑架设的位置线，安装三角架钢板， 然后吊装锚固围檩支托，接着吊装钢围檩，检查围檩与围护桩水平连接结实后，再吊装钢支撑。钢支撑吊装就位后，准时检查各节点的连接状况，及承压面是否平坦，支撑与围檩轴线方向是否垂直等。如支撑端头与围檩接触面尚未平坦，用钢片填塞垫平，以防钢支撑偏心受压，见流程图.千斤顶609 钢管围护桩桩围护桩檩围檩围活动端套筒钢楔固定装置固定端M20 膨胀螺栓围护桩钢丝绳钢楔千斤顶钢围檩围支 架平面 6
7、09 钢管立面围围 护桩第3页共 7 页2023 年度优秀科技论文技术总结地铁车站基坑钢支撑施工工艺2.5 钢支撑施工的技术要求第一道支撑撑在冠梁上，待冠梁混凝土强度到达设计强度的 80%才能安装钢支撑并施加轴力。撤除每道钢支撑前，确保已施做的构造混凝土强度到达设计强度的80%。撤除每道钢支撑时，依据测量结果，必要时实行换撑等加固措施。在支撑到达正常使用前，不得超挖下层土体。钢腰梁应紧靠围护桩平面，如有空隙应用鍥铁填充，并保证钢腰梁与围护桩接触面积。基坑开挖阶段钢支撑上施工荷载不得大于0.5KN/ m，竖直方向不得附加施工荷载。横撑安装位置允许偏差为：高程50mm，水平间距100mm。2.6
8、焊接要求：A. 钢支撑焊接承受气体保护焊，施焊前，焊工应检查焊接部位的组装和外表清理的质量，如不符合要求，应修磨补焊合格前方能施焊。各种焊接方法焊接坡口组装允许偏差值坡口角度a1=45允许偏差 0+10 坡口尺寸b=03 允许偏差 0,+1.5 B. 搭接接头及 T 形角接接头组装间隙超过 1mm 或管材 T、K、Y 形接头组装间隙超过 1.5mm 时， 施焊的焊脚尺寸应比设备机要求值增大。但T 形角接接头组装间隙超过 5mm 时，应事先在板端堆焊并修磨平坦或在间隙内堆焊填补后施焊。C. 严禁在接头间隙中填塞焊条头、铁块等杂物。D. 焊接作业区风速当气体保护电弧焊及药芯焊丝电弧焊错过 2m/s
9、 时，应设防风棚或实行其他防风措施。E. 焊接作业区的相对湿度不得大于 90%。F. 当焊件外表潮湿或有冰雪掩盖时，应实行加热去湿除潮措施。G. 严禁在承受动荷载且需经疲乏验算构件焊缝以外的母材上打火、引弧或装焊夹具。H. 不应在焊缝以外的母材上打火、引弧。J. 手工电弧焊和气体保护电弧焊焊缝引出长度应大于 25mm。其引弧板和引出板宽度应大于50mm，长度宜为板厚的 1.5 倍且不小于 30mm，厚度应不小于 6mm。K. 焊接完成后，应用火焰切割去除引弧板和引出板，并修磨平坦。不得用锤击落引弧板和引出板。L. 定位焊必需由持响应合格证的焊工施焊，所用焊接材料应与正式施焊相当。钢衬垫的定位焊
10、 宜在接头坡口内焊接，定位焊焊缝厚度不宜超过设计焊缝厚度的2/3，定位焊焊缝长度宜大于 40mm， 间距宜为 500600mm，并应添满弧坑。当定位焊焊缝上有气孔或裂纹时，必需去除后重焊。焊接质量要求A. 对所用钢材及焊接材料的规格、型号、材质以及外观进展检查，均应符合图纸和相关规程、标准的要求；第4页共 7 页B. 检查焊工合格证及认可施焊范围。C. 一级焊缝和二级焊缝不得存在外表气孔、夹渣、裂纹和电弧擦伤等缺陷3.钢管支撑的场外组装：钢管支撑在运输到场后要依据本车站开挖基坑尺寸和钢支撑长度进展选材配节，钢管支撑分活动端、固定端和中间节，全部承受法兰连接。法兰盘和加劲箍都预先加好，拼装成完全
11、能吊装的单根钢管支撑。为保证支撑的精度、质量，承受工厂加工制作的支撑。钢管支撑承受高强螺栓连接，拼装时留意螺栓的摆放应相互错开螺母连接方向，并尽量摆放在 平坦的地方进展拼装，承受对角和分级分序将螺母扳紧，以便各螺栓受力均匀。每根钢支撑的安装 轴心偏差不大于 L/1000 并小于 10mm。保证拼接点的强度不低于构件自身的截面强度。钢管支撑场外组装肯定要有充裕，确保土方一开挖好就有成根的钢管支撑吊装。4. 装配件加工、预埋：钢支撑装配件加工主要有固定端和活动支座，预埋件主要是制作固定螺栓，能够预埋的最好预埋在坑壁上，不能预埋的要加设足够强度的膨胀螺栓和牛腿架。5. 钢支撑架设方法：每节段分层开挖
12、至支撑架设的高度后，先按设计施工图的布置间距，在排桩面定出支撑中心点 位，以中心的水平线为基准，准确画出支撑牛腿的位置，在螺栓点位上使用手持电钻在排桩上钻眼， 打入膨胀螺栓，安装托架，托架安装好后吊装钢围檩；围檩与排桩之间必需承受细石混凝土填充密实，使围檩与排桩完全接触，避开不均匀受力。 围檩连接点尽可能设置在支撑点四周，且不超过支撑间距的 1/3，围檩间的连接承受 20 厚钢板，依据钢构造规程进展焊接连接。围檩与钢支撑的连接点设 20 厚加劲板。钢管支撑的架设承受人工协作两台 10t 龙门吊安装。配置信号工和司索工各两人指挥吊装。吊装609 的钢管支撑与围檩顶紧，一端用千斤顶准时对钢管施加预
13、压力。预加力值按支撑设计轴力的 50%80%施加，当预加力到达标准后，在伸缩头间加锁紧片，松下千斤顶，使钢管横向支撑于坑内。（1） 质量要求： 1千斤顶预加轴力必需匀速地进展，以平衡横撑自重下落的可能和初期开挖预放的初应变。2) 钢支撑两端用钢丝绳系在围护桩上，同时用于微调的钢楔也应点焊连接，防止坠落。3钢管横撑的设置时间必需严格按设计工况条件施加，土方开挖时分段分层，严格掌握安装横撑所需的基坑深度。 4全部支撑连接处，均应保证贴密，防止钢管支撑偏心受压。5） 加强施工监测，依据现场的施工变形和监测信息，准时准确地调整支撑轴力，削减围护构造的侧向位移。6） 钢管支撑安装的允许偏差应满足原设计标
14、准要求。7） 安装钢支撑时，依据安装时的温度与当天最高温度和最低温度以及阳光直射的外表温度准时对轴力进展调整，必要时实行遮挡、浇水等降温措施，并加强监测，保证支撑轴力与设计施加轴力相符。8) 支撑体系的撤除施工随主体构造的施工同步进展。（2） 施预加力经检查符合要求后，即可对钢支撑施预加力。对支撑施预加力承受2 台 100T 液压千斤顶，在端头沿支撑两侧对称加压。当施加的顶力到达设计值后，再次检查各连接点的状况，必要时对节点进 行加固。待压力值稳定后，用铸铁楔块锁定，后对千斤顶逐级卸载撤除。假设钢支撑锁定后压力值有 较大的衰减损失时，需进展补偿加压。钢支撑施工保证措施：（1） 保证内支撑平直度
15、措施本站全部钢支撑及其附件全部在加工厂放样制作完成，制作严格依据如下程序进展。放样号料前应先确保材质和生疏工艺要求，然后依据排幅员、下料清单、另件草图和电脑实样图进展号料。号料装配等使用的钢圈尺必需定期经计量部门校核，合格后才能使用。号料的母材料平直无损伤及其它缺陷，否则应先矫正或剔除。划线精度见表4-1 钢支撑制作划线精度要求。项目允许偏差基准线、孔距位置0.5外形尺寸1.05-1 钢支撑制作划线精度要求切割和铣削、刨削切割前应去除母材外表的油污、铁锈和潮气，切割后气割外表应光滑无裂纹，熔渣和飞溅物应除去，下料承受数控切割机进展切割，螺栓孔承受自动定位、自动三维钻孔。承受机械进展铣削上下翼板
16、坡口。对钻孔毛刺、锁口毛刺等进展清磨。精度要求见表4-2 钢支撑制作切割精度要求。工程允许偏差mm零件的宽度和长度1.0切割面不垂直度0.05t 且2.0割纹深度0.2局部缺口深度1.0表 5-2 钢支撑制作切割精度要求焊接收端头与法兰盘焊接处，法兰端面与轴线垂直偏差掌握在 1.5mm 以内，拼状后两端支点中心线偏心不大于 20mm，安装后总偏心量不应大于50mm，并保证支撑接头的承载力符合设计要求。钢支撑连接时必需对称上螺栓，按挨次紧固。（2） 确保钢支撑与维护桩稳定传力的措施在钢支撑安装好施加预加力前，承受 C30 早强混凝土填充钢围檩与围护桩之间的空隙，以保证钢围檩和围护桩之间能够平稳均
17、匀传力；具体施加预加力时间依据同条件试块确定。（3） 保证钢支撑失稳坠落的措施钢支撑安全前肯定要检查钢管的垂直度，假设不垂直要进展矫正；然后将钢支撑安装在钢腰梁上，并且紧固好，必要时可在钢支撑中部架设临时支撑，确保钢支撑吊装上就只有很小的自重下挠度，便于加预应力固定。为了防止由于温差过大产生较大的温度应力，应避开在温度过高或过低对钢支撑施加内力， 同时，在高温期间应实行覆草袋浇水措施，减小温差缩小温度应力。为了防止其他外在因素导致内支撑突然坠落，钢支撑鍥铁上下必需焊接结实，与钢腰梁接触面下设置托板，托板与钢腰梁和支撑焊接结实，支撑与腰梁接触面焊接结实；同时在支撑端板上口承受与腰梁斜拉的措施避开钢支撑的坠落。参考文献：1、建筑基坑支护技术规程JGJ1201999。2、建筑基坑工程技术标准YB92581997。3、钢构造工程施工及验收标准GB50205-20234、已经下发的施工图纸