型钢组合支撑在深大基坑施工中的应用

胡琦^施坚I方华建2邓以亮彳朱海娣2黄星迪$

1.浙江工业大学浙江杭州310014;

2.东通岩土科技股份有限公司浙江杭州310020

摘要：介绍了应用于深大基坑施工的型钢组合支撑基本构造以及其中关键节点设计，并且从实际项目出发，介绍了型钢组合支撑的设计方案，包括支撑布置设计以及基坑监测点的布置等。监测结果证明：型钢组合支撑应用效果良好，达到了预期要求，为今后型钢组合支撑的推广应用提供了可参考经验。

关键词：基坑工程；围护设计；型钢组合支撐；螺栓连接

中图分类号：TU753文献标志码：A文章编号：1004-1001(2019)05-0751-03DOI：10.14144/j.cnki.jzsg.2019.05.004 Application of Section Steel Composite Support to Underground

Foundation Pit of High-Rise Building

HUQi'2SHI J ian1FANG Huajian2DENGYiliang2ZHU Haidi2HUANG Xingdi2

1.College of Civil Engineering and Architecture,Zhejiang University of Technology,Hangzhou,Zhejiang310014,China;

2.Dongtong Geotech nical Tech n o logy Co.,Ltd.,Han g zhou,Zhejia ng310020,China

Abstract:The basic structure and key joints design of section steel composite support applied to the deep and large foundation pit construction are introduced.According to the actual project,the design scheme of section steel composite support is introduced,including the support layout design and the layout of foundation pit monitoring points,etc. The actual monitoring results prove that the application effect of the section steel composite support is good and the expected requirements are met,which can provide referenee experience for the future promotion and application of the section steel composite support.

Keywords:foundation pit engineering;retaining design;section steel composite support;bolt connection

随着国内城市建设发展，地下空间的利用也越发显得重要，基坑工程随之向着越大和越深的方向发展。深基坑支护形式中最常见的便是排桩配合内支撑体系。而在内支撑材料中，使用较多的一般为钢筋混凝土与钢材，其中钢材支撑根据其截面的形式不同又可分为钢管支撑与型钢支撑。在传统支撑形式中，采用钢筋混凝土支撑较为普遍，因为钢筋混凝土支撑容易成形，形状自由度较大，同时其截面的刚度可以根据不同基坑的要求而变化，适用于各种类型的基坑。但是基坑支撑属于临时建筑结构，支撑在使用完之后需要拆除，而拆除时会产生大量的噪声与建筑垃圾，不符合国家所倡导的绿色施工趋势。钢管支撑主要适合用于较为狭长的基坑中，在地铁隧道等市政工程中使用较多，有一定的局限性。根据现场的使用情况可以看到，钢管支撑与支护桩之间采用焊缝连接，现场施工质量难以保证，杭州地铁湘湖段事故⑴以及新加坡地铁环线C824标

作者简介：胡琦(1978—),男，傅士，副教授，硕士

生导聊。

通信地址：断注韦杭州审西瀬区夭可4路148号43檢

(310014)o

也子邮笛：huqi@zju.edu.cn

收犒目期：2019-01-14段失事❾其中很大的原因便是钢管连接节点处的问题。

型钢组合支撑将多根型钢组合在一起形成1道支撑，一般是将3〜4根型钢组合而成，在其上部设置槽钢缀板和盖板增强其整个支撑的整体性。而且型钢支撑中所有节点基本都会釆用高强螺栓进行连接，大大增强了连接节点处的强度。其与钢管支撑相比，整体的强度与刚度大大提高；与钢筋混凝土支撑相比，工期短造价低，而且材料可以重复利用，不会产生噪声与建筑垃圾，应用前景较好。

1型钢组合支撑介绍

型钢组合支撑每道支撑由2〜4根型钢组合而成，每道支撑的截面根据不同工程需要可以自由选择，一般选择的截面为H350mm X350mm X12mm X19mm或H400mm X400mm X13mmX21mm131=在型钢翼缘布满螺栓孔，标准是每隔100mm设置1个螺栓孔，两边翼缘对称分布。坑内立柱也采用型钢，可直接插入土中；在混凝土支撑处则釆用格构式立柱，直接插入灌注桩中。立柱设计时需要考虑基坑开挖与拆撑过程中的不利工况立柱入土处需要设置止水片，立柱与立柱之间釆用H型钢作为横梁相互连接，横梁下部会使用托座件支撑，型钢支撑便直接位于横梁上部，横梁与钢支撑与托座，以及托座与立柱之间都采用高强螺栓连接。型钢横梁如果满足不了一定

建筑施工•第41卷•第5期

7I

胡琦、施坚、方华建、邓以亮、朱海娣、黄星迪：型钢组合支撐在深大基坑施工中的应用

刚度，则支撑的承载力由横梁刚度控制；但是当横梁刚度

满足要求后，再增加横梁刚度是不能提高支撑梁的平面承 载力的切。支撑与支护桩之间釆用H 型钢围標连接，并且在 围梯与支撑斜交处布置三角牛腿，围標的型钢内焊有加劲

肋板

（b ）平面

图1型钢组合支撑构件连接节点

H 型钢

由于型钢支撑每道支撑由数根H 型钢组合而成，每根 型钢之间采用端板加高强螺栓连接，随着支撑轴力的增 大，原本摩擦型的螺栓逐渐变化到承压型连接，板与板之

间产生了位置错动，因此与全现浇的混凝土支撑相比，型 钢组合支撑的整体刚度较弱。故为了保证型钢支撑的支撑

效果，不产生大的位移，在施工时严禁施工机械碰撞和碾 压支撑系统冏。因为釆用了高强螺栓的连接，整体施工安 装与拆除的速度大大增快，并且型钢都可以回收利用，减 少了施工材料上的费用。

2 工程概况

2.1工程简介

背景项目位于南昌市红谷滩红谷中大道与绿茵路交叉 口西南侧，原江西省建筑工程学校（老校区内）。西侧紧

邻中顺大厦，南侧紧靠南昌市工人文化宫及新地中心，东 侧为嘉莱特酒店，北侧为汇合家园小区。拟建工程为地下

车库及管理用房，总占地面积约11 507 m 2,总建筑面积 约19 271.12 m 2o 其中，管理用房建筑面积99.40 m 2,地上

1层，地下室建筑面积为19 071.72 m 2,设整体2层地下室。

拟建建筑对差异沉降的敏感程度均为敏感，建筑为框架结 构，设计均采用桩基础形式。设计0 m 为绝对高程24.5 m 左右，基坑顶板板面绝对高程22.5 m,底板板底绝对高程

11.0m （已包括垫层厚度），基础埋深约13.0m 。现自然地

面标高位于21.0〜22.0 m,基坑开挖深度10.0〜11.0 m 。

2.2工程水文地质条件

据本次钻探揭露及搜集到的钻孔资料，勘探深度内， 场地地层结构由人工填土（Q4ml ）、第四系全新统冲积层

（Q4al ）、第三系新余群（Exn ）组成。按其岩性及工程特

性，自上而下依次划分为①冲填土、①1杂填土、②粉质

黏土、③细砂、④淤泥质粉质黏土、⑤中砂、⑤1粗砂、⑥

砾砂、⑦圆砾、⑧强风化砂砾岩、⑨中风化砂砾岩。

根据地勘资料，设计基坑开挖地面整平标高按21.50 m 考虑，地下室开挖面标高11.0 m,基坑最大开挖深度约为

11.5 mo 据场地岩土条件分析，预计基坑开挖深度范围内

土层主要为①冲填土（①1杂填土）、②粉质黏土、③细

砂。其中，①填土为近期堆填，尚未完成自重固结作用，

结构松散，自稳性较差；②粉质黏土力学性质相对较好，

但厚度变化大且相对较薄；③砂层结构松散，粉细粒含量

较高，局部含有泥质，且结构松散，易发生流土破坏现

象，自稳性较差。开挖时如不采取支护措施，基坑侧壁容 易失稳。

本次勘察结果表明，现状条件下场地及周边无滑坡、

崩塌、泥石流、地裂缝、地面塌陷等不良地质作用形成的

地质环境条件，也未发现上述不良地质作用。但场地范围 内分布有厚0.90〜5.10 m 不等的填土，属不良地质土体，施

工时应予以注意。

3 支撑布置方案

本工程项目，根据地勘资料决定采用SMW 施工法与

1道型钢支撑的组合形式，在基坑东北角采用部分钢筋混

凝土支撑（图2）。在SMW 工法水泥搅拌桩工艺中，三轴 水泥搅拌桩桩径为850 mm,桩中心距600 mm,桩内使用

H700 mm X 300 mmX 13 mmX24 mm 型钢，两者兼作挡土

结构及止水帷幕，桩顶釆用1 ： 1放坡，设置1道预应力型钢 组合支撑。坑中用于支撑型钢的立柱釆用型钢，立柱静压 插入土中，而用于支撑混凝土支撑的立柱釆用格构式立柱 插入灌注桩中。

鑫峰假日酒店

图2基坑平面布置

坑内第1道型钢支撑标高为一6.40 m,预应力型钢组合 支撑的所有钢构件均在工厂定制，并且均以10.9级M24高

强螺栓连接，施工预拉力为250 kN,支撑为Q345b 的

2019 ・ 5 • Building

Construction

H350mmX35O mmX12mmX19mm型钢，立柱、横梁和拉梁均为Q235的H300mm X300mmXlO mmX15mm型钢。施工前须对钢构件的完整程度和力学性能进行检查和检测；支撑应分组安装，预应力应分级施加，依次为总预应力的20%、50%和30%,施加过程中应结合监测和巡查结果进行信息化施工；土方开挖范围内的支撑受力路径应闭合。

型钢水泥土搅拌墙与型钢组合支撑两者相结合可以大大缩短施工工期。型钢搅拌墙中的型钢与型钢组合支撑中的型钢通过钢围標相连接。围標内侧与型钢支撑相连接，外侧则与压顶梁相连接，使得支护结构与支撑体系相互连接。除此之外，在地下室与支护结构之间还设置了2道传力带(图3),1道设置在坑底，1道设置在坑中。2道传力带设置的目的是控制基坑围护墙的变形。

4基坑监测

为了保证整个基坑工程在施工期间能够反映出支护支撑结构以及周围环境建筑的变化情况，同时保证周边建筑的安全，根据整个基坑项目的特点，对基坑进行实时的科学监测。监测的主要内容包括：桩顶水平位移、地下水位监测孔、支撑轴力、建筑物沉降、立柱沉降。其中设立桩顶位移监测点共13个，分布在基坑周围桩顶处，一般20〜30m设立1个监测点，监测点数据不得超过30mm,变化速率不得超过每天3mm。地下水位监测孔总共设立8个，均匀分布在基坑边坡周围，水位变化要求不得超过1000mm,每天变化不得超过400mm。支撑轴力监测点共设立9组，其中7组设立在型钢组合支撑处，主要分布在跨度最长的支撑处，其余2组设立在钢筋混凝土支撑处，型钢监测值要求不得超过2000kN,混凝土不得超过4500kN。建筑物沉降观测点位置主要分布在基坑周围，由于基坑周围建筑物分布较多，因此设立了28个监测点，要求整个监测结果不得超过10mm,每天的变化不得超过2mm。立柱沉降观测点总共设置了9个，挑选了在中间位置的立柱作为观察点，同时要求总沉降不得超过20mm,每天沉降变化不得超过2mm。由于现场情况较为复杂，因此按施工要求可以调整监测点的位置。

随着工程进度发展，对基坑中各个指标不断进行监测，结果发现该项目中的基坑项目所有监测内容均未超过报警值，整体变形位移表现良好。特别是型钢支撑安装完成后，桩顶的水平位移以及周边的建筑沉降均未持续变大，位移控制良好。后续地下室底板浇筑完成达到强度要求后，施工单位便将型钢支撑拆除，工期短，效率高，整体表现良好，得到了业主的一致肯定。

5结语

采用高强度螺栓连接的型钢组合支撑，与混凝土支撑相比，不需要支模，组装拆除方便快捷，拆除后的型钢依旧可以循环使用，不会产生大量建筑垃圾，同时施工成本与时间成本大大降低。通过加强节点构造措施，支撑刚度也能满足基坑位移变形要求，实际工程表现良好。本文介绍了型钢组合支撑的基本构造以及其中部分节点设计，依托于实际工程结果，为高层地下深基坑釆用型钢组合支撑提供了工程经验。

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