超大超深基坑新型支撑栈桥体系设计与应用_李乐

图 3 基坑水平支撑及竖向钢立柱剖面 Fig． 3 Horizontal bracing and section of steel column
2. 3 栈桥设计 经过设计优化后采用栈桥板与第 1 道混凝土支
撑梁二合一方案，即栈桥板直接坐于首道支撑梁上 部，整个栈 桥 系 统 由 中 央 栈 桥 板 区、栈 桥 抬 高 板 区 以及连接两区域的栈桥斜坡板区组成，其中中央栈 桥板区位 于 基 坑 中 间 部 位 沿 东 西 方 向 布 设、板 厚 250mm、宽度 27m、板面标高 － 4. 250m，沿南北方向 对 称 布 设 板 厚 250mm、宽 度 10m、板 面 标 高 － 4. 250m，同时在其东西两侧或单侧增加翼板作为 出土平台，整个中央栈桥板作为基坑内部行车通道 的同时还兼作临时物料堆放区，栈桥抬高板区位于 基坑南北两侧沿东西方向布设、板厚 250mm、宽度 为 10m、板面标高 － 0. 950m，其作为基坑周边东西 向行车通道，由中央栈桥板区至栈桥抬高板区设置 栈桥斜坡坡道、斜坡坡度 1 ∶ 8、板厚 250mm，作为车 辆深入基坑内部的坡道。栈桥板各个区域设置如 图 4 所示。
支撑、第 2 道混凝土水平支撑、栈桥板、竖向钢立柱 支撑，其中不同类型受力构件之间连接处的节点做
2015 No． 13
李 乐等： 超大超深基坑新型支撑栈桥体系设计与应用
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法是关键，其可靠度和合理性直接决定整个支撑栈 桥体系的设计成败。在设计时考虑竖向钢立柱与 混凝土水平支撑梁连接处同时焊接钢牛腿，中央栈 桥板、首道混凝土支撑梁以及竖向钢立柱之间节点 如图 5a 所示。考虑到钻孔灌注桩及内插钢立柱施 工时中心点 位、垂 直 度 偏 差 的 存 在，最 终 可 能 导 致 钢立柱中心线与支撑梁轴中线难以复核现象出现， 因此本次节点设计时针对外偏钢立柱提出了局部 外包节点做法，通过采用“”形钢筋对外偏钢立柱 节点进行绑扎和加固的方式进行节点加强，外偏钢 立柱外包节点做法设计如图 5b 所示，栈桥斜坡板区 设计剖面如图 6 所示。
Abstract： The support trestle system was set according to the foundation excavation shape in some project in Tianjin． The trestle system was composed of central trestle plate area，elevation plate area and slope plate area． Ｒeasonable stress system was formed． This paper introduced the design and construction technology of the support trestle system． Monitoring result shows that the support trestle system ensured the enclosure structure safe． Key words： underground； deep foundation excavation； supports； trestle； design
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施工技术
凝土强度等级 C40，栈桥以及水平混凝土支撑均为 竖向钢立柱。基坑混凝土支撑及栈桥平面布置如 图 1 所示。
第 44 卷
图 1 基坑混凝土支撑及栈桥平面布置 Fig． 1 Concrete supports and trestle layout
2 支撑栈桥设计 2. 1 方案比选
依据基坑平面形状及土方开挖深度和开挖方 量，在基坑支撑及栈桥设计时进行了如下方案考量。
［作者 简 介］ 李 乐，项 目 总 工 程 师，工 程 师，E-mail： lileonline @ 126． com ［收稿日期］ 2014 -11 -26
系不仅会增 加 经 济 成 本，还 会 影 响 出 土 效 率、延 误 施工进度。因此，针对不同形式超大超深基坑工程 有必要提出最佳的支撑栈桥体系，从而保证基坑支 护安全、提高出土效率、降低工程成本、缩短出土周 期。天津某超大超深矩形基坑工程依据基坑特点 设计了新型对撑支撑栈桥体系，此种支撑栈桥体系 在基坑土方开挖过程中具有极大的适用性。 1 工程概况
天津某超大超深基坑工程平面为矩形，基坑东 西 向 长 398m、南 北 宽 186m，整 个 基 坑 面 积 61 500m2 、周 边 1 185 延 m，基 坑 普 遍 开 挖 深 度 18. 9m，最大开挖深度 19. 7m，总计开挖土方约 116 万 m3 ，属于典型的超大超深基坑工程。基坑围护结 构采用地下连续墙形式，墙深 35. 65m，厚 1m，地下 连续墙接缝处采用高压旋喷桩嵌缝止水。基坑采 用明挖正作施工方案，在开挖深度内设置 2 道钢筋 混凝土支撑及腰梁，底部为 1 050mm 厚结构底板， 其中第 1 道支撑标高 － 4. 750m，第 2 道 支 撑 标 高 － 12. 250m，支撑混凝土强度等级为 C35。在第 1 道 支撑上部设置对称出土栈桥，栈桥板厚 250mm，混
1） 方案 1 在基坑开挖深度内设置 2 道混凝土 水平 支 撑，第 1 道 标 高 － 4. 750m、第 2 道 标 高 － 12. 250m，每道水平支撑设计成南北对称形式，形 成最合理的受力工况，然后在地坪标高 － 0. 950m 处 设计南北两处独立出土栈桥，栈桥深入基坑 30m。
2） 方案 2 取消方案 1 中的独立出土栈桥，将 栈桥板设置于第 1 道混凝土支撑上部，形成支撑栈 桥二合一受力体系，同时设置东西向中央栈桥板和 南北向栈桥斜坡板。
在主体开挖面基础上超挖 0. 9m，然后搭设模架施工 支撑栈桥体系首道混凝土支撑及中央栈桥板，然后 再搭设模架施工栈桥斜坡板和栈桥抬高板。在首 道支撑梁及栈桥板混凝土达到设计强度后开始进 行第 2 步土方开挖，本次开挖标高为第 2 道混凝土 支撑梁底部，然后施工第 2 道混凝土水平支撑梁，最 后进行第 3 步土方开挖，本次土方开挖至基坑底部， 在结构底板施工完成后即形成了超大超深基坑支 撑栈桥体系。 4 监测数据分析
图 7 轴力变化曲线 Fig． 7 Axial force curve
基坑第 1 步土方开挖完成后施工首道支撑梁及 栈桥板时布设钢筋应力计进行首道混凝土支撑轴 力监测，在中央栈桥板及其混凝土支撑梁中沿东西 方向共布设了 5 个轴力监测点，分别为 ZL1-20，ZL143，ZL1-49，ZL1-50，ZL1-51，在南北向支撑梁及四角 角撑中布设了多支钢筋应力计，后续第 2 步及第 3 步土方开挖过程中对支撑轴力进行监测，中央栈桥 板轴力变化曲线如图 7a 所示。基坑第 2 步土方于 2014 年 3 月 4 日开挖，第 3 步土方于 5 月 1 日开挖，
依据建筑基坑工程监测技术规范，在超大超深 基坑围护结构施工过程中便开始布设监测点，整个 基坑共设置了地下连续墙墙体水平位移监测点 36 个、墙顶水平及竖向位移监测点 36 个、墙体应力监 测点 19 个、坑外潜水及承压水水位观测井 24 组、坑 内承压水水位观测井 6 口、土压力监测点 9 个、立柱 竖向沉降观测点 100 个、第 1 道及第 2 道混凝土水 平支撑轴力监测点 116 个，同时根据规范要求对基 坑及其周边其他建（ 构） 筑物进行观测。
0 引言 随着城市化进程的加快和土地资源的日益减
少，城市各 类 建 筑 开 始 向 地 下 空 间 发 展，具 体 表 现 为建筑物的基础越来越深，特别是近些年来出现的 越来越多的占地面积大、平面形状复杂的超深基坑 工程。在基坑工程施工过程中基坑支护方案是必 不可少的一项，对于基坑面积大、开挖深度深、土方 开挖难度大的基坑，其支护方案需主要解决下列问 题： ①解决深基坑大方量土方开挖运输问题，为挖 土机械和运土车辆提供工作面和通道； ②解决现场 施工场地 狭 小 的 问 题，为 材 料 堆 放 和 加 工 提 供 场 地； ③解决深大基坑支撑刚度不足的问题，控制和 减小基坑变形，提高基坑的安全工况； ④同时还要 考虑经济、施 工 便 利 及 环 境 影 响 等 其 他 因 素 的 影 响。目前深基坑支护通常采用钢筋混凝土对撑或 角撑作为 支 撑，并 设 置 钢 筋 混 凝 土 栈 桥 或 钢 栈 桥， 作为土方及材料运输通道，而不合理的支撑设计体
图 2 混凝土水平支撑平面布置 Fig． 2 Layout of concrete supports
图 4 基坑栈桥板各个区域布设平面 Fig． 4 Plane of foundation excavation trestle plate
2. 4 节点设计 整个基坑支撑栈桥体系包括第 1 道混凝土水平
侧抬高板区以及栈桥斜坡板区等 3 部分组成，形成了较合理的支撑栈桥受力体系。详细介绍了支撑栈桥体系的设
计及施工工艺。监测结果表明，此种栈桥设计很好地保证了基坑围护结构的安全。
［关键词］ 地下工程； 深基坑； 支撑； 栈桥； 设计
［中图分类号］ TU753
［文献标识码］ A
［文章编号］1002-8498（ 2015） 13-0005-03
2015 年 7 月上
ຫໍສະໝຸດ Baidu施工技术
第 44 卷 第 13 期
CONSTＲUCTION TECHNOLOGY
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DOI： 10. 7672 / sgjs2015130005
超大超深基坑新型支撑栈桥体系设计与应用
李 乐，梁 韡，崔爱珍，亓立刚
（ 中国建筑第八工程局有限公司天津分公司，天津 300452）
［摘要］ 天津某超大超深基坑工程根据基坑矩形平面布设了对撑支撑栈桥系统，整个栈桥系统由中央栈桥板区、两
本工程超大超深基坑围护结构采用地下连续 墙，桩基采 用 钻 孔 灌 注 桩，围 护 结 构 与 钻 孔 灌 注 桩 平行施工，在部分钻孔灌注桩施工的同时内插施工 支撑栈桥系统的竖向钢立柱。经基坑围护结构渗 漏检测合格后开始进行第 1 步土方开挖，主体开挖 面标高为首道混凝土支撑梁底部，而中央栈桥板处
经过综合分析和方案比选，最终确认方案 2 更 为合理，即整个矩形超大超深基坑支撑栈桥系统由 中央栈桥板、栈 桥 斜 坡 板 以 及 栈 桥 抬 高 板 组 成，基 坑被支撑栈桥系统统一划分为若干区域进行平行 出土施工。 2. 2 支撑设计
基坑开挖深度范围内设计 2 道混凝土水平支 撑，每道水 平 支 撑 由 沿 地 下 连 续 墙 周 圈 的 腰 梁、位 于基坑四角的角撑以及南北向的对撑组成，根据受 力特性局部增加板带，2 道水平混凝土支撑的竖向 承载结构为钢立柱，钢立柱内插至钻孔灌注桩基础 中，2 道混凝土水平支撑平面布置如图 2 所示，基坑 水平支撑及钢立柱剖面如图 3 所示。
图 5 节点做法示意 Fig． 5 The joint approach
图 6 栈桥斜坡板区设计剖面 Fig． 6 Section design of trestle slope plate
3 栈桥施工 3. 1 工艺流程
栈桥体系施工工艺流程如下： 施工围护结构→ 施工钻孔灌注桩→内插钢立柱→第 1 步土方开挖→ 施工首道支 撑 及 中 央 栈 桥 板 → 搭 设 模 架 → 施 工 栈 桥斜坡板及抬高板→第 2 步土方开挖→施工第 2 道 混凝土支撑→第 3 步土方开挖→基坑封底施工→支 撑栈桥体系形成。 3. 2 实施效果
Design and Application of a New Type of Supporting Trestle System in Deep Foundation Excavation
Li Le，Liang Wei，Cui Aizhen，Qi Ligang
（ Tianjin Branch，China Construction Eighth Engineering Division Co． ，Ltd． ，Tianjin 300452，China）