技术园地 ｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｃｏｐｅ 第３０卷２０１２年第６期 ～ 始 … 曩 囊鳃 星 鸯鸯 谷二永 张东刚 唐 伟 王 磊 李文海 （ｅｐ国建筑科学研究院地基基础研究所，北京１０００１３） 【摘要】通过科研试验大楼基坑钢支撑工程实践实例，介绍了基坑钢支撑施工过程及施工过程中质量控制要点。对类似工 程具有很好的借鉴意义。 【关键词】基坑支护；钢支撑；质量控制 【中图分类号】ＴＵ４７３．１＋１ 【文献标识码】Ｂ 【文章编号】１６７１—３７０２（２０１２）０６—００２５—０４ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ａ Ｐｉｔ ｗｉｔｈ Ｓｔｅｅｌ Ｂｒａｃｅ ＧＵ Ｅｒ－ｙｏｎｇ ＺＨＡＮＧ Ｄｏｎｇ－ｇａｎｇ ＴＡＮＧ Ｗｅｉ ＷＡＮＧ Ｌｅｉ ＬＩ Ｗｅｎ－ｈａｉ （ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆｆｏｕｎｄ￣ｉｏｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００１３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｅｘａｍｐｌｅ ｏｆ ａ ｐｉｔ ｏｆ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｔｅｓｔ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｗｉｔｈ ｓｔｅｅｌ ｂｒａｃｅ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｏｆ ｐｉｔ ｗｉｔｈ ｓｔｅｅｌ ｂｒａｃｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｋｅｙ ｐｏｉｎｔｓ ｏｆ ｑｕａｌｉｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｄｕｒｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｉｔ ｂｒａｃｅ；ｓｔｅｅｌ ｂｒａｃｅ；ｑｕａｌｉｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌ １工程概况和地质条件 １．１工程概况 基坑西侧１６ｍ处为２２层科研楼，基础埋深约ｌＯｍ， 箱形基础；西侧南部１ｌｍ处为２层办公楼，北侧为市 政道路；东侧北部５ｍ处为６层办公楼，１层地下室，天 拟建建筑物由两栋科研主楼、裙房、地下车库组成， 形成大底盘多塔楼联体结构；科研主楼部分地上２０层、 钢筋混凝土框架一剪力墙结构，裙房部分地上２层，裙 房及地下部分为钢筋混凝土框架结构；主楼、裙房及地 下车库均地下４层，筏板基础，基础埋深为１９．１ｌｍ。拟 然地基：东侧中部５ｍ处为１６层住宅楼，１层地下室，基 础埋深约５ｍ；东侧南部７ｍ处为３层办公楼，南侧９ｍ 处为７层办公楼，１层地下室。 基坑周边除西侧有一条施工通道（约ｌＯｍ宽），其 他区域均无施工空间。 １．２钢支撑分布 建建筑基坑开挖时为保证已有建筑的安全，拟采用桩 锚＋钢支撑支护结构。基坑周边环境异常复杂，与基坑 支护的设计、施工密切相关，场地周边环境为： 基坑南侧９ｍ处为７层办公楼，ｌ层地下室，采用 夯扩挤密桩复合地基，桩位、桩长不详，基坑南侧及东 作者简介：谷二永，男，助理工程师，研究方向：岩土地基。 张东刚，男，建研地基基础工程有限公司第五工程部主任工程师．国家 注册土木工程师（岩土），研究方向：地基处理、桩基础工程及基坑支护。 侧采用钢支撑；钢支撑主材为 ６００￣１８及 ８００ｘ １８两种管材，钢支撑共设３层，分别设在一５．４００ｍ、 ．２５． －螺 霞 ＼＼ ｌ１－ ｇ富｛ ｛ 二 Ｊ二 一二 二二二 Ｌ 二 ■ ■ 二： ～一 二］ ～－－－～… ————一●一一……ｍ…一 迥） ａ．南侧钢支撑平面布置图 ｂ．东侧钢支撑平面布旨图 图１钢支撑平面布置图 一９．Ｏ００ｍ、一１２．６００ｍ标高位置。钢支撑的围檩采用 ５０￣Ｃ左右使用，应注意不得让水混入桶内。施工场所平 ２Ｈ４００ｍｍ￣４００ｍｍ￣２０ｍｍｘ ２０ｒａｍ焊接而成（见图１）。 ２钢支撑施工工序 均温度低于一５℃时，建议对锚固部位也加温０℃以上， 并维持２４ｈ以上。 ２）植筋 土方开挖一桩身泥土清理一构件进场一植筋一焊 接埋件板一灌注灌浆料一焊接小牛腿一施放围檩外皮 线一吊装及安装围檩一吊装及焊接大牛腿一钢管拼 植筋的长度为３５ｄ＋１０ｃｍ为宜，钢筋表面干净，无 锈蚀且复检合格。植筋胶在木板上配置完成后，钢筋 顺时针在植筋胶上滚动，当钢筋表面的植筋胶饱满 （植筋胶厚度≥ｌｍｍ为宜）时，将钢筋顺时针塞入植 筋孔内。由于孔内存在空气，需借助外力将钢筋塞入 接一钢管安装一吊装及焊接系杆一探伤一成品保护。 ２．１土方开挖 土方开挖时要与土方单位配合，考虑后期牛腿安 装、钢管吊装使挖方工作面低于围檩中心线标高１．２ｍ， 并平整好吊车操作范围内的场地，以便于吊车吊装施工。 ２．２构件进场 孔内。锚固胶填充量应保证插入钢筋后周边有少许胶 料溢出。 ３）固化、保护 植筋胶有一个固化过程，２４ｈ内不得扰动钢筋，若 有较大扰动宜重新植。 构件进场后应及时对构件大小及尺寸验收，构件 应附有加工厂出场合格证并应附有技术文件。构件若 有损坏和变形的埋件应予矫正或重新加工。钢板、钢 ４）检验 植筋后７２ｈ可随机抽检，由专业实验室完拔试验。 一管、焊丝、灌浆料等原材应提前进行原材复试。 ２．３植 筋 般加载至钢材的设计力值。同规格、同型号、基本部 植筋工艺流程：定位一钻孔一清孔一植筋胶配 制一植筋一固化、保护一检验。 １）植筋胶配制 植筋胶选用桶装式植筋胶，由Ａ、Ｂ两组份组成， 位的锚栓组成一个检验批。抽取数量按每批锚栓总数 的１％ｏ计算，且不少于３根。 ２．４焊接埋件板 植筋后２４ｈ后进行安装埋件板。埋件安装要求严 格控制轴线位置、标高、垂直度、平整度。因为当植筋位 置及角度发生改变，埋件板需要现场二次开孔，开孔直 径不宜过大，且需要开坡口，坡口角度为３０。。植筋钢筋 配胶采用现场人工搅拌，植筋胶应有出厂合格证及检 验报告。施工场所平均温度低于０℃时，可采用碘钨灯、 电炉或水浴等增温方式对胶使用前预热至３０℃～ 一２６． 与埋件板焊接尽量饱满，不得加渣。为确保钢支撑安全， 施工时将埋件板与桩身接触尽量密实，若两者之间有间 隙应进行浇灌灌浆料。 ２．５灌注灌浆料 灌浆料采用ＣＧＭ一１型高强度无收缩型，灌浆料 搅时应使用温度４０￣Ｃ左右的温水进行搅拌。灌浆料进 场需附带说明书、厂家资质证书、产品合格证书、检测 报告且需做复试。 灌浆料浇筑时，提前用水泥砂浆将将埋件板与支 护桩的间隙密封，防止灌浆料浇筑时跑浆。灌浆料通常 条件下１天后的强度≥３０ＭＰａ。 ２．６焊接小牛腿 小牛腿由顶板及立板组成。小牛腿在安装立板时 严格控制立板顶标高，标高误差≤ｌｃｍ。首先进行牛腿 立板的定位焊接，然后进行牛腿水平钢板的定位焊接 固定。立板焊接前用水平尺控制垂直度，顶板焊接前用 水平尺控制顶板平整度。小牛腿焊接为单面坡口焊，注 意焊接饱满度、高度及宽度控制。 现场护坡桩由于存在施工偏差，造成小牛腿可能 长，也可能短，不能满足要求。针对以上两种情况，在 设计阶段将小牛腿长度加长ｌＯＯｍｍ。如桩施工内外偏 差在ｌＯＯｍｍ以内，牛腿仍然能够满足现场要求；如桩 施ｑ－￣ｌ＂偏ｌＯＯｍｍ以上，原牛腿需重新更换，具体做法 如下： １）桩施工外偏ｌ００～１５０ｍｒｎ之间 桩施ｑ－￣ｌ＂偏ｌ００～１５０ｍｍ之间的小牛腿，采取直 接加长顶板而不加长立板的方法，加长的顶板与原顶 板焊接采取坡口焊接，坡口角度为３０。（见图２）。 ２）桩施工外偏１５０￣３００ｍｍ之间 桩施工外偏ｌｏ０～１５０ｍｍ之间的小牛腿，采取顶 板和立板都加长方法。过程如下： ①将原立板从端头切除ｌＯＯｍｍ，将原焊缝与切口 打磨光滑： ②在原立板焊接加长立板，采用坡口焊接，坡口角 度为３０。 ③加长顶板与原顶板、立板焊接，采用坡口焊接， 坡口角度为３０。。加长立板应长出立板端头５０ｒａｍ。 厂 ＾’～～一一 一 Ｉ文 一 ‘～ —一 ’～ ｒ一 图２小牛腿加长示意图 桩施工外偏≥３００ｍｍ之间 桩施工外偏１００～１５０ｍｍ之间的小牛腿，原牛腿 需重新更换，具体做法可参见图３。 图３牛腿顶板及立板加长示意图 ２．７施放围檩外皮线 小牛腿安全完毕后，用全站仪将围檩外皮线施放在 小牛退的顶板上。施放完毕后应组织总包，监理验收。 ２．８吊装及安装围檩 １）钢围檩是钢支撑主要传力构件，且围檩的安装 比较困难。为双Ｈ型，最重约５．５ｔ，最长１３．２ｍ。南侧围 檩每层分为七段现场拼接、焊接。为保证现场围檩对接 的施工质量，采用连接夹板、安装螺栓进行临时固定的 技术措施。其质量控制要点如下： ２）吊装围檩注意吊装顺序的选择：先两端再中间、 先圆弧再直线。 ３）围檩剪切板必须安放在混凝土腰梁主筋中间， 围檩上下两侧的抓筋与腰梁主筋焊接。 ４）围檩的支撑牛腿如果不在一个平面上，则必须 采取在牛腿上增加垫片，使牛腿和围檩必须完全接触 受力。 ５）围檩焊缝为２级焊缝，探伤检测数量为２０％。 ６）吊装第二、三道围檩选择用吊车直接起吊的方 ．２７— 技术园地 五 式。注意围檩吊点的选择及吊点的焊接质量。 ２．９吊装及焊接大牛腿 大牛腿是钢管的承载构件，因此大牛腿的标高、角 度及位置是这道工序的控制要点。大牛腿安装前，专业 的测量人员应在围檩上用红色油漆标示出牛腿的位 置。经总包单位，监理单位验收合格后，方可安装大牛 腿。其次也要保证大牛腿与围檩焊接质量。 ２．１０钢管拼接 钢管是钢支撑的主要受力构件，其质量直接影响 基坑的安全。钢管拼接时应注意： １）拼接场地平整。 ２）拼接时防止钢管出现起拱，弯曲，拼接支撑两头 中心线的偏心度控制在２ｃｍ以内。 ３）钢管拼接焊缝为一级焊缝，探伤检测数量１００％。 ２．１１钢管安装 钢管安装顺序从上向下，由外向内进行施工，钢管 拼接检查合格的钢支撑按部位进行编号，整体吊装就 位，对接时，需将四面连接夹板用螺栓固定，在支撑下 面设置三处水平托架保持水平度，然后进行焊接。钢支 撑安装后，检查钢支撑两侧间隙情况，根据情况顶进 活动端，使围檩受推力发挥支撑作用，当固定端顶紧 钢支撑就位检查合格后，将固定端与钢牛腿焊接牢固。 活动端的千斤顶顶紧后，对活动端牛腿和支撑加塞钢 板进行焊接固定，最后拆除千斤顶。千斤顶应放在围 檩及钢管中间位置，两侧各一顶，平均施加应力。施加 应力完毕后应将自由端与牛腿之间得空隙用钢板塞 紧焊牢。 钢管安装完毕后，检查钢管支撑挠曲度。本工程设 计单位提出钢支撑的上曲＜￣Ｌ／ＩＯ００，下挠≤２０ｍｍ，并 记录支撑原始的挠曲度。 ２．１２吊装系杆 系杆应与钢管保持垂直，系杆的开口与钢管、围檩 外形应匹配，系杆与钢管及围檩焊接应饱满密实。 ２．１３应力监测 本工程钢支撑监测主要采用长沙金码高科技实业 有限公司生产的ＪＭＺＸ－－３Ｏ０１型应变计，应变计安装 在钢管两侧，每天监测三次。 一２８． ３ ＣＯ，气体保护焊焊接工艺控制 ＣＯ 气体保护焊工艺的保护气成分配比流量、焊 丝伸出长度（即导电嘴与工件之间距离）、保护气罩与 工件之间距离等，都对焊缝成形和质量有重大影响。 ３．１ ＣＯ，＋Ａｒ混合气配比的影响 短路过渡时，ＣＯ 含量在５０％￣７０％范围内都有 良好效果；在大电流滴状过渡时， 含量为７５％￣８０％ 时，可以达到喷射过渡，电弧稳定，飞溅很少。在２０％ ＣＯ２＋８０％Ａｒ混合气体条件下，焊缝表面最光滑，但熔 透率减少，焊道变窄。 ３．２保护气流量的影响 气体流量大时保护较充分，但流量太大时对电弧 的冷却和压缩很剧烈，扰乱熔池，影响焊缝成形。 ３．３导电嘴与焊丝端头距离的影响 焊丝伸出长度大，有利于提高焊丝的熔敷率：但伸 出长度过大时，会使电弧过程不稳定，应予以避免。通 常中１．２焊丝伸出长度保持在１５￣２０ｍｍ，按焊接电流 大小作选择。 ３．４焊距与工件的距离 焊距与工件距离太大时，焊缝易出现气孔。距离太 小，则保护罩易被飞溅堵塞，需经常清理保护罩。严重 时，出现大量气孔，焊缝金属氧化，甚至导电嘴与保护 罩之间产生短路而烧损，必须频繁更换。合适的距离根 据使用电流大小而定。 ４结 语 科研试验大楼基坑面积约８０００ｍ２，平均深度 １９ｍ，对钢支撑施工过程中的质量控制，根据基坑开 挖后的监测结果，表明基坑稳定，达到了预期的施工 目的。 参考文献 【１］冶金工业部建筑研究总院主编．钢结构工程施工质量验收规范 （ＧＢ５０２０５－－２００１）ＩＳ］．北京中国建筑工业出版社，２００１． ［２】中国建筑科学研究院主编．建筑基坑支护技术规程（ＪＧＪＩ２０－－９９） ［ｓ】．北京：中国建筑工业出版社，１９９９． 【３］中国建筑科学研究院主编．建筑地基处理技术规范（ＪＧＪ７９— ２００２）ｉｓ］．北京：中国建筑工业出版社，２００２．