張懸梁鋼支撐在某深基坑支護工程中的應用

王義軍

（中鐵隧道局集團有限公司，廣州 511466）

1 引言

張懸梁鋼支撐屬于深基坑支護中的代表性技術，可解決傳統支護方式下支護結構裝拆工作量大、擾動性強、成本高、效率低、隱患多等問題。張懸梁鋼支撐的安裝精度要求高，需深入探討施工技術，明確技術應用流程及具體要點，保證張懸梁鋼支撐的有效使用。

2 工程概況

深圳市濱海大道由現狀的雙向10 車道擴建至雙向14 車道，主線設計車速80 km/h，雙向8 車道，輔線設計車速40 km/h，雙向6 車道，包含平面道路改造段和下沉隧道段。其中，下沉隧道段自沙河東路立交至深彎五路，全長1 560 m，設兩處張懸梁支撐系統，隧道兩側設280 m、249 m 的敞開段。

3 張懸梁鋼支撐系統的組成及特點

張懸梁鋼支撐系統屬于大跨度預應力空間結構體系，包含鋼拉桿張懸梁、預應力鋼拉桿、模塊式直撐系統、支撐預應力調節裝置、張拉弦撐桿預應力調節裝置。系統結構簡單明了，對基坑變形可調節，支撐柱數量少且質地輕，屬于兼具質量可靠、施工高效、綠色環保多項特點的新型鋼支撐結構體系[1]。本項目采用的張懸梁鋼支撐系統，具有如下4 個突出特點。

1）標準化施工：在加工廠內以標準化的方式生產構件，嚴格管控各構件的質量。全螺栓連接，構件連接穩定可靠；支撐系統由全鋼構件組成，安裝后便可隨即取土，無須養護。省去爆破工序，安裝和拆卸效率高，構件重復利用。

2）穩定可靠：張懸梁的受力均勻，支撐系統受力時，各構件均可維持穩定。剛度大，可保障基坑的穩定性，方便施加預應力。

3）施工空間大：張懸梁支撐系統的跨度大，支撐構件的數量比傳統支護系統少，可騰出充足的空間，以便現場施工活動的正常進行。

4）效率高：張懸梁系統采取廠內標準化生產、現場高效裝配成型的施工模式，安裝和拆除的時間較短；鋼構件組裝成型后，施加預應力即可取土，無須安排額外的時間用于養護；提供充足的空間進行取土，施工速度快。

4 張懸梁鋼支撐系統中鋼構件應力比的計算

需求/ 能力比例限值為0.95，結構重要性系數為1.10，驗算正常工況下構件的應力比，結果如表1 所示。

表1 鋼構件應力比計算結果

5 張懸梁鋼支撐施工技術

5.1 鋼構件加工

鋼構件的原材料包含材質為Q355B 的H 形型鋼、圓鋼管、角鋼、鋼板，原材料進場時進行抽樣檢驗。鋼構件的加工由具有資質的加工廠負責，構件長度誤差不超過±3 mm，孔徑誤差不超過0～2 mm，孔間距誤差不超過±2 mm。鋼構件加工采用的焊接工藝根據鋼材的規格、類型、焊接質量要求而定，保證焊接參數、焊接位置、焊機性能、焊材質量均達標。在焊接前，制訂焊接工藝評定作業指導書和焊接工藝評定方案，由具有資質的焊工按照要求施焊試件、制取試樣。根據規范的要求評價焊接工藝，鋼構件的焊接質量達標后，拋丸除銹、涂刷油漆，將加工成型的鋼構件轉至指定堆場，預拼裝鋼構件，確認構件尺寸、結構穩定性各方面均無誤后，按順序打包發往施工現場。

5.2 場地準備

張懸梁外擴線在設計要求的基礎上外延1 m，開挖時嚴格控制開挖進尺，以到達腰梁面以下0.5 m 位置為宜；清理進場道路和吊裝場地的障礙物，整平場地，用15 t 以上的壓路機壓實，確保整平、壓實后的場地滿足40 t 重車行駛要求。

5.3 測量、放線

1）測量控制網。以總控制網為準加密控制點，進行復核，確保無誤。

2）平面控制。復核施工圖，以審核后的圖紙為準，用紅油漆設置標記，形成控制線，作為鋼結構安裝時的控制基準。

5.4 支架平臺的搭建

冠梁施工結束后，確定支架平臺的布設位置，焊接立柱頂板，布設支架平臺梁，用連接件穩定連接預埋件與平臺梁。安裝人員嚴格按照設計施工圖的要求控制平臺梁頂面標高，要求誤差在±2 mm 以內。適配16 t 的折臂汽車吊，以適應凈高受限的現場吊裝條件，滿足最大質量構件（1.1 t）的吊裝要求。

5.5 鋼支撐的安裝

在堆場分段預拼裝鋼支撐，單段質量不大于6.5 t，單段長度不大于6 m，隨后將各節段運輸到場，于橋梁施工現場組拼節段，將整體結構吊裝至指定位置。

支撐構件用高強度螺栓連接，各螺栓的穿入方向保持一致，禁止強行敲打。從節點中心向邊緣有序擰緊各組螺栓，螺栓安裝后應在當天擰緊，終擰力矩不低于660 N·m，外露部分不少于2 個絲扣。通過高強度螺栓將支撐構件安裝到位后，向油漆被磕碰的部位補刷油漆，向高強度螺栓涂刷防腐漆。

鋼支撐需滿足如下幾項尺寸要求：支撐中心線對定位軸線的偏移量不超過50 mm，撓曲矢高偏差不超過12 mm，標高偏差不超過-8～+5 mm。

5.6 二次灌漿

根據鋼支撐的拆撐需求和場地平整度確定是否需對端部與冠梁的連接間隙灌漿，對于需要灌漿的間隙，拌制3 d 抗壓強度40 MPa、28 d 抗壓強度65 MPa 的高強度無收縮灌漿料，嚴密填充間隙。

灌漿前，清理冠梁接觸面的附著物，澆水潤濕；按照圖紙要求，在高出鋼構件邊座上表面不少于50 mm 的部位設置模板定位標高標記，以此為基準將模板準確布設到位，采取緊固措施，以免發生松動。在拌制好灌漿料后，隨即進行灌漿，并遵循連續性灌漿的原則。脫模前，防護灌漿層，以防灌漿料遭到碰撞和振動，脫模時加強防護，保證灌漿部分無損傷。灌漿料終凝后，灑水保濕養護。

5.7 預應力施工

施加預應力的設備采用DZB 1.5 kW 電動油泵和STQ 200T/100 mm 液壓千斤頂，搭配薄鋼片、鋼楔子、鋼尺等輔助材料，用于擠緊千斤頂和冠梁的間隙。提前在預應力施加點準備好電源接線，為預應力作業設備提供電力供應，并校核液壓儀表。

預應力施加點的布置如圖1 所示。成對同步施加支撐端點＜1、1a＞＜2、2a＞＜7、7a＞＜8、8a＞＜13、13a＞＜14、14a＞的預 應力，均為1 000 kN。按照3、4、5、6、9、10、11、12 點位的順序依次施加50 kN 的預應力?；娱_挖期間，腰梁每向內移動10 mm 均施加一次預應力，以此類推，最終完成所有的預應力施加作業。施工人員嚴格按照預應力施加流程控制各階段的預應力，并全面記錄數據。

5.8 張懸梁鋼支撐的使用

張懸梁鋼支撐通過質量檢驗后，方可投入使用[2]。施工方加強對張懸梁鋼支撐系統的全面監測，評價支撐系統的使用狀況，若位移超出許可范圍，施加二次預應力。張懸梁鋼支撐使用期間還需采取防護措施，禁止隨意在鋼支撐上切割、焊接，避免外力碰撞。若張懸梁鋼支撐的穩定性不足，針對薄弱部位采取加固措施。

5.9 張懸梁鋼支撐構件的拆除、回收保養

在地下室頂板樓板施工完畢并有足夠剛度后開始換撐工作，待傳力體施工完成，養護至滿足設計要求后方能拆撐。拆除前進行技術交底，使施工人員明確拆除流程和作業要點[3]。嚴格控制拆除時的軸力，避免應力突變，確保主體結構、圍護結構不由于拆除作業而受到影響。根據現場拆除作業條件適配塔吊或汽車吊，例如，張懸梁、腹桿等輕型構件可用塔吊拆除。拆除時，鑿除支撐一側的二次灌漿層，釋放鋼支撐內力；解開主撐綴板，將主撐結構拆成零散元件，再用塔吊將拆除后的零部件有序運送至集中區；解開支架螺栓，用塔吊將零部件轉至集中區。在結束張懸梁鋼支撐的拆除作業后，用16 t 吊車將存放在集中區的構件運走。

鋼支撐拆撐后，將構件轉至堆場進行保養，篩選優質的構件，重復使用。標準件、輔助件需轉移至加工車間進行維護；打磨與傳力件連接部位的焊痕、銹跡，利用校正架校正H 型構件；檢測焊縫，存在穩定性不足、焊接部位受損等問題時，安排補焊；構件翹曲超過2 處，變形幅度＞10 mm 且長度＞100 mm時，視為廢棄材料處理；若鋼構件扭曲變形，不宜重復利用。經過檢測、修整后，篩選出可重復利用的鋼構件，進行防腐涂裝，嚴格檢驗，出具檢測合格證書，將鋼構件分類存放到位。

回收的鋼拉桿需經過外觀檢查，對于存在刻痕或其他表觀缺陷的鋼拉桿，安排返廠檢修。若鋼構件的保護套破裂，涂刷防腐油脂再包扎。鋼構件經過維護后均要出具檢測合格證書。

螺栓和螺母若有絲牙磨平、斷裂等缺陷，禁止重復使用。所有回收的螺栓和螺母均要經過除銹、除塵處理，再由專員進行質量檢驗，出具檢測合格證書。

6 深基坑監測及支護施工方案應用效果評價

在深基坑中設置張懸梁鋼支撐后，安排監測，評價張懸梁鋼支撐的應用效果。監測結果如表2 所示，深基坑的水平位移、豎向位移分別為6.2 mm、2 mm，深層土體的位移為1.47 mm。對比分析實測數據和規范值后，認為各項指標均符合設計規范要求，表明張懸梁鋼支撐的支護效果良好。

表2 深基坑監測數據

7 結語

綜上所述，張懸梁鋼支撐是深基坑施工中的重要支護方式，可解決傳統鋼管支撐穩定性不足、桿件布設密度過大等問題。經過本文的分析，提出了張懸梁鋼支撐在深基坑支護中的應用流程及作業要點，并進行現場監測，根據監測數據評價張懸梁鋼支撐的應用效果。實踐表明，深基坑的位移和深層土體位移均在許可范圍內，張懸梁鋼支撐在深基坑支護中取得了良好的應用效果，本工程采用的張懸梁鋼支撐技術對類似工程有參考價值。