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摘要：结合中航北苑大厦工程施工标段深基坑施工期间采用的钢筋混凝土支撑梁支撑围护结构，浅谈钢筋混凝土支撑梁在深基坑支护方面的应用。
关键词：深基坑施工；钢筋混凝土；支撑
一、工程简介
中航北苑大厦工程位于深圳市福田区的核心位置，市级核心商圈——华强北的西南角。本地塊东临规划中的城市支路8号路；南侧临城市次干道振华路，直通华强北商业圈核心地带；西侧紧邻城市次干道中航路；北侧为变电站宿舍。本地块用地约0.5万平方米。总建筑面积约6万平方米，建筑高度为100米，地下3层地上31层，本项目为商住楼，裙楼三层为商业，四层以上为住宅楼。
本工程基坑四周采用桩支撑体系，东侧、西侧和北侧护坡桩采用旋挖成孔灌注桩，南侧护坡采用钻孔咬合桩，支护桩之间设置单管旋喷桩止水帷幕。基坑支撑体系采用钢筋混凝土内支撑，由冠梁、腰梁、支撑梁、角撑和支撑柱组成。因此，工程开挖前我公司通过对地下工程施工期间采用各种支撑方式围护结构桩顶位移的监测数据的分析发现：与其他支撑形式相比钢筋混凝土支撑的优越性显而易见。经过与业主及设计共同研究决定，将原设计图纸中隧道部分的钢管支撑变更为钢筋混凝土支撑。
二、钢筋混凝土支撑的特点
（一）优点
1．发挥材料的优点。地道土方施工中，基坑深度较大， 围护结构SMw 工法桩的水平压力也较大，因此，钢筋混凝土支撑表现为水平受压为主， 由于钢筋混凝土支撑与钢支撑不同，它具有变形小的特点，加上采用配筋和加大支撑截面的方法，可以提高钢筋混凝土支撑的强度，用以作为支撑的混凝土能充分发挥材料的刚度大和变形小的受力特性，它能确保地道施工以及周边邻近建筑物、道路和地下管线等公共设施的安全，因此，它是作为深基坑支护技术的新形式和新材料。
2．加快土方挖运速度。在软地基深基坑施工时采用钢筋混凝土支撑， 由于它的跨度大，尤其是其水平间距由钢管支撑的3m增大到6m， 基坑内的平面形成大面积无支撑的空旷。以S1—14施工段为例，支撑梁面积为276．2m ，S1—14施工段总面积为2150 m ，空旷面积可达到整个基坑面积的87．2％， 形成开阔的工作面，满足挖土机械回转半径的要求，有利于多台大型挖土机械自如运转作业，挖土速度可以提高三倍以上，达到缩短土方施工工期的目的， 同时有利于基坑围护结构变形的时效控制，保证邻近建筑物的安全。
3．降低工程造价。采用了大跨度钢筋混凝土内支撑梁或圆环拱形钢筋混凝土内支撑形式，材料便宜，节省了其它支撑结构(如钢结构)一次性投入的大笔资金。另外， 由于采用机械化挖土，工效大大提高，降低了工程造价，从而获得了明显的经济效益。
4．不受周边场地不足的限制。如果基坑周边狭窄或没有用于通道的场地，也不会影响钢筋混凝土支撑的施工，在没有大型机械(如吊机)和没有周边道路的情况下，就可以进行支撑梁的钢筋混凝土施工。在设计允许的情况下，可以借用支撑梁格构搭设平台和施工便道，用以堆放材料、安装施工机械设备、输送混凝土和布设电缆等， 以便于地下室和基础施工。
（二）适用范围
1．适用于软地基深基坑超深地下室基坑的施工。
2．适用于基坑周围埋有管线、对环保要求高、周边建筑物较接近和土方工期紧迫的基坑施工。
3．适用于吊机无法到位进行支撑吊装的基坑。
4．适用于基坑周边场地狭窄，缺少作为材料和机械设备的堆放场地。本工程正是满足上述几点施工条件。
（三）工艺原理
当完成围护结构施工以后，要进行基坑土方开挖时，基坑四周的土体必然产生压力作用于基坑的支护结构上，其力的方向近似于水平，力的大小取决于不同土质的压力值。这种水平压力通过对围护结构的作用传递给钢筋混凝土围护结构压顶梁，再通过支撑把力集中到钢筋混凝土支撑梁上去。从力学的观点分析可知，钢筋混凝土支撑梁的受力是以轴向受压为主，这样就充分利用了混凝土具有较高的抗压强度，又把支撑梁设计成基坑内对撑的形式，形成大小相等、方向相反、相互抵消的力，构成稳定的支撑体系，每跨的宽度和支承桩的距离， 由地下室基础桩分布、支撑受力大小、支撑截面、支撑配筋情况、自重和稳定性等来确定。如果深基坑需要设置多道支撑的，其支撑的道数和位置则要根据基坑深度、地下室层数、楼板位置、挖土的方法、挡土的结构材料和形式、挡土结构的配筋、土压力值大小而定。因此，钢筋混凝土支撑梁的设计，要经过假设支撑梁的道数、跨度和截面，确定基坑开挖深度、挡土结构材料厚度，计算出围檩梁上单位长度分布的水平压力，根据单位长度水平压力大小，计算出集中在支撑梁上的轴向力，然后根据这个轴力的大小和支撑梁的自重进行支撑梁的配筋计算和稳定性验算，经过反复的假设和验算后才确定。
三、钢筋混凝土支撑施工
1．钢筋混凝土支撑梁结构需采用地模施作， 因此地模的表面平整度、光洁度、基底承载力、地模自身强度、刚度、沉降量控制均需达到规范要求，同时要求有适合地模表面涂刷的脱模材料或适当的隔离材料， 以保证混凝土结构的外观质量。本工程地膜采用砖砌围边，内部为原状土夯实。砖墙外侧作水泥砂浆罩面，然后采用厚地板革铺面，保证混凝土外观。地模虽然属于临时性结构，但其施工工艺和施工质量直接影响到主体结构施工安全，决定着整个结构工程质量能否达到优良等级，必须采取行之有效的措施加以控制。
2．地模的施工方法主要根据工程结构特点，基土的工程地质、水文地质状况选择。要求基土土质均匀，强度均匀，不产生不均匀沉降现象，并具有足够的承载力；含水量较小，软化系数较大，穷实过程中不发生液化现象。
3．加强地模的检验试验工作，试验项目主要为土模压实监测，具体试验内容包括基土湿密度，干密度及含水量；量测项目主要为顶板土模沉降观测，钢筋绑扎完毕后在土模上设沉降观测钢筋，观测土模在空载、半载、全载各过程的沉降状况，检验试验的目的是为后期施工提供相关参数。从本工程施工过程中对围护结构桩顶位移的监测显示，采用混凝土支撑梁的围护结构桩顶水平位移要比采用钢管支撑的围护结构桩顶水平位移小得多。基坑施工期间分别在基坑周边围护结构上布置观测点以观测桩顶水平位移。从检测数据可以看出第一道支撑使用钢筋混凝土支撑的隧道部分的围护结构桩顶最大位移为：S7—12向基坑方向移动19．8mn1；完全施工钢管支撑的三经路开挖段围护结构桩顶最大位移为：S7．20向基坑方向移动29．8mm。
日期间S1．12与S1．2O两点桩顶位移变化图。
从上述数据可以明显地看出钢筋混凝土在控制基坑稳定方面的优越性。单层广场采用水泥搅拌桩加固反压土区的围护结构地连墙的桩项水平位移为S1—17点，较相邻施工标段相同开挖方式下但未对反压土进行加固的地连墙桩顶水平位移小得多。
四、结语
钢筋混凝土支撑较钢管支撑可使支撑造价节约20％，并且节约了近一个月的施工工期。钢筋混凝土支撑以及反压土的加固确保了工程施工期间基坑周围建筑物及管线的安全稳定，也为本公司在深基坑施工方面如何通过监测来优化施工方案积累了宝贵的经验。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：深基坑施工；钢筋混凝土；支撑
一、工程简介
中航北苑大厦工程位于深圳市福田区的核心位置，市级核心商圈——华强北的西南角。本地塊东临规划中的城市支路8号路；南侧临城市次干道振华路，直通华强北商业圈核心地带；西侧紧邻城市次干道中航路；北侧为变电站宿舍。本地块用地约0.5万平方米。总建筑面积约6万平方米，建筑高度为100米，地下3层地上31层，本项目为商住楼，裙楼三层为商业，四层以上为住宅楼。
本工程基坑四周采用桩支撑体系，东侧、西侧和北侧护坡桩采用旋挖成孔灌注桩，南侧护坡采用钻孔咬合桩，支护桩之间设置单管旋喷桩止水帷幕。基坑支撑体系采用钢筋混凝土内支撑，由冠梁、腰梁、支撑梁、角撑和支撑柱组成。因此，工程开挖前我公司通过对地下工程施工期间采用各种支撑方式围护结构桩顶位移的监测数据的分析发现：与其他支撑形式相比钢筋混凝土支撑的优越性显而易见。经过与业主及设计共同研究决定，将原设计图纸中隧道部分的钢管支撑变更为钢筋混凝土支撑。
二、钢筋混凝土支撑的特点
（一）优点
1．发挥材料的优点。地道土方施工中，基坑深度较大， 围护结构SMw 工法桩的水平压力也较大，因此，钢筋混凝土支撑表现为水平受压为主， 由于钢筋混凝土支撑与钢支撑不同，它具有变形小的特点，加上采用配筋和加大支撑截面的方法，可以提高钢筋混凝土支撑的强度，用以作为支撑的混凝土能充分发挥材料的刚度大和变形小的受力特性，它能确保地道施工以及周边邻近建筑物、道路和地下管线等公共设施的安全，因此，它是作为深基坑支护技术的新形式和新材料。
2．加快土方挖运速度。在软地基深基坑施工时采用钢筋混凝土支撑， 由于它的跨度大，尤其是其水平间距由钢管支撑的3m增大到6m， 基坑内的平面形成大面积无支撑的空旷。以S1—14施工段为例，支撑梁面积为276．2m ，S1—14施工段总面积为2150 m ，空旷面积可达到整个基坑面积的87．2％， 形成开阔的工作面，满足挖土机械回转半径的要求，有利于多台大型挖土机械自如运转作业，挖土速度可以提高三倍以上，达到缩短土方施工工期的目的， 同时有利于基坑围护结构变形的时效控制，保证邻近建筑物的安全。
3．降低工程造价。采用了大跨度钢筋混凝土内支撑梁或圆环拱形钢筋混凝土内支撑形式，材料便宜，节省了其它支撑结构(如钢结构)一次性投入的大笔资金。另外， 由于采用机械化挖土，工效大大提高，降低了工程造价，从而获得了明显的经济效益。
4．不受周边场地不足的限制。如果基坑周边狭窄或没有用于通道的场地，也不会影响钢筋混凝土支撑的施工，在没有大型机械(如吊机)和没有周边道路的情况下，就可以进行支撑梁的钢筋混凝土施工。在设计允许的情况下，可以借用支撑梁格构搭设平台和施工便道，用以堆放材料、安装施工机械设备、输送混凝土和布设电缆等， 以便于地下室和基础施工。
（二）适用范围
1．适用于软地基深基坑超深地下室基坑的施工。
2．适用于基坑周围埋有管线、对环保要求高、周边建筑物较接近和土方工期紧迫的基坑施工。
3．适用于吊机无法到位进行支撑吊装的基坑。
4．适用于基坑周边场地狭窄，缺少作为材料和机械设备的堆放场地。本工程正是满足上述几点施工条件。
（三）工艺原理
当完成围护结构施工以后，要进行基坑土方开挖时，基坑四周的土体必然产生压力作用于基坑的支护结构上，其力的方向近似于水平，力的大小取决于不同土质的压力值。这种水平压力通过对围护结构的作用传递给钢筋混凝土围护结构压顶梁，再通过支撑把力集中到钢筋混凝土支撑梁上去。从力学的观点分析可知，钢筋混凝土支撑梁的受力是以轴向受压为主，这样就充分利用了混凝土具有较高的抗压强度，又把支撑梁设计成基坑内对撑的形式，形成大小相等、方向相反、相互抵消的力，构成稳定的支撑体系，每跨的宽度和支承桩的距离， 由地下室基础桩分布、支撑受力大小、支撑截面、支撑配筋情况、自重和稳定性等来确定。如果深基坑需要设置多道支撑的，其支撑的道数和位置则要根据基坑深度、地下室层数、楼板位置、挖土的方法、挡土的结构材料和形式、挡土结构的配筋、土压力值大小而定。因此，钢筋混凝土支撑梁的设计，要经过假设支撑梁的道数、跨度和截面，确定基坑开挖深度、挡土结构材料厚度，计算出围檩梁上单位长度分布的水平压力，根据单位长度水平压力大小，计算出集中在支撑梁上的轴向力，然后根据这个轴力的大小和支撑梁的自重进行支撑梁的配筋计算和稳定性验算，经过反复的假设和验算后才确定。
三、钢筋混凝土支撑施工
1．钢筋混凝土支撑梁结构需采用地模施作， 因此地模的表面平整度、光洁度、基底承载力、地模自身强度、刚度、沉降量控制均需达到规范要求，同时要求有适合地模表面涂刷的脱模材料或适当的隔离材料， 以保证混凝土结构的外观质量。本工程地膜采用砖砌围边，内部为原状土夯实。砖墙外侧作水泥砂浆罩面，然后采用厚地板革铺面，保证混凝土外观。地模虽然属于临时性结构，但其施工工艺和施工质量直接影响到主体结构施工安全，决定着整个结构工程质量能否达到优良等级，必须采取行之有效的措施加以控制。
2．地模的施工方法主要根据工程结构特点，基土的工程地质、水文地质状况选择。要求基土土质均匀，强度均匀，不产生不均匀沉降现象，并具有足够的承载力；含水量较小，软化系数较大，穷实过程中不发生液化现象。
3．加强地模的检验试验工作，试验项目主要为土模压实监测，具体试验内容包括基土湿密度，干密度及含水量；量测项目主要为顶板土模沉降观测，钢筋绑扎完毕后在土模上设沉降观测钢筋，观测土模在空载、半载、全载各过程的沉降状况，检验试验的目的是为后期施工提供相关参数。从本工程施工过程中对围护结构桩顶位移的监测显示，采用混凝土支撑梁的围护结构桩顶水平位移要比采用钢管支撑的围护结构桩顶水平位移小得多。基坑施工期间分别在基坑周边围护结构上布置观测点以观测桩顶水平位移。从检测数据可以看出第一道支撑使用钢筋混凝土支撑的隧道部分的围护结构桩顶最大位移为：S7—12向基坑方向移动19．8mn1；完全施工钢管支撑的三经路开挖段围护结构桩顶最大位移为：S7．20向基坑方向移动29．8mm。
日期间S1．12与S1．2O两点桩顶位移变化图。
从上述数据可以明显地看出钢筋混凝土在控制基坑稳定方面的优越性。单层广场采用水泥搅拌桩加固反压土区的围护结构地连墙的桩项水平位移为S1—17点，较相邻施工标段相同开挖方式下但未对反压土进行加固的地连墙桩顶水平位移小得多。
四、结语
钢筋混凝土支撑较钢管支撑可使支撑造价节约20％，并且节约了近一个月的施工工期。钢筋混凝土支撑以及反压土的加固确保了工程施工期间基坑周围建筑物及管线的安全稳定，也为本公司在深基坑施工方面如何通过监测来优化施工方案积累了宝贵的经验。
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