中建八局項目基坑支撐新技術

近日，中建八局三公司成功應用“預應力魚腹梁裝配式鋼支撐”技術，解決了傳統(tǒng)混凝土內(nèi)支撐造價高、工期長、內(nèi)支撐密集、變形不可控、拆撐產(chǎn)生大量建筑垃圾和噪音污染等問題，是在應用中建八局工程研究院開發(fā)的雙拼型鋼內(nèi)支撐之后，基坑支撐新技術的又一次有利嘗試。

現(xiàn)場應用“預應力魚腹梁裝配式鋼支撐”

預應力魚腹梁裝配式鋼支撐（簡稱IPS）是運用預應力原理開發(fā)出的一種技術先進、綠色環(huán)保的大跨度基坑內(nèi)支撐結構。該技術采用H型鋼對撐（或角撐）壓住魚腹梁的兩端，通過對魚腹梁下弦鋼絞線施加預拉力，使整個大跨度魚腹梁產(chǎn)生向坑外的位移趨勢，激發(fā)坑外的被動土壓力，從而達到控制位移的目的。并對魚腹梁兩端的支撐施加預壓應力，從而形成一個大跨度的、閉合的、穩(wěn)定的受力體系。

該體系由上弦梁（圍檁）、直腹桿、斜腹桿、下弦鋼絞線，對撐、角撐等鋼構件組成。是一種可回收、重復使用的裝配式基坑內(nèi)支撐體系。

預應力魚腹梁平面布置圖

現(xiàn)場應用“預應力魚腹梁裝配式鋼支撐”

項目簡介

森蘭國際六期（D3-10）項目位于上海市浦東新區(qū)，建筑面積4.4萬㎡，占地面積9687㎡，基坑開挖面積約8136㎡，周長約380m，最大開挖深度10.6m，地下室二層，地上有四棟商辦樓。本工程基坑東側為哈羅國際學校，北側為上海市竹園中學、好奇妙幼兒園，其中哈羅國際學校距基坑邊不足15m。東側距基坑邊9m和11m處為哈羅學校校內(nèi)雨污水管線；北側距離基坑4.8m處為燃氣管線。基坑北側、東側環(huán)保等級為二級，環(huán)保要求高。

項目效果圖

解決的難題

針對復雜的周邊環(huán)境，從工期、經(jīng)濟、安全等多方面考慮，將原方案的第二道鋼筋混凝土支撐改為預應力魚腹梁裝配式鋼支撐。其成本可控，工期可控，環(huán)保可控，方案在經(jīng)過專家論證后，逐步在現(xiàn)場進行落實，過程中重點監(jiān)測鋼支撐的軸力變化和基坑的變形，最終有效的控制住了北側管線及東側學校的變形，確保了周邊管線和建筑物的安全。

現(xiàn)場應用“預應力魚腹梁裝配式鋼支撐”

綜合效益

預應力魚腹梁裝配式鋼支撐綠色環(huán)保、節(jié)能減排、施工便利、縮短工期，是一種具有高冗余度的超靜定結構，安全可靠。

經(jīng)濟效益：第二道支撐采用預應力魚腹梁鋼支撐后，省去現(xiàn)澆混凝土養(yǎng)護時間，縮短工期9天，降低成本52萬元。

社會效益：預應力魚腹梁裝配式鋼支撐標準化鋼構件、螺栓連接，安拆方便，無混凝土的養(yǎng)護，縮短了項目工期；魚腹梁跨度大，為土方開挖和地下結構施工提供了較大空間，施工便利性較好；支撐拆除后可以重復使用，節(jié)約了造價；拆撐不會產(chǎn)生噪音、粉塵和建筑垃圾，節(jié)能環(huán)保；魚腹梁鋼支撐通過施加較大的預應力有效的控制了基坑變形，且施工過程中可調(diào)整預應力，有效保護地下管線和周邊建筑物的安全，社會效益顯著。

現(xiàn)場應用“預應力魚腹梁裝配式鋼支撐”

附：同類項目往期介紹

在傳統(tǒng)的基坑工程中，我們常見的的圍護結構支撐方式是這樣的：縱橫交錯的混凝土或鋼結構內(nèi)支撐，導致挖土施工空間小，安裝拆卸又費力費時……

傳統(tǒng)混凝土內(nèi)支撐

傳統(tǒng)鋼結構內(nèi)支撐

傳統(tǒng)內(nèi)支撐安拆及施工不便

我們在江陰城建南門商業(yè)街區(qū)項目上，見識了一種新型的基坑圍護結構支撐方式：預應力魚腹式鋼支撐體系，它的施工現(xiàn)場是這樣子：

預應力魚腹式鋼支撐工地全貌

預應力魚腹式鋼支撐工地局部

直觀對比之下，這種新型的支撐方式給我們的第一感覺是：支撐桿件很稀疏，挖土施工空間非常大；支撐用料少且為標準件，方便安拆且可回收周轉……

同一項目兩種方案的施工空間對比

那么，這種新型支撐體系的原理及組成是什么樣的呢？

我們來看整體示意圖，支撐體系結構由四大構件組成：① 腰梁、② 魚腹梁、③ 對撐/角撐、④ 立柱，以及構件之間和內(nèi)部的連接件。

整體示意圖

之所以稱之為“預應力”支撐體系，是因為整個結構是通過施加預應力來抵抗基坑圍護的受力變形，我們來看一下受力示意圖：對撐/角撐通過千斤頂和保力盒施加預壓力，魚腹梁通過鋼絞線施加預拉力，抵抗了基坑圍護的側向壓力。

受力示意圖

接下來我們就深入現(xiàn)場并結合圖紙來剖析一下這四大構件的具體組成。

 1  腰梁

H型鋼腰梁：通過螺栓沿著基坑周邊冠梁連續(xù)設置，承載兩側壓力

托架：設置在腰梁下方，連接圍護樁體及腰梁，起到支撐作用

 2  魚腹梁

上弦梁：即為腰梁

直腹桿、斜腹桿：形成一個桁架結構，用于轉遞鋼絞線與腰梁之間的力

橋架：位于直腹桿端頭，鋼絞線從中穿過

下弦鋼絞線：經(jīng)過張拉可提供預拉力

連接件：用于連接魚腹梁與對撐/角撐

錨具：張拉、鎖定并保持鋼絞線的預拉力

 3  對撐/角撐

H型鋼對撐/角撐：傳載軸向支撐預應力

加壓橫梁：垂直于支撐方向，橫梁之間通過千斤頂對支撐加壓

保力盒：千斤頂施壓之后用保力盒塞進加壓橫梁，保持軸向預應力

蓋板：在拼接節(jié)點處設置，加強對撐的薄弱部位以形成整體

系桿：在相鄰蓋板間設置，提供側向約束提升整體穩(wěn)定性

 4  立柱

方鋼管混凝土立柱：用于承載支撐體系自身重量

托梁、托座：將對撐/角撐的重量傳遞到立柱

抱箍：固定托梁和對撐/角撐

斜撐/剪刀撐：提升立柱的整體穩(wěn)定性

在現(xiàn)場我們還看到，該項支撐體系除了開篇提到的挖土空間大、用料少可回收優(yōu)點之外，由于自身采用全自動連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)，可以通過動態(tài)施加預應力，更加有效地控制基坑變形。