型鋼支撐在某污水處理廠基坑優(yōu)化中的應(yīng)用
摘 要: 以某污水處理廠為工程背景，介紹裝配式 H 型鋼支撐的特點(diǎn)。應(yīng)用裝配式 H 型鋼支撐對(duì)基坑內(nèi)支撐進(jìn)行優(yōu)化，并對(duì)優(yōu)化效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明: H 型鋼支撐在工期、經(jīng)濟(jì)效益、施工便利性等方面均具有優(yōu)勢(shì)，可為同類工程應(yīng)用提供借鑒。
關(guān)鍵詞: 裝配式，H 型鋼支撐，基坑優(yōu)化
1 概述
基坑內(nèi)支撐通常采用混凝土支撐、鋼支撐以及鋼—混凝土組合支撐�；炷林�，施工時(shí)需要養(yǎng)護(hù)，工期長(zhǎng)，拆除時(shí)產(chǎn)生大量的廢棄物，廢棄物回收利用率低。相比混凝土支撐，鋼支撐具有自重輕、施工速度快、綠色環(huán)保、可重復(fù)使用和不產(chǎn)生廢棄物的優(yōu)點(diǎn)。本文介紹一種 H 型鋼支撐體系，圖1 為該裝配式型鋼支撐圖，該體系由定型 H 型鋼支撐、鋼圍檁、連桿、千斤頂、立柱、托梁等組成，支撐主要構(gòu)件采用 H400 × 400 × 13 × 21。體系中的 H 型鋼支撐、鋼圍檁、連桿均采用螺栓拼接，輔以千斤頂保持軸力。
該體系具有以下特點(diǎn)，型鋼全部定型化，可重復(fù)利用，自由組合，普適性強(qiáng); 采用全螺栓裝配連接，大幅提高安裝施工精度，便于形成平面桁架，整體性好; 通過自伺服千斤頂實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)和監(jiān)測(cè)支撐軸力，有效主動(dòng)控制基坑變形; 該體系可有效應(yīng)用于深大基坑工程。
2 工程概況
某污水處理廠水池為生物反應(yīng)池，基坑面積約 15 148 m2 ，基坑周長(zhǎng)約 537. 4 m。開挖深度 5. 3 m ～ 7. 45 m。場(chǎng)地現(xiàn)狀為空地，西側(cè)道路距基坑最近處為 32 m，北側(cè)道路距基坑 55 m，南側(cè)道路距基坑 44 m，東側(cè)道路距基坑 150 m，周邊無建筑物，場(chǎng)地環(huán)境相對(duì)簡(jiǎn)單�；拥撞恐饕挥冖�-2淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層，土層的力學(xué)性質(zhì)見表 1。
基坑原設(shè)計(jì)為圍護(hù)樁 + 一道混凝土支撐，圍護(hù)樁 AB， CD 段采用鉆孔灌注樁，BC，DE，EF，F(xiàn)A 段采用 SMW 工法樁，立柱采用格構(gòu)柱，設(shè)置對(duì)撐和角撐，東西對(duì)撐上設(shè)置混凝土棧橋。圖 2 為混凝土支撐及棧橋布置圖。
基坑典型剖面圖見圖 3，基坑頂部放坡 1 m，然后設(shè)置一道混凝土支撐�；拥撞靠拷鼑o(hù)區(qū)域采用三軸攪拌樁坑內(nèi)加固。
該基坑最大挖深 7. 35 m，基坑面積不大，施工簡(jiǎn)單，采用棧橋施工，過于浪費(fèi)。由于該項(xiàng)目工期緊，且處于冬季施工，混凝土支撐及棧橋施工需養(yǎng)護(hù)才能進(jìn)行基坑開挖，施工工期長(zhǎng)，且混凝土支撐和棧橋拆除復(fù)雜，成本高。
3 型鋼支撐基坑優(yōu)化
針對(duì)本基坑中混凝土支撐的不足，對(duì)整個(gè)基坑進(jìn)行優(yōu)化，內(nèi)支撐采用裝配式型鋼支撐。根據(jù)地勘資料，詳細(xì)分析每個(gè)鉆孔地層參數(shù)，細(xì)化圍護(hù)樁的區(qū)間，鉆孔灌注樁、SMW 工法樁規(guī)格型號(hào)均與原設(shè)計(jì)相同。AJB 段采用鉆孔灌注樁，AJ 段取消內(nèi)支撐采用懸臂樁支護(hù)。BKC 段采用 SMW 工法樁，JBK 段采用雙拼型鋼組合角撐，立柱采用 H 型鋼，直接出入土體，在立柱樁上安裝牛腿，在牛腿上安裝托梁，托梁形成鋼支撐的安裝支座; 鋼支撐端頭采用混凝土牛腿，在混凝土牛腿上埋板，在埋板上焊接角鋼，形成鋼支撐安裝的支座。CD 段采用鉆孔灌注樁，KCD 段采用雙拼型鋼組合角撐，立柱、托梁、牛腿均與 JBK 相同。
DEFG 段采用 SMW 工法樁，鋼支撐布置采用一組三拼 H 型鋼構(gòu)件，支撐端頭采用八字撐，角部采用雙拼角撐。
為了土方開挖方便 GH 段，優(yōu)化為雙排樁，雙排樁頂部設(shè)置冠梁，中間用拉梁板連接前后排樁，形成整體門架支護(hù)結(jié)構(gòu)。圖 4 為優(yōu)化后的型鋼支撐布置圖，圖 5 為優(yōu)化后的基坑典型剖面圖。
基坑內(nèi)出土口設(shè)置在 AHG 邊，直接設(shè)置坡道至坑底， JBK，KCD，DEFG 下部的土方掏挖至無支撐區(qū)域，然后運(yùn)離基坑。本優(yōu)化方案施工簡(jiǎn)單，極大的節(jié)省工期和費(fèi)用。
4 基坑優(yōu)化后效果分析
1) 工期�；炷林问┕ば枰獕|層、支模板、綁扎鋼筋、澆筑混凝土和混凝土養(yǎng)護(hù)等工序，混凝土棧橋和支撐施工步驟基本相同，混凝土支撐和棧橋要形成閉合的受力體系才能發(fā)揮支撐作用，從施工到發(fā)揮支撐作用時(shí)間約 20 d�；炷林魏蜅虿鸪龝r(shí)施工復(fù)雜、安全隱患大、廢棄物處理困難、成本高、工期長(zhǎng)，同時(shí)不利于地下室成品的保護(hù)。
型鋼支撐全螺栓裝配連接，鋼構(gòu)件可在場(chǎng)地內(nèi)預(yù)拼裝，拼裝好的構(gòu)件直接采用塔吊、吊車安裝即可，工序簡(jiǎn)單。安裝完成后，采用千斤頂施加預(yù)加力，可快速發(fā)揮支撐作用，進(jìn)行基坑開挖，安裝速度快，可大幅度節(jié)省工期。經(jīng)測(cè)算采用型鋼支撐相比混凝土支撐基坑工期節(jié)約 20% 以上。
2) 經(jīng)濟(jì)效益�；炷林伟惭b和拆除費(fèi)用簡(jiǎn)單計(jì)算如下，混凝土 500 元/m3 ，安裝拆除成本約 1 000 元/m3 ，綜合單價(jià)約 1 500 元/m3 ，如拆除時(shí)采用靜力切割綜合成本更高。鋼支撐施工費(fèi)用 1 200 元/t，租賃費(fèi) 7 元/( t·月) - 1 ～ 8 元/( t·月) - 1 ，6 個(gè)月租賃費(fèi)用約 1 440 元，按 6 個(gè)月計(jì)算，6 個(gè)月每噸鋼支撐費(fèi)用約 2 640 元。鋼支撐可完全回收，每噸可替換 2. 5 m3 混凝土，每替換 1 m3 混凝土可節(jié)約 1 000 元以上。本項(xiàng)目不僅支撐成本大幅度降低且優(yōu)化節(jié)省大量混凝土支撐，取消了混凝土棧橋，產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
3) 施工便利性�；炷林问┕すば蚨啵枰度攵喙しN協(xié)同作業(yè)，投入勞動(dòng)力多，工程量大，施工繁瑣，質(zhì)量隱患大，給現(xiàn)場(chǎng)的施工帶來諸多不便。拆除時(shí)要采用重型機(jī)械破除，產(chǎn)生噪聲和大量廢棄物，廢棄物清理不便，安全隱患大。鋼支撐采用全螺栓裝配連接，投入機(jī)械、勞動(dòng)力均較少，安裝精度高，施工速度快，簡(jiǎn)單方便，易操作。拆除時(shí)，只需釋放預(yù)應(yīng)力，擰下螺栓，采用吊運(yùn)機(jī)械吊離現(xiàn)場(chǎng)即可，安全性高，全部回收，無廢棄物。
5 結(jié)語
本文介紹了裝配式 H 型鋼支撐體系及其特點(diǎn)，以某污水處理廠基坑為工程背景，詳細(xì)介紹 H 型鋼支撐體系在基坑優(yōu)化中的應(yīng)用。1) H 型鋼支撐采用全螺栓裝配連接，施工簡(jiǎn)單，速度快，安全可靠，是基坑工程綠色發(fā)展的方向。 2) 相比混凝土支撐，H 型鋼支撐在工期、經(jīng)濟(jì)效益、施工便利性等方面均具有優(yōu)勢(shì)，基坑工期節(jié)約 20% 以上，每替換 1 m3 混凝土可節(jié)約 1 000 元以上。3) H 型鋼支撐可有效控制基坑變形，可應(yīng)用于房建和市政基坑，為同類工程的設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)優(yōu)化提供借鑒。
參考文獻(xiàn):
[1] 田惠文，陳新喜，王俊佚，等. 新型裝配式基坑型鋼支撐應(yīng)用技術(shù)[J]. 建筑施工，2017，39( 8) : 1166-1169.
[2] 方興杰，孫 旻，王 浩，等. 基坑雙拼雙層 H 型鋼支撐施工 技 術(shù) 與 效 果 評(píng) 價(jià)[J]. 施 工 技 術(shù)，2019，48 ( 18) : 95-98.
[3] 冉岸綠，孫 旻，王 浩，等. 新型 H 型鋼支撐工程應(yīng)用淺析[J]. 施工技術(shù)，2018，47( S4) : 52-55.
[4] 汪海生，陶言祺. 裝配式 H 型鋼支撐在超深厚軟土基坑中的應(yīng)用[J]. 水運(yùn)工程，2020( 11) : 161-165.
[5] 胡 琦，何品品，方華建，等. 預(yù)應(yīng)力型鋼組合支撐在大跨度基坑中的應(yīng)用[J]. 建筑施工，2019，41( 12) : 2109-2110，2126.
《型鋼支撐在某污水處理廠基坑優(yōu)化中的應(yīng)用》來源：《山西建筑》，作者：方興杰 孫 旻 韓 磊 冉岸綠 吳劍秋
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來自：http://www.jinnzone.com/gongyeshejilw/72188.html
