基坑支护组合钢内撑施工工法

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1、目的和适用范围
1.1目的
    组合钢内撑（以下简称钢内撑）是在管形钢内撑基础上发展起来的新型内支撑，它是深基坑支护结构中的重要组成部分，是一种重要的内支撑手段。组合钢内撑支护具有较强的的市场竞争力，其综合效益可观。为了规范钢内撑施工，指导、规范钢内撑现场管理，特制定本工法。
1.2适用范围
本工法适用于所有临时建筑工程内支撑结构，特别适用于深基坑支护结构的内支撑，是进行深基抗支护施工管理工作的基本依据。
    本工法不适用永久性支撑工程。
    2、特点
    2.1设备简单，操作方便。材料主要是钢材，组合构件全部由工厂制作，现场拼装只需焊接。
    2.2通过施加预应力，完全能够达到变形小的技术要求。
    2.3工期短。由于钢内撑可在场预制，现场拼装，没有养护期，因此施工速度快。
    2.4承受轴力大，最大受力能达到4700KN。
    2.5钢内撑拆除方便，不会对周边环境产生影响。
    3、工艺原理
    3.1为了减少围护壁的侧向变形或防止围护壁倒塌，在深基坑围护壁上一定位置（高度），设置钢内撑，以提高围护壁抗主动土压力的能力。为了减少变形可在钢内撑一端施加预应力。
    3.2其内撑体系由围檩、主内撑杆、信字撑杆、立柱、立柱桩等杆件组成，围檀直接与围护壁相接触，围护壁上的力通过围檩传递给主内撑杆，受自重和施工荷载的作用，主内撑杆同时亦是一个压弯杆件，为减少主内撑杆件的计算长度，提高其安全度，在垂直主内撑杆轴线方向，设置若干个立柱和主柱桩，提高其安全充，在垂直主内撑杆轴线方向，设置若干个立柱和柱桩，以承担主内撑杆自重，同时在立柱的顶部、侧向设置限位装置，防止主内撑杆的侧向变形或上凸。
    4、工艺流程及操作要点
    4.1主要工艺流程
    施工立柱桩（安装钢支架）
                   ↑
施工准备→放样定位→安装钢牛腿→安装钢围檩→浇筑砼（充填钢围檩与围护桩之间的间隙）
                                                        监测
→安装钢内撑→施加预应力（焊接定位）→安装八字撑 → 拆除
    4.2操作要点
4.2.1施工准备
    进场施工前，先进行现场踏勘，重点了解基坑周边的现状，坑周可利用的场地及范围。其次根据各个工程实际情况（工期、工程量等），确定吊车的大小，运输车辆的数量。
    4.2.2放样定位
    放样定位分两个阶段。第一阶段与施工围护桩同时，放样定位确定支承立柱桩桩位，施工、安装钢支架。第二阶段，根据设计图纸和实际钢支架的位置定位，以不违反原设计要求（偏差小于100mm）为原则，个别钢支架偏差较大应通过设计人员认可，并采取可靠的加固措施。
    4.2.3安装钢牛腿
    4.2.3.1钢牛腿的位置及标高应根据设计图纸确定，如有变化，应征得设计单位的同意，并得到书面许可。
    4.2.3.2基坑四周的钢牛腿应与应控制在一个水平面，高差应小于20mm。
    4.2.3.3每个钢牛腿应与支护桩的三根主筋焊接在一起，焊接长度、高度应符合规范要求。
    4.2.4安装钢围檩
    4.2.4.1安装钢围檩应遵循“先长后短，减少接头数”的原则，优先使用较长围檩，特别是优先使用标准节（长12.0m）的钢围檩，以减少接头数。
    4.2.4.2钢围檩接头位置宜放置在主内撑及其附近。其接头应采用气割割平，必要时应磨平，采用结422焊条焊接、焊满。
    4.2.4.3钢围檩与围护桩的距离，控制在50~100m为宜，以方使浇捣和减少浇筑砼量。
    4.2.5浇筑砼
    4.2.5.1钢围檩与围护的间隙采用砼回填有利于减少围护变形，增加支护整体刚度的作用，因此应按设计要求配制砼，浇捣密实，为加快施工进度，可以提高砼标号。
    4.2.5.2施加预应力时，砼强度应达到设计强度的70%。
    4.2.6安装主内撑
    4.2.6.1安装主内撑同样遵循“先长后短，减少接头”的原则优先使用标准节（节长12.0m），最后一节根据实际需要截料使用。
    4.2.6.2钢内撑的接头宜放在支承立柱桩桩帽上或者附近。
    4.2.6.3钢内撑的接头应采用气割割平，必要时应磨平；采用结422焊条焊接，全部焊缝满焊。
    4.2.6.4钢内撑安装时，应尽量保持内点略高，中间低的状态（高差10~15mm）以确保其受力后不上凸。
    4.2.6.5每根钢内撑一头应焊接两个施加预应力支座，其强度应满足施加预应力的要求。
    4.2.7施加预应力
    4.2.7.1施加预应力是支护工程的重要环节，施加预应力成功与否，直接影响到基坑支护的效果，因此，该环节应严格把关，详实记录。
    4.2.7.2施加预应力之前，应进行钢内撑限位焊接。
    4.2.7.3施加预应力应逐根进行，如实记录加载时间、施加预应力的大小。有条件时，同一方向上的主内撑应同时施加预应力。
    4.2.7.4完成预加应力后，现场应根据钢内撑与钢围檩之间实际情况，裁截相应规格、尺寸的铁板，充填焊接定位，其焊接质量按有关规范验收，经验收合格后，加载的千斤顶方可卸载。
    4.2.8安装八字撑
4.2.8.1安装八字撑应遵循“先撑后挖”原则，在条件许可的地区并征得设计人员同意，可允许先挖后撑，但开挖深度、宽度应严格控制在2.0m以内。
    4.2.8.2八字撑下料、安装按图纸进行，如实际与图纸有矛盾，应向设计人员通报，商量解决方案。
    4.2.8.3八字撑预拼装时，与钢围檩、主内撑接触部位应尽量紧密，对相距较大的部位，应先割制等厚度钢板充填、补缺焊牢，焊接部位验收按有关规范执行。
    4.2.9验收
    4.2.9.1钢内撑质量验收应坚持“过程验收为主，完（竣）工验收为铺”的原则，反对以完（竣）工验收，代替过程验收。
    4.2.9.2验收重点为各个节点（包括接头），实行施工一个，验收一个，完工一处验收一处，发现质量问题及时返工。
    4.2.9.3严格按照以下标准进行验收。
    《钢结构工程质量检验评定标准》GB50221-95
    《钢结构工程施工及验收规范》GB250205-95
    《碳素结构钢》GB700-88
    4.2.10钢内撑监测
    4.2.10.1钢内撑监测一般与基坑监测同步进行，监测内容有侧向位移、主内撑的变形（上凸、下凹）、钢内撑轴内变化等。
    4.2.10.2监测点位置，一般应设在钢内撑两头及中部，数量根据工程大小确定，一般内撑长度大于40m，中部至少设2个监测点。
    4.2.10.3位移和变形监测主要采用高精度经纬仪和水准仪，轴力监测采用弦式反力计和应力片，监测频率正常情况1~2次/天，异常情况4~6次/天。
    4.2.10.4监测结果及时向各方通报，现场应实行信息化施工，根据监测结果指导基坑开挖，报警值一般为累计位移在大于20mm，日变化量大于5mm。
    4.2.10.5施工现场应准备一定数量的抢险材料（钢内撑杆件）以防不测。
4.2.11钢内撑拆除
    地下工程结构施工至钢内撑附近进，即可进行钢内撑拆除工作。
    4.2.11.1钢内撑拆除前准备工作要点
⑴拆除前，应先进行可靠的换撑工作，以确保钢内撑拆除后，支护侧向位移控制在较小范围内。
⑵拆除前，做好应急准备，作好监测准备工作。
    ⑶划分坑周保护区，滑裂面3.0m范围以内为重点保护区。抗周加载应小于15KN/m，钢内撑拆除后，地下构筑物未浇筑到±0.00之前，坑周保护区内严禁加载。
    4.2.11.2
    先拆除八字撑，再拆除主内撑，并按间隔顺序割开，即先割开2#、4#、6#……钢内撑，再割开1#、3#、5#……。
⑴拆除期间，坑周滑裂面3.0m范围以内，严禁过量堆载，堆载应小于15KN/m2。
⑵钢内撑拆除后，在±0.00浇筑完成之前，坑周保护区内严禁加载。
⑶沿焊缝割开八字撑，观测24小时，位移正常后，由塔吊或吊车吊放指定的地方，运出场外。
⑷按2#、4#6#……间隔顺序割开钢内撑（主内撑）与围檩之间的焊缝，割口宽度为50mm，以释放应力。经24小时位移测量（观测次数不少于3次），再决定能否全部割开，如位移小于10mm，可割开1#、3#、5#……钢内撑，其方法同2#、4#、6#……钢内撑，其方法同2#、4#、6#。
⑸经24小时观测正常后，可按安装顺序割断钢内撑，割开位置沿原焊缝。
⑹割开的主内撑塔吊能吊装的直接装车运出，不能直接吊装的用2只5t手拉葫芦、龙门架轻轻吊放楼（面）板上，垫上Φ108无缝钢管，用3吨卷扬机拉到汽车吊或塔吊能直接吊装的位置。
⑺钢围檩亦手用主内撑方法割开、吊运，由于条件限制，不能直接吊运的，应用手拉葫芦吊到到高于墙板钢筋的位置，并在围檩下面垫上两根Φ108无缝钢管，使钢管与楼面成45°左右。让钢围檩沿钢管徐徐滑下至楼（面）板上的无缝钢管上，用卷扬机拉到汽车吊、塔吊能直接起吊的位置。
⑻加强位移测量频率，八字撑、钢内撑拆除的48小时内，测量次数不少于8次，正常后每天一次。
    ⑼在36小时以内，累计位移达25mm，应发出预警信号，并立即停止钢内撑拆除。分析其大原因，采取相应的补救措施。
    5、主要机具设备
主要机具一览表
项  目 序号 名   称 规  格 数  量 备  注
运输设备 1 运输汽车 12t 8~10辆 可租用社会车辆承担
吊 安 装 设 备 2 汽车吊 16t 1辆 根据现场实际情况选用
   25t 1辆 
   35t 1辆 
   45t 1辆 
 3 塔吊 80t.m 1台 
 4 手位葫芦 5t 5~6只 
 5 电焊机 BX3-300 8只 
 6 气割设备  4套 
检 测 设 备 7 油压千斤顶 100t 2只 
 8 水准仪 S3 1台 
 9 经纬仪 J6 1台 
 8 弦式反力计 XHL1/2 2台 
 9 钢卷尺 50m 2把 
 10 直尺  3~4只 
辅助设备 11 挖掘机 1m3 1台 
 12 撬棍  若干 
  走管 Φ108 若干 
    6、材料要求
    6.1所用材料主要为槽钢和热轧钢材，采用焊接和高强度螺栓组装而成，并由工厂制作。制作长度一般12.0m，施工现场按需裁截使用。构件的尺寸、规格按使用功能分为四种：
    6.1.1主内撑：规格730×560，
    6.1.2八字撑：规格260×300，
    6.1.3围檩：规格600×560，
    6.1.4立柱：采用角钢焊接而成，
    6.2所用材料应符合国标GB700-88《碳素结构钢》及设计要求，并有出厂合格证书。
    6.3焊条要有出厂合格证书，满足设计要求。
    6.4所采用的连接材料（高强度螺栓、钢板）应具有出厂合格证书，并符合设计和国家现行有关规定。
    7、劳动组织
    劳动组织随工程大小、工期要求而有所变化，现以一个中型钢内撑工程（钢内撑总量约300t），支撑工期7天，拆除工期7天为例，劳动组织如下：
劳动组织一览表
组织 岗位 人数 职     责 备 注
项 目 经 理 部 项目经理 1 负责工程施工、进度、质量、安全协调 
 施工员 2 负责工程施工管理 
 质检员 1 工程各个环节质量检查、监督 
 安全员 1 负责工地安全检查管理 
运 输 吊 装 驾驶员 8~10 负责钢内撑运输 可租社会车辆
 塔吊司机 2 负责钢内撑吊运 可租土建塔吊使用
 塔吊指挥 2 负责指挥塔吊吊运 
 挖掘机司机 2 开挖沟槽，以便安装钢牛腿、支架帽等 
安装 焊接 安装工 8 负责钢内撑等构件、准确就位 
 电焊工 8 负责构件焊接、气割等工程 
 起重工 2 负责构件起吊 
后      勤 材料员 1 工程所需材料买和管理 
 电工 1 工地各种电器、线路安装管理 
 钳工 1 机具、设备维修 
 炊事员 2 负责工地食堂供应 
 行政 1 工地日常事务 
    8、质量标准及检测方法
    8.1构件标准
    8.1.1钢材的品种和质量必须符合设计要求和有关标准的规定。
    8.1.2钢材的表面必须清洁。表面有颗料状或片状态锈斑，应经除锈，除锈后仍留有麻点的严禁按原规格使用。
    8.1.3钢内撑的规格，形状、尺寸、数量、间距符合设计要求和施工规范的规定。
8.1.4重要使用的钢内撑，应规定使用次数，达到使用次数庆按规定报废，如必须使用，使用前应进行鉴定，鉴定合格，方可使用。
    8.2焊接标准
    8.2.1焊缝必须符合设计要求和规范JGJ81-91《建筑钢焊接规程》，所有焊缝均采用三级检验，并做好检查记录。
    8.2.2焊缝表面和热影响区，不许有裂缝，弧坑过烧，未熔合等现象。
    8.3检测方法
    钢内撑的安装焊接的允许偏差和检测方法见下表：
项目 检查内容 允许偏差（mm） 检测方法 备注
钢 内 撑 梁轴线线偏差 15 经纬仪、尺量 
 梁长度 -10 尺量 
 梁高度 ±15 水准仪测量 
 梁起凸偏差 ±5 水准仪测量 允许下凹15mm
 梁侧弯 L/2000 拉线、尺量 ≤10m
 梁面倾斜 ≤20 水准仪测量 
焊  缝 长度 满焊 尺量 
 高度 ≥d0  
 外观质量 焊波应均匀，不得有裂缝，夹渣、焊瘤、烧穿弧坑等缺陷  合 格
    9、安全注意事项
    9.1从事钢内撑施工的人员，都必须认真学习建筑施工安全检查标准（JGJ59-99），新工人必须接受三级安全教育和必要的考核，方能进入现场施工。
    9.2特殊工种人员，坚持持证上岗，严禁无证人员操作。
    9.3所有施工人员进入施工现场必须穿戴安全帽、工作服、工作鞋、防护眼镜。高空作业必须栓安全带。
    9.4基坑应设安全护栏，基坑上下设可靠的通道。
    9.5基坑周边应划分安全区，构件堆放区，安装期间，构件原则随用随进，直接吊放在基坑内；拆除期间，构件直接吊运装车，坑周、楼（面）板上严禁堆放构件。
    9.6大门设明显标志，车辆进出由安全引导员引导。
    9.7汽车吊就位作业前，应进行行业踏勘，对作业半径内的障碍物予以清理，对邻近的高压输电线，应进行妥善保护。
    9.9氧电焊操作必须遵守“氧电焊安全操作规定”，氧气瓶、乙炔瓶等易燃、易爆物按规定摆放，不得混乱。
    9.10严禁班前，班中喝酒，严禁酒后操作起重机、氧电焊。