张弦梁钢支撑系统在基坑支护中的运用_陈加顺.pdf

第 15 卷 第 6 期 建 筑 监 督 检 测 与 造 价 2022 年12 月 Supervision Test and Cost of Construction 47 作者简介：作者简介：陈加顺（1982-），男，高级工程师、注册安全工程师。张弦梁钢支撑系统在基坑支护中的运用张弦梁钢支撑系统在基坑支护中的运用 陈加顺（深圳市福田区建设工程质量安全中心,广东 深圳 518048）摘要：摘要：张弦梁支撑系统是一项用于地下空间开挖的新型绿色深基坑支护系统，本文以深圳某区一高度建成区实际工程施工为案例，简要介绍了张弦梁钢支撑系统在基坑支护中的运用，特别是在基坑工程开挖位置有限、周边环境复杂等项目运用，从对周边环境影响、工期、造价、环保等等方面分析了张弦梁钢支撑系统的优势以及行业前景。关键词：关键词：基坑工程；张弦梁；支撑体系 中图分类号：中图分类号：TU477 文献标识码：文献标识码：A 文章编号：文章编号：1674-2133（2022）06-47-04 Application of Zhangxian Beam Steel Support System in Foundation Pit Support CHEN Jia-shun(Shenzhen Futian District Construction Engineering Quality and Safety Center,Shenzhen,Guangdong 518048,China)Abstract:Taking the actual project as a case,this paper briefly introduces the application of the tension beam steel support system in foundation pit support,and analyzes the advantages and industry prospects of the tension beam steel support system.Key words:foundation pit engineering;tension beam;support system 1 1 前言前言 近年来，随着城市建设的不断发展，受制于场地、周边环境、安全稳定等因素，建设工程支撑系统也不断在发展，从砼支撑、钢支撑，逐步发展为砼支撑、张弦梁钢支撑等混合支撑体系。本文以实际工程为案例，简要介绍了张弦梁钢支撑系统在实际工程中的运用，对工程工期、造价、安全、环保等带来的便利。2 2 系统介绍系统介绍 2.1 2.1 工作原理工作原理 张弦梁结构是一种由刚性构件上弦、柔性拉索、中间连以撑杆形成的混合结构体系，结构体系简单、受力明确、形式多样，其结构组成是一种新型自平衡体系，是一种大跨度预应力空间结构体系，也是混合结构体系发展中的一个比较成功的创造。张弦梁结构体系充分发挥了刚柔两种材料的优势，并且制造、运输、施工简捷方便，不断在基坑支护中得到运用。受力情况如下：图图 1：张弦梁受力情况示意图：张弦梁受力情况示意图 48 建 筑 监 督 检 测 与 造 价 第 15 卷 第 4 期 2.2.2 2 系统组成系统组成 张弦梁钢支撑系统由张弦梁、支撑桁架（梁）和砼冠（腰）梁组成基坑水平受力体系，必要时可少量布置砼支撑梁。其中，张弦梁由钢拉杆、撑杆和砼冠（腰）梁组合形成水平受力体系；支架梁承受张弦梁竖向自重并提供竖向约束；支撑桁架由支撑梁、型钢直腹杆和圆管斜腹杆组成，承受钢支撑竖向自重并提供竖向约束；支撑梁由预应力装置、端部节点、中间节点、型钢梁和槽钢板组成，适应各种复杂条件下支撑梁的安装与拆除。图图 2：张弦梁钢支撑系统示意图：张弦梁钢支撑系统示意图 3 3 项目运用项目运用 3.13.1 项目概况项目概况 案例项目位于深圳市福田区竹子林，南邻紫竹七道，东为竹子林的士站，西靠竹子林三路，北邻紫竹六道；基坑周边存在密集管线，包括给水管、污水管、雨水管、电信管线、电力管线、燃气管线等，周边环境复杂。坑底绝对标高为-0.1-5.5米，基坑深度约为 17.2523.10 米，基坑面积约3163 平方米，支护周长约 230 米，基坑安全等级为一级，设计使用年限为 1 年。3 3.2.2 设计概况设计概况 该项目支护类型为桩+内支撑支护方案，支护灌注桩型为1200、124 根桩，1200 立柱桩、12根桩，1000 三管旋喷桩、123 根桩。内支撑共三道，原设计内支撑均为砼支撑，含角撑、对撑等，每道支撑梁底标高自上至下依次为：17.3、11.75、6.75 米。但是，根据基坑地质纵面图，平均层顶埋深 7.89 米以下就进入强风化岩层，场地内下伏基岩为花岗岩，具备硬度大、方量多、破拆难度大的特点。因此，结合地质情况、周边环境、工期造价等，经多方对比，综合分析，内支撑调整成混凝土梁结合张弦梁的混合支撑模式。此外，该基坑南低北高，地形复杂，北侧张弦梁跨度大（约 30 米），载荷大，第二、第三层均为双层张弦梁，其余为单层张弦梁。张弦梁的使用方便了岩层切割机械走位，大大提高了效率，缩短了工期。图图 3：调整后的支撑体系示意图：调整后的支撑体系示意图 3 3.3.3 施工工艺施工工艺 张弦梁支撑系统按照以下工艺进行施工：施工准备预埋件施工钢牛腿施工支架梁安装张弦梁安装二次灌浆预应力施加。其中，支架梁安装完成后开始张弦梁安装施工，技术要点为：张弦梁安装时，先安装中间撑杆，节点间距复核无误后将外圈钢拉杆首尾采用销轴串接，允许放坡，但张弦梁平面平整度小于 1/100、平面位置小于 20 毫米，标高偏差 20 毫米之间，钢拉杆两端螺牙外露小于 50 毫米，外露丝牙采取保护措施。待张弦梁撑杆、钢拉杆已安装就位、边杆角度复核无误后，开始二次灌浆施工。最后，进行预应力施加施工，撑杆端部二次灌浆已养护到期，需要提前 2022 No.6 陈加顺：张弦梁钢支撑系统在基坑支护中的运用 49 加压时须试压同条件试块冠（腰）梁达到设计强度80%，宜从中间开始成对对称加压。3 3.4.4.应用分析应用分析 在本项目中，张弦梁支撑系统仅为整体支撑系统的一分部，相对独立，施工工期比较单一，在腰梁脱模后即可进场安装。考虑到张弦梁两边支撑梁必须达到养护周期后才能受力，因此，在全部砼支撑完成后再进场张弦梁安装，支撑梁达到设计强度后再施加预应力。张弦梁安装在非关键线路，可不计入施工总工期，各环节工日如下：表表 1：张弦梁施工工期表（单位：张弦梁施工工期表（单位：工日）工日）支撑层数 安装 二次灌浆 灌浆养护 施加预应力 1 2 1 2 1 2 2.5 1 2 1 3 3 1 2 1 与砼支撑相比，张弦梁安装不计入总工期，经统计，土方开挖功效三层分别提升 10%、15%、20%，如下表所列。采用张弦梁后工期合计节约 72 工日，造价节约 5%。表表 2：张弦梁施工工效对比表：张弦梁施工工效对比表 序号 优势项目 节省数量 节约工期（工日）合计 1 立柱桩 6 个 18 72 工日 2 第一次层砼对撑 160 立方米 5 3 第一层土方 10%4 4 第二层砼对称 152 立方米 5 5 第二层土方 15%11 6 第三层砼对撑 152 立方米 5 7 第三层土方 20%15 8 支撑拆除 3 层 9 在本项目中，与砼支撑系统相比，张弦梁支撑系统的运用，能明显看到几点：一是该项目地理位置非常特殊，场地狭小，周边环境复杂，张弦梁支撑系统的运用，大大方便了取土作业，提高了土石方工程工效，节约了造价，减少了施工对周边环境的影响；二是避免了砼支撑支护、拆除、运输等带来的工期、环保、安全等问题，降低了安全风险，保障了土石方工程的顺利推进；三是张弦梁支撑系统受力均匀，方便监测，基坑稳定性好，保障了基坑的安全性、稳定性，为基坑大量岩石切割、土方运输提供了稳定的作业环境。4 4 系统优势系统优势 砼支撑系统虽然具有刚度大、整体性好、布置灵活，以及能适应不同基坑形状特点，但现场制作、养护、拆除等时间较长，工作量大且材料不可重复使用，易产生环境污染问题；此外，砼支撑拆撑换撑，结构自重大，拆除作业风险高，往往产生安全问题。与砼支撑对比，张弦梁钢支撑具有以下优势：一、张弦梁模数化设计，适应各种复杂基坑，特别是高度建成区基坑支护；钢构件工厂标准化加工，保证构建质量，使整个系统受力均匀分布，有效控制基坑变形；现场安装完成后即可取土作业，大大节省了作业时间。二、张弦梁系统全部是钢构件，无需养护，在堆场完成钢支撑预拼成段，不占用现场场地和时间；钢构件全螺栓连接，安装拆卸方面，无需爆破，减少污染；钢构件重复使用率高，造价低，低碳环保。三、张弦梁拉开支撑梁布置，方便土方机械作业，提高机械取土工效。基坑边按一定比例留土后，张弦梁钢支撑的安装与土方开挖可非常灵活的进行穿插施工，必要时土方可采用盆挖法，张弦梁钢支撑可以后装，提高工效。四、张弦梁结构是一种由刚性构件上弦、柔性拉索、中间连以撑杆形成的混合结构体系，与冠（腰）梁组合，充分发挥了材料优势，刚度大，变 50 建 筑 监 督 检 测 与 造 价 第 15 卷 第 4 期 形小；同时，预应力施加方便，易于监控，支护稳定性好。5 5 结束语结束语 张弦梁钢支撑系统是一项用于地下空间开挖的新型绿色基坑支护技术，与传统砼支撑系统相比，不但可以有效控制基坑施工对周边环境的影响，大幅减少传统支护结构安装、拆除工期及成本，而且大大增加了施工空间，加快了施工进度；同时，减少砼支撑拆除带来的安全、环保问题，具有提高工效、节省造价、降低风险、减少噪音、节能环保等优势，有积极推广应用价值。参考文献参考文献 1曹进，危斯敏.探讨张弦梁钢支撑系统在深基坑支护中的应用J.建筑.节能,2020，11.2秦洋.张弦梁钢支撑系统在基坑支护中的应用J.福建建材,2017.3张弦梁钢支撑安拆安全专项施工方案.4巨鲲科技装配式预应力张弦梁钢支撑介绍.（上接第（上接第 20 页）页）2 郭典塔,吕文龙,石汉生,等广州南沙软基处理方案分析及改进探讨J 广东土木与建筑，2007，(9):2628 3 广东省标准高大模板支撑系统实时安全监测技术规范(DBJ/T 15-197-2020)S 北京:中国城市出版社，2020 4 广州市住房和城乡建设委员会关于推进全市超过一定规模危险性较大的混凝土模板支撑工程和承重支撑体系自 动化安全监测工作的通知：穗建质20171006 号Z 5 杨勇高支模自动化安全监测系统的研究J 广东土木与建筑，2020，(2):6669 6 广东省标准城市轨道交通既有结构保护监测技术标准(DBJ/T 15-231-2021)S 北京:中国城市出版社，2021 7 广东省标准基坑工程自动化监测技术规范(DBJ/T 15-185-2020)S 北京:中国城市出版社，2020 8 张培培，范家奇基于基于物联网的综合管廊自动化监测系统应用与分析J 中国市政工程，2022，(1):109112+117 9 中华人民共和国国家标准软土地基路基监控标准(GB/T 51275-2017)S 北京:中国计划出版社，2017