型钢加固格构柱施工技术

新龙国际项目位于武汉市汉阳区，总建筑面积约15.87万㎡,其基坑南北向宽度约134?m，东西向宽度约148?m，深度约10.05~12.05?m。基坑周长约570?m，面积约19?664?㎡。基坑支护施工完毕后，基坑南侧土方开挖过程中原基坑支护承载力不足，基坑变形超过预警值，支护桩间流土，部分支撑梁立柱倾斜甚至断裂。后续基坑支护加固施工中不能完全利用原有立柱桩，需在原倾斜立柱边增设型钢进行换托。 

1??施工难点及对策

1.1??梁底槽钢焊接问题

型钢打入后需及时焊接槽钢才能发挥其换托作用，尤其是梁底的首道槽钢。由于基坑变形超过预警值，对支撑梁变形较大的区域土方已回填至梁顶标高，此时需开挖梁底首道槽钢的焊接工作面。但若采用机械大范围开挖土方，基坑可能会再次出现较大变形。

经研究决定由人工挖出槽钢焊接工作面后完成梁底首道槽钢的焊接，再用机械开挖，其余槽钢则边开挖边焊接。

1.2??梁底槽钢与支撑梁底缝隙

由于支撑梁梁底不平整，梁底首道槽钢无法与支撑梁梁底贴紧，导致型钢换托作用无法发挥，故决定采用钢筋棍或钢板填充两者间的缝隙，使槽钢与支撑梁梁底接触密实，传力更可靠。 

1.3??槽钢与地下室结构梁位置碰撞问题

考虑到槽钢的设计位置会与地下室的结构梁碰撞，致使后续地下室结构施工困难，需在施工前调整与结构梁碰撞的槽钢位置，尽可能避开结构梁。

1.4??型钢打入长度问题

本场地内地下土质条件复杂，型钢的最后打入长度不一。为控制型钢最终打入长度，减少型钢的切除浪费，在施工前根据超前钻的钻孔柱状图算出各型钢的大致长度，据此进行施工。

2??加固做法

对倾斜的立柱采用2组型钢进行换托，型钢加固做法如图1所示。

图1??型钢加固做法示意

3??操作要点

3.1??测量放线

根据业主提供的基点、导线点及水准点，在施工场地内布设测量控制点和水准点，经监理单位验收无 误后对型钢中心线进行定位放样。施工过程中须经常复测基点并对垂直度进行观测。

3.2??型钢加工

型钢采用50?a工字钢，由于基坑开挖面以下为深厚软土层，在插入开挖面以下的工字钢腹板上双面设置抗剪键，抗剪键采用 L 50×50×10角钢，四面围焊，焊缝高8?mm（图2）。抗剪键竖向间距1?000?mm，每排设2个，间距66?mm。

图2??抗剪键示意

型钢加工完成后需放置在平整的场地上且翼缘应平行于场地堆放，以免发生较大的弯曲变形，造成材料浪费。

3.3??打入型钢

型钢采用悬吊式振动锤打入，施工时至无法打入为止。在支撑梁顶面及底面增设水平型钢托使支撑梁与工字钢连接牢固，钢托架可采用25?b槽钢。

工字钢插入后沿其腹板两侧注入1∶2水灰比的水泥浆，水泥强度等级为42.5级。

3.4??槽钢焊接

两组型钢打入完成后需及时焊接支撑梁顶面及底面的水平型钢托，梁底首道槽钢需在人工挖出作业面后完成焊接，其余槽钢则边开挖边焊接,槽钢采用三面围焊，焊缝高8?mm。梁底槽钢须与支撑梁梁底贴 紧，不得留有缝隙。若后续开挖过程中发现受损或偏位严重情况，可根据受损情况增设竖向工字钢、剪刀撑或水平钢格构柱进行加固。

3.5??止水环施工

由于型钢穿过地下室底板，故土方开挖至地下室底板处，需与格构柱做相同的止水处理，具体做法如图3所示。

图3??止水钢板示意

经验算，型钢的抗压承载力足够替换格构柱，并满足支撑梁竖向荷载的设计要求。

4??型钢加固格构柱的优缺点

使用型钢加固格构柱的优点是施工工艺简单，进度快，可用于基坑变形超过预警值后格构柱倾斜甚至断裂的紧急抢险，其施工效果好，可在满足施工需要及进度的情况下大幅减少投入成本。使用型钢加固格构柱的缺点在于尽管型钢及槽钢已尽量避开了地下室结构，但仍有部分型钢无法避开，后续施工中需再次解决碰撞部位的施工问题。