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钢筋混凝土支撑

/reinforced concrete support(sustainer)/
条目作者刘匀

刘匀

最后更新 2024-12-03
浏览 172
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在基坑护壁挡土结构完成后、土方开挖前,采用现浇钢筋混凝土结构,在基坑平面内形成水平框架体系的施工临时结构(图1)。

英文名称
reinforced concrete support(sustainer)
所属学科
土木工程

钢筋混凝土结构支撑因其具有刚度大、对于复杂平面形状的基坑适用性强、现浇节点不会因为松动而增加墙体位移等特点,在深基坑工程中得到广泛使用。基坑土方开挖时,基坑四周的土体必然产生作用于基坑支护结构上的力,其力的方向近似于水平,力的大小取决于不同土质的压力值。这种水平压力通过对护壁结构的作用传递给钢筋混凝土围檩梁(图2),再通过支撑把力集中到钢筋混凝土支撑梁上去。从力学分析可知,钢筋混凝土支撑梁的受力是以轴向受压为主,这样就充分利用了混凝土较高的抗压强度,又把支撑梁设计成基坑内对撑的形式,形成大小相等、方向相反、相互抵消的力,构成稳定的支撑体系。钢筋混凝土支撑每跨的宽度和支撑桩的距离,由地下室基础桩分布、支撑受力大小、支撑截面、支撑配筋情况、自重和稳定性等来确定。如果深基坑需要设置多道支撑时,其支撑的道数和位置则要根据基坑深度、地下室层数、楼板位置、挖土的方法、挡土的结构材料和形式、挡土结构的配筋、土压力值大小而定。因此,钢筋混凝土支撑梁的设计,要经过假设支撑梁的道数、跨度和截面,确定基坑开挖深度、挡土结构材料厚度,计算出围檩梁上单位长度分布的水平压力,根据单位长度水平压力大小,计算出集中在支撑梁上的轴力,然后根据这个轴力的大小和支撑梁的自重进行支撑梁的配筋计算和稳定性验算。

图1 钢结构支撑图1 钢结构支撑

图2 钢筋混凝土支撑与围檩的位置关系图2 钢筋混凝土支撑与围檩的位置关系

钢筋混凝土支撑体系应在同一平面内整浇。支撑及围檩一般采用矩形截面。支撑截面高度除应满足受压构件的长细比要求(不大于75)外,还应不小于其竖向平面内计算跨度(一般取相邻立柱中心距)的1/20。围檩的截面高度(水平向尺寸)不应小于其水平方向计算跨度的1/8,围檩的截面宽度(竖向尺寸)不应小于支撑的截面高度。混凝土围檩与围护墙之间不应留水平间隙。在竖向水平面内围檩可采用吊筋与墙体连接,吊筋的间距一般不大于1.5米,直径可根据围檩及水平支撑的自重,由计算确定。当混凝土围檩与地下连续墙之间需要传递水平剪力时,应在墙体上沿围檩长度方向预留剪力钢筋或剪力槽。

钢筋混凝土支撑施工时,先进行支撑桩施工,然后再进行钢筋混凝土支撑的施工。支撑桩的施工,可安排在支护结构施工的同时或以后进行,可采用钻孔桩的施工方法。在支护结构强度足够的情况下,可以进行第一层土方开挖(对于支护结构悬臂情况下挖土),钢筋混凝土支撑的施工一般是紧随着土方开挖的后面施工。

多道钢筋混凝土支撑施工的流程是:①第一道钢筋混凝土支撑施工,基坑土方开挖至第一道钢筋混凝土支撑梁底的垫层底面→凿开支护结构与围檩的连接面→钢筋混凝土支撑垫层施工→绑扎支撑钢筋→支立侧模板→浇筑混凝土(预留拆除钢筋混凝土支撑梁的爆破孔)、梁边护栏预埋铁件→养护、拆模、清理。②第二道钢筋混凝土支撑施工,基坑土方开挖至第二道钢筋混凝土支撑梁底的垫层底面→凿开支护结构与围檩的连接面、清理支撑桩→钢筋混凝土支撑垫层施工→绑扎支撑钢筋→支立侧模板→浇筑混凝土、预留拆除钢筋混凝土支撑梁的爆破孔→养护、拆模、清理。③往下各道支撑与第一、第二道支撑的工艺流程类推。

钢筋混凝土支撑具有以下特点:①可充分发挥材料优点。在深基坑土方工程施工中,钢筋混凝土支撑的受力以水平受压为主,用以作为支撑的主要材料的混凝土能充分发挥其刚度大、变形小的受力特性,从而确保在基坑施工过程中,周围邻近建筑物、道路和地下管线等公共设施的安全。②可加快土方挖运速度。在软地基深基坑施工时采用钢筋混凝土支撑,由于它的跨度大,尤其是采用圆环拱形钢筋混凝土内支撑形式(图3),基坑的平面形成大面积无支撑的空旷区域,空旷面积可达到整个基坑面积的65%~75%,形成开阔的作用面,满足挖土机回转半径的要求,有利于多台大型挖土机自如运转作业,挖土速度可以提高3倍以上,达到缩短土方施工工期的目的。③降低工程造价。采用钢筋混凝土支撑体系时,钢筋混凝土材料便宜,节省了其他支撑结构(如钢结构)一次性投入的大笔资金。④不受周边场地不足的限制。如果基坑周边狭窄或没有用于通道的场地,也不会影响钢筋混凝土支撑的施工,在没有大型机械(如吊机)和没有周边道路的情况下,就可以进行支撑梁的钢筋混凝土施工。但是,钢筋混凝土支撑也具有自重大、材料不能重复使用、安装和拆除需要较长工期等缺点。当采用爆破方法拆除支撑时,会出现噪声、振动以及碎块飞出等危害,在闹市区施工应予以注意。

图3 圆环形钢筋混凝土支撑图3 圆环形钢筋混凝土支撑

钢筋混凝土支撑主要适用于:软土地基深基坑及超深地下室基坑的施工;基坑周围埋有管线、对环保要求高、周边建筑物较接近和土方工期紧迫的基坑施工;吊机无法到位进行支撑吊装的基坑;基坑周边场地狭窄,缺少材料和机械设备的堆放场地的施工;允许爆破的任意基础处。


  • 徐伟,吴水根.土木工程施工基本原理.上海:同济大学出版社,2012.
  • 应惠清.土木工程施工.北京:高等教育出版社,2013.

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