1 工程概况

某商住项目二期工程位于南宁市北湖路与明秀路交汇路口，包括6, 7号楼、裙楼及地下室工程，地下4层，地上34层 (裙楼4层) ，建筑高度149.05m，建筑面积约11万m²。该工程裙楼及地下室与一期工程连通成整体 (共用基坑) ，基础为独立基础加筏板形式，筏板厚度1 800～2 200mm，采用长螺旋钻孔压灌桩抗浮设计。基坑开挖深度17m，开挖范围内土质主要为杂填土、粉砂土、圆砾层，地下水丰富，稳定水位位于地下室底板以上2.1m，具微承压水特性，基坑南面局部距离明秀路地铁构筑物 (风亭) 最近距离15.2m。

基坑采用钢筋混凝土钻孔灌注支护桩，桩径1 400mm，支护桩间设旋喷搅拌止水桩，桩径600mm。基坑采用支护桩+预应力锚索支护形式，基坑南面局部因受明秀路地铁构筑物限制，无法进行锚索施工，采用竖向双道预应力斜撑钢管 (后文简称钢支撑) +支护桩的支护形式 (支护长度约18m) ，钢支撑上端与支护桩的钢筋混凝土腰梁连接，下端与钢筋混凝土支撑桩连接传力，支撑桩桩径1.8m，桩长12m，支撑桩配筋为:纵筋28根28，桩身加劲筋25@200，螺旋筋10@200。钢支撑规格为630×16的Q345钢材，2道斜撑竖向间距约6m，钢支撑水平间距5.0m，第1道钢管与地面角度约42°，第2道钢管与地面角度约33° (见图1) ，第1道钢支撑预加轴力为150kN，第2道钢支撑预加轴力为650kN。

1) 基坑开挖深度达17m，且临近地铁线路，对基坑边坡稳定性及变形控制要求非常高，如何科学合理处理好基坑内被动反压土方的预留与钢支撑工艺的配合搭接，以及如何确保预应力钢支撑的安装质量等关键技术提出了很高的技术要求。

2) 地下水丰富且具微承压性，对钢支撑穿越地下室底板及剪力墙结构部位的渗漏防控要求高。

施工工艺流程:支护桩施工→土方开挖至第1阶预留反压土方后施工腰梁、牛腿、墩帽→第1阶预留反压土开槽安装第1道钢支撑→向下挖土并留出第2级土坡，施工腰梁、牛腿、墩帽→第2阶预留反压土开槽安装第2道钢支撑→开挖第2阶预留反压土坡地下室结构施工→随地下室施工进度逐层进行换撑施工→钢支撑拆除→预留洞口防水处理。

基坑土方开挖后和钢支撑未形成前，基坑变形取决于支护桩内侧预留土体对其提供的抵抗力，因此，保证预留土体具备足够的被动抵抗力对基坑稳定至关重要，必须结合基坑变形控制值、土体力学特性及钢支撑设计等具体情况，并通过精确计算来确定土体预留与开挖方案，使其具备可靠土压力的同时，满足钢支撑的施工作业条件。本工程采取两阶土方预留措施 (见图2) 。

1) 第1阶土方开挖与预留由于该项目与二期工程为共用基坑，整个基坑止水支护桩施工完毕后，对基坑东、西及北面 (一期工程部位) 进行土方分层开挖，并按开挖进度及时施做锚杆支护，在一期工程施工阶段，基坑南面 (本工程部位) 可大量预留反压土方，经计算，在基坑土方开挖至6m时 (第1道腰梁底标高处) ，预留出阶梯状反压土方可满足支护要求 (见图2) ，支撑桩宜在第1阶预留土方开挖形成前完成施工。第1道钢支撑与第1阶预留土方交汇部位采用小型钩机及人工配合方式开槽，逐条成槽逐根安装钢支撑，待第1道钢支撑安装且预应力加载完毕后，方可由第1阶土方向下开挖至第2阶土方预留处。

2) 第2阶土方开挖与预留由于该层土质为较为松软的圆砾层且含水率较高，如土方留设至第2道腰梁底部，经计算安全系数过低，为确保支护桩安全，将第2阶土方预留至高出第2道内腰梁0.6m，第2道腰梁及钢支撑部位通过采用局部土体分段开槽方式解决施工空间及作业面的难题，具体做法为:先在拟施工的第2道腰梁处采用小型钩机及人工配合分段开挖出沟槽，每段沟槽5～8m，槽深约1.5m (第2道腰梁底标高处) ，宽度1.3m，腰梁结构在沟槽内施工，施工完1段回填1段 (但应注意预留出腰梁牛腿的位置) 。第2道钢支撑与第2阶预留土方交汇部位，同样采用土体开槽方式提供钢支撑安装作业空间面，沟槽底部低于钢管100mm，宽度1.5m。

支护桩的腰梁上设计有与支撑桩墩帽对应的钢筋混凝土牛腿构件，牛腿与墩帽对应面预埋有700mm×700mm×20mm的钢锚板，其施工重点和难点在于腰梁牛腿及与之对应的支撑桩墩帽的端面位置与角度的精确控制，即牛腿与墩帽的预埋锚板必须中心对准且相互平行，否则会造成后续的钢支撑安装后受荷不均匀。常规方法一般采用现场测量结合计算方式确定锚板的定位，但由于现场工况环境往往比较复杂，容易导致误差过大，本工程采用多点激光测距法对预埋钢板进行精确控制 (见图3) 。具体操步骤为:首先对2块锚板之间的土方进行清槽保证视距畅通，然后2块锚板进行初调后，采用手持激光测距仪在墩帽锚板上选择不少于3个点分别对牛腿上的锚板进行测距，并根据数值对锚板进行微调，直至各点测距相同时，即意味着两块锚板呈相互平行，最后将调整到位的锚板焊接固定再浇筑混凝土。该方法可快速而精确控制牛腿与支撑桩墩帽支承面的预埋锚板位置及角度，有效避免因锚板预埋不准后期需采用焊接垫板调整及造成钢支撑偏心受压等弊端。

本工程所采用的钢支撑由工厂按现场尺寸加工成型，并配置楔形活络头，第1道钢支撑长16.5m，约8.3t;第2道钢支撑长7.8m，约3.9t。

1) 支撑桩的墩帽及腰梁牛腿混凝土强度不低于设计值的90%，方可进行钢支撑安装及施加预应力。

2) 钢支撑吊装前，应完成钢支撑下方土方开槽并保证足够的操作空间，并在支撑墩帽基础及腰梁牛腿的锚板上焊接定位钢托板 (搁置件) ，以方便钢支撑吊装过程快速就位。

3) 第1道钢支撑吊装起吊前，先将楔形活络头放入钢支撑内并做临时固定，根据场地状况及吊装方案，选用25t汽车式起重机，采用两点起吊方式，先通过汽车式起重机的主钩及副钩把钢管吊起，然后利用支撑桩墩帽锚板上的定位托板将钢管下端就位在墩帽的锚板上，再在副钩的配合下缓慢下放主钩，将钢管上端的活络头搁置在腰梁牛腿的搁置件上，并初步顶紧固定后将钢管下端焊接固定在支撑桩墩帽锚板上。

4) 第2道钢支撑吊装第2道钢支撑吊装操作方法基本和第1道钢支撑相同，但由于第2道钢支撑位于第1道下方，在吊装过程中钢丝绳会受其上方第1道钢支撑阻挡，因此，第2道钢支撑吊装时在钢丝绳上设置横担，具体操作如下:将第2道钢支撑吊入沟槽内后，重新绑扎接出1条钢丝绳与吊钩挂接，并在第1道钢支撑的上方设置1道长1.5m的钢横担，撑开下面2条钢丝绳 (见图4) ，以此避免钢丝绳与第1道钢支撑碰撞。

1) 预应力加载时间要求钢支撑安装完毕后应及时进行施加预应力，且在钢支撑下部土方开挖前必须完成预应力加载工作，施加预应力前，检查各节点的连接状况，经确认符合要求后方可施加预应力。

2) 钢支撑吊装就位后，暂不松开吊钩，先将活络头拉出顶住锚板，再将2台YJ100型分离式液压千斤顶分别放在活络头两侧的顶压位置，接通油路后进行顶压操作，预应力应对称、均匀、分级施加，并将2台千斤顶的顶力偏差控制在±50kN内，预应力施加至设计值的50%～70%时，检查钢管连接件、支座等无异常后，再施加至100%，最终应力施加偏差值控制在±50kN范围内。预应力施加到位后，活络头涨出的间隙采用配套的钢楔块件塞紧，并用铁锤敲实锁定，然后回油对油泵卸压，取出千斤顶。

3) 预应力施加过程中应检查支撑连接节点，必要时应对支撑节点进行加固。

4) 钢支撑使用过程应定期进行预应力监测，必要时应对预应力损失进行补偿。

1) 换撑结构采用钢筋混凝土支撑梁，并与地下室各层梁板结构同步施工，换撑结构混凝土强度达到相应强度后方可进行钢支撑的拆除作业。

2) 每道钢支撑拆除时，先用千斤顶加压力支撑加力压缩，松弛活络头间隙，抽出钢锲，再缓慢分级卸载千斤顶压力，避免瞬间应力释放过大而可能导致结构局部变形、开裂。然后拆除钢支撑各段的高强螺栓、定位钢板等附件对钢支撑的约束。拆除过程应根据空间和工作面状况，利用葫芦吊、叉车等设备吊移各段钢支撑。

3) 拆除过程应注意避免钢管对楼板和剪力墙预留洞口的钢筋、止水钢板造成破坏，当受空间限制拆除困难时，可采用气割分解钢支撑再逐段拆除。

由于基坑采用了止水支护桩，只需在基坑内设置管井降水，将水位降至施工面以下0.5m处即可，同时在基坑顶面及底部做好排水沟。

1) 底板结构止水措施由于钢支撑底座 (墩帽) 位于地下室底板底部，钢管穿越地下室底板结构处易形成渗水通道，在混凝土底板中间部位的钢管外围焊接1圈宽150mm、厚3mm的钢板形成止水构造，而钢管底部已与支持桩墩帽的锚板进行焊接密封，钢管内壁可不设止水措施，待钢管割除后，往钢管内浇筑掺有微膨胀剂的混凝土即可 (见图5) 。

2) 剪力墙外墙预留洞口止水构造及封堵措施

为便于施工，钢管穿剪力墙预留洞口易留设为方形，其尺寸及形状应综合考虑预留洞口的支模方式以及预留钢筋、止水钢板及钢管拆除所需的空间等因素，如本工程剪力墙外墙厚度300mm，钢管直径630mm，留设1.1m×1.5m矩形预留洞口。为提高止水效果，在预留洞口中间设置止水钢板代替止水橡胶条，止水钢板宽300mm、厚3mm (见图6) ，钢管拆除时应在止水钢板两侧垫设高于止水钢板的木块，避免钢管磕碰止水钢板。剪力墙预留洞口封闭施工步骤及要点: (1) 对洞口混凝土凿毛处理并清洗干净后，调整钢筋并焊接成型; (2) 模板安装采用漏斗状支模工艺，浇筑口高过洞口顶部200mm; (3) 混凝土采用比原混凝土强度等级高一个等级的细石混凝土，控制好水灰比，坍落度宜控制在140～150mm，并添加膨胀剂，最大限度降低混凝

土收缩裂缝; (4) 拆除摸板后，凿平剪力墙喇叭口并整平，在两侧覆盖麻袋浇水养护不少于14d; (5) 在预留洞口部位做2道防水层加强处理。

施工过程中，应着重加强支护桩桩端水平位移、深层水平位移、钢支撑轴力及水位监测，特别在钢支撑下部土方开挖阶段以及降雨天气时，应提高监测频率。同时应制定严密的应急措施，现场准备对支护采取加固措施相应的物资材料，必要时增加其他支护方法。

随着我国城市地铁建设快速发展，临近地铁施工项目日益增多，在近地铁高水位深基坑支护工程施工中，采用竖向双道预应力钢支撑支护，相对水平支撑支护具有更好的经济效益和工期优势，但同时对基坑变形控制及降水防水提出了很高的要求。在本工程的实践应用中，通过精确控制被动反压土方的留设与开挖，优化预应力钢支撑的安装及防水止水工艺等关键技术的应用，取得了预期的效果，根据第三方的基坑监测报告，支护桩的桩顶水平位移及深层水平位移的累计最大值均处于预控范围 (桩顶水平位移为5.65mm≤50mm，深层水平位移为4.65mm≤50mm) ，工程完工后，地下室未出现渗漏现象。