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基坑支护钢管支撑施工技术及问题研究

摘要文章通过对钢支撑在深基坑支护工程应用中所出现的问题进行介绍，
对问题作了一些探讨，提供一些新思路，为进一步了解、认识和研究钢管支撑施
工工艺，提供一些有益的参考。

关键词:钢管支撑、土方超挖、杆件约束、预应力
Abstract:Thearticleshasintroducedthesteelsupportthroughindeep
foundationpitbracingengineeringapplicationandproblemsanddiscussedinthis
paper,providingsomenewideasforfurtherstudyandunderstandthesteelpipe
supportconstructiontechnology,providesomeusefulreference.

KeyWords:steelpipesupport,earthworkdig,stemsasuperbound,prestressed

引言

深基坑支护体系由两部分组成，一是维护桩墙，还有是内支撑或者土层锚杆，
内支撑可以直接平衡两端维护墙上所受的侧压力，构造简单，受力明确，在软土
地区特别是在建筑物密集的城市中，应用比较多的还是内支撑。目前在一般建筑
工程和市政工程中采用的支撑系统，可分为钢管支撑、型钢支撑、钢筋混凝土支
撑，有时在同一基坑中采用钢结构和钢筋混凝土组合支撑。钢管支撑在国内被广
泛使用于深基坑开挖，特别是地铁车站、隧道工程长条形基坑，在高层建筑深基
坑中使用也较广泛。钢管支撑具有自重轻、刚度大、安装拆除方便、施工工期较
短、可重复使用的特点。钢管支撑还可以随挖随撑，并可施加预应力，对控制基
坑变形非常有利，尤其在基坑出现问题，需要抢险加固，钢支撑成为抢险方案首
选，作用突出。随着钢管支撑不断运用，设计、管理和施工技术不断成熟，运用
越来越广泛，但在施工中也出现各种需要解决的问题。

2、钢管支撑在深基坑支护工程应用中出现的一些问题

（1）钢管支撑设计验算问题：

钢管支撑的主撑管通过钢立柱和型钢连系杆的约束，形成一个可以承受
轴向荷载的钢结构体系，用以抵挡基坑通过钢或混凝土围檩传递过来的指向坑内
的水平分力和位移。设计计算是将其分解为单根压杆进行计算的，在水平方向按
照轴心压杆计算；在竖直方向按照压弯杆件计算，规范要求采用多跨连续梁的结
构模型；杆件约束采用铰接，压应力与弯距共同作用，并且认为压应力在杆件截
面上均匀分布。

N—钢管支撑所受轴力

q—钢管支撑自重和施工荷载

而设计一般是按照叠加原理进行计算，叠加原理适用条件是杆件抗弯刚
度很大，从而临界力Pcr值远比轴向力P大。

①强度验算

<f=215N/mm2

②稳定性验算

<f=215N/mm2

钢管支撑的设计轴力有时单管达到2000kN，为极限承载力Pcr的近1/2，
因此按照叠加原理计算方法是偏于不安全的，原因是两组力的作用互有影响，尽
管材料在线弹性范围内工作，变形与外力间的关系也不是线性的。

（1）土方超挖问题：

土方超挖是指在立面上不分层，有时一次开挖到设计标高，导致本区支撑安
装滞后、邻近的支撑杆件轴力N急剧增加。二是在平面上不分区，导致多道支
撑安装滞后，土方下挖后维护桩墙位移急剧增加。

《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002强制性条文第7.1.3
条土方开挖的顺序、方法必须与设计工况相一致，并遵循“开槽支撑，先撑后挖，
分层开挖，严禁超挖”的原则。

钢筋混凝土支撑，由于其工艺特点，需要立模、扎筋和浇筑混凝土，并需
要足够的养护期，其土方开挖是符合规定的；钢支撑的施工安装拆卸方便，施工
速度快，土方超挖后仍然可以安装，这就为土方超挖打开了方便之门。

出于对工期和利润的驱动，基坑超挖现象普遍存在，基坑坍塌事故屡有发
生，有的甚至导致重大安全事故。

为了解决这个矛盾，我们在钢支撑施工中，探索总结出一些新的挖土与支撑
方案：

方案一：对于长条形基坑（钢支撑平面布置主要是对撑），采用阶梯退挖，
随撑随挖的挖土与支撑方案，既保证钢支撑安装符合设计工况，又为土方开挖提
供方便，充分发挥钢支撑的独特优点。

方案二：对于近似正方形基坑（钢支撑平面布置主要是斜撑），采用先开槽
制作围檩，要求围檩全封闭，成为有效的传力结构，仍采用阶梯退挖，随撑随挖
的挖土与支撑方案，但要求四个角对称安装钢支撑，确保钢支撑体系受力合理。
也能保证钢支撑安装符合设计工况，为土方开挖提供了方便。

（2）杆件约束问题：

钢管支撑的杆件约束立柱和联系杆，由于受施工条件包括工期、造价等因
素制约，其节点构造不能过于强大和复杂，