深基坑大型钢管支撑安全装置的研究（论文）.pdf

深 基 坑 大 型 钢 管 支 撑 安 全 装 置 的 研 究 刘冬 华 上海建工集团股份有限公司 上海 200080 摘要：针对目前深基坑大型钢管支撑的轴力控制装置自动化程度较低、存在安全隐患等问题，利用 “机电液一体化” 技术，研发设计了2种齿式锁定机构的安全装置并进行了优缺点对比分析。实践证明：齿式锁定机构克服了常规螺纹式 自锁装置操作繁琐、安全性低等缺点。不仅提高了整个钢管支撑体系的安全性能 ，而且降低了工人的工作量和劳动强 度。值得推广应用。 关键词 ：深基坑；钢管支撑；轴力控制装置；齿式锁定机构 ；有限元分析 中图分类号：TU753．8 文献标志码：B DOl：10．14144／j．cnki．jzsg．2016．08．013 Study on Safety Device of Large Steel Pipe Support for Deep Foundation Pit LIU Donghua Shanghai Construction Group Co．，Ltd． Shanghai 200080 1 研 究 背 景 现如今 ，在深基 坑开挖的过程中 ，为了保护基坑 自 身和周边建 (构 )筑物结构的安全 ，一般需要采用一些支 护结构对深基坑进行临时支护 ，如钢锚杆或喷锚 、钢筋混 凝土支撑 、钢管支撑等。钢管支撑具有速度快 、成本低等 优点 ，被越来越多地用于深基坑支护。尤其在一些对基坑 变形控制要求极其严格的场合 (如营运中的地铁线路旁边 的软土深基坑工程 、受保护的古建筑周边的深基坑工程 等 )，为了保证基坑结构安全和保护周围敏感 目标 ，往往 还需要按照设计要求施加一定的预应力。 但是随着时间的推移 ，基坑开挖深度越来越深 ，基坑 的变形也越来越 明显 ，施加了预应力的钢管支撑会产生应 力松弛 ，钢管支撑上的预应力会降低 ，有时甚至消失 ，最 终失去支撑的作用，给基坑施工留下重大安全隐患。 为了保证基坑支撑预应力始终维持在设计要求的范围 之内，需要在钢管支撑上设置钢管支撑轴力控制装置和轴 力监控系统，当系统的应力达到或者超过预警值 ，该系统 就会报警并提醒需要对轴力进行相应调整 ，以防止基坑变 形超出控制范围。 轴力控制装置 的状态锁 紧装置是一个锁 紧螺母 ，每 次进行完轴力调整后 ，只有人工去旋动锁紧螺母使其靠在 圃 建筑施工 8卷嘲 期 轴力控制装置的支座上 ，才能锁定钢管支撑的轴力状态 ； 但是，基坑每时每刻都会发生一些微 小变形 ，钢管的轴力 也是时刻在发生变化 ，为了避免基坑变形过大 ，就需要及 时调整轴力控制装置 ，所以需要人为频繁地去旋动锁紧螺 母 。通常 ，一个深基坑需要几十根甚至数百根这样的钢管 支撑 ，这无疑会大大增加工人们的工作量 。一方面 ，施工 场地条件有限 ，工人们一不小心就会发生坠落或者机械伤 害等安全事故 ；另一方面 ，由于人为的原因 ，不可避免地 会遗漏某根钢管支撑或者某次锁紧螺母旋动工作 ，从而会 给基坑施工留下一些不安全因素 。]。 2 应 用 工 程 概 况 背景工程位于上海市浦东南路以东 、商城路以北 、南 泉北路以西 、世纪大道以南围绕地块 。基地形状为不规则 五边形，东西最长为280 m，南北向最宽为240 m，占地面 积约为48 500 m ，建造面积约为472 000 m ，由1幢38层塔 楼 、2幢20层塔楼 、1幢 11层 商业中心 、l层公交枢纽站和 3～4层地下室组成 ，本工程围护结构采用二墙合一的地下 连续墙。 基坑 内设置4道支撑 ，其 中，1-a、1-b、2-a、2-b、 3-a区基坑设置4道钢筋混凝土支撑 ，支撑 中心标高分别 为-1．600 m、-6．800 1TI、-11．600 rn、-16．000 m；3-b、4及5 区基坑设置1道钢筋混凝土支撑]JH3道钢管支撑 ，支撑中心 标高分别为-2．278 m、一6．478 m、一10．278 m、一13