预应力鱼腹式钢支撑（IPS）安装与既有地下结构拆除穿插施工技术研究

预应力鱼腹式钢支撑（IPS）安装与既有地下结构拆除穿插施工技术研究

吕婷  刘振兴  于涛  刘凯  王昌野  幸小刚

中国建筑第八工程局有限公司  上海市 200000

摘要：本文深入分析预应力鱼腹式基坑钢支撑安装和地下结构拆除、围护工程、桩基等工序施工穿插施工技术。分析项目重难点，就穿插技术施工进行深度分析部署，强调了预应力鱼腹式基坑钢支撑工艺在提高工程效率、降低成本、提高社会安全性和环境保护方面的潜在优势。

关键词：预应力鱼腹式钢支撑；穿插施工；拆除；效益；

1工程概况

该项目的总建筑面积达到16万平方米，其中地下占5.4万平方米，地上5栋单体建筑，2层地下室，基底标高为-10.75m；进场前项目存留烂尾一层地下室，需先拆除后新建，项目就拆除、围护、打桩、内支撑等工序的先后顺序进行施工探讨，反映了本工程的复杂性。

基于本工程特殊性，项目在选用内支撑形式上对其安全性、经济性、环保性、施工空间、安装拆除等方面进行分析，分别就工期、形式、成本上进行了方案比选，最终采用预应力鱼腹式钢支撑。钢支撑最大跨度达到110.16米，角撑最大跨度为64.9米，鱼腹梁最大跨度为38米。其中对撑、角撑和鱼腹梁的连接采用高强度螺栓螺母进行连接。这种结构设计在加强基坑支撑的同时，也提高了工程的承载能力和稳定性。

图1预应力鱼腹式钢支撑平面布置图

2穿插施工技术重点难点分析

2.1地理环境因素

（1）考虑地理位置

影响本项目的地表水主要是南侧的某河道，河道距南侧边线最近距离约7m。此侧还存在热力管道，由西向东逐渐靠近拟建地库，与围护桩最近距离约1.2m。因此，在施工规划和执行中，需要细致考虑地理位置的利弊，以最大程度地优化施工流程。

（2）地质条件

对本工程有影响的承压水主要赋存于9层砂质粉土、11砂质粉土夹粉质黏土中，以侧向排泄为主，富水性较好。因此，在地质条件分析中，需要考虑土壤承载能力、地下水位对基坑的影响以及岩石的分布来确定方案。

（3）周边建筑和交通

项目北侧为在建项目，距离最近点5米；项目南侧为高架桥，西侧存在现状道路，基坑边地下埋设电力管线，周边建筑物及道路会限制施工空间和机动性，因此需采取适当的措施来确保施工的安全和顺利进行。

2.2施工条件与约束重点难点分析

（1）现存原结构地下室拆除及围护工程穿插

原地下室为一层地下室，深度约6.9米，占地面积约2万平方米；由于场地受限，需合理安排围护与拆除的施工部署，极度增加项目难度。

（2）地下室外扩，施工难度大

本工程支护施工要在原有工程基础上外扩施工，其中需利用南侧原有支护桩（两桩合一），原锚索切除，增加施工难度及工程量。

（3）利用原有老桩，保护老桩

由于拆除后需利用原有老桩及对其进行检测，对于承载力及完整性好的桩再利用，减少资源的浪费，达到老桩利用最大化；由于施工中涉及到拆除，机械行走较多，老桩的保护增加了施工的难度。

（4）为创造深基坑大空间施工，合理选用钢支撑形式

本工程在原有拆除过程中穿插桩基检测、大型机械施工、钢支撑架设，为创造多工序深基坑大空间施工，本项目上部空间钢支撑的选用较为重要。

3穿插施工技术研究

3.1 穿插施工技术

根据施工组织安排，考虑原结构拆除与支护结构施工交叉进行，将原结构顶板划分为A、B两个区，B区作为桩机的临时作业场地，先由西往东拆除A区的顶板、梁及柱子，待支护结构施工完成，再进行B区顶板、梁及柱子拆除，依次由西往东进行拆除，拆除东侧B区时，机械站位在基坑外侧场地进行破碎。待支护结构强度达到设计要求拆除侧墙，最后由西往东拆除原结构底板。

图2 原结构拆除分区示意图

再施工原结构西侧外扩部分的桩基，原结构拆除完成后再施工基坑内工程桩，原结构存有原桩，利用一部分原工程桩，在原有工程桩承台间新增工程桩进行补强施工。在原结构底板拆除、桩基施工后，插入降水施工，坑内高低位置及深度超2m坑中坑采用轻型井点加强降水。

桩基施工的同时施工鱼腹梁钢支撑，由东向西依次架设。

3.2 实施效果

（1）交叉施工提供安全保障

考虑到原结构拆除后，基坑较深，本项目采用构件标准化生产，质量可靠，施工较快，安全性高的预应力鱼腹式钢支撑，为拆除、围护交叉施工提供安全保障。利用BIM技术对鱼腹梁钢支撑安装工序进行模拟。

（2）为桩基检测提供较大空间

待既有地下室结构破除与围护完成施工，随后进行鱼腹式钢支撑架设与桩基检测，鱼腹梁钢支撑间距大，满足桩基检测的大空间施工条件。

（3）既有工程桩有效利用

预应力鱼腹式钢支撑的间距大，且根据桩基检测结果，本项目工程桩利用了既有工程桩总数的63.8%，间接降低了工程桩的成本。

（4）周边环境保护，提高基坑安全性

本项目基坑南侧与河道的平均距离为10m，最近处为8m，鱼腹梁钢支撑为装配式安装工艺，对周边土体扰动较小，为了保护生态水域，增加一道围护桩，进一步的保障了基坑的安全性。

4 综合效益

4.1经济效益

（1）成本节约

采用预应力鱼腹式基坑钢支撑工艺在经济效益方面可带来显著的优势。首先，该技术减少了材料的使用，通过提高施工效率，节省了劳动力成本。此外，预应力技术缩短了工程周期，减少了项目管理和设备租赁成本。总体而言，采用这一技术降低项目的总体成本，提高经济效益。

（2）时间缩短

与传统的基坑支护方法相比，拆装时间短，由于支撑结构的设计更为精确，施工过程更为高效，可以提前完成工程，为基坑的安全施工增加保障。

4.2社会与环境效益

（1）社会安全

采用预应力鱼腹式基坑钢支撑工艺对社会安全有积极影响。由于该技术可以提高基坑支撑的稳定性和安全性，减少了施工事故的风险。这对于保护施工工人的生命安全和减少施工期间的意外事件非常重要。同时，项目的顺利实施也有利于降低对周边社区的潜在影响，减少了施工活动对社会的干扰。

（2）环境保护

预应力鱼腹式基坑钢支撑工艺可能有助于环境保护，构件可重复利用，不产生噪声和垃圾，属于典型绿色施工技术。此外，减少了施工期间可能对周边环境造成的不利影响。这有助于保护当地生态系统和自然环境，符合可持续发展的原则。

参考文献：

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