[科普中国]-支撑围护

定义

用支架或其他方法 (如化学加固、喷射混凝土等) 支撑或加固井筒、巷道和采掘场所的围岩，以防止围岩塌落措施的总称。在隧道工程中称 “支架” 。

选用何种支护形式取决于巷道的岩石性质，压力大小，巷道的服务年限、用途、断面形状等因素。

一般矿井多采用木材支护，料石及混凝土砌筑，钢筋混凝土装配式支护，金属支护，锚杆喷浆及喷射混凝土支护。 用支架、砌筑等支护的方式是着重改善围岩运动状况；锚喷支护则是提高围岩本身的强度。

木材支护使用得仍很广泛。其优点是重量轻，容易加工和架设并具有可缩性。其缺点是强度小，易腐朽，使用年限短，不防火。井下木支架使用寿命一般为1—2年。金属支架具有坚固、耐用、防火、强度大、体积小、架设和修理方便等优点。钢筋混凝土支架，是坑木代用品之一，一般是装配式的，其结构形式多为梯形。料石或混凝土砌筑，使用年限长，用于不受动压影响的主要开拓巷道里，多以石材为主。2

基坑钢支撑围护在我国交通系统中路桥工程有着极为重要的作用和影响，而在路桥工程施工过程中基坑钢支撑围护技术的合理应用能够促进工程整体施工水平的有效提升。因此对基坑钢支撑围护技术在路桥工程施工中的应用进行研究与分析就具有极为重要的工程意义和现实意义。

路桥工程施工概述在路桥工程工作中，其基坑支护体系往往采用二道钢支撑作为基坑稳定的支撑围护体系，并且上道与下道采用不同结构的双拼型钢支撑，例如上道的双拼型钢支撑的端头往往是焊接在基坑四周的混凝土圈梁的预埋铁件上，而与此相对应的是下道的双拼型钢支撑端头往往是焊接在基坑四周的钢围模上。在这种上道下道结构中路桥工程能够形成较为可靠的网架式基坑支撑围护体系，从而更好地确保路桥工程的基坑土体位移能够有效控制在工程的相关设计规定范围内。除此之外，在路桥工程的施工过程中，施工人员应当确保其支撑结构做到安装节点紧密，并且在支撑安装过程中允许相应误差在设计要求范围内，同时对超出误差范围内的部分进行有效的修正。另外在路桥工程基坑支护完毕之后，施工企业应当注重派相应的工作人员进行值班并且合理加强检查围护位移情况，从而更加及时地做好相应的维修工作和服务工作，最终促进路桥工程整体施工水平的有效提升。

基坑钢支撑围护技术应用基坑钢支撑围护技术在路桥工程中有着较为广泛的应用，主要体现在施工原则、施工改进、施工要点、基坑加固、支撑安装等环节。以下对基坑钢支撑围护技术的应用进行分析。

施工原则

施工原则的有效确认是基坑钢支撑围护技术应用的基础和前提。在路桥工程基坑钢支撑围护技术的应用过程中施工人员应当注重遵循先支撑后挖土原则。即在施工的挖土、标高等工作时应当确保其不得深于待安装钢支撑底标高下。除此之外，在基坑钢支撑围护技术的应用过程中施工人员应当注重遵循先形成体系后受力的原则，即在每一根支撑杆正式受力之前都应当先形成横向拉结，从而更好地提升压杆的稳定性。这些施工原则的有效遵循能够促进基坑钢支撑围护技术应用水平的有效提升。

施工改进

施工改进对于基坑钢支撑围护技术应用的重要性是不言而喻的。在路桥工程施工过程中当出现较大的误差和问题时，施工人员应当按图进行及时的改进在施工改进过程中如果需要进行施工材料的代换或者节点代换以及局部修正时，施工人员应当注重及时提出申请，并且经路桥工程的设计人员或者其他专业人员认可后方可实施施工改进从而有利于路桥施工安全水平的有效提升。

施工要点

施工要点是基坑钢支撑围护技术应用的重要组成部分。在路桥工程施工过程中施工人员应当注重对支撑制作与挖土的关系进行有效的处理，即支撑与挖土在本质上是互为依存并且互为前提，例如挖土能够为支撑创造空间，而支撑又能为挖土提供依据。在路桥工程施工过程中，这些施工要点的有效掌握能够更好地提升路桥的整体强度和刚度，并且提升其承载能力和布局水平。在节省路桥施工工期的同时，更好地提升了工程的整体经济效益。

基坑加固

基坑加固的有效进行是基坑钢支撑围护技术应用的重中之重。在基坑钢支撑围护技术的应用过程中施工人员应当在基坑四周进行850mm、桩长24m的钻孔灌注桩施工，并且在四周长边居中内侧加打水泥掺量变约为10%的搅拌桩来对路桥工程进行加固。除此之外，在基坑加固过程中，施工人员应当注重当进行挖土时考虑开挖后路桥工程的支撑情况与受力情况，并且严禁超挖现象的出现。从而在根据设计要求的过程中，做到先撑后挖并且和挖土工作密切配合，与此同时，确保工序的整体稳定点最终促进路桥工程基坑加固工作的有效进行。

支撑安装

支撑安装是提升基坑钢支撑围护技术应用整体水平的重要组成部分。在路桥工程的支撑安装过程中，施工人员应当注重按照图纸和交底要求，通过支撑轴线拉麻线检验来更好地确认支撑位置。并且在现场丈量复核时更好地把握实际长度尺寸，从而促进路桥工程整体施工工期的合理缩短。除此之外，在支撑安装过程中施工人员可以通过汽车、挖掘机、卷场机等相应施工设备的有效应用来促进支持安装水平的有效提升，最终促进路桥工程整体强度的合理提升。3

单支撑围护结构支撑位置的影响支撑位置对桩的影响考虑单支撑的位置分别位于基坑面以下a=0.826m，1.615m，3.302m，4318m处，利用SAP计算桩不同高度截面的位移和弯矩，分别示于图1、图2。由图可以看出：

（1）在基坑拐角（1/ 5边长）左右，支护结构的内力小，可适当减小桩长。

（2）随着支撑位置的下移，弯矩的分布变化是：当支撑离地面较近时，基坑底附近的负弯矩最大；当支撑离地面较远时，支撑附近的正弯矩增加，而负弯矩减少。

对于整个空间结构，取基坑长度方向位移最大的一个截面为位移的控制截面，通常，此截面也是弯矩的控制截面。结果表明：

（1）最大水平位移一般发生在基坑中部高度附近的某个位置，在基坑顶部和排桩的嵌入端位移相对较小。

（2）随着支撑位置下降，最大位移以外其它高度上的位移明显减小。

（3）随着支撑位置的下降，弯矩的峰值由原来的在基坑附近的负弯矩，变化到有正、负弯矩两部分即支撑附近分担的最大正弯矩不断增大和基坑底附近的最大负弯矩的峰值逐渐减小，使桩的弯矩分布更加合理，抗弯能力更充分的发挥。最大负弯矩的降低和弯矩的合理分配是整个结构设计的有利因素。

支撑位置对支撑与围檩内力的影响对支撑内力的影响

由SAP后处理的结果得到：在空间模型中，同一水平高度的支撑内力也是不同的，但相差不大，如图1所示。这里只取最大的支撑内力作比较。由表1可见，支撑位置的下移使支撑压力呈增大趋势。

|| || 表1 支撑位置对支撑内力的影响

对围檩内力的影响

围檩作为受弯构件承受围檩宽度范围内的竖向荷载，在本模型中，把围檩与桩墙看成一个整体，围檩是桩墙在围檩位置的局部加强。计算结果如表2所示。由表2可见，随着支撑位置的下移，围檩的正、负弯矩有明显减小的趋势，这样，有利于围檩截面的经济设计。

|| || 表2 支撑位置对围檩内力的影响

支撑位置对桩的入土深度的影响根据《建筑基坑工程技术规范》YB9258—97，锚撑式围护结构的支护结构入土深度按力矩平衡法计算。计算结果如表3所示。支护结构的人土深度还要满足稳定性验算的要求。支撑位置的降低可以减小变形，节省材料，减少围护桩的桩长，对深基抗结构的优化设计很有意义。

|| || 表3 支撑位置对入土深度的影响

支撑位置对于围护结构总造价的影响围护结构的总造价函数为：

式中：Ac1，Ac2，Ac3——分别为单桩、单个支撑、围檩的混凝土的截面积；As1，As2，As3——分别为单桩、单个支撑、围檩的钢筋的截面积；I1——单桩的长度；l2——支撑的总长；l3——围檩的总长；C1:C2=0.13:1为每m3混凝土与Ⅱ级钢筋的价格比。4