第３０卷 ２０１０年ｌＯ月
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ
苏州大学学报（工科版）
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浅述基坑工程中钢支撑的运用与发展
范 屹１’２，惠 刚２
（１．同济大学，上海２０００９２；２．无锡市建筑设计研究院有限责任公司。江苏无锡２１４００１）
围环境可能已经产生不利影响。给钢支撑施加预加轴力，使钢支撑紧抵支护结构，从而消除支护系统的松
弛，有效减少支护结构的位移量。此外，对支撑施加预加轴力还可减少开挖时在土体内积聚起来的剪应力， 这意味着土体应力应变关系得到改善。 ３．２钢支撑预加力的施加量 支撑预加轴力的大小取决于地质条件和施工条件。日本曾规定施加预加轴力应相当于静止土压力值，因 为这样能使墙体变位最小。过大的预加轴力则效果不明显，因为太大的预加轴力值会导致支护结构外向位 移，反而损坏邻近建筑或地下管线。 此外，根据相关文献资料试验结果，一般认为施加预加轴力大小对钢支撑最终轴力没有太大的影响。 国家行业标准《建筑基坑支护技术规程（ＪＧＪ １２０—９９）》４．５．４条规定：支撑预加力值不宜大于支撑力设
［４］陈绍蕃．钢结构设计原理（第三版）［Ｍ］．北京：科学出版社，２００５．
［５］王光明，萧岩，卢常亘．深基坑钢支撑施加预加轴力的合理数值分析［Ｊ］．市政技术，２００６，２４（５）：３３６—３３９． ［６］胡菲．深基坑中钢支撑结构的设计与应用［Ｊ］．浙江科技学院学报，２００９，２１（１）：３２—３５． ［７］洪德海．钢支撑预加力对围护结构内力的影响分析［Ｊ］．铁道勘察，２０１０，（２）：６２一“．
置数量，并能有效的施加预加力。
参考文献
［１］中国建筑科学研究院．ＪＧＪ １２０—９９建筑基坑支护技术规程［ｓ］．北京：中国建筑工业出版社，１９９９． ［２］上海市勘察设计行业协会．Ｄ（ｙＴＪ０８－６１－２０１０基坑工程设计规范［ｓ］．上海，２０１０． ［３】陈忠汉．深基坑工程（第二版）［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００２．
浅述基坑工程中钢支撑的运用与发展
作者： 作者单位： 范屹， 惠刚 范屹(同济大学,上海 200092 无锡市建筑设计研究院有限责任公司,江苏无锡 214001)， 惠 刚(无锡市建筑设计研究院有限责任公司,江苏无锡 214001)
本文链接：/Conference_7589686.aspx
计值的０．４～０．６倍一Ｊ。上海市工程建设规范《基坑工程设计规程（ＤＧ／ＴＪ０８—１—２０１０）》１０．２．１３．７条规
定：钢支撑的预压力控制值宜为设计轴力的５０％一８０％Ｌ２］。预压力控制值取用控制在支撑设计轴力的８０％ 以内，是为了防止围护结构的外倾、损坏和对坑外环境产生影响。 目前采用钢支撑作为围护结构的深基坑工程，对于钢支撑的预加轴力往往都是由设计人预先规定的， 基本上都是５０％的设计值，很少考虑钢支撑极限承载力。并没有充分发挥钢支撑的承载能力。故也有观点 建议以钢支撑６０％极限稳定承载力作为钢支撑预加轴力”Ｊ。 从对钢支撑施加预加轴力的作用机理可以看出，只有给钢支撑施加合理的预加轴力才能起到有效控制 变形的作用，预加力不合理效果就难以达到。但科学合理的钢支撑预加轴力究竟怎样选取仍值得我们继续进 一步探究。
范屹，惠刚：浅述基坑Ｔ程中钢支撑的运用与发展
４
采用钢支撑之基坑的变形特点
根据大量实际基坑监测结果显示，采用钢支撑的基坑围护桩水平位移量远大于钢支撑达到极限稳定承载
力时理论轴向最大变形量。一般认为是以下原因造成的。 （ａ）围护结构之间有间隙。钢围檩与灌注桩之间存在缝隙，有的可达５—１０ｒａｍ。由于这间隙的存在，使 施加于钢支撑的预加力起不到有效减少桩变形的作用； （ｂ）如采用钢围檩，钢围檩在受力状态下会有变形和位移； （ｃ）开挖作用对基坑周围地层的力学状态的影响。 只有钢支撑、围檩、围护桩（墙）三者之间无间隙时它们之间的力才能很好地传递，而这一过程都是以牺 牲围护桩变形为代价。如果不消除支护系统的松弛、消除钢支撑和围檩之间的间隙，使之能亲密接触，就不 能共同变形，共同受力，从而达到控制变形的效果。
面内的压弯变形。用Ｈ钢差，需要采取合
适的构造措施加以弥补，如采用焊接加劲板等。
３钢支撑预加力
钢支撑支护体系比混凝土支护体系支护及时而方便，钢材轻质高强，是一种理想的弹性材料。钢支撑
与混凝土支撑相比，可以快捷施加预加轴力是其一个重要的优越性，也是一种良好的主动支护措施。在钢支 撑的支护体系中，支撑预加轴力的施加对支护结构的受力变形起着重要作用。 ３．１钢支撑施加预加轴力作用 对钢支撑施加预加轴力于围护结构有以下三个重要作用： （１）消除支护系统的松弛； （２）减少开挖时土体内积聚的剪应力； （３）消除钢支撑和围檩之间不可避免的施工间隙。 与钢支撑相比，混凝土支撑只有当混凝土的压缩变形到一定程度后才能显示出其截面抗力优势，并且 混凝土支撑需要很长的养护期才能满足支撑受力要求。在这段时间内围护结构会发生很大变形，此时对周
５钢支撑ＩＰＳ工法
在韩国发展起来的ＩＰｓ（Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ
Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ
Ｓｕｐｐｏｒｔ）工法，是由钢围檩、钢支杆和钢绞线弦杆组成的边
桁架代替传统钢支撑水平支撑体系中部分的对撑、角撑或竖向斜撑体系中部分斜撑的新工法。 该法引入了以往只有在混凝土支撑中才有的边桁架支撑形式，从而改变了传统钢支撑平面布置思路。较 之传统钢支撑密如蛛网的平面布置，ＩＰＳ工法能大大改善场地内空间条件，减少传统钢支撑按拆、土方开挖及 主体结构施工的造价及工期。其在安装阶段能通过钢绞线弦杆对整个围护结构施加预加力，可有效的保证预 加力的预加效果，从而达到控制变形的目的。且ＩＰＳ工法的破坏模式为延性破坏，因此在基坑开挖时能有充 分的预警时间。 国内目前该工法正在推广阶段，相信会有广阔的前景。
摘
要：简介了常用的钢支撑支撑体系，材料选用以及在无锡地区的运用，简单论述了钢支撑预加
力的作用，并对新出现的钢绞线边桁架钢支撑形式作了简要介绍。 关键词：深基坑；支护；钢支撑 中图分类号：ＴＵ９４＋２ 文献标识码：Ａ
０概述
随着近年来城市建设的大规模开促进了各类地下空间的开发。深基坑工程由此大量涌现，各种支护形式 也在不断发展和完善。 围护桩（墙）加内支撑这一支护形式由于其构造简单、受力明确、技术成熟、安全可靠，在深大基坑工程中 特别是在周边环境较差或是地质条件较差的基坑工程中应用十分广泛。内支撑形式一般有混凝土支撑和钢 支撑两种。 钢支撑较之混凝土支撑具有自重小，安装迅速，拆除方便，可重复使用等优点，根据土方开挖进度，钢 结构支撑可做到随挖随撑，并可施加预加力，对控制基坑变形十分有利。然而，钢支撑整体刚度较差，安装 节点较多，当节点构造不合理或施工不符合设计要求时，容易造成节点变形进而引起钢结构支撑体系变形， 使基坑产生过大的水平位移，亦有由于节点破坏而造成整个基坑整体破坏的工程案例。
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Ｂ．ＩＰＳＩ法支撑ｉ乎面布置简图ｌ
Ａ．传统水平支撑体系平面布置简图ｌ
图１传统水平支撑体系与ＩＰＳ工法支撑平面布置对比（建筑工程）
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Ａ．传统水平支撑体系甲面布置简图２
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ｆ法支撑平面布置简图２
图２传统水平支撑体系与ＩＰＳ工法支撑平面布置对比（隧道地铁工程）
１钢支撑的支撑体系
钢支撑可分为水平支撑体系和竖向斜撑体系两种。
钢支撑水平支撑体系由围檩、水平钢支撑和立柱组成。常见的水平支撑形式有：贯通基垸哞：长或全宽的
对撑或对撑桁架；位于基坑角部的斜角撑或角撑桁架；位于支撑端部的八字撑。对于平面形状接近方形的基 坑，一般情况下设置角撑，从而使基坑中部有较大的空间，便于组织挖土；对于长方形基坑，设置对撑或对撑加 角撑，安全可靠，便于控制变形。特别对于长条形的隧道、地铁基坑，采用钢支撑对撑有其独特优势。在无锡 地区，市政隧道、地铁站台基坑中ＳＭＷ工法或地下连续墙加钢支撑的支护形式应用较广泛，有较多成功案 例。除采用全钢支撑外，在无锡地区常见有第一道支撑采用整体刚度较大，且对工期进度影响不大的混凝土 支撑，以下各道支撑采用施工方便迅速的钢支撑的形式。 钢支撑竖向斜撑体系由围檩、竖向钢斜撑、斜撑基础等组成。当采用该体系时，基坑土方应采用盆式开 挖。当基坑面积很大，开挖深度不大时采用斜撑体系较水平支撑体系可布置较少的支撑数量，获得较大挖土 空间，有较好经济效益。无锡地区最常用的深基坑支护形式为围护桩加锚杆，钢支撑竖向斜撑可作为锚杆基 坑发生变形过大或锚杆无法施工等情况时的抢险措施。
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结语
钢支撑是基坑工程中常用的支护形式。常用的有水平支撑与竖向斜撑体系。给钢支撑施加预加轴力可
以消除支撑体系松弛，避免开挖阶段土体内产生过大的剪应力，是一种减少基坑变形非常合理有效的方法。
随着技术的进步，钢支撑在支护形式方面亦有新的发展，出现了钢绞线边桁架的支护形式，能有效减少支撑布
牛收稿日期：２０１０—０８—１０
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２钢支撑的材料选用与节点构造
钢支撑和钢围檩常用的材料有钢管和型钢及他们的组合截面，对于钢管大多选用直径６０９ｍｍ钢管，壁 厚可为１０，１２，１４ｍｍ；而型钢支撑大多选用Ｈ型钢和槽钢或选用组合型钢。 节点构造是钢支撑设计施工中的一个重要内容，不合适的连接构造容易使基坑产生过大的变形。钢支撑 的拼接方法主要有焊接和螺栓连接。焊接一般可达到截面等强度要求，传力性能较好，但现场工作量较大。 螺栓连接的可靠性不如焊接，但现场拼接方便。纵横向水平钢支撑交叉点的连接有平接和叠接两种，通常平 接节点较可靠，可使支撑体系形成较大的平面刚度；而叠接连接则施工较方便，但无法确保有效限制支撑水平