既有结构钢管斜撑基坑加固施工技术学习体会

文献概况与工程背景

本文出自《施工技术（中英文）》2025年第54卷第8期，由中建三局集团有限公司王士董等五位作者联合完成，研究得到中建三局集团华东建设有限公司科研课题"城市有机更新中的工业遗存改扩建设计与建造技术"（CSCEC3BSH-2023-04）的支持。该文献针对既有结构基坑加固这一工程难题，提出了一种在既有结构上采用钢管斜撑配合外墙内侧混凝土腰梁的新型基坑加固施工技术，解决了在保护地下室外墙及底板的同时对基坑支护体系进行加固的矛盾。

核心技术原理与工艺要点

该技术方案的核心理念在于"传力路径优化"——通过在外墙内侧施工与传力带同宽的混凝土腰梁，将基坑支护体系通过钢管斜撑传递的水平力有效地引入既有结构体系，从而避免外墙直接承受水平侧压力而产生开裂或变形。

钢管斜撑的制造与焊接质量控制

从钢管制造与焊接工艺的角度来看，该技术中钢管斜撑的制造质量直接关系到加固效果的结构安全。以下是对钢管斜撑制造与焊接质量控制的关键要点分析：

首先，钢管斜撑的材料选择应满足设计要求。根据基坑支护的受力特点，斜撑主要承受轴向压力，材料宜选用Q235B或Q345B级碳素结构钢或低合金高强度结构钢，管径和壁厚应根据设计计算确定。对于大跨度基坑，可能需要采用更大规格的钢管，此时应关注钢管的圆度偏差、壁厚均匀性和表面质量。

其次，钢管斜撑的焊接连接是质量控制的关键环节。斜撑与腰梁、支撑杆件之间的连接节点通常采用焊接或法兰连接方式。对于焊接节点，应重点控制以下方面：

1. 焊接工艺选择：根据管径和壁厚，合理选择焊接方法。小口径薄壁管可采用CO₂气体保护焊（GMAW）或药芯焊丝电弧焊（FCAW），大口径厚壁管可采用手工电弧焊（SMAW）或埋弧焊（SAW）。
2. 坡口设计：对于管径较大的斜撑，对接焊缝的坡口形式应根据壁厚合理设计，确保焊透。常用坡口形式包括V形坡口、X形坡口和K形坡口，坡口角度和钝边尺寸应符合相关焊接标准的要求。
3. 焊接参数控制：严格控制焊接电流、电压、焊接速度、热输入量等参数，确保焊缝质量。对于Q345B级钢管，焊接热输入量一般应控制在25~40 kJ/cm范围内，以避免热影响区晶粒粗化和硬度过高。
4. 焊后处理：对于重要节点，应根据设计要求进行焊后热处理（PWHT），以消除焊接残余应力，改善热影响区的组织和性能。
5. 无损检测：焊接完成后，应进行无损检测。对于主要受力焊缝，应采用射线检测（RT）或超声检测（UT）进行内部缺陷检测，检测比例和合格级别应符合相关标准（如GB/T 11345或JB/T 5000.6）的要求。

工程实践中的关键问题与对策

在实际施工过程中，该技术面临若干需要重点关注的问题：

第一，既有结构底板抗剪槽的施工精度。抗剪槽的尺寸、位置和深度直接影响水平力的传递效果，施工过程中应严格控制测量精度，确保抗剪槽与斜撑传力路径的精确匹配。

第二，钢管斜撑的安装精度。斜撑的角度、长度和连接位置需精确控制，偏差过大会导致受力不均匀，甚至产生附加弯矩，影响结构安全。建议采用三维测量技术进行安装精度控制。

第三，施工过程中的结构安全监测。在既有结构上进行加固施工，必须对既有结构的变形、应力和裂缝进行实时监测，设置预警值，确保施工过程安全可控。

学习心得与启示

该文献提出的技术方案体现了"保护性加固"的设计理念，即在加固基坑支护体系的同时，最大限度地保护既有结构的安全和完整性。这一理念在城市更新、既有建筑改造等工程领域具有广泛的适用性。作为长期从事钢管制造与焊接质量控制的技术人员，我深刻认识到，钢管在基坑加固工程中的应用不仅涉及材料选择和结构计算，更需要关注制造质量、焊接工艺和施工精度等全链条的质量控制。只有将设计、制造、施工三个环节紧密衔接，确保每一个技术细节都得到严格控制，才能实现"安全、经济、高效"的工程目标。