張健,潘衛(wèi)東
(中鐵建設集團有限公司 基礎(chǔ)設施事業(yè)部,北京 100040)
京哈高鐵北京朝陽站站房工程,中央站房主體部分共3 層,其中地上為2 層、地下為1 層。工程效果見圖1。
圖1 北京朝陽站效果圖
工程東南側(cè)基坑部位設計有一處風道結(jié)構(gòu),此部位基坑支護形式為護坡樁+錨桿+鋼支撐。圍護樁直徑800 mm,間距1 500 mm;鋼支撐直徑609 mm,壁厚16 mm;冠梁800 mm×1 000 mm。樁間用噴細石混凝土C20 保護,面墻掛φ8 mm@200 mm×200 mm 鋼筋網(wǎng)片。風道部位基坑支護平面和剖面見圖2。
出土坡道設置于基坑東南側(cè)。其中,東南側(cè)坡道利用風道部位的基坑支護樁+4 根鋼支撐(風道部位原設計圖紙為23 根)作為出土坡道的臨時基坑支護。支撐端頭設置封頭端板,支撐桿件法蘭螺栓需連接完好[1]。
利用風道部位作為出土坡道,優(yōu)點是占用場地少,并且有鋼支撐及護坡樁作為基坑支護形式,出土坡道部位的安全性更加有保障。
圖2 風道部位基坑支護
將風道部位作為臨時的土方坡道,與正式風道部位基坑支護及土方開挖存在2處區(qū)別:
(1)在Ⅲ-22軸/(1/I-G軸—3/I-G軸)覆蓋范圍內(nèi)的土方挖出1∶6 坡度的土坡并鋪鋼板,作為土方、材料及混凝土泵車的運輸通道。
(2)鋼支撐只施工4根(土方開挖前對水平支撐位置、標高進行質(zhì)量驗收),原設計是23根[2]。
工程按照原設計,風道部位基坑支護為混凝土護坡樁,直徑800 mm,間距1 500 mm。鋼支撐共計23根。采用永臨結(jié)合的施工理念,在利用該部位作為出土坡道時,可以將風道部位的土方只挖除1 255 m3,形成一個1∶6的坡道。并且該階段由于土方?jīng)]有按照風道原設計圖全部挖除,故只需要進行4道鋼支撐的安裝(原設計圖為23根),即可保證出土坡道部位基坑的安全與穩(wěn)定。
東南側(cè)出土坡道(即風道部位)平面和剖面見圖3,風道部位作為臨時出土坡道現(xiàn)場見圖4。
圖3 東南側(cè)出土坡道
圖4 風道部位作為臨時出土坡道現(xiàn)場
3.3.1 鋼支撐原設計
原設計圖中:鋼支撐采用Q235B 級鋼托板,兩側(cè)鋼托板鋼板尺寸為900 mm×100 mm×200 mm×16 mm(梯形截面),下面鋼托板鋼板尺寸為900 mm×200 mm×16 mm。鋼支撐與冠梁節(jié)點原設計和原剖面見圖5。
3.3.2 鋼支撐節(jié)點優(yōu)化設計
鋼支撐節(jié)點優(yōu)化設計:下掛式+鋼絲繩栓掛的方式與風道部位冠梁連接。
優(yōu)化后設計:采用下掛鋼板與鋼支撐焊接(滿焊),并且采用鋼絲繩栓掛在鋼支撐與冠梁預埋環(huán)上,保證鋼支撐不下落。優(yōu)化設計的鋼支撐部位剖面和節(jié)點大樣見圖6,鋼支撐下掛板+栓掛鋼絲繩與冠梁連接見圖7。
3.3.3 鋼支撐安裝
圖5 鋼支撐與冠梁節(jié)點
(1)臨時出土坡道設置4道鋼支撐。作業(yè)前檢查起重吊裝所使用的起重機滑輪、吊索、卡環(huán)等,確保其完好[3]。
(2)材料進場按要求送檢。特別強調(diào):鋼支撐需要做探傷試驗,高強螺栓必須送檢[4]。
(3)配齊所需的支撐及墊塊等材料,并將鋼管裝配到設計長度,待冠梁混凝土強度達到80%后安裝。
(4)鋼支撐安裝采用1 臺16 t 汽車吊,布置在風道基坑上東側(cè),距離基坑4 m之外。
(5)鋼支撐先預拼至設計長度,每根支撐設置1個活絡端頭,根據(jù)順序分段架設鋼支撐。用汽車吊整根吊起鋼管支撐。
(6)鋼支撐吊裝到位拼裝完成后,在活絡端頭中鍥緊墊塊,電焊焊接牢固,并施加設計預應力,確保鋼支撐對頂牢固,解開起吊鋼絲繩,完成該根支撐安裝。
圖6 優(yōu)化設計的鋼支撐節(jié)點部位
圖7 鋼支撐下掛板+栓掛鋼絲繩與冠梁連接
(7)預應力施加。鋼支撐吊裝到位,不要松開吊鉤,將預拼裝好的鋼管支撐放在牛腿上。預應力加設根據(jù)設計值采用1臺液壓千斤頂,通過壓力表讀取預應力值,當壓力讀數(shù)與需要加設的預應力值相符時,穩(wěn)定千斤頂壓力,在活動端打設鋼楔限位,完成支撐預應力加設[5]。
鋼支撐的允許偏差應符合以下規(guī)定:①支撐兩端的標高差不大于20 mm 及支撐長度的1/600;②支撐撓曲度不大于支撐長度的1/1 000;③支撐水平軸線偏差不大于30 mm;④支撐中心標高及同層支撐頂面的標高差為±30 mm[6]。
基坑土方施工完成,臨時出土坡道收坡,正式風道基坑支護及結(jié)構(gòu)開始施工:風道部位的土方按照設計圖全部挖除,采用挖土機分臺階倒運土方,最后收坡采用大臂挖機挖出土方(見圖8)。土方臨時性堆土,距離基坑2 m以外,以確保邊坡穩(wěn)定[7]。
圖8 風道部位收坡
隨著風道部位土方工程的施工,鋼支撐也由臨時出土坡道階段的4 根按照設計圖完成剩余19 根安裝。風道部位結(jié)構(gòu)見圖9。
嚴格關(guān)注排風道部位作為出土坡道出入口基坑兩側(cè)的沉降及位移觀測[8]。
鋼支撐監(jiān)測包括內(nèi)力監(jiān)測及位移監(jiān)測,監(jiān)測頻率考慮在基坑工程的不同施工階段以及根據(jù)周邊環(huán)境、自然條件的不同變化,開挖時每天監(jiān)測1 次,以后每3~5 d監(jiān)測1次[9]。
圖9 風道部位結(jié)構(gòu)
經(jīng)過數(shù)據(jù)分析可知在2019 年11 月20 日—2020 年2 月26 日期間,臨時坡道基坑兩側(cè)沉降及位移數(shù)據(jù)滿足要求,沒有超出限制。
鋼支撐拆除:拆除時,先吊住鋼支撐,并在管端千斤頂座上設置千斤頂,操作千斤頂逐步給管撐卸荷,在完全卸荷后,拆除管端與腰梁之間的鋼斜楔;然后給千斤頂減壓并在完全放松后移走千斤頂;最后將管撐吊起,并撤離現(xiàn)場[10—11]。
北京朝陽站利用風道部位作為基坑出土坡道,利用支護樁+鋼支撐(只做4 根鋼支撐)作為基坑土方坡道臨時支撐,提高了安全性。鋼支撐與冠梁連接節(jié)點部位的優(yōu)化保證了支撐體系的穩(wěn)定性,且施工方便。
土方任務完成后,風道部位開始按照正式風道基坑支護及結(jié)構(gòu)設計圖繼續(xù)施工:即土方收坡,按設計圖間距1.5 m繼續(xù)安裝剩余19根鋼支撐。該施工方法在大型站房基坑施工中具有一定推廣意義。