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        裝配式預(yù)應(yīng)力組合鋼支撐在超深基坑中的應(yīng)用

        2020-04-07 03:39:33劉宇
        商情 2020年5期

        【摘要】裝配式預(yù)應(yīng)力組合鋼支撐具有安全可靠、工期短、可拆卸重復(fù)使用、節(jié)省資源等優(yōu)點(diǎn),在超深基坑中的應(yīng)用越來越廣泛。本文以陜西某超高層項(xiàng)目深基坑支護(hù)施工為例,介紹裝配式預(yù)應(yīng)力組合鋼支撐的結(jié)構(gòu)形式、工藝流程,闡述施工過程中的技術(shù)要點(diǎn)、變形監(jiān)測及應(yīng)急處理,為類似工程起到借鑒和指導(dǎo)作用。

        【關(guān)鍵詞】裝配式? 預(yù)應(yīng)力? 組合鋼支撐

        一、工程概況

        陜西某超高層項(xiàng)目位于西安唐延路南段,占地面積38618m2。擬建建筑物為商業(yè)建筑,由2棟24層高層建筑、2棟33層超高層建筑及4層多層建筑裙樓組成,均設(shè)3層地下室?;?xùn)|西長174米,南北長173米,開挖深度20.47米,開挖面積27390m2,為一類基坑。

        二、裝配式預(yù)應(yīng)力組合鋼支撐的結(jié)構(gòu)組成和特點(diǎn)

        本項(xiàng)目深基坑支護(hù)工程包括圍護(hù)樁、立柱樁、錨索、三道水平支撐及角撐、魚腹梁等?;硬捎萌姥b配式預(yù)應(yīng)力組合鋼支撐+砼支撐,均為單層結(jié)構(gòu)。對撐最大跨度為140m,角撐最大跨度為74m,魚腹梁最大跨度為30m。

        三、裝配式預(yù)應(yīng)力組合鋼支撐的施工工藝及技術(shù)要點(diǎn)

        (一)施工工藝流程

        施工準(zhǔn)備→土方開挖→定位測量→圍護(hù)樁、冠梁施工→立柱施工→開槽施工牛腿、托座、支撐梁→圍檁施工→第一道混凝土支撐施工和裝配式鋼支撐安裝→施加預(yù)應(yīng)力→土方開挖至第二道支撐工作面→第二道混凝土支撐施工和裝配式鋼支撐安裝施工→施加預(yù)應(yīng)力→土方開挖至第三道支撐工作面→第三道混凝土支撐施工和裝配式鋼支撐安裝→施加預(yù)應(yīng)力→土方開挖至基坑標(biāo)高→混凝土墊層、底板、中層板、側(cè)墻施工,達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度→依次拆除回收第三、二、一道支撐及立柱拆除→工程結(jié)束。

        (二)技術(shù)要點(diǎn)

        本項(xiàng)目深基坑采用區(qū)段設(shè)置三道內(nèi)支撐,水平第一道支撐撐在冠梁上,其余第二道均撐在鋼圍檁或混凝土圍檁上。所用鋼支撐構(gòu)件均在工廠進(jìn)行制作,現(xiàn)場負(fù)責(zé)安裝、拆除。圍護(hù)樁、冠梁、立柱樁、混凝土支撐等混凝土構(gòu)件均在現(xiàn)場進(jìn)行制作、安裝、澆筑。

        1.護(hù)坡樁和冠梁施工

        護(hù)坡樁采用鉆孔灌注樁,護(hù)坡樁承受水平推力,應(yīng)嚴(yán)格控制鋼筋制作和安裝,防止扭轉(zhuǎn)、彎曲。護(hù)坡樁埋深應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求,混凝土灌注應(yīng)連續(xù)、緊促,灌注導(dǎo)管要保持一定的活動頻率,提高灌注質(zhì)量,保證樁身完整性。護(hù)坡樁應(yīng)采用低應(yīng)變法進(jìn)行樁身完整性檢測。

        冠梁施工前應(yīng)先破除護(hù)坡樁樁頭至設(shè)計(jì)標(biāo)高,樁頭浮灰應(yīng)清理干凈,護(hù)坡樁的主筋應(yīng)錨入冠梁內(nèi),且不小于設(shè)計(jì)要求。冠梁鋼筋應(yīng)應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)和規(guī)范要求制作、安裝,保證構(gòu)件有足夠強(qiáng)度。

        2.立柱樁施工

        基坑內(nèi)部裝配式預(yù)應(yīng)力組合支撐正下方設(shè)置方鋼立柱、H型鋼立柱,根據(jù)本項(xiàng)目地質(zhì)特點(diǎn),立柱施工采用旋挖鉆機(jī)成孔后先施工立柱下灌注樁,然后插入鋼構(gòu)柱立柱。立柱施工過程嚴(yán)格控制立柱插入深度及角度、垂直度等。

        3.牛腿、托座、支撐梁施工

        牛腿的焊接部位應(yīng)進(jìn)行部分灌注樁破樁,再焊接鋼板在主筋上。基坑四周的鋼牛腿應(yīng)控制在同一個(gè)水平面上,鋼牛腿應(yīng)保證有三處連接牢固可靠,焊縫滿足設(shè)計(jì),有足夠的穩(wěn)定性,不得出現(xiàn)扭曲、脫焊現(xiàn)象;牛腿橫桿長度及水平度滿足使用要求。

        托座安裝要嚴(yán)格控制水平標(biāo)高、垂直度,托座與立柱樁安裝緊固牢靠,摩擦型高強(qiáng)螺栓的扭矩達(dá)到規(guī)定要求。

        4.圍檁、角撐、對撐施工

        圍檁安裝應(yīng)遵循“先長后短,減少接頭”,先使用長圍檁,減少圍檁接頭。圍檁按順序隨支撐逐段吊裝架設(shè),人工配合將鋼圍檁安放于牛腿支架上,圍檁的連接部位和搭接部位必須滿足強(qiáng)度要求,應(yīng)用摩擦型高強(qiáng)螺栓連接緊固。

        圍檁和角撐之間存在夾角,不宜直接安裝,應(yīng)先在支撐橫梁上標(biāo)好安裝記號,根據(jù)記號進(jìn)行安裝,保證支撐順直度。部分對撐、角撐連接過程中,若存在多余空擋,應(yīng)使用相對較厚的鋼板進(jìn)行墊緊貼密,防止在后續(xù)加力工序中支撐體系受力發(fā)生偏心。

        角撐、對撐安裝應(yīng)嚴(yán)格控制H型鋼構(gòu)件接頭中心線和兩端標(biāo)高,其與圍檁、連接件和預(yù)應(yīng)力裝置之間的夾角須達(dá)到設(shè)計(jì)要求,角撐、對撐整體撓曲度允許值符合設(shè)計(jì)要求。

        5.魚腹梁安裝施工

        魚腹梁安裝應(yīng)按照設(shè)計(jì)跨度在地面進(jìn)行拼裝,整體起吊擺放在支撐牛腿上,兩端人工牽引,確保整體穩(wěn)定,螺栓緊固達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。鋼絞線張拉應(yīng)使張拉作用線與鋼絞線的軸線重合一致,張拉應(yīng)力值符合設(shè)計(jì)要求,張拉伸長率無異常,鋼絞線張拉應(yīng)按順序逐根進(jìn)行,每層分別分三次張拉。

        6.預(yù)應(yīng)力施加壓

        預(yù)應(yīng)力施加時(shí),要及時(shí)檢查每個(gè)接點(diǎn)的連接情況,并做好施加預(yù)應(yīng)力的記錄;在支撐受力后,必須嚴(yán)格檢查并杜絕因支撐和受壓面不垂直而發(fā)生漸變,從而導(dǎo)致基坑擋墻水平位移持續(xù)增大乃至支撐失穩(wěn)等現(xiàn)象發(fā)生。

        順序:對撐→角撐→魚腹梁

        支撐加壓應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙上提供的軸力來進(jìn)行,不允許加載不到位或超載。根據(jù)施工圖紙中每個(gè)加壓位置的施加應(yīng)力值,按照每根型鋼一個(gè)千斤頂?shù)脑瓌t計(jì)算每個(gè)千斤頂?shù)募訅簲?shù)值。

        計(jì)算公式為:加壓值(P)=施加應(yīng)力值(F)÷千斤頂截面積(㎡)÷千斤頂個(gè)數(shù)

        魚腹梁鋼絞線安裝要左右對稱,鋼絞線張拉時(shí)要一根一根進(jìn)行,采用分批超張拉的方式(按15%超張拉控制),避免部分張拉不到位,一定要形成整體并均勻受力。鋼絞線的張拉首先施加圖紙上注明張拉力的50%和80%,穩(wěn)定后再加載至100%荷載,在該張拉荷載下保持15分鐘,觀測錨頭無位移現(xiàn)象后鎖定。鋼絞線張拉時(shí)鋼絞線的伸長率、預(yù)應(yīng)力、張拉機(jī)械及特殊情況等要記錄并存檔。

        7.裝配式預(yù)應(yīng)力組合鋼支撐的拆除

        裝配式預(yù)應(yīng)力鋼支撐拆除前,應(yīng)先完成可靠的換撐工作。本項(xiàng)目筏板基礎(chǔ)及混凝土傳力帶全部澆筑完成且達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求后方可拆除第三道全部支撐,負(fù)三、二層頂板及換撐帶混凝土全部澆筑完成且達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求后方可拆除第二、一道全部支撐。拆除過程中應(yīng)遵循:監(jiān)測→釋放鋼絞線預(yù)應(yīng)力→拆除角撐及圍檁→拆除支撐梁→拆除牛腿及型鋼立柱。

        對拆除區(qū)域的預(yù)應(yīng)力應(yīng)遵循30%、60%、100% 3輪分級循環(huán)釋放的原則,先魚腹梁后角撐、對撐。拆除時(shí)應(yīng)避免瞬間預(yù)加應(yīng)力釋放過大而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)局部變形、開裂。確保鋼支撐拆除后,圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向位移控制在設(shè)計(jì)規(guī)定范圍內(nèi)。

        四、裝配式預(yù)應(yīng)力組合鋼支撐變形監(jiān)測和應(yīng)急處理

        (一)支撐變形監(jiān)測

        本項(xiàng)目裝配式預(yù)應(yīng)力組合鋼支撐變形監(jiān)測與基坑監(jiān)測同步進(jìn)行,監(jiān)測內(nèi)容有圍護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移、圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部位移監(jiān)測、支撐軸力監(jiān)測、立柱的沉降監(jiān)測等。

        監(jiān)測頻率應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求基坑開挖不同階段1-3天/次,應(yīng)力監(jiān)測1天/次,出現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)警值、數(shù)據(jù)變化較快、大量積水連續(xù)降雨、支護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開裂、地面荷載突然增大等突發(fā)情況時(shí),應(yīng)提高監(jiān)測頻率。

        (二)支撐應(yīng)急處理

        1.角撐向坑內(nèi)水平位移超過報(bào)警值

        由于水土壓力增大或外部因素變化引起向坑內(nèi)的水平位移超過報(bào)警值,應(yīng)在角撐預(yù)應(yīng)力施加端,安裝千斤頂,分級施加預(yù)應(yīng)力,并監(jiān)測變形,直至變形穩(wěn)定。

        2.魚腹梁向坑內(nèi)水平位超過報(bào)警值

        把備用鋼絞線和已加預(yù)應(yīng)力的鋼絞線,再進(jìn)行張拉施加預(yù)應(yīng)力,可以達(dá)到控制魚腹梁的變形;備用鋼絞線數(shù)量不小于總數(shù)量的10%,且符合設(shè)計(jì)要求,同時(shí)加強(qiáng)變形監(jiān)測,變形穩(wěn)定即可停止增加預(yù)應(yīng)力。

        3.圍檁軸向應(yīng)力達(dá)到或超過報(bào)警值

        當(dāng)圍檁承受壓力過大時(shí),在受壓段增加肋板,增加受壓圍檁的型鋼橫斷面積,或在受壓段型鋼圍檁內(nèi),灌入速凝、微膨脹混凝土,20分鐘產(chǎn)生強(qiáng)度,提高圍檁承載應(yīng)力。

        五、結(jié)論

        裝配式預(yù)應(yīng)力組合鋼支撐在該項(xiàng)目深基坑工程的應(yīng)用,將預(yù)應(yīng)力魚腹梁、預(yù)應(yīng)力型鋼支撐、混凝土支撐、鉆孔灌注樁、土釘墻、擋土墻多種支撐方式組合在一體,形成超大跨復(fù)雜支撐體系,既保證了基坑安全,又不影響土方及地下結(jié)構(gòu)施工,為類似超大跨度復(fù)雜工程深基坑工程起到借鑒和指導(dǎo)作用。

        參考文獻(xiàn):

        [1]建筑地基處理規(guī)范.JGJ79—2012.

        作者簡介:劉宇(1983-),男,漢族,陜西西安人,西安有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司,建筑工程,本科,工程師。

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