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        深基坑肋墻換撐施工技術(shù)

        2020-07-01 07:56:08周圣平邱承雙周嘉斌余愛敏孫宇軒
        建筑施工 2020年3期
        關(guān)鍵詞:隔墻區(qū)分樓板

        周圣平 邱承雙 周嘉斌 余愛敏 孫宇軒

        中建三局集團有限公司(滬) 上海 200129

        隨著我國城市化發(fā)展,舊城改造項目逐漸增多,此類項目一般均為深基坑且基坑周邊環(huán)境異常復(fù)雜,地下管線、地鐵設(shè)施、周邊淺基礎(chǔ)建筑物對深基坑施工帶來的變形影響更加敏感??紤]到地鐵、管線等單位基于基坑變形控制的嚴(yán)格要求[1],基坑圍護設(shè)計、施工往往采用“基坑分坑,分區(qū)開挖,分區(qū)施工”這一模式[2]。這種模式的地下室施工周期較長,更容易被重要社會活動、重大交通管制等因素影響,若停工前未形成結(jié)構(gòu)底板,停工期間的承壓水降水施工、基坑累積變形將對周邊環(huán)境造成嚴(yán)重影響。

        為降低上述情況發(fā)生的概率,結(jié)合現(xiàn)場實際情況,我們采用了一種肋墻換撐施工技術(shù),取代了傳統(tǒng)的中樓板傳力帶換撐方式。在Ⅰ區(qū)分坑基坑設(shè)置肋墻換撐,施工完地下室中樓板后,即可開挖相鄰Ⅱ區(qū)分坑的二層土方,使得Ⅱ區(qū)分坑的底板封閉時間與春節(jié)錯開,合理地壓縮了工期,滿足了周邊環(huán)境的保護要求。

        本文結(jié)合了項目實際施工情況,對這種肋墻換撐施工技術(shù)進(jìn)行總結(jié),以期為后續(xù)類似工程提供參考依據(jù)。

        1 工程概況

        1.1 工程及地質(zhì)簡介

        上海瑞虹新城10號地塊發(fā)展項目位于上海市虹口區(qū),鄰近地鐵4號線,地下室共4層,基坑面積約37 000 m2,大面開挖深度19.0 m,局部深坑開挖深度24.0 m?;鶐r面被第四系沉積土覆蓋,主要有黏土層、砂土層、粉土層、淤泥質(zhì)黏土層等土層。

        1.2 基坑施工方案

        本工程基坑共分為2 個分坑,分坑面積分別為21 900 m2(Ⅰ區(qū))、15 300 m2(Ⅱ區(qū)),原設(shè)計工況為Ⅰ區(qū)基坑優(yōu)先施工,施工至±0 m后,再開挖Ⅱ區(qū)基坑。

        根據(jù)原設(shè)計工況,在模擬施工組織過程中發(fā)現(xiàn),Ⅱ區(qū)基坑降承壓水、開挖施工將跨越春節(jié),春節(jié)前不能形成底板,基坑跨越春節(jié)的暴露時間、降承壓水時間過長,對周邊道路、管線、房屋、地鐵設(shè)施造成威脅。

        考慮到上述不利情況,我們決定采用肋墻換撐施工技術(shù),在基坑Ⅰ區(qū)一側(cè)中隔墻位置設(shè)置肋墻換撐,取代了傳統(tǒng)的中樓板傳力帶換撐方式。調(diào)整基坑施工工況,在Ⅰ區(qū)施工完B2層板后,開始開挖Ⅱ區(qū)二層土方,成功將Ⅱ區(qū)底板施工周期提到春節(jié)前。

        2 工藝原理

        肋墻換撐自上而下設(shè)置于Ⅰ區(qū)地下室底板至首層樓板下方的高度范圍內(nèi)(圖1、圖2),采用混凝土剪力墻,與Ⅰ區(qū)地下室結(jié)構(gòu)一同澆筑,通過與地下室底板、地下室主體結(jié)構(gòu)、中隔墻的可靠連接,形成有效的支撐體系,承受Ⅱ區(qū)支撐傳遞的荷載。整個體系受力明確,肋墻位置靈活可控,解決了相鄰Ⅱ區(qū)分坑的第1、2、4道支撐傳力問題。

        圖1 中隔墻肋墻平面布置示意

        圖2 中隔墻肋墻剖面

        在計算過程中,假定換撐肋墻與地下室樓板連接處為固端,以Ⅱ區(qū)分坑支撐最大軸力值作為荷載,作用在分隔墻上,對換撐肋墻進(jìn)行承載力計算。

        因肋墻與地下連續(xù)墻通過植筋連接,除按剪力墻模式計算外,還以T形截面梁進(jìn)行復(fù)核,按2種模式對比后的最不利情況進(jìn)行配筋設(shè)計,確保理論驗算安全可靠。

        3 工藝特點

        3.1 分坑施工提前插入,大幅節(jié)約工期

        基坑分坑的原做法為:待Ⅰ區(qū)分坑地下室頂板施工完畢,Ⅰ區(qū)分坑地下室樓板與中隔墻形成可靠連接后,方可開挖Ⅱ區(qū)基坑。

        當(dāng)采用肋墻換撐后,Ⅰ區(qū)分坑地下室中樓板(B2層樓板)施工完成后,肋墻便與中隔墻、地下室主體結(jié)構(gòu)一起,對相鄰Ⅱ區(qū)分坑形成可靠支撐,這使得Ⅱ區(qū)分坑的土方開挖等施工工作提前插入。

        3.2 肋墻與結(jié)構(gòu)同步施工,不占用關(guān)鍵線路工期

        肋墻與結(jié)構(gòu)同步進(jìn)行,肋墻位置的底板預(yù)留插筋,中隔墻位置進(jìn)行植筋,并隨結(jié)構(gòu)逐層施工,不占用關(guān)鍵線路工期。

        3.3 肋墻傳力穩(wěn)定可靠、施工便捷

        肋墻由底板到地下1層,整個受力由鄰區(qū)支撐傳遞給肋墻,肋墻傳遞給各層梁板及底板,各層結(jié)構(gòu)共同受力,換撐受力更為穩(wěn)定。采用成熟的鋼筋混凝土施工工藝,操作簡便,安全可靠。

        3.4 縮短工期、減小基坑變形

        采用此技術(shù)有效地縮短了基坑的總體施工時間,利用“時空效應(yīng)[3-4]”原理及技術(shù)措施[5-8],減小基坑變形,保護周邊建(構(gòu))筑物。

        4 工藝流程

        4.1 I區(qū)第4道支撐拆除及地下4層結(jié)構(gòu)(含肋墻)施工

        換撐肋墻與地下室4層結(jié)構(gòu)同步進(jìn)行施工(圖3)。

        圖3 地下4層結(jié)構(gòu)(含肋墻)施工示意

        肋墻與底板連接處預(yù)留插筋,肋墻與分隔墻連接位置進(jìn)行植筋處理,確保肋墻與結(jié)構(gòu)連接牢固。

        4.2 I區(qū)第3道支撐拆除及地下3層結(jié)構(gòu)(含肋墻)施工

        換撐肋墻與地下室3層結(jié)構(gòu)同步施工(圖4),墻身兩側(cè)及墻端范圍內(nèi)進(jìn)行樓板鋼筋加強和樓板附加鋼筋施工。

        圖4 地下3層結(jié)構(gòu)(含肋墻)施工示意

        肋墻應(yīng)盡量避開人防口部、墻柱、格構(gòu)柱部位,在確保施工便利性的同時,也避免后期換撐肋墻拆除過程中對主體結(jié)構(gòu)造成損傷。當(dāng)肋墻與人防口部、剪力墻等部位形成密閉空間時,為確保人員進(jìn)入,可在肋墻處留設(shè)門洞,并在洞口處采用水平型鋼支撐。

        4.3 I區(qū)第2道支撐拆除及地下2層結(jié)構(gòu)(含肋墻)施工

        待Ⅰ區(qū)B2板完成后,Ⅰ區(qū)繼續(xù)進(jìn)行B1層結(jié)構(gòu)施工,Ⅱ區(qū)分坑開始2層土開挖及支撐施工。為保證Ⅱ區(qū)支撐軸力的有效傳遞,Ⅰ區(qū)換撐范圍的肋墻結(jié)構(gòu)優(yōu)先施工,肋墻范圍內(nèi)B1板不晚于Ⅱ區(qū)第2道支撐形成。

        4.4 I區(qū)分坑地下1層肋墻換撐施工

        當(dāng)Ⅰ區(qū)B1板完成面積逾50%(優(yōu)先施工鄰近中隔墻處的地下結(jié)構(gòu)),且該范圍內(nèi)主體結(jié)構(gòu)B1板混凝土強度達(dá)到設(shè)計強度80%后,Ⅱ區(qū)開挖第3層土方并施工第3道支撐。

        4.5 I區(qū)分坑第1道支撐拆除及地下1層結(jié)構(gòu)施工

        地下1層范圍內(nèi)換撐肋墻達(dá)到設(shè)計強度,B1板全部完成且達(dá)到設(shè)計強度后,Ⅰ區(qū)拆除第1道支撐、施工B0板,Ⅱ區(qū)處于開挖第3層土方并施工第3道支撐過程中(圖5)。

        圖5 I區(qū)第1道支撐拆除及地下1層結(jié)構(gòu)施工

        4.6 換撐肋墻拆除

        Ⅰ區(qū)地下室結(jié)構(gòu)出±0 m后開始拆除肋墻,考慮到成品保護與環(huán)保要求,采取切割方式從上往下拆除肋墻。肋墻屬于換撐結(jié)構(gòu),承擔(dān)著基坑支護力,拆除時遵循“分層、分區(qū)”的原則。肋墻與結(jié)構(gòu)板連接位置拆除并由人工修鑿平整后,采用環(huán)氧樹脂水泥砂漿修補。

        拆除肋墻后,及時將廢渣運出,嚴(yán)格控制肋墻范圍內(nèi)堆載,避免對永久結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞??刂浦懈魤ξ鱾?cè)15 m范圍內(nèi)臨時堆載,不得超過2.0 kPa。

        扣除樓板厚度后,地下室各層的肋墻高度均為4 m左右,每層的肋墻豎向分2次拆除,單次切割高度約2 m。

        5 基坑監(jiān)測

        在整個地下室施工過程中,通過對基坑觀測點的觀測,發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)值未超過設(shè)計允許值?;幼畲笞冃螢?0 mm,地鐵最大變形值為5 mm,周邊管線監(jiān)測變形值為6 mm,安全儲備充足,變形趨勢符合理論模型。

        6 結(jié)語

        肋墻換撐技術(shù)在上海瑞虹新城10號地塊的應(yīng)用表明:

        1)該技術(shù)進(jìn)行基坑施工時安全可靠,基坑變形可控。

        2)該技術(shù)可以有效地節(jié)約工期,相鄰分坑可提前插入施工,肋墻施工不占用關(guān)鍵線路。

        3)通過合理壓縮工期,有效地降低了基坑跨節(jié)施工風(fēng)險,縮短基坑的暴露時間,最大限度地控制基坑變形,保障基坑安全,保護周邊建(構(gòu))筑物。同時,降低了管理的時間成本,為業(yè)主提前銷售、營業(yè)創(chuàng)造條件。肋墻整體施工簡單,材料種類較少,施工成本可控,整體的社會效益和經(jīng)濟效益良好。

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