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        淺談深基坑中留土反壓、鋼管斜支撐施工技術(shù)的應(yīng)用

        2021-02-23 12:29:44李晨陽(yáng)張先龍周軍艷郭雄偉
        建筑施工 2021年11期
        關(guān)鍵詞:混凝土結(jié)構(gòu)施工

        李晨陽(yáng) 張先龍 周軍艷 郭雄偉

        中建七局(上海)有限公司 上海 201812

        1 工程概況

        徐州2016-38號(hào)地塊新淮中心項(xiàng)目工程位于徐州市和平大道與鑫城路交界處,是集文化、旅游、商業(yè)于一體的綜合體項(xiàng)目。項(xiàng)目總建筑面積為144 900 m2。其中地下面積為49 415 m2,地上面積為95 485 m2。項(xiàng)目南側(cè)距離地鐵1號(hào)線15 m,緊鄰其15 m控制線;與用地紅線最小距離為15.4 m,紅線外為和平大道。

        本項(xiàng)目地下室為2 層結(jié)構(gòu),坑底標(biāo)高為2 3.1 5 ~24.79 m,實(shí)際坑深10.56~12.79 m。本項(xiàng)目的具體支護(hù)結(jié)構(gòu)類型分為4種,具體的支護(hù)方案為:

        1)項(xiàng)目北側(cè)采用放坡+鉆孔灌注樁支護(hù)。

        2)項(xiàng)目東北角及東南角采用鉆孔灌注樁+1道鋼筋混凝土角支撐支護(hù)。

        3)項(xiàng)目南側(cè)采用鉆孔灌注樁+鋼管斜支撐支護(hù)。

        4)項(xiàng)目西側(cè)采用一級(jí)放坡支護(hù)形式,坡比1∶1.2.。

        基坑支護(hù)平面如圖1所示。

        圖1 基坑支護(hù)平面示意

        本文著重講述鉆孔灌注樁+鋼管斜支撐、留土反壓支護(hù)形式?;又ёo(hù)結(jié)構(gòu)剖面如圖2所示。

        圖2 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面示意

        2 地質(zhì)情況

        本項(xiàng)目擬建場(chǎng)地原為農(nóng)田,位于和平路以北,鑫城路以西地塊內(nèi),地勢(shì)起伏較小。場(chǎng)地現(xiàn)地面標(biāo)高最大值為36.82 m,最小值為32.38 m,地表相對(duì)高差4.44 m,擬建場(chǎng)地所處地貌類型為河流沖積平原地貌單元。

        建筑場(chǎng)地上部以雜填土、粉土、黏土為主,下伏基巖為奧陶系中統(tǒng)閣莊組(O2g)中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r,走向NE,傾向SE,傾角15e ~45e 。

        3 留土反壓、鋼管斜支撐支護(hù)施工工序

        留土反壓、鋼管斜支撐支護(hù)施工工序?yàn)椋簶痘皣o(hù)樁工程施工→基坑中心土方開(kāi)挖,保留基坑周邊寬度>11 m盆邊土→施工澆筑地下室大底板及鋼管斜支撐牛腿→大底板及牛腿混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后,開(kāi)槽掏挖斜撐施工槽范圍土方→架設(shè)鋼支撐并施加預(yù)應(yīng)力→開(kāi)挖基坑邊土方至坑底,施工縫以外部分地下室施工(設(shè)置換撐帶)→混凝土達(dá)到強(qiáng)度后,拆除鋼管斜支撐。

        本項(xiàng)目的支護(hù)結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)的支護(hù)結(jié)構(gòu)體系增加了1道斜撐下方的土方開(kāi)挖,基礎(chǔ)筏板需要第2次澆筑,并且分別需要達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的要求,延長(zhǎng)了整個(gè)基坑施工的使用周期,并且在一些特殊區(qū)域形成了多個(gè)專業(yè)施工共用1個(gè)工作面的情況,加大了施工的整體難度。

        4 施工技術(shù)的方案選擇與分析

        4.1 工序分析

        本工程采用鉆孔灌注樁+鋼管斜支撐與留土反壓的復(fù)合支護(hù)體系,整體較為煩瑣,在本工程復(fù)雜的施工條件下,選擇一個(gè)合理的施工方案在既能保證施工安全的同時(shí),又能夠降低資金的投入,縮短整體施工工期,對(duì)主體結(jié)構(gòu)影響較小等。

        現(xiàn)針對(duì)本工程優(yōu)化施工工序進(jìn)行可行性分析研究,在本工程鉆孔灌注樁+鋼管斜支撐與留土反壓的復(fù)合支護(hù)體系施工的過(guò)程中,其核心在于控制預(yù)留土的開(kāi)槽精度、安裝斜支撐、預(yù)留土方開(kāi)挖及支撐拆除階段,因此達(dá)到施工安全及工序合理化的要求[1-6]。

        4.2 施工技術(shù)方案的比較與選擇

        本項(xiàng)目工期緊、任務(wù)重,經(jīng)過(guò)綜合考慮,斜撐預(yù)留土開(kāi)挖及鋼管斜支撐的安裝、拆除全部采用機(jī)械化進(jìn)行施工。預(yù)留土區(qū)域土方開(kāi)挖施工工序流程及施工要求必須嚴(yán)格按照基坑設(shè)計(jì)圖紙及經(jīng)過(guò)專家論證的專項(xiàng)施工方案要求執(zhí)行。

        根據(jù)過(guò)往系統(tǒng)內(nèi)其他單位的施工經(jīng)驗(yàn),項(xiàng)目部又走訪了相關(guān)院校,確定了本項(xiàng)目深基坑的留土開(kāi)挖及鋼管斜支撐的安裝和拆除方案。

        根據(jù)新淮中心項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)工期緊、任務(wù)重且周邊環(huán)境復(fù)雜的實(shí)際情況,斜支撐下方的土方開(kāi)挖作業(yè)的挖掘機(jī)及安裝鋼管斜支撐的輪式汽車吊等建筑機(jī)械可以停放在距基坑邊2 m以外的位置進(jìn)行施工。

        本工程的鋼管斜支撐采用現(xiàn)場(chǎng)拼裝的方式,待拼裝完成后,將徐工50 t輪式起重機(jī)架設(shè)在基坑2 m外進(jìn)行鋼管斜支撐安裝作業(yè),鋼管斜支撐安裝就位后,采用液壓千斤頂進(jìn)行軸力加壓,安裝拆卸作業(yè)如圖3所示。

        圖3 安裝拆卸作業(yè)示意

        待斜撐施工縫以外筏板以及牛腿強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后,對(duì)預(yù)留土進(jìn)行土方開(kāi)挖作業(yè),采用三一重工SY215CA加長(zhǎng)臂挖掘機(jī)進(jìn)行大方量的土方開(kāi)挖,開(kāi)挖過(guò)程中需嚴(yán)格把控施工質(zhì)量,避免挖機(jī)斗在施工過(guò)程中損壞冠梁,導(dǎo)致冠梁失穩(wěn)。

        大方量土方施工完成后,剩余零星土方采用徐工70小挖機(jī)+拉土小斗車通過(guò)已澆筑完成的筏板面運(yùn)至未挖土區(qū)域,如圖4所示。

        圖4 零星土方開(kāi)挖施工

        此方案選擇在基坑邊2 m外停泊大型機(jī)械進(jìn)行預(yù)留土方的開(kāi)挖屬于常規(guī)做法,施工機(jī)械的停放位置對(duì)地下室結(jié)構(gòu)施工的影響較??;降低了地下室結(jié)構(gòu)和土方作業(yè)的交叉施工難度,加速了基礎(chǔ)筏板施工速度。

        但此方法需嚴(yán)格控制基坑邊堆載,在挖機(jī)選型上,需考慮基坑邊最大堆載,避免超載。

        5 鋼管斜支撐施工技術(shù)

        5.1 鋼支撐施工要點(diǎn)

        1)在第1次施加力后的12 h,觀察預(yù)應(yīng)力損失及支護(hù)結(jié)構(gòu)位移情況,并繼續(xù)施加預(yù)應(yīng)力達(dá)到設(shè)計(jì)值。

        因?yàn)榘滋旌屯砩系臏夭畲?,鋼管斜支撐的預(yù)應(yīng)力會(huì)產(chǎn)生一定程度的損失,所以應(yīng)該在一天中溫度低的時(shí)候施加預(yù)應(yīng)力。

        2)鋼管斜支撐的安裝時(shí)間必須按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行控制,土方開(kāi)挖時(shí)嚴(yán)格控制每次開(kāi)挖土方標(biāo)高,防止因超挖而導(dǎo)致斜支撐無(wú)安裝工作面。

        3)鋼管斜支撐與冠梁交界處、鋼管斜支撐與牛腿交界處必須緊密貼合,預(yù)防鋼管斜支撐偏心。

        4)端頭鋼管斜支撐與冠梁節(jié)點(diǎn)處的加工、安裝必須順直,保證鋼管斜支撐的軸心受力。

        5.2 鋼管斜支撐的拆除

        鋼管斜支撐拆除的過(guò)程,其實(shí)質(zhì)就是支撐的 替代過(guò)程,即將鋼管斜支撐承擔(dān)的力轉(zhuǎn)移至相應(yīng)的主體結(jié)構(gòu)(換撐帶)。

        在拆除鋼管斜支撐的時(shí)候,主體結(jié)構(gòu)或換撐帶必須達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

        混凝土支撐的鑿除,人工將混凝土支撐鑿成不大于2 m的小段,再用吊車吊走,其余混凝土小塊采用人工清理干凈。

        1)吊住鋼支撐,防止墜落。

        2)消除預(yù)加軸力,松開(kāi)鋼支撐與圍檁間的連接。

        3)吊出鋼支撐,拆除分解后用吊車吊出基坑外。

        支撐體系的拆除施工應(yīng)特別注意以下幾點(diǎn):

        1)鋼管斜支撐在拆除的時(shí)候要防止短時(shí)間內(nèi)施加應(yīng)力釋放過(guò)大從而引起結(jié)構(gòu)局部變形、開(kāi)裂。

        2)當(dāng)主體結(jié)構(gòu)當(dāng)作換撐帶時(shí),該部位的混凝土強(qiáng)度必須達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。

        3)在第1次拆除下部鋼支撐的過(guò)程中,備足換撐的鋼支撐材料,加強(qiáng)對(duì)上部鋼支撐預(yù)加軸力的監(jiān)測(cè),一旦有危險(xiǎn)跡象,立即進(jìn)行換撐工作。

        5.3 鋼支撐保護(hù)

        1)基坑開(kāi)挖作業(yè)期間嚴(yán)禁挖掘機(jī)等施工機(jī)械撞擊基坑支護(hù)結(jié)構(gòu),造成支護(hù)結(jié)構(gòu)的失穩(wěn),從而釀成事故。

        2)施工過(guò)程中為保證基坑安全需加強(qiáng)基坑監(jiān)測(cè),保證鋼管斜支撐受力的穩(wěn)定。

        3)嚴(yán)格遵循 邊撐邊挖 的原則,合理安排施工工序,控制周期。

        4)基底部位每完成1個(gè)開(kāi)挖分段后,即澆筑1次素混凝土墊層,快速完成基礎(chǔ)筏板施工,防止基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形較大。

        6 結(jié)語(yǔ)

        本工程南側(cè)鄰近地鐵支護(hù)形式改變常規(guī)混凝土內(nèi)支撐方法,降低施工能耗。通過(guò)合理的施工方法提高了關(guān)鍵工序進(jìn)度,減少混凝土內(nèi)支撐用量,增加鋼管斜支撐周轉(zhuǎn)次數(shù),響應(yīng)國(guó)家減碳號(hào)召。

        與常規(guī)做法相比較,具有操作簡(jiǎn)單、節(jié)省工期、適合推廣等幾大優(yōu)勢(shì),為類似工程的施工積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),提升了企業(yè)的施工水平。以安裝1條鋼管斜支撐為例(暫按φ630 mmh 12 mm鋼管計(jì)算,混凝土截面為700 mmh 900 mm),經(jīng)測(cè)算,傳統(tǒng)施工工法每米成本820元,鋼管斜支撐施工工法每米成本260元,由此可見(jiàn),安裝1條鋼管斜支撐,每米可以節(jié)約560元。

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