基坑内支撑设计与施工

基坑内支撑设计与施工（精选8篇）

基坑内支撑设计与施工 篇1

本工程地处太原市中心地带, 安全文明施工要求高、工期短, 应在保证安全、不扰民的情况下, 快速完成钢筋混凝土内支撑梁的拆除工作, 从而为后续施工创造有利条件。本文结合工程实际情况, 结合类似工程的施工案例, 重点研究和探讨了一种快速、安全、环保的拆除技术。

1 工程概况

中铁三局科技研发中心工程位于太原市市中心, 东临新建南路, 北临迎泽大街, 西邻民生银行办公楼, 南侧为山西大酒店。总建筑面积为67 768 m2, 结构为地下2 层、地上38 层, 总建筑高度为174 m。主楼基础开挖深度为13 m (电梯基坑开挖深度为18 m) , 车库开挖深度为12 m。基坑周长为290 m, 车库基坑面积为5 200 m2。

基坑支护采用钢筋砼灌注桩加一道圆环形钢筋混凝土内支撑, 内支撑由钢格构柱 (支撑桩) 、冠梁、支撑梁和支撑环梁构成。钢筋混凝土冠梁截面尺寸为1 000 mm×1 000 mm, 其梁顶标高为-2.6 m;支撑环梁的尺寸为1 000 mm×1 500 mm, 其梁顶标高为-2.6m;支撑梁的尺寸为800 mm×800 mm, 其梁顶标高为-2.7m。混凝土强度等级为C30。当地下2 层车库主体及外墙外侧防水和回填土施工完成后, 拆除钢筋砼水平内支撑梁, 并进行地下1 层车库主体施工。

2 方案选择

传统的钢筋混凝土内支撑梁的拆除方法主要为人工风镐拆除、静态破碎拆除、机械锤打拆除、控制爆破拆除。这4 种方法在国内外均有广泛的应用, 各有优缺点及适用条件。人工风镐拆除适合工程量小的小型钢筋混凝土构件拆除施工, 如果在工程量较大和大断面钢筋混凝土的施工中采用该方法, 则具有施工周期长、投入人工和机械设备多、危险性大等缺点;静态破碎拆除对含钢筋量较高的混凝土的破碎效果差, 且具有施工周期长的缺点;机械锤打拆除的安全性高、效率高, 但机械作业面必须较大, 且能承受机械自重和施工荷载, 本工程要拆除的钢筋混凝土内支撑梁高出地下2 层顶板2.6 m, 且楼板无法承受机械自重及施工荷载;控制爆破拆除虽然能有效地破碎大型钢筋混凝土构件, 且破碎较为彻底, 具有效率高、施工周期短的特点, 但是安全性较低, 需要采取严格的安全防护措施, 且对施工方的技术要求较高。

本工程钢筋混凝土内支撑梁拆除施工会受到诸多因素的影响。为了快速、安全、环保地完成拆除任务, 经过对比分析, 决定采用无损静力切割拆除施工技术。

3 无损静力切割拆除的施工方案

无损静力切割拆除采用金刚石绳锯在液压马达的驱动下绕切割面高速运动研磨切割体, 从而完成切割工作。由于使用金刚石单晶作为研磨材料, 所以, 可切割石材、钢筋砼等坚硬构件。切割是在液压马达的驱动下进行的, 液压泵运转平稳, 且可通过高压油管远距离操控。因此, 切割具有安全、方便、振动小和噪声小的特点, 被切割的构件能在无扰动的情况下被分离。此外, 切割过程中高速运转的金刚石绳锯靠水冷却, 并利用水将研磨碎屑冲走。

本工程要拆除的钢筋混凝土内支撑梁位于地下2 层车库顶板上部2.6 m处, 因此, 需搭设操作平台, 并安装切割设备。切割完成后, 利用塔吊将切割好的混凝土块调运到指定堆放场地或利用板车运出。具体施工流程如图1 所示, 混凝土水平支撑梁分块平面图如图2 所示。

4 施工技术要点

4.1 任意形状、高精度线型切割技术

金刚石绳锯切割适用于大型钢筋混凝土构件的分解和小面积切割, 其不受被拆除构件体积、形状等的限制, 能切割和拆除大型钢筋混凝土构件, 具有切割精度高、可变换切割方向的特点, 并可按照各种切割要求任意旋转切割装置, 从而完成水平、垂直、倾斜等多种切割作业。此外, 采用该技术造成的影响较小, 非常适合在城市中采用。切割剖面图如图3 所示。

4.2 远距离电脑操作控制技术

该技术采用远程控制柜控制整个切割过程, 操作人员远离切割作业面, 可保证施工人员的安全, 并避免人为因素对施工的干扰, 有利于加快施工速度。采用该技术可实现两人同时操作多台设备, 从而大幅度提高作业效率。此外, 采用远距离操作控制可实现水下、危险作业区等一些特定环境下一般设备、技术难以完成的混凝土拆除任务。

4.3 无损伤技术

传统拆除中一般采用剔、凿、水钻钻孔等方法, 分离构件时不仅无法实现整齐分离截面, 还会对后续加固施工造成一定的影响。利用绳锯专业切割设备可实现对大体积混凝土构筑物的小面积、大体积整体分离, 分离截面整齐, 大大提高了切割效率, 有效缩短了工期, 且在切割过程中不产生振动, 可最大程度地确保已有结构的稳定性和安全性;混凝土切缝光滑、平整, 不需要进行后期处理, 对建筑物结构无损伤, 且对后续的加固施工没有影响。

4.4 移动式切割钢筋混凝土操作平台

本工程的钢筋混凝土内支撑梁位于地下2 层车库顶板上部2.6 m处。为了保证施工安全, 钢筋混凝土梁被切割成小段后必须水平放置于切割操作平台上, 之后由塔吊吊走。为了加快施工速度、保证施工安全和降低工程造价, 现场用钢管和工字钢加工制作了切割操作平台, 且该操作平台可移动。由于现场共配置了6 台切割机, 所以, 制作了6 个切割操作平台, 具体如图4 所示。

4.5 绿色环保施工技术的应用

金刚石绳锯切割机不会对需要保留的混凝土结构造成任何破坏, 且能保持切割面平滑。该设备可根据环境和实际需要将混凝土切割成任意形状, 具有防破坏性、环保性, 且其在施工中不产生粉尘。

5 结束语

本文以中铁三局科技研发中心项目深基坑钢筋混凝土水平内支撑拆除施工为实例, 基于工程本身的特点和现场实际情况, 设计了深基坑钢筋混凝土水平内支撑的拆除方案, 并顺利完成了深基坑钢筋混凝土水平内支撑的拆除工作。深基坑钢筋混凝土内支撑梁无损静力切割拆除技术的应用加快了混凝土内支撑梁的拆除速度, 从而缩短了施工工期, 降低了造价, 保证了施工安全, 实现了绿色施工, 并为企业带来了良好的经济效益和社会效益, 为今后同类型工程施工提供了可借鉴的经验和技术参考。

参考文献

[1]王智伟.混凝土加工机理及单节块锯切混凝土研究[D].南宁:广西大学, 2006.

[2]王成勇, 胡映宁, 丁海宁.混凝土锯切技术的应用与研究现状[J].金刚石与磨料磨具工程, 2004 (05) .

[3]徐至钧.深基坑支护技术精选集[M].北京:中国建筑工业出版社, 2012.

[4]余永祯.建筑施工手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 2003.

基坑内支撑设计与施工 篇2

【关键词】建筑工程；基坑内支撑技术；应用

从对基坑支护技术的应用上看，技术类型比较多，种类比较复杂，不同种支护形式会发挥不同的作用。在具体的运用中，需要根据不同的施工条件，不同的基坑状态选择不同的支护方式。施工技术应用的主要目的就是为了保证整个工程的稳定性和安全性。采用基坑支撑支护工程，具有较大的便利性，其中基本的施工操作形式比较简单，适用性也比较强，受到工作人员的高度青睐。

1.深基坑内支撑支护施工技术简介

通常情况下，在建筑施工的过程中比较容易遇到深基坑内支撑支护技术，主要是由于这种支护方式操作比较简便，施工所用的成本也比较低。但是在实际的应用过程中，需要对其进行拆除，只有在拆除的过程中才有可能遇到问题。所以说，在正而过支撑支护施工工程中，进行支护结构的拆除工作逐渐成为整个施工工程得以顺利进行的重点。施工人员需要在不影响施工进度的基础上，科学的应用这种技术，同时减少出现安全故障的频率，进而保证施工的质量，最重要的是要将这种基坑支护结构放置到相对比较安全的工作环境中，这就是深基坑内支撑支护施工技术的具体要求。

在采用这种技术的过程中，需要按照具体的施工工程的特点以及要求来进行，利用不同形式的技术来对深基坑支护工程进行完善。其中比较典型的技术类型就是支撑转换技术。在转换的过程中使得基坑支护工程达到一种相对比价平衡的状态。进而保证施工过程中可以让整个基坑支护工程处于一种相对比较稳定的环境中。这样才能不断提升整个设备的稳定性，同时保证施工的质量。这种方式的运用也是为拆除工作之后的工作状态做好准备。

2.基坑内支撑支护技术在工程中的应用

通过具体的实践可以看出，基坑内支撑支护技术具有较大的优势，而且这中技术对于施工技术也没有提出过多的要求。为了对这一技术的应用情况进行研究，需要从具体的工程实例中进行分析和探讨，并且将这种技术的应用形式不断推广。

2.1工程概况

本文所引用的工程主要是以大型的商业用房形式为主，主要的建筑面积为18万平方米。除此之外，还包含地下结构，总面积为5万平方米左右，地上建筑结构主要分为4层，都是以全钢结构为主，对于地下的两层结构来说，主要是以框架剪力墙结构为主。从整个工程建设中，应该对基坑的开挖深度和局部地区的深度进行控制，分别是11米和12米。在进行支撑的过程中，需要设置两道钢筋混凝土结构。其中内支撑梁主要采用的是三角支架的形式，在开挖的过程中需要对其采用爆破作业的形式。而且每一种爆破类型都应该分成不同的阶段来进行，一般来说，要通过8次爆破才可以达到预期的效果，所以，在这一环节中，对施工人员提出了较高的要求，无论是从基本的专业素质还是从人员设置和选择方面都应该按照施工标准来进行。

2.2基坑围护概况

该工程在具体施工时，需要解决很多问题，因为该工程与国道距离很近，而且该工程的另一侧距离河流也比较近，这是为施工增加了难度，传统技术的优势也不能完全施展，所以我们不能使用传统的技术方法。另外该工程涉及到的场地主要是老宅区，施工现场大多是杂填土，其地势十分平坦，其土壤类型主要有两种，一种是粉质土；另一种是黏性土，所以该工程的重点是确定一个合理的支护方案，方案选择是否合理直接关系到土方开挖的难度以及施工是否能够有效的进行。施工人员根据该工程的所在的地质条件以及周围的施工环境，最终决定使用内支撑转换技术，该技术主要由两部分组成，一部分是土钉墙挡土结构；另一部分是钻孔灌注桩，将这两者有效的结合起来，将会大大减少施工难度。选择支撑结构之后，更要注意细节，比如在其加水搅拌桩时，其主体是帷幕复合桩，为了保证围护内部安全平稳，因此安装了钢筋混凝土作为支撑，为了保证支撑更加持久，需要安装两道钢架混凝土结构。

2.3支撑原理和应用比较

在施工当中，换撑施工应用主要是在支护桩内部设置部分应力传递部件，通过这些部件传递给足够的支撑力，从而达到科学、安全拆除内支撑的目的。这种支撑件在应用中通常都是以刚性支撑件为主的，常见的支撑方式主要包含了斜撑和水平支撑，因此，这种设置方法的应用可谓有着工期短、投入少以及支撑点选择困难的优势，难以在工作中发挥出全面、科学的布置情况，而且存在着换成整体效果差、容易被破坏的现状。但是，在施工的过程中，往往因为支撑部件太短，斜撑往往都需要穿过墙体与地下室的底板，这样必然提高支撑难度，拆除的时候因为这些限制会引发工期延长，导致整个工作缺陷提升。若是在工作中我们直接采用了水平刚性构件作为连接模式，将支护桩的应力通过楼梁板最终实现。其优点是受力效果好、施工简单又无需进行拆除施工，因此在工期较紧的工程较为合适。

2.4支撑的技术保证措施

在本工程项目中，支护桩的应用大多都是在淤泥土层上面，这种土层在施工的过程中存在着显著的差异性，施工质量和基坑接线严重无法达到预计警戒值，这就给工程的施工带来困扰。同时，在施工的过程中这种施工方法在局部应用上存在着严重的差异性，需要在施工中通过连续梁以及地下连续墙的施工方式进行连接，同时在施工中针对底部情况进行注浆，以此作为提高地基施工的性能，确保维护工程项目本身质量，以此作为减少支撑结构的构件传递能力。在此工程项目中，我们需要在二道连接模板拆除之前保证混凝土强度，等到强度达到设计标准的八成以上方可进行拆除，同时在四周需要浇筑厚度为400mm，强度为C25的混凝土结构，从而保证混凝土结构整体性和标高。在爆破拆除内支撑前，先进行内力释放的施工，即在每隔一根支撑梁断面，进行混凝土人工凿除，而梁钢筋不截断，由梁钢筋的变形来实现内力释放，避免荷载突然增加造成对结构的破坏。在支撑梁下方铺垫细砂，降低塌落引起的震动。

2.5施工要点

（1）支撑结构的安装和拆除顺序应与围护结构的设计工况相一致。

（2）支撑结构的安装应符合下列规定：

1）在基坑竖向平面内严格遵守分层开挖，先支撑后开挖的原则。

2）支撑安装应与土方开挖密切配合，在土方挖到设计标高的区段内，及时安装并发挥支撑作用。

3）钢结构支撑宜采用工具式接头，并配有计量千斤顶装置。千斤顶与计量仪表应由专人使用管理，并定期校验。

（3）确定打桩秩序，要结合地形、施工场地的土质状况、桩的数量及中心距等因素一起考虑，同时要兼顾设备移动的方向。

3.结语

综上所述，可知基坑内支撑转换技术之所以在超大规模深基坑中得到大规模的应用，主要是因为自身拥有非常多的优势，但是实际上，在我国的建筑工程中，这种技术的应用案列并不多，但是因为效果显著，所以其应用空间非常广阔，再经过基坑技术的不断的发展，该技术会有更多的机会应用在建筑工程中，为建筑工程深基坑支护的稳定性提供技术支持。 [科]

【参考文献】

[1]趙胜利，徐玉虎，张耀龙，韩怡梅.密集建筑区深基坑施工技术[J].中国高新技术企业，2010（34）.

[2]师文军，刘春铃.高层建筑中的深基坑内撑体系换撑施工技术[J].改革与开放，2010（16）.

基坑内支撑设计与施工 篇3

随着大型公共建筑的兴建, 深基坑支护、特别是市区深基坑采用环形混凝土内支撑支护的工程也越来越常见。深基坑环形内支撑支护, 能将支护结构承受的侧向土压力、水压力转化为环形梁的轴压力, 构造简单, 受力明确, 提高了工程工效, 技术上安全可靠, 确保了在城市建筑密集区顺利进行深基坑的开挖。在实际施工中, 如何控制深基坑内支撑支护体系的质量, 提高内支撑体系的安全系数, 避免安全事故的产生, 已经成为影响现代大型建筑工程安全与质量的重要课题。

1 工程概况

某工程为一栋地下三层, 地上二十一层的商业大厦, 占地面积10860m2, 建筑面积59127m2, 其中地下室建筑面积为15050m2, 地下室为框剪结构, 是较为规则的多边形建筑。地下室平面尺寸最长处为62.7m, 边坡支护面积约4256m2, 开挖最大深度为自然地坪以下14.3m, 大部分开挖段开挖深度为11.2m。现场施工场地狭窄, 基坑开挖深, 地质情况复杂, 开挖深度内自上到下存在杂填土、砂层等软弱层 (软弱层最厚处约为7.8m) , 地下水含水量丰富, 局部地段表层存在淤泥。工程位于市中心, 北面为城市主干道, 南面为市民活动广场, 东面为儿童游乐场, 西面为已有的二十三层高层建筑。根据《建筑基坑支护技术规程》 (JGJ120-2012) , 判定本工程基坑安全等级为一级。如何在确保周边已有建筑安全的基础上进行土方与基础施工, 是本工程的技术重点与难点之一。

由于开挖最大深度超过福建省深基坑工程管理规定中关于开挖深度超过4m的深基坑支护施工方案需经专家论证的要求。经过论证, 本工程最终采用的基坑支护形式为:地下连续墙+环形梁内支撑支护体系, 该基坑支护形式经专家论证通过并成功实施。地下连续墙墙厚900mm, 深入自然地坪17.5m (自然地平面标高为-0.3~-0.5m) , 标高为-3.0m及-7.0m处设1000mm×2500mm大圆环钢筋混凝土环梁, 水平直撑钢筋混凝土梁规格采用800mm×1000mm, 用于地下连续墙体的直接支撑。环梁、直梁则依靠钢格构立柱进行支承。混凝土强度等级:坡面及地面为C25, 冠梁、腰梁、支撑梁均不应低于C30 (见图1) 。

2 施工部署

(1) 基坑支护与土方开挖的施工顺序。地下连续墙施工→内支撑钢格构立柱桩基础施工→第一次地下室土方开挖 (-0.3~-3.3m) →地下连续墙冠梁第一道环形梁内支撑施工→第二次地下室土方开挖 (-3.3~-7.8m) →第二道腰梁环形梁内支撑施工→第三次地下室土方开挖 (-7.8~-11.5m) →地下室底板混凝土垫层10cm厚施工, -11.5m以下基坑外围砌砖。

(2) 区段划分。为加快施工周期, 实现安全、高效施工, 基坑土方按“两区域三阶段”进行开挖, 平面上按南、北两区域 (见图2) 划分;垂直方向上按上中下三阶段进行流水式开挖, 实现流水施工。

3 土方开挖施工技术

土方开挖分三个阶段进行。工程地下室土方开挖, 受支护结构设计和工序限制, 分三个阶段施工。

第一阶段在-0.8~3.3m范围内开挖, 即从自然地坪开挖, 挖至-3.3m深后进行地下连续墙冠梁和第一道内圆环支撑梁等的钢筋混凝土施工;第二阶段土方开挖, 则须等到支撑梁混凝土达到85%以上设计强度后, 才开始进行。此次开挖-3.3~-8.00m的地下室土方, 开挖完成后进行第二道 (即-7.00m标高处) 大圆环支撑梁等的钢筋混凝土施工;第二道支撑梁强度达到85%后, 进行最后一个阶段的开挖工作。第三阶段开挖至地下室底板底以上10cm, 按规范开挖至开挖标高+30cm处, 改由人工修整。

4 钢格构立柱施工技术

(1) 环形梁的竖向支撑通过钢格构立柱实现。钢格构立柱需要在基坑开挖前置入立柱桩孔中, 并在基坑开挖阶段逐层与水平支撑构件完成连接。本工程钢格构立柱断面边长为460mm, 灌注桩径为800mm。钢格构立柱桩施工和普通工程桩类似, 不同点在于成孔并放入钢筋笼时, 钢格构立柱需同时放入。为满足下部连接的稳定与可靠, 钢格构立柱一般需要插入立柱桩顶以下至少3m, 实现钢格构立柱与灌注桩的节点连接后, 浇筑混凝土形成桩基。施工中的重要控制点之一:钢格构立柱桩对桩顶标高以下混凝土强度要求较高, 基坑开挖过程中应凿除桩顶泛浆部位 (桩头) , 以确保桩顶混凝土标号满足设计要求 (见图3) 。

(2) 钢格构立柱定位精度的检测。为确保钢格构立柱承载力满足设计要求, 施工中应通过过程控制, 进行定位误差、柱身倾斜、后期位移等误差原因的控制。上述因素的产生往往会使得立柱中心偏离设计位置, 进而造成立柱承载力下降。因此, 施工中的首要要素就是对立柱的定位精度严加控制, 并应根据立柱允许偏差按偏心受压构件验算施工偏心的影响。同时严控钢格构立柱垂直度, H/200 (H为钢格构立柱高度) 。

(3) 钢格构立柱需在水平支撑全部拆除之后割除。立柱需穿越基础底板, 此范围将成为地下水往上渗流的通道, 为预防渗水, 立柱在底板位置应设置止水构件, 通常采用在立柱构件周边加焊止水钢板的方法进行处理。

5 内支撑支护施工技术

(1) 挖土挖至支撑梁底以下10cm后, 立即用人工清理梁底地面。随后捣筑混凝土垫层 (本工程混凝土垫层厚度为100mm, 混凝土强度C15, 垫层宽度按梁边每侧加宽15cm计) , 垫层混凝土强度达到要求后, 进行现场放样, 梁位复核无误后, 作为大圆环支撑梁底模。

(2) 在垫层上复核好梁位后, 即可进行大圆环梁及支撑的钢筋绑扎安装。为施工便利, 钢筋全部在工地现场加工制作。内支撑系统梁钢筋配置较多、间距密, 为保证圆环梁主筋的弧度符合设计要求, 现场施工时, 先在地面放出大样, 做出母样后开始进行圆环梁大梁主筋的制作, 保证钢筋制作的质量。圆环梁钢筋连接, 按设计采用挤压型直螺纹套接。

(3) 梁钢筋绑扎成型后, 开始进行侧面模板的安装。环梁及直梁的侧模全部采用18mm厚胶合板, 采用80×80木枋和φ16螺栓分上下二层进行拉结与固定。现场螺栓排距设置为@60cm, 以确保不发生涨模。

(4) 外侧模板拼装完成后, 支撑梁混凝土浇捣前2~3d即对模板不停淋水, 使模板充分湿润, 但同时又必须确保不积水。环形梁内支撑体系不留置施工缝, 每道支撑梁必须保证一次浇筑成型。混凝土浇筑从东往西分头推进。

(5) 本支撑混凝土梁属大体积混凝土, 水化热大, 为保证浇筑质量, 应分层进行浇筑。工程根据现场实际情况和混凝土厚度, 分为两层进行阶梯式浇筑施工。现场施工要点为上下层混凝土搭接时间, 要求现场施工人员进行严格控制, 不能超过混凝土初凝时间。现场作业应从配合比、浇筑顺序、振捣质量等进行一系列控制, 确保工程质量。

(6) 混凝土浇筑完毕后, 用木泥板抹平、收光, 终凝后及时铺上草包或者塑料薄膜覆盖。同时, 安排养护人员在模板外侧不断淋水, 使模板保持充分湿润状态。养护7d后才拆模, 以减少温差裂缝和干缩裂缝的产生。拆模后仍需淋水养护至14d。水平支撑梁的施工质量, 直接影响到内支撑与围檩是否能够形成稳定的结构体系, 满足承载力、变形和稳定性要求, 必须引起工程项目参与者的高度重视, 踏实严谨地按规范施工, 确保其施工质量。

6 大圆环梁支撑支护拆除技术

钢筋混凝土大圆环梁支撑支护, 按设计要求:第二道支撑拆除须在-2层板结束后进行;而第一道支撑则在-1层板结束后拆除。考虑到工程量大、拆除要求高, 选择由有专业资质的爆破公司进行爆破拆除。

7 结语

本项目施工监测显示, 基坑支护结构水平位移各测点位移量在-3.9~18.5mm间, 所有测点位移量均小于20mm的位移预警值。沉降观测点沉降量在1.95~5.22mm之间, 均小于设计给出的20mm沉降警戒值;变形速率曲线趋于平缓, 周边地面变形稳定。工程环形内支撑施工未影响周边的建筑物以及地下埋设物, 加快了工程进度, 提高了安全可靠性。竣工后一年再次进行检测, 情况良好, 未发现基础有超标准沉降现象发生。

摘要：深基坑支护一直是保证工程质量、确保施工安全的关键性问题之一。本文通过工程实例, 阐述了深基坑环形内支撑施工要点和控制难点, 从技术要点到现场施工管理的全过程控制, 确保了工程的质量与安全。

关键词：深基坑,环形内支撑,施工技术,控制要点

参考文献

[1]GJ120-2012, 建筑基坑支护技术规程.

[2]龚昕, 丁文其.双圆环形支撑体系在基坑工程中的应用.地下空间与工程学报, 2010.

[3]陈裕锐.基坑内支撑设计与施工.科技资讯, 2009.

[4]周湘渝, 邱俊琛.环形内支撑的应用研究.特种结构, 2002.

某工程深基坑内支撑施工技术 篇4

深基坑内支撑技术相对于锚杆与土钉墙支护,在有限的空间内,保证基坑周边原有建筑物及基坑内的施工安全,安装、拆除简便,具有科技含量高,施工进度快,受周边环境影响小等特点。且工艺流程比较简便,机械化程度高,受人为因素影响小,内支撑中的钢立柱及钢管可以进行重复利用,施工简单,操作方便,工效极高,可以相对节约人工费,深基坑内撑性价比相对更高,价格方面:深基坑内支撑材料人工及单价为40.5元/m2,锚杆材料人工及单价为45.5元/m2。

1 工程概况

某工程基坑设计重要性安全等级为二级,基坑使用年限为一年。±0.000相当于绝对标高788.000,基坑开挖底标高-5.960 m(782.04),内支撑支撑桩采用900混凝土灌注桩,桩长6 m,桩顶标高-5.960,配筋825,C30混凝土,钢筋保护层厚度50 mm。支撑桩上用格构式钢立柱支撑钢管,钢管采用Q335,钢立柱外形尺寸420×420;肢杆用L125×12角钢;缀板用-400×300×8钢板,间距1.0 m;嵌入基础底面以下的灌注桩内3.0 m。

2 地质水文情况

2.1地质情况

拟建建筑场地地形相对平坦,根据《工程岩土勘察报告》(详勘阶段),场地标高介于787.43 m~788.21 m,最大高差0.78 m。在勘探深度范围内场地地基自上而下划分为3层,分层叙述如下:

第(1)层:填土:该层由第(1)1层杂填土与第(2)2层素填土组成。

第(1)1层杂填土:呈杂色,含氧化物、灰渣、砖块、碎石及水泥块等,填积时间20年以上,结构松散,力学性质差;层厚2.5 m~8.7 m,平均厚度4.79 m,层底埋深2.5 m~8.7 m,平均埋深4.79 m。

第(2)2层素填土:呈褐黄色,含氧化物、云母、煤屑等,以粉土为主,填积时间20年以上,结构松散,力学性质差;层厚2.1 m~6.7 m,平均厚度4.70 m,层底埋深8.6 m~9.2 m,平均埋深8.93 m。

第(2)层粉细砂:呈杂色,主要矿物成分为石英、长石,层厚8.8 m~11.2 m,平均厚度9.98 m,层底埋深17.8 m~19.8 m,平均埋深18.84 m。

第(3)层粉土:呈褐黄色,褐色,含氧化物、云母、煤屑、植物根系,黑色矿物质等,局部夹有粉质粘土块,该土层含水量W=16.7%~22.2%,孔隙比e=0.889~0.625。

2.2水文情况

勘察报告显示,场地地下水类型为空隙潜水,在勘探期间,测得的稳定地下水位在2.2 m~3.2 m左右,主要含水层为第(2)层粉细砂。勘察期属丰水区,考虑水位变幅0.5 m,抗浮设计水位标高为786.00。

3 适用条件

深基坑内支撑技术适用于各种深基坑支护项目,特别对于基坑较深,周围作业场地狭小的基坑支护尤其适用。且在缩短工期,减少成本方面也成效显著,随着土地占用的饱和,逐渐展现出施工优势。

4 工艺概述

深基坑内支撑体系应根据现场的实际编制专项施工方案,并经过了专家的现场论证,首先进行支撑桩施工,在支护桩施工的同时施工钻孔灌注桩立柱支撑桩,钢立柱要和钢筋笼焊接好,在下钢筋笼时一并放入桩孔内,再浇筑混凝土。局部挖土清理,把角撑范围内的土方挖至连梁底标高,清理出立柱周围的土方,焊接立柱上支撑平台。按照现场测量尺寸下料,组合焊接钢立柱、钢支撑。钢支撑安装需在冠梁混凝土强度达到规范要求后方可进行,应先进行找平,保证焊接的支撑托架在同一水平面上,以保证支撑面的标高相同。按照受力特点,应先安短向再进行长向安装,纵横交接处应先用专用卡具固定牢固,调整标高后,再进行焊接。

5 施工工艺

1)进行基坑周边的混凝土灌注桩支护施工,应注意在灌注桩施工完毕后,最少要达到设计强度的75%(一般为28 d),才可进行冠梁施工。

2)冠梁施工前,应先进行抄平放线,并凿除混凝土灌注桩位于水平标高线以上的部位,直至各灌注桩标高达冠梁底标高后,进行冠梁施工。

3)冠梁施工时,应预埋管撑的焊接铁件,铁件的标高和位置必须埋设准确、牢固,并派专人监督检查。

4)冠梁强度达到设计要求后,进行管撑焊接施工,要保证焊缝质量。若斜撑超过15 m时,应增加竖向钢支撑。

5)竖向钢支撑应采用型钢或直径500 mm~600 mm管撑,竖向支撑生根于预先浇筑的混凝土灌注桩上的预埋件上,预埋件在灌注桩桩头凿除后,与灌注桩内主筋焊接牢固,竖向支撑应与预埋钢板焊接牢固,且位置准确。

6)根据设计要求,增加角撑的道数。各道角撑之间,应用管撑拉结牢固,形成稳固的支撑结构。

7)待主体完成后,进行基坑支撑的拆除,拆除时按“后支的先拆,先支的后拆”的原则进行。对于拆除后留下的洞眼,用高标号、微膨胀、抗渗混凝土封堵。

6 质量要求

1)基坑开挖期间应派专人进行监测,以免超挖扰动地基土和碰撞支护结构,造成损失和危险。挖完一层要及时进行钢支撑施工。2)基坑的安全性主要取决于钢支撑的牢固、稳定,要求钢支撑的操作工序、操作材料、操作机械及操作工人都必须准确到位,焊接部位强度符合设计和规范要求牢固、可靠。在斜撑、钢围檩的安装过程中必须认真有耐心,确保其位置、强度及变形均符合要求。在基坑施工期间对钢支撑要进行全程监测,排除隐患,确保施工安全。3)钢支撑安装时,轴线偏差不大于5 cm。4)加工成型的支撑要妥善放置避免损坏,钢支撑安装在牛腿上紧固好。5)雨雪天气时,停止焊接作业,重新作业时要清除雨雪杂物,并在焊接区域进行围挡以遮挡大风。6)多层焊接应连续施焊,其中每一层焊缝焊完后,应及时清理,如发现有影响焊缝质量的缺陷,必须清除后再焊。

7 安全措施

1)施工前对全体施工人员进行安全交底,以及安全教育,树立“安全为了生产,生产必须安全”的思想,养成自觉遵守规章制度的习惯。2)施工人员进入现场必须佩戴安全帽。3)关键岗位必须持证上岗。4)严禁酒后操作及上岗工作,桩机工作时,人员必须离开吊件的下方。5)各岗位人员必须各司其职,各负其责,并严格按照技术交底及相关规范、操作规程进行操作,严禁违章作业。6)施工道路、临建布置、出入口布置及其他临时设施的布置,应符合相关规范中有关消防安全的要求,并应有专人负责,保证消防道路、消防设施的畅通、有效。7)氧焊设备及配套安全设施应齐全有效,使用中应严格按操作要求进行,其中氧气瓶、乙炔瓶两者间距不小于5 m,与明火间距不小于10 m。8)应加强施工用电设施的管理,防止发生触电及火灾事故。

8 环保措施

1)施工完毕后,及时进行现场清理,做到“工完、料净、脚下清”。2)对有害物质要征得业主和监理工程师同意后,弃至指定地点进行掩埋。3)施工现场进行绿化和洒水降尘以减少工地和周围环境的污染。4)对工地易挥发液体及气体要存放在密闭容器内,用时开启,用罢及时封闭减少挥发污染。5)成立现场绿色环保文明小组,建立健全环境保护和文明施工措施。6)项目经理对工程文明施工、环境保护全面负责;项目办公室主任对项目文明施工、环境保护进行全面规划及检查落实、考核。项目部设保洁员一员,负责项目区内卫生清洁工作。7)合理进行总平面布置规划,综合考虑“科学、适用、美观、经济”的原则。8)施工现场严格按业主及总承包方同意的平面布置方式进行布置,严禁乱堆乱放。9)现场应工完场地清,建筑及生活垃圾要及时清理,清运过程中要采取围挡、遮蔽等措施,以防二次污染。

9 效益分析

1)社会效益:深基坑内支撑,施工简便、快捷,安全可靠,可重复周转使用,综合成本低,受到了业主、甲方、监理给予的一致好评。2)节能效益:本工艺安装简便,工序及人员、机械使用相对于锚杆施工较简单,钢支撑材料经简单加工可重复利用,减少了钢材资源的消耗,响应了国家关于节能减排的倡议。3)经济效益:相对于锚杆,工艺流程比较简便,机械化程度高,受人为因素影响较小,且内支撑中的钢立柱及钢管可以进行重复利用,施工简单,操作方便,工效极高,可以相对节约人工费,深基坑内支撑性价比相对更高;深基坑内支撑材料人工及单价为40.5元/m2,锚杆材料人工及单价为45.5元/m2。4)进度效益:此项新技术相比较于锚杆等支护方式,工期可缩短30 d。

1 0 结语

采用深基坑内支撑具有很强的适应性,受施工场地影响小,技术含量高,安装及拆除简便;安全可靠,内支撑系统为一个整体的支撑系统共同受力,受环境及气候(雨季)影响小;施工技术成熟,工艺易掌握,工期短,省时省工。安全环保,施工中机械化程度高,受人为因素影响小,且在施工中对周边环境影响小。得到了建设单位、监理单位给予的一致好评并收到了良好的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]俞斌.深圳美荔园基坑围护工程的设计、施工与监测[D].南京:河海大学硕士学位论文,2003.

[2]崔松涛.南京地铁张府园车站明挖深基坑支撑替换技术[J].铁道建筑技术,2004(2):8-10.

某工程基坑内支撑梁拆除施工技术 篇5

本工程为某市三甲医院综合楼工程,总建筑面积68 000 m2,按功能区分为主楼A座、配楼B座,地下2层,地上A座24层,总高101.65 m,B座9层,高40.95 m。主楼基础底标高为自然地坪以下9.55 m,配楼基础底标高为自然地坪以下10.15 m。

本工程深基坑支护采用带一道内支撑梁的灌注桩支护结构,设计要求地下室外墙与支护桩之间的空隙用2∶8灰土分层夯实回填,并将-2层顶板与支护桩之间的空隙用C10素混凝土回填,然后方可拆除支撑体系,内支撑梁布置详见图1。

2 与传统风镐拆除方法相比具有的优点

1)大大缩短了工期,且节约人工数量,经济效益明显。

2)因绳锯采用液压,大大节约施工用电及其相关电缆等费用。

3)噪声低,昼夜均能施工。

4)更能保证施工期间的安全与质量。

3 施工工艺

3.1 施工流程

放切割线→临时支撑→预吊→绳锯切割→基坑内转运断梁→吊运至平板拖车→运至施工现场外集中破碎。

3.2 施工步骤

1)放切割线。

综合考虑工期、单次吊装费用、吊装频次、反承受力、安全、施工顺序等因素,将钢筋混凝土内支撑梁分成一定长度的小段,并用墨线弹出切割标记。

2)做临时支撑。

切断一段内支撑梁后,剩余梁将成为悬臂梁,为保证施工安全,在剩余梁端做临时支撑,采用在梁底地下二层顶板上搭设钢架管支撑的方法,需注意下部加设300宽通长脚手板且钢架管下部加设成品焊接底座,目的是分散顶板的受力。

3)预吊。

将简易龙门架架在需要切断的梁两侧,用倒链进行固定,位置在需断梁1/3处,为防倒链绳滑脱造成梁倾覆,在倒链绳内侧钻孔,钉入ϕ12钢筋头,简易龙门吊结构见图2。

4)切割。

将绳锯固定好并通水、通电,保证绳锯接头处卡死,以防绳断造成安全事故。每根内支撑梁切割需1.5 h～2 h。

5)槽内转运。

采用型钢制作几个平板车,预先将平板车放至需断梁下方,切割完后,放倒链将梁徐徐放至平板车上,然后采用槽边的卷扬机牵引运至槽边。

6)吊运至平板拖车。

根据有关规定选用汽车吊,吊运断梁需有专人指挥,严格按操作规程完成吊运作业。

7)运至施工场外集中破碎。

8)为保证施工期间安全,施工现场需建立完善的安全领导机构,设置安全防护设施,并建立应急预案。

4 结语

本工程采用绳锯切割支撑梁施工技术,大大缩短了施工工期,保证了整个工程的施工进度,取得了满意的效果,得到业主及监理单位的高度认可,对以后同类型的基坑支护内支撑梁的拆除施工有一定的借鉴作用。

参考文献

基坑内支撑设计与施工 篇6

关键词：超大深基坑,支撑,设计,分块施工

随着房地产业和高层建筑的发展,建筑规模更大,建筑高度更高,因此基坑规模越来越大。本文所述的超大深基坑是指基坑面积在10 000 m2,开挖深度在10 m以上的基坑。超大深基坑对支护结构的设计和施工提出了新的要求。由于开发时间节点的需要,土方开挖和地下施工需流水作业,以加快施工进度,这就要求基坑支护的支撑结构能够分块及分道形成,发挥支撑的作用。因而需要对设计进行优化,同时现场协调管理才能满足进度要求。

1 工程概况

本工程位于四川北路海宁路,基坑面积为14 000 m2,开挖深度14.85 m(塔楼为17.65 m),地下室3层,支撑采用混凝土结构,竖向设置三道,主楼深坑区有第四道支撑(钢),支撑以对撑为主,配合角撑和边桁架形式。地下室施工方法采取顺作法。换撑设计时,利用基础底板和楼板。

在实际施工中遇到的一个难点是完成一道支撑的时间最少在25 d以上,因此在进入下一道工序(土方开挖,结构换撑施工)时先前完成的区块将等工25 d以上;由于基坑竖向有三道支撑,完成土方开挖和地下室结构施工将比一般基坑要更长时间。

因此在实际施工前,在确保基坑和周边环境的前提下,根据流水施工的原理,将基坑分块开挖和分块换撑,以加快施工进度,同时减少一次性施工资源的投入。

2 优化管理思路及措施

根据上述管理目标对实际情况进行分析,总结分块换撑、分块流水施工的管理方法,为类似的超大深基坑设计与施工提供一条思路。

2.1 原设计及施工安排

按后浇带分为A,B,C,D四个施工区块,详见图1。

2.2 原方案各区块施工进度

考虑从基坑中部的B块开始形成底板,使基坑成为相对的两个小基坑,施工流水作业按B块,C块,D块,A块顺序进行。由于A块最后完成,同时因为有第四道支撑,先行完成的区块至少等工25 d以上。基坑挖土的时空效应,对基坑变形和周围环境极为不利。

经过分析,D块支撑相对于其他区块有角撑,与整个支撑独立,如果在A块底板完成前,B,C,D三块底板完成后,D块区块的第三道支撑先行拆除(保留东西向对撑),然后施工A块,同时开展D块的结构施工,组成流水施工,既能满足主要支撑体系受力变化不大,又可以确保基坑及周边环境的安全,对进度和施工组织也极为有利。

这样就提出了一条分块换撑的思路,即在结构换撑施工阶段时,不必在完成全部结构换撑(基础底板)的情况下,局部先行换撑,在确保基坑及周边环境安全的情况下,再进行下一层结构施工。

2.3 优化基础上的实际施工方案——分块换撑

施工流水作业顺序不变。D块底板完成6 d后相应支撑先行拆除,然后开始地下室结构的施工,同时施工A块底板,形成施工流水。从最终施工结果看,由于D块区块支撑先行拆除,D块区块的地下室结构施工比原方案提前,等工时间缩短至6 d,等工时间减少,基坑安全得到了有效的保证,施工安排也更为有利。

3 优化管理思路及实现的技术措施

3.1 支护结构及地下室结构总体布置调整

1)在结构中对应基坑的中部原结构设计有200厚墙体,将此墙体加厚设置成对撑结构的支点,支撑轴力通过其传到结构上,将基坑分成两个小基坑,这样也可先行施工A区块的地下2层到地下1层的结构,这样可为整个结构的施工赢得时间。

2)考虑到D块区块有角部支撑具有相对独立性,调整后浇带位置。调整后D块支撑更具独立性可以先换撑,然后开始结构施工。

3.2 实际施工方案

实际施工时考虑到结构设计已定,调整后浇带已无可能,因此在先行拆除D块支撑时,保留了D块区块的东西对撑,在满足结构施工可行的情况下拆除了相对独立的角撑和部分边桁架。

通过上述调整,整个地下室换撑和结构施工满足了管理措施提出的工期安排要求。

3.3 实际分块换撑的受力影响分析

从基坑平面布置分析,认为基坑右上角的角撑可独立成块,它的形成与拆除对整个支撑影响小。因此在设计、施工时可将此区域分块,施工时分块拆除支撑。

4 其他类似工程的情况

通过对目前正施工或刚完工的上海地区多个类似工程超大深基坑的评审意见进行分析总结,我们认为支撑的分块设计和施工、拆除对工程的工期、基坑变形和周围环境的安全都是有必要和可能的。如在陆家嘴金融贸易区某地块,整个项目基坑面积达到43 000 m2。在基坑围护设计中就将施工区块分成两个区块。在基坑中部设置了1 000厚地下连续墙作为分块的区隔。施工时两个区块可同时进行,也可组织大流水。对施工进度和控制基坑及周边环境变形是极为有利的。

5结语

随着房地产开发,土地将逐渐紧张,建筑物也将越来越高,地下结构深度更深,基坑的面积和深度也将更大,超大基坑将会更多。因此在管理和技术两方面均需在施工前进行优化思路,在支撑设计和结构设计的同时,从施工角度合理布置后浇带和支撑结构,从而为分块设计和分块开挖、分块换撑创造有利条件。本文根据一个实际工程管理经验结合类似的工程提出了在超大深基坑的基坑支护施工前进行合理工期优化管理,在设计时提出了分块设计、施工的优化思路,施工中结合挖土和结构施工进行流水施工安排,从而达到超大深基坑工程施工合理化的结果。为今后类似基坑的设计施工总结出一定的模式,并与各位同行共勉。

参考文献

[1]DBJ 08-61-97,基坑工程设计规程[S].

[2]JGJ 120-99,建筑基坑支护技术规程[S].

基坑内支撑设计与施工 篇7

某工程位于临汾市经济技术开发区河汾路与中大街交汇处。该工程包括一栋22层的A座写字楼, 一栋22层的B座写字楼, 一栋17层C座住宅楼、三层附属商铺楼及地下车库。

本工程基坑土方开挖深度为10.5 m, 而原有建筑物位于拟建B座写字楼正南侧, 距离拟建B座写字楼17.2 m, 距离拟建B座写字楼附属车库9.1 m。

在距离原写字楼北侧5.35 m处进行止水帷幕的施工, 止水帷幕施工完毕后在距离止水帷幕200 mm的北侧施工混凝土灌注桩, 作为原写字楼的支护桩。支护桩的北立面距离B座写字楼?轴为10.2 m。支护桩桩径为1 000 mm, 桩距为2.0 m, 桩长为23.1 m, 混凝土等级为C30。桩顶标高为-4.527, 桩顶设置1 000×800的冠梁, 冠梁顶标高为-3.727。本基坑开挖深度至-11.3 m (自然地坪以下10.5 m) 。由于该支护桩在基坑的悬臂段太长, 经计算不能满足基坑边坡稳定性要求。又因距离原写字楼较近, 所以不能进行土钉墙的施工。

综合以上诸多因素, 考虑在标高约-6.0 m处 (地下车库-2层顶板上) 设φ273×6.5 mm的钢管进行钢结构内支撑, 斜撑至支护桩顶冠梁, 钢结构内支撑水平间距4.0 m。为方便施工, 基坑土方开挖时, 原写字楼北侧 (长46 m) 范围土方暂不进行分层开挖。第一次开挖至-5.3 m, 然后预留上口4 m, 下口6 m, 高度为6 m的土方作为基坑边坡的临时支护。待B座写字楼南侧地下车库后浇带以北的结构施工完毕后, 以施工完成后的结构作为支撑的支点进行钢结构内支撑施工, 然后再进行剩余土方的开挖、预留地下车库结构施工 (见图1) 。

2 钢管内撑计算

深基坑工程是建筑物的奠基石, 不仅受深基坑边坡土质的影响, 而且还与紧邻建筑物及其荷载密切相关, 是建筑物结构施工中十分重要的组成部分, 也是施工现场安全监控的重点之一。因此我们在钢管内撑施工过程中必须严格按照相关标准、规范的要求对其承载力进行详细验算, 施工过程中把好工程质量关。基坑边坡施工安全是地基与基础工程中尤为重要的一个环节, 钢管内撑计算的准确性既直接影响到钢管内撑方案的可行性, 还关系到基坑边坡安全及紧邻建筑物的使用功能和寿命, 因而一直受到人们的普遍关注。深基坑工程的钢管内撑安全计算十分重要, 但以往凭经验、或概念不清、或计算不够严谨, 编制的方案简单而导致严重安全隐患, 甚至发生重大安全事故。所以深基坑工程, 要做到钢管内撑设计的安全、计算充分、经济、合理, 是钢管内撑设计的重要内涵。

2.1 荷载计算

支撑力计算值:117 k N/m, 支撑间距:4.0 m, 支撑倾角:8.9°, 支撑轴力:117×4.0×1.35×1.1÷cos8.9°=703.52 k N。

2.2 结构计算

构件材料特性:设计强度:215.00 N/mm2, 屈服强度:235.00 N/mm2。

截面特性:截面名称:焊接钢管:d=273 mm, 焊接钢管外直径[2t≤d]:273 mm, 焊接钢管壁厚[0<t≤d/2]:6.5 mm。

分析结果:绕X轴弯曲时的最小整体稳定性安全系数:1.32, 该截面距离构件顶端:10.000 m;绕Y轴弯曲时的最小整体稳定性安全系数:2.43, 该截面距离构件顶端:10.000 m;最小强度安全系数:2.88, 该截面距离构件顶端:10.000 m。

构件安全状态:稳定满足要求, 强度满足要求。

3 钢管内撑施工工艺

3.1 工艺流程

施工工艺流程如下:

安全防护措施→测量放线→H型钢与B座写字楼地下1层柱连接→支护桩安装预埋件→安装钢结构内支撑→人工开挖土方 (-5.30 m~-11.3 m) →支护桩桩身钢筋网片绑扎及喷射混凝土100 mm→地下-2层车库结构施工→地下车库外墙防水粘贴及室外土方回填至-6.05 m→拆除钢结构内支撑→地下-1层车库结构施工→地下车库外墙防水粘贴及回填土。

1) 根据《B座写字楼南侧支护体系预留土方二次开挖内支撑施工方案》进行设置安全防护措施。

2) 测量放线:

a.在支护桩桩身抄平, 以控制安装钢管内撑所需土槽的土方开挖深度。

b.对与B座写字楼地下1层柱连接的H型钢进行定位放线, 弹处-5.95 m的H型钢底线。

3) H型钢与B座写字楼。

地下1层柱连接:

a.在B座写字楼?轴地下1层柱及剪力墙根部根据所弹定位线设置100 mm垫木。

b.安装H型钢, 并用5a与H型钢焊接固定在结构柱上。

c.每跨之间设置300×300×300 (高) 混凝土立柱, 作为钢梁跨中支点。

立柱配筋4C25, 6.5@100。4C25在梁上植筋。

4) 支护桩安装预埋件。

a.根据制作预埋件膨胀螺栓的位置进行打眼, 确保位置的准确性。

b.安装MJ-2。

5) 安装钢结构内支撑。

a.测量MJ-2与钢梁之间的距离, 根据测量数据对钢管进行下料 (包括斜面切割) 。

b.钢管两端各焊接一块300×300×20的钢板。

c.利用塔吊吊装钢结构内支撑就位。

d.钢结构内支撑两端施焊, 一端与MJ-2焊接, 另一端与钢梁焊接 (见图2) 。

6) 人工开挖土方 (-5.30 m~-11.3 m) :由于此次预留土方周围环境限制, 此预留土方考虑采用人工开挖的形式。人工开挖土方的同时, 及时清理附着在混凝土支护桩的碎土。考虑预留车库部分土方均回填至地下车库。

7) 支护桩桩身钢筋网片绑扎及喷射混凝土100 mm:在人工开挖预留土方的同时, 紧随开挖深度及时进行支护桩桩身钢筋网片绑扎及喷射细石混凝土100 mm。

3.2 工艺特点

1) 钢管下料长度必须准确, 且两端需切割成斜面。

优点:运用Auto CAD计算机软件控制钢管下料长度, 快速准确、节约材料等。

缺点:运用氧气、液化气气体切割端部斜面不能够保证足够平整。

2) 钢管制作完毕后的就位焊接时用塔吊吊装稳定性难以控制。

优点:运用现场塔吊吊装快捷、方便。施工安全能够得到保障。

3) 钢管内支撑用于深基坑支护时由于支撑点面积较小, 故需在基坑坑壁钢管支撑点处设置一道连系梁。本工程中, 在需进行钢管内撑的基坑边坡设置了支护桩 (钢筋混凝土灌注桩) 间距2.0 m, 桩径1 000 mm。另支护桩桩顶设置钢筋混凝土冠梁。截面1 000 mm×800 mm。

4 质量控制措施

1) 完善制度、明确责任;交底先行;目标清楚、认真落实完善质量责任制及质量检查与奖惩措施。施工前进行设计与技术交底, 明确任务及质量标准。做到以优质的岗位工作质量, 确保钢管内撑焊接安装质量达标。

2) 严把原材料进场关。

各种原材料及半成品使用前, 应进行严格的质量检测, 不合格材料决不允许使用。所用钢管管径与壁厚必须经过现场游标卡尺测量。

3) 质量标准。

钢管与预埋板、H型钢之间的焊缝不得有未融合、咬边、弧坑裂纹、表面夹渣、表面气孔等现象, 焊接时的焊接变形对施工质量影响非常大, 所以, 焊接时应采取措施严格控制焊接变形。根据板的不同厚度采取相应的预热措施及层间温度控制措施。实施分段的多层多道焊, 每焊完一道后应及时清理焊渣及表面飞溅, 发现影响焊接质量的缺陷时, 应清除后方可再焊。连续焊接时应控制焊接区母材温度, 保证层间温度符合要求, 遇有中断焊接作业的特殊情况, 应采取保温措施, 再次焊接时, 应重新预热且应高于初始预热温度。焊接时严禁在焊缝以外的母材上打火引弧。焊后应认真清除焊缝表面飞溅、焊渣、焊缝不得有咬边、气孔、裂纹、焊瘤等缺陷和焊缝表面存在几何尺寸不符现象, 不得因切割连接板、刨除垫板等工作而伤及母材, 连接板、引入、引出板刨除后的表面应光滑平整。

5 结语

1) 工期效益:由于其施工工艺简单, 施工速度快, 为工程进度赢得了时间。

2) 经济效益:该钢管内撑的基坑支护方案总体投资少、劳动强度低, 不仅节约了经济还节省了劳动力, 为企业创造了良好的利益。

3) 社会效益:钢管内撑施工完成后工程质量高, 有效的解决紧邻建筑物进行深基坑作业的边坡支护问题。

4) 环境效益:开挖基坑及深基坑作业时不影响附近建筑物的正常使用功能, 能确保周围建筑及基坑边坡的安全。

摘要：结合工程实例, 通过对工程特点的分析, 提出了运用钢结构内支撑施工方法进行深基坑施工, 并对钢管内撑荷载与结构作了计算, 论述了施工工艺流程与要点, 同时分析了施工效果, 指出该技术取得了良好的经济、社会、环境效益。

基坑内支撑设计与施工 篇8

随着城镇化的不断发展,城市空间得到不断的开发利用,在有限空间施工将成为未来工程施工的常态。由于施工场地条件的限制,在进行地下结构施工过程中,经常会采用到单侧模板体系。目前常用的单侧模板支撑方式主要有满堂脚手架对撑、组合三角钢桁架支撑、钢管斜撑,其中满堂脚手架对撑适用于施工面狭窄的,有一侧可以对撑墙体情况,在大型基坑中使用受到限制;组合三角钢桁架支撑刚度大,支模效果好的优点,使用于各种单侧支模情况,但其在安装过程中需要使用大型机械吊装,存在安装不方便的问题;钢管斜支撑具有安装方便的优点,但由于其刚度不足常常应用与浇筑2m以下墙体,浇筑超过1m加固不牢会涨模。本文根据组合三角钢桁架支撑及钢管斜撑的优点,结合武汉市中心的某办公大楼工程,针对深基坑地下连续墙叠合地下室外墙提出了一种既能满足承载能力要求又安拆方便的单侧模板支撑体系。采用ANSYS软件对不同混凝土浇筑速度下单侧模支撑体系进行了研究,确定了该支撑体系的强度、变形和稳定性与浇筑速度的关系。选取混凝土浇筑速度为2.5m/h的情况,对单侧模板支撑体系及其支撑楼板进行了有限元分析并通过现场试验验证了该支撑体系的可行性,为同类工程单侧模板支撑体系设计施工提供参考。

1 工程概况

某办公楼工程位于湖北省武汉市中心地带,该工程为地下3层,地上30层的超高层建筑。由于该地区位于深厚软土区,开挖深度为16.4m,承压水位较高,降水周期长,周边小区密集,地下管线复杂,并且毗邻地铁站,于是本工程采用地下连续墙作为基坑支护形式,由于考虑到防水要求,所以并未将地下连续墙作为本工程的地下室外墙使用,致使地下连续墙与地下室外墙之间存在450mm的间距,导致后期地下室外墙模板搭设操作空间不足。经综合考虑,地下室外墙模板采用单侧模板支撑体系。

单侧模板斜撑体系设计:

本工程地下室结构层高为5.1m,地下室外墙厚400mm,剪力墙距地下连续墙间距为450mm,混凝土浇筑厚度达850mm。地下室外墙单侧模板支撑体系拟采用钢管斜撑,钢管规格与梁、板模板支撑钢管相同,考虑到工期紧,混凝土实际浇筑速度快等因素,并且鉴于钢管斜撑体系存在刚度不足的缺点,对钢管斜撑体系进行优化设计并采用ANSYS进行有限元的计算分析,最终确定剪力墙单侧模板斜撑体系由双拼12#槽钢竖向压梁、A48.0mm×3.0mm钢管斜撑杆及纵横杆、连接锚板等组成,设计如图1所示。

双拼12#槽钢作为双拼8#槽钢主楞的压梁,沿墙竖向布置,间距为1.0m。在外墙翻边高度范围内预埋A16钢筋与压梁底部机械连接,同时压梁底部通过两个M12膨胀螺栓与结构楼板固定,如图2所示。竖向压梁与斜撑钢管每隔1.0m通过螺栓连接,在斜撑钢管垂直方向设置纵横杆加固,间距为800mm,采用扣件连接,如图1所示。斜撑钢管通过300mm×500mm的锚板与楼板连接,如图3所示。为调节墙体垂直度,在单侧模板支撑体系的每根斜撑钢管上增加A36mm正反丝调节装置,如图4所示。单侧模板设计安装效果图如图5所示。

在进行单侧模板支撑体系设计的同时,结合工程施工进度计划要求,最大限度的加快施工进度,重点需考虑单侧模板支撑体系在实施过程中结构楼板混凝土龄期要求,防止结构楼板混凝土因强度不到产生破裂,甚至脱落,影响单侧模板支撑体系整体稳定性。通过对结构楼板在地下室外墙混凝土浇筑工况下进行ANSYS有限元分析,确定结构楼板混凝土龄期及相应的加固措施。

2 数值计算参数及有限元模型

2.1 荷载参数

对单侧模板支撑体系设计及结构楼板验算时,需要分别对承载能力极限状态与正常使用极限状态下支撑系统及结构楼板承载能力及变形情况进行验算[2]。

对于承载能力极限状态,荷载效应组合应采用基本组合,其设计表达式如式(1)。

式中γ0为结构重要性系数,其取值为0.9,S为荷载效应组合的设计值,R为结构构件抗力设计值。在基本组合情况下,荷载效应组合取以下两种情况中的最不利情况。

2.1.1 由可变荷载效应起控制作用的组合

可变荷载效应起控制作用情况下,荷载效应组合设计值计算表达式如式(2)、式(3)。

2.1.2 由永久荷载效应起控制作用的组合

永久荷载效应起控制作用情况下,荷载效应组合设计值计算表达式如式(4)。

式中γG为永久荷载分项系数,当其效应对结构不利时,可变荷载效应起控制作用,其取值为1.2,永久荷载效应起控制作用,其取值为1.35;当其效应对结构有利时,其取值为1.0。γQi为第i各可变荷载的分项系数,一般情况其取值为1.4,当其对应的可变荷载标准值大于4k N/m2时,其取值为1.3。Gik为永久荷载标准值计算的荷载效应值。Qik为可变荷载标准值计算的荷载效应值。ψci为可变荷载的组合系数,其取值为0.7。

对于正常使用极限状态,荷载组合应采用标准组合,其设计表达式如式(5)。

式中C为结构或构件达到正常使用要求的规定限制,通常变现为变形,在标准组合下,荷载效应组合设计值S可由式(6)计算。

①根据《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008表4.3.1第4项规定,验算地下室外墙模板体系采用的荷载在组合为G4k+Q3k。其中新浇筑混凝土产生的侧压力G4k根据《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008第4.1.1条确定,按式(7)、式(8)计算,并取其中的较小值:

式中γc为混凝土重度,通常其取值为24k N/m3;t为混凝土的初凝时间(h),本文取值为4h;β1,β2分别为外加剂与坍落度影响修正系数,取值分别为1.2和1.15;V为混凝土浇筑速度,根据现场情况确定浇筑速度为1~6m/h;H为一层浇混凝土计算高度。分别计算不同混凝土浇筑速度下的G4k值。根据《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008表4.1.2及现场浇筑混凝土方法,取施工活荷载Q3k值为2.00k N/m2。根据地下室外墙模板体系设计,可以得到力学计算简图如图6所示。

②作为地下室外墙单侧模板支撑体系支撑的结构楼板,其荷载主要包括结构楼板本身的自重为3.0k N/m2、地下室外墙传来的荷载。结构楼板验算的目的是防止上述荷载作用下产生裂缝,尤其是对有防水要求的部位。其验算依据为《混凝土结构设计规范》GB50010-2010,混凝土楼板验算荷载效应采用标准组合,裂缝控制等级按二级要求验算。

2.2 材料参数及有限元模型

2.2.1 单侧模板支撑体系材料参及有限元模型

单侧模板斜撑体系及槽钢、楼板模板支撑体系选用Q235钢,其材料参数根据《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162选用,抗拉、抗压及抗弯强度设计值为200MPa,弹性模量为2.06×105MPa,泊松比为0.26,上述材料本构关系均采用线弹性模型。

根据单侧模板斜撑体系及结构楼板受力特性,选择Beam188梁单元模拟双拼12#槽钢竖向压梁、混凝土结构梁柱,选择Pipe20管单元模拟斜撑钢管及纵横钢管,由单侧模板支撑体系设计图纸,选取其中两个单元建立支撑体系构件强度、挠度及整体稳定性验算模型如图7所示。

2.2.2 单侧模板支撑体系支撑结构楼板材料参数及有限元模型

地下室结构混凝土强度等级为C40,其材料参数根据《混凝土结构设计规范》GB50010取用,轴心抗压强度设计值为26.8MPa,轴心抗拉强度设计值为2.39MPa,弹性模量为3.25×104MPa,泊松比为0.2。梁、柱及墙混凝本构关系采用线弹性模型,楼板混凝土的本构关系参考混凝土结构设计规范选用,轴心受压应力-应变关系的数学表达式为:

模板架体及主楞钢管材料与单侧模板支撑架体材料相同,模板次楞材料选用40mmx80mm木方,其弹性模量为9.5×103MPa,抗弯强度为13.0MPa,本构模型为线弹性模型。选择Solid6单元模拟混凝土楼板,模型配筋采用整体式模型;选择Solid45模拟梁、柱及墙;选择Pipe20单元模拟模板架体及主楞,beam188模拟模板次楞方。选取地下2层结构施工图,选取跨度最大,厚度最薄,以及配筋最弱的一块板作为验算对象(即板跨为8.5m×8.5m,板厚为120mm,结构梁尺寸为400mm×800mm,结构柱尺寸为700mm×700mm。板配筋采用C12@150mm双层双向,保护层厚度为15mm)。建立有限元模型如图8、图9所示,有限元模型建立条件:地下室外墙单侧模板斜撑体系支撑区域对应的下一层楼板模板支撑体系未拆除,且立杆间距为900mm×900mm,模板次楞方为40mm×80mm的木方,布置方向应垂直于斜撑锚板长边方向,间距为250mm。地下室外墙单侧模板斜撑支撑点对应区域设立一根立杆并与其他立杆形成整体。

2.3 计算结果及分析

地下室外墙混凝土浇筑速度是控制模板侧压力的一个重要因素,也是影响单侧模板支撑设计的重要因素,分别计算浇筑速度在1m/h~6m/h下单侧模板变形及架体稳定性。单侧模板变形与浇筑速度关系如图10所示,架体各阶稳定系数与混凝土浇筑速度关系如图11所示。当混凝土浇筑速度在1.0m/h以下时,单侧模板最大变形发生于模板顶部。随着浇筑速度增加,单侧模板最大变形点逐渐下移,发生于F5至F7之间,即斜撑2至斜撑3之间,混凝土浇筑速度为6m/h时,单侧模板最大水平位移达到3.89mm。

单侧模板架体各阶稳定性系数随混凝浇筑速度增加而减小,当混凝土浇筑速度大于3m/h时,单侧模板出现连续失稳的概率增大,随着混凝土浇筑速度增加,混凝土浇筑速度为6m/h时,单侧模板架体各阶稳定性系数为2.2,仍处于稳定状态。

根据现场后浇带划分取外墙的最长段和最短段长度分别为40m和58m,再根据现场实际经验和混凝土泵车理论排量取泵送速度为50m3/h~80m3/h,计算出混凝土的上升速度在1.01m/h~2.35m/h,因此取浇筑速度在2.5m/h时,根据地下室外墙模板支撑体系设计及前述的荷载参数,对地下室单侧模板斜撑体系和结构楼板进行承载力验算,挠度、应力情况分别如图12、图13所示,第一阶屈曲模态如图14所示。

根据计算模拟,最大挠度发生于F5、F6处即斜撑2、斜撑3处,其值为3.4mm满足规范要求。最大拉应力值为74.1MPa,最大压应力为124.0MPa,小于槽钢、钢管钢材料允许应力。对其整体稳定性进行分析得到稳定性系数(第一阶屈曲系数)为2.91,斜撑体系稳定满足要求。

对地下2层结构楼板进行验算,楼板产生的最大挠度为0.65mm,混凝土承受的最大拉应力为2.08MPa,最大压应力为5.16MPa。楼板模板支撑架体产生的最大压应力为21.9MPa。通过上述计算可知,单侧模板支撑体系、楼板支撑架体均满足强度及稳定性要求,地下室外墙单侧模板斜撑支撑对应的楼板混凝土强度应至少达到抗拉强度标准值2.39MPa的87.0%以上方可进行该层外墙浇筑施工。

3 现场模型试验

根据设计模型结合现场单侧模板施工工况,搭设一段长4m、高5.1m、厚850mm的剪力墙模板斜撑实物模型,如图15所示,采用浇筑速度2.5m/h进行浇筑,混凝土浇筑一次性完成,浇筑过程中实时监测,试验表明在F5至F7处变形最大(见图6),最大处水平位移达到6.3mm,比设计模拟的位移值3.4mm偏大,斜撑杆件在螺栓调节装置处发生水平弯折。试验结果与模拟结果存在偏差的原因只要有以下几个方面:①模拟分析时,支撑架体约束条件与试验模型不能达到完全吻合;②试验模型在安装制作过程中各连接部位存在一定的间隙,各杆件轴线存在一定的偏差,无法达到模拟分析是的完全同轴;③实际混凝土浇筑速度要大于2.5m/h。

4 单侧模板施工注意事项

根据现场模拟实验得出的结论,在实际施工中应注重以下几点:①由于在中部水平压梁处位移最大,可以在单侧模板支撑搭设阶段,利用如图16所示的调节装置,在斜撑2、斜撑3处预先施加压力,使得在混凝土浇筑过程中能达到位移平衡;②对斜撑加强监测,如发生水平位移过大,需在斜撑调节装置处进行加固;③在实际施工过程中,建议在第一道斜撑范围内对钢筋间距进行加密;④为更好的传递荷载,楼板板底脚手架支撑点尽量与楼面斜撑点对应;⑤当混凝土浇筑速度大于2.5m/h时,应加强对结构楼板进行承载能力验算并采取相应的加固措施。

5结语

本文针对钢管斜撑单侧模板支撑体系刚度不足的缺点对其进行了设计与改进,根据其受力工况采用ANSYS有限分析软件对钢管斜支撑及其支撑结构楼板进行了仿真分析,计算结果表明该单侧模支撑体系能够满足施工要求,同时其支撑结构楼板混凝土强度至少达到设计强度的87%以上方能进行地下室外墙混凝土浇筑。

参考文献

[1]GB50009-2012,建筑结构荷载规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2012.

[2]JGJ162-2008,建筑施工模板安全技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,20008.

[3]GB50010-2010,混凝土结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,20010.

[4]王新敏.ANSYS工程结构数值分析[M].北京:人民交通出版社,2007.

[5]王新敏,李义强,许宏伟.ANSYS结构单元分析与应用[M].北京:人民交通出版社,2011.