内支撑体系（精选7篇）
内支撑体系 篇1
0 引言
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.
[5]张朝晖, 陈伟.基坑内支撑支护体系的优化施工.低温建筑技术, 2009.
内支撑体系 篇2
关键词：明挖基坑,方案优化,钢围檩,横支撑
1 工程概况
2 施工方案优化设计
2.1 方案优化原因
1) 设计图中, 扩大端范围内6根钢支撑D=800 mm, 此规格钢支撑施工中不常用, 需特别加工成型。且因工程量太小, 市场上寻找存在困难。
2) 混凝土内撑体系为刚性支撑, 施工工序较多, 施工工期长, 且不经济。根据《关于明确东干渠工程工期的通知》内容, 要求较标书竣工日期提前完工。为加快盾构井施工进度, 考虑经济因素, 施工中将盾构井内支撑体系进行方案优化。将盾构井除第1道混凝土支撑外, 其余混凝土腰梁、支撑及板撑改为钢围檩、钢支撑。
2.2 方案优化内容
1) 根据设计施工图纸要求, 扩大端第5道钢支撑将6根的钢支撑变更为8根的钢支撑, 将混凝土腰梁变更为450宽的钢围檩。
2) 将盾构井除第1道内支撑体系外, 其余混凝土腰梁、混凝土支撑及板撑均优化为450 mm的钢围檩及的钢支撑。
3 优化后结构力学检算
3.1 第5道钢支撑管径优化受力分析
根据设计图纸说明的钢支撑最大轴力为3 500 k N, 的钢支撑最大轴力为2 800 k N。将连续墙及腰梁板撑作为刚性结构, 外侧土压力为均布荷载q, 内侧只受支撑轴力。变更前后受力计算简图如图1, 图2所示。
根据力矩平衡原理, 变更前后受力计算如下:
原设计受力计算式为:
变更后受力计算式为:
化简后:39 760 000+F1×7 100+q×7.12/2+M=0。
由计算可得变更后钢支撑体系能够承受的压力比变更前大, 故从受力方面说, 变更后对结构受力不影响。
3.2 1道~4道钢支撑受力分析
钢支撑受力检算内容主要有:1) 强度;2) 挠度;3) 稳定性。
根据GB 50017—2003钢结构设计规范5.1.1条轴心受压构件强度按下式计算:
挠度 (变形) 根据材料力学中简支梁均布荷载下变形最大值按下式计算:
根据GB 50017—2003钢结构设计规范5.2.2-1条, 平面内压弯构件稳定性按下式计算:
根据设计情况, 第3道支撑设计轴力为2 800 k N, 支撑长度为14 m, 支撑采用609, 壁厚t=16 mm, 支撑弹性模量E=206 000 N/mm2。
1) 参数计算。
抗弯刚度:
极限轴力:
2) 计算构件段范围内最大弯矩Mx。
a.自重产生的弯矩计算:
b.钢横撑附加弯矩计算:
3) 强度及稳定性验算。
a.强度验算。
b.稳定性验算。
满足规范要求。
4) 挠度验算。
钢支撑每延米自重:2.34 k N/m。
允许挠度值:L/400=14 000/400=35 mm。
因f<35 mm, 故挠度满足要求。
3.3 钢围檩的强度及稳定性验算
按照GB 50017—2003钢结构设计规范的要求, 进行如下验算:
1) 整体稳定性。
根据GB 50017—2003钢结构设计规范, 有铺板密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连, 能阻止梁受压翼缘的侧向位移。
围檩满足规范对梁整体稳定的构造要求, 不需要进行整体稳定性验算。
2) 局部稳定性验算。
工字钢45c的腹板计算高度h0=414 mm, 腹板厚度tw=15.5 mm。
构造措施可以满足规范要求。
3) 抗压强度验算。
根据钢支撑轴力设计值可以知道, 每个支撑范围内钢围檩最大的压力为2 800 k N/m, 45c工字钢组合界面最小截面面积A=2×15.5×609+2×12×117=21 687 mm2 (外肋板尺寸450×117×12) , 则受压强度为:
4 结语
深基坑开挖施工中, 时常会因为工期、成本、施工技术等原因, 更改原设计方案。设计方案的改变势必会影响到支护结构的安全性, 施工中必须对改变后结构的安全性进行检算, 以保证施工安全。
在北京市南水北调配套工程东干渠一标1号盾构井施工中, 在原施工方案的基础上进行了结构优化设计, 将原设计第5道钢支撑6根800 mm的钢支撑变更为8根630 mm的钢支撑;盾构井除第1道内支撑体系外, 其余混凝土腰梁、混凝土支撑及板撑均优化为450 mm的钢围檩及630 mm的钢支撑。施工前对优化后的支撑结构体系进行了结构安全性检算, 通过对优化后钢支撑、钢围檩力学检算, 得出优化设计方案满足结构稳定性要求, 且经过施工验证了其可行性。该优化设计方案对以后的同类工程具有参考价值。
参考文献
[1]黄修云.论地铁车站深基坑支撑体系优化问题[J].西部探矿工程, 2006 (12) :188-190.
[2]高海宾.地铁车站明挖施工技术分析[J].中国高新技术企业, 2014 (6) :144-145.
[3]曹选珠.沈阳四环下穿铁路加固技术研究[J].价值工程, 2014 (9) :165-170.
[4]孟兆凯, 刘继明, 潘越, 等.考虑时空效应坞口围堰基坑内支撑体系结构计算方法研究[J].青岛理工大学学报, 2013 (4) :5-8.
内支撑体系 篇3
基坑工程的设计、施工及监测是相互依赖、密不可分的有机统一, 施工的每一个阶段, 外部荷载和支护体系都在发生变化。这些变化不是单靠设计计算所能解决的, 需要在施工过程中加强监测, 重视信息化管理, 取得基坑支护体系受力和变形的关键数据, 分析和预测各种规律的发展趋势, 以达到及时发现问题和解决问题并总结经验的目的[1,2]。
内支撑支护体系, 尤其是环梁支护体系, 已在我国东部沿海软土地层地区得到广泛运用。分析其受力变形特征及发展变化规律, 有助于基坑支护工程的动态优化设计和工程安全控制[3~11]。
天津高银中央商务区一期基坑工程的开挖深度之深、面积之大、设计施工难度之巨, 均居全国首列。对该基坑内支撑支护体系的受力及变形特征进行理论计算和实测数据对比分析, 对保障基坑的安全有效施工和预测预警十分重要, 同时也可为类似基坑工程提供重要的借鉴。
1 工程概况
天津高银中央商务区一期工程位于天津市高新区, 在津静公路北侧, 津泰内环二路及津泰南北大街之间。该工程由一栋117层塔楼、一栋36层塔楼及2层裙楼组成, 其下均设置3层地下室。塔楼及地下室均采用桩筏基础。
拟建基坑呈规则矩形, 基坑南北向长为368.2m, 东西向宽为262.4m, 基坑下口线面积为97000m2, 周长为1261.2m, 设计±0.000标高为3.450m, 施工前场地整平标高为-0.95m (相对标高) 。拟建基坑由东西向分界线 (临时隔断墙) 分为南北两块, 北侧基坑为A+B区, 南侧基坑为C+D区;其中B区为36层塔楼范围, D区为117层塔楼范围, A区及C区为裙楼范围。基坑开挖顺序为先施工C+D区, 待其地下结构施工完毕后再施工A+B区。A+B区及C+D区的基坑支护在设计时是作为2个不同支护结构体系进行的, 本文讨论范围为C+D区域。
拟开挖C区域地下室底板相对标高-19.65m, 开挖深度为18.70m;拟开挖D区域地下室底板相对标高-26.65m, 开挖深度为25.70m, 基坑分区平面布置见图1。
2 工程地质条件
拟建场地为华北平原、东部滨海平原地貌, 在基坑及其支护深度范围内, 地层表面为人工填土, 下部为河床—河漫滩相冲积、浅海相沉积、沼泽相沉积交互地层;土性以粉土、粉砂、粉质粘土为主, 共分为7大层15小层。除②2、③1、⑤1粉质粘土厚度变化较大, 局部有缺失现象外, 其余各土层分布较为均匀, 厚度及埋深变化不大。
场地地下水类型主要有上层滞水及承压水两类。上层滞水主要分布于①层填土中, 场区内分布有③2、③3、④、⑤2等多层渗透性较强的粉土、粉砂层。在基坑及其支护深度范围内, 承压水有两个相对含水层, 一是在③2、③3、④层内, 高程范围在-17.69~-15.24m之间;二是在⑦2、⑦3层内, 高程范围在-32.65~-27.90m之间。
3 基坑支护设计与施工方案
综合考虑基坑开挖深度、基坑平面形状, 结合场地工程地质条件及周边环境条件, 灵活运用不同支护方式, 因地制宜地进行最优支护方案的设计, 才能在确保基坑安全的同时使得造价经济合理。
3.1 基坑工程特点
C+D区域基坑有如下特点:
(1) 开挖面积大, 达56500m2, 基坑下口线周长达956.0m。开挖深度大, C区域达18.70m, D区域达25.70m;
(2) 基坑周边环境虽不复杂, 东、西、北3侧周边环境条件均较为宽松, 具备一定放坡空间, 但基坑南侧紧临津静公路, 施工条件较为紧张;
(3) 基坑场地工程地质条件较为复杂, 基坑及其支护深度范围内土层层位较多, 达7大层15小层, 且具有多个含水层, 这对基坑支护设计造成一定困难, 基坑支护设计参数见表1。
3.2 基坑支护方案
综合以上基坑工程特点, C+D区域基坑整体采用地下连续墙加两道钢筋混凝土内支撑支护体系;由于D区域为塔楼区域, 内支撑采用环形支撑, 内环半径达94.0m;场地东、西、北侧周边环境较为空旷, 具备一定放坡空间, 故上部辅以两级放坡;场地南侧紧临津静公路, 无放坡空间, 故上部辅以重力式挡墙加斜撑垂直开挖;C、D区域交界处坑中坑部分采用预应力锚杆支护。基坑支护结构平面图见图2 (a) , 基坑支护结构典型剖面见图2 (b) .
3.3 基坑施工方案
根据基坑支护设计方案的要求, 将C+D区域土方开挖分为中心区和周边区两个区域。内环梁支撑以内的圆形区域为中心区, 内环梁支撑以外、基坑上口线以内区域为周边区。
C+D区土方分5层进行开挖, 第一层土方采取普挖的方式, 开挖深度至-6.50m, 其下各层开挖及施工流程如下:
(1) 工序1:第二层土方 (-6.50~-9.20m) 开挖和第一道内支撑施工。
土方开挖优先开挖周边区土方, 并进行栈桥施工。在第一道内支撑施工期间, 中心区域半径85m范围土方开挖至-12m。第一道支撑形成后, 安装C区南侧钢斜撑, 待钢斜撑安装完毕后开挖该区域;
(2) 工序2:第三层土方 (-9.20~-15.75m) 开挖和第二道内支撑施工。
待第一道内支撑达到设计强度的80%后, 进行第三层土方开挖。在第二道支撑施工期间, 将中心区域半径85m范围土方开挖至-16.00m, 并在东西重型栈桥第二段处局部开挖至-19.65m, 进行栈桥第二段施工;
(3) 工序3:第四层土方 (-15.75m~-19.65m) 开挖和C区底板施工。
待第二道内支撑施工完毕并达到设计强度的80%后, 进行周边区域第四层土方开挖。第二道支撑下方土方开挖完毕后, 将中心区开挖至-19.65m, 其中D区地连墙内侧开挖至-21m, 以便C、D区交界处预应力锚索施工;
(4) 工序4:待C、D区交界处预应力锚索施工完毕后, 开挖D区坑中坑部分第五层土方 (-21.00~-26.65m) , 该层土方采用盆式开挖, 并逐步向土坡道退挖, 利用土坡道作为运输通道。
4 内支撑体系受力与变形特征计算分析
基坑东西两侧外地面标高一致且都采用大放坡卸载后再进行桩撑支护, 故两侧侧向土压力计算值一致且不大 (均为400k Pa) ;基坑南北两侧外地面标高虽一致, 但北侧采用大放坡卸载后再进行桩撑支护, 故侧向土压力计算值较小 (仅为128k Pa) ;而南侧则受环境条件限制, 采用重力式挡墙+斜撑支护垂直开挖后再进行桩撑支护, 故侧向土压力计算值较大 (达900k Pa) 。总体上, 东西两侧侧向土压力较为平衡, 南北两侧侧向土压力差异较大。
将上述侧向土压力计算值作为基坑支护体系外荷载用于计算, 荷载形式为均布荷载。运用深基坑设计软件, 采用平面杆件有限元法进行计算分析, 分析支撑体系的受力与变形情况。第一道内支撑体系受力与变形计算结果见图3 (a) 与图3 (b) 。
4.1 内支撑体系受力特征分析
由于基坑东西两侧受力呈对称分布, 而南北两侧受力呈非对称分布, 内支撑体系杆件受力计算结果具有如下特征:
(1) 内支撑体系总体受力特征为“东西两侧受力呈对称分布, 南北两侧受力呈非对称分布”;
(2) 受南侧较大荷载作用, 南、北侧冠梁主要受轴向压力, 东南及西南角部冠梁主要受轴向拉力;
(3) 总体上内环轴力要大于中环及外环轴力, 且主要为压应力, 同时轴力的量级要明显大于剪力和弯矩。可见环梁结构能够将作用于支撑梁的外力主要转化为环梁的轴力, 使得环梁的剪力和弯矩较小, 充分发挥了混凝土结构抗压强度高的特点[7]。
4.2 内支撑体系变形特征分析
(1) 内支撑体系总体变形特征也是“东西两侧呈对称变形, 南北两侧呈非对称变形”;
(2) 东西两侧冠梁在拉应力区位移方向指向坑外, 在压应力区位移方向指向坑内, 呈对称的“S”形分布;南侧冠梁位移方向指向坑内, 北侧位移方向指向坑外, 并呈“拱”形分布;
(3) 总体上南侧位移较大, 东侧、西侧及北侧位移较小, 基坑四个角点由于空间结构“角部效应”的作用, 变形量最小[8]。
5 内支撑体系监测数据分析
基坑支护体系受力变形监测是深基坑信息化施工的一个重要环节, 采用多种监测手段相结合的方法, 取得支护体系受力和变形的关键数据, 分析和预测各种规律的发展趋势, 达到指导设计施工和控制施工安全的目的[1,2]。
5.1 内支撑体系轴力监测数据分析
监测点呈对称布置, 第一道内支撑体系轴力监测点见图4, 监测结果见图5~图7。
分析图5~图7, 可以看出如下规律:
(1) 随着基坑开挖深度增大, 南侧内环轴力发生明显突变, 而东、西侧及北侧内外环轴力变化均不大;西南侧ZC1-3及东南侧ZC1-11号监测点变化量最大, 工序3较工序1的变化量分别达到21809.9k N和22654.9k N, 说明南侧所受荷载明显大于北侧;
(2) 随着基坑开挖深度增大, 大部分监测点均有由拉应力转化为压应力的趋势, 其中东南侧及西南侧监测点轴力最大;
(3) 第二道支撑轴力的变化特征与第一道支撑类似, 也呈现南侧大、东西北侧小的规律。但第二道支撑轴力明显小于第一道支撑, 且各工序间的变化量也较小。说明基础底板浇筑完成后, 形成的板式刚性支撑体对基坑支护体系的变形起到了较好的控制作用。
5.2 冠梁位移监测数据分析
由于受到南北向不对称荷载的作用, 基坑发生明显的南北挤压变形, 南侧位移明显大于北侧位移。东西两侧位移曲线呈对称的“S”形分布;南侧位移曲线呈“拱”形分布。冠梁顶水平位移实测曲线见图8。
注:图中虚线为冠梁最大水平位移实测曲线
5.3 理论计算与监测结果对比分析
(1) 受力方面, 计算结果与实测结果形成了较好的一致性;
(2) 位移方面, 计算结果与实测结果在东侧、西侧及南侧基本一致, 但在北侧实际变形结果较小, 且位移方向指向坑内。这是由于理论计算模型未考虑已施工的A+B基坑区域首层支撑对C+D基坑区域北侧支撑体系刚度的增强作用所致。
6 结论
(1) 基坑内支撑体系的冠梁在“东西侧对称分布, 南北侧非对称分布”的外荷载作用下形成了“南、北侧主要受轴向压力, 东南及西南角部冠梁主要受轴向拉力”的受力特征。受此特征影响, 东西两侧冠梁在拉应力区位移方向指向坑外, 在压应力区位移方向指向坑内, 呈对称的“S”形分布;南侧冠梁位移方向指向坑内, 北侧位移方向指向坑外, 并呈“拱”形分布。
(2) 总体上南侧位移较大, 东侧、西侧及北侧位移较小;基坑四个角点受空间结构“角部效应”的作用非常明显, 越靠近基坑四角, 基坑的水平位移越小。
(3) 总体上内环轴力要大于中环及外环轴力, 且主要为压应力, 同时轴力的量级要明显大于剪力和弯矩。可见环梁结构能够将作用于支撑梁的外力主要转化为环梁的轴力, 使得环梁的剪力和弯矩较小, 充分发挥了混凝土结构抗压强度高的特点。
(4) 理论计算与实际监测结果取得了很好的一致性, 说明该基坑内支撑体系受力合理, 整体刚度较强, 能够有效控制变形。同时也说明该基坑工程的设计与施工形成了很好的统一性, 使得该基坑工程能够安全而有效地得以实施。
摘要：天津高银中央商务区一期基坑工程具有开挖深、面积大、设计施工难度大等特点。本文对该基坑内支撑支护体系的受力及变形特征进行了理论计算和实测数据对比分析, 结果表明:两者的数据结果具有很好的一致性, 说明该基坑内支撑体系受力合理、整体刚度强, 能够有效地控制变形;同时也说明该基坑工程的设计与施工实现了很好的统一, 使得该基坑工程能够安全、有效地得以实施。
内支撑体系 篇4
关键词：软弱土层,钢筋混凝土环梁,内支撑,土方开挖
1 工程概况
某工程是一栋地下3层地面以上27层的高级高层豪华商贸楼, 占地面积12817m2, 建筑面积77362m2, 其中±0.00以上建筑面积为59711m2, ±0.00以下 (地下室) 建筑面积为18955m2;地下室为三层钢筋混凝土框架剪力墙结构, 是一个不规则的多梯形建筑, 其平面尺寸最长处为85.58m。基坑周长约340m, 边坡支护面积约5440㎡, 开挖深度自现地面以下约13.6m, 局部最大开挖深度达17m, 基坑开挖面积约6500㎡, 土方量为8.77万m3;建筑场地存在3~8m厚的淤泥层、砂层等软弱土层, 地下水包括砂层孔隙水和基岩裂隙水, 含水量丰富, 地下水位高。本工程地处城市旺地, 东南面为城市主干道, 现状路面交通十分繁忙, 车流密度大, 北面为居民区, 东面为幼儿园, 施工难度非常大。
经过充分的研究和反复论证, 综合考虑施工工期、工程造价、地质和水文条件、施工资源投入、主体结构建筑设计特点及周边环境等因素, 决定地下挡土支护结构采用800mm厚的钢筋混凝土地下连续墙, 墙入土深度为18.4m, 场地现场地面标高为-0.8~-1.0m, 地下连续墙在-3.0m及-7.0m标高处设有两道800mm×2500mm及900mm×2500mm大圆环钢筋混凝土环梁及800mm×900mm直撑钢筋混凝土梁直接支撑地下连续墙体, 环梁及直梁则用带冲孔桩基的25根角钢缀柱进行支承。 (详见图1) 。混凝土强度等级:坡面及地面为C20、冠梁及腰梁不低于C30、支撑梁不低于C30。
2 施工部署
2.1 基坑支护与土方开挖的施工顺序为:
地下连续墙施工→环形梁内支撑钢立柱桩基础施工→第一次地下室土方开挖 (-0.8~-3.3m) →地下连续墙冠梁第一道环形梁内支撑施工及保养→第二次地下室土方开挖 (-3.3~-8.00m) →第二道腰梁环形梁内支撑施工及保养→第三次地下室土方开挖 (-8.00~-14.40m) →地下室底板混凝土垫层10cm厚施工, -14.40m以下基坑外围砌砖。
2.2 区段划分
为使总的施工周期能最短, 使土方开挖与支撑环梁施工有机结合, 基坑土方开挖在平面上分为东、西二个施工区域 (见图2) ;在垂直方向上, 自上而下分三个阶段, 流水施工。第一阶段宜由基坑四周向环梁中心退挖, 第二、三阶段宜由环梁中心向四周退挖。
3 主要分项工程施工方法
3.1 土方开挖工程施工
工程地下室土方开挖, 由于受挡土支护结构设计和施工工序搭接流程的限制, 故土方开挖分三个阶段施工。
3.1.1 第一阶段土方开挖: (由-0.8~3.3m)
工程现场地面标高为-0.8~1.0m (工程±0.00m地面标高为10.08m高程) , 挖土从现有地面开始挖起。挖土首先沿地下连续墙冠梁外侧 (即导墙外围) 挖土深1m、宽2m, 以便及早插入进行施工浇筑场地冠梁外侧-2.0m处地面及现地面与-2.00m相交处护坡混凝土和用砖砌筑排水明沟 (见图3) , 然后才挖地下室内的土方, 地下室挖土至-3.3m深 (约挖土2.5m) (见图4) 。当第一次挖土完成后暂停挖土, 随即插入施工地下连续墙的冠梁, 以及第一道-3.3m标高处的内圆环支撑梁等的钢筋混凝土工程施工作业。待内圆环支撑梁等混凝土强度达到90%设计强度后, 才开始进行第二阶段的地下室挖土作业。
3.1.2 第二阶段土方开挖: (由-3.3m至-8.00m)
当地下连续墙的第一道内园环支撑梁的混凝土强度达到设计强度90%后, 开始进入第二阶段的挖土作业。第二阶段挖土, 挖-3.3m至-8.00m的地下室土方 (见图5) 。当第二阶段挖土完成后, 随即插入-7.00m标高处的大园环支撑梁等的钢筋混凝土工程施工, 并待第二道大园环支撑梁的混凝土强度达到设计强度90%以后, 才进行第三阶段的地下室挖土工作。
3.1.3 第三阶段土方开挖 (由-8.00m至-14.30m, 局部至-14.50m)
第三阶段挖土由周边的-8.00m开始挖起, 挖至地下室底板底以上10cm。挖土深度周边6.20m, 剩余土方10cm, 则由人工修整挖土聚集后, 由挖土机聚集运出。当地下室内土方挖至坑底标高处则转入人工土面执平作业, 随即进行地下室底板c10混凝土100mm厚垫层的浇筑和底边周边用砖砌筑排水沟作业。
3.1.4 土方收尾
土方退挖至出土口时, 多余机械可利用坡道先行爬出基坑, 施工便道土方采用挖掘机退挖, 最后基坑口的土方采用加长臂挖掘机收尾施工。基坑内土方全部开挖结束后, 安排一台80吨吊车将基坑底挖掘机吊出基坑。
3.2 钢筋混凝土内支撑支护施工方法
当第一次 (及第二次) 挖土挖至支撑梁底以下10cm后, 立即进行人工执平梁底地面, 随后捣筑10cm厚C10混凝土垫层, 并用人工执平混凝土垫层表面, 作为大园环支撑梁等的底模之用。
3.2.1 施工顺序
土方开挖到标高, 做梁底垫层→然后进行钢筋工程, 钢筋的绑扎和安装一次成型→然后封侧模→混凝土浇筑→养护
3.2.2 钢筋工程
钢筋全部在工地现场加工制作成型。由于内支撑系统梁用钢筋多且密, 而且大园环梁的主筋又有一定园弧度因此大园环的主筋加工成型, 应按大园环的园周曲线曲率加工成型。可先在地面按足样尺寸放出曲率大样, 然后再用@20钢筋用钢筋弯勾机弯出曲率作为母样。利用φ20钢筋母样加工园环梁的大梁主筋直至成型。梁的钢筋接驳, 全部使用挤压型直螺纹套接, 其接驳口位置范围, 应按国家规范规定为准。大园环梁及支撑的钢筋绑扎安装, 应在放好每一条梁位的混凝土垫层面上进行, 绑扎安装完毕, 才可封二侧木傍板。
3.2.3 混凝土模板制作与安装工程
钢筋混凝土内支撑支护的大园环及支撑梁, 采用地模, 地模采用挖土的地面平整后, 放出大园环梁及支撑梁的位置, 安排混凝土班组浇筑10cm厚C10混凝土垫层。垫层宽度按梁边每侧加宽15cm计算。环梁及直梁的侧模全部采用18mm厚木夹板, 用80×80木枋做横枋;侧模拉结固定用80×80木枋和φ16螺栓分上下二层固定模板, 螺栓排距为@65cm, 螺栓内套φ18塑料管。 (详见图6) 。所有侧模安装, 应在梁钢筋绑扎成型后, 才进行模板安装。
支撑混凝土侧模拟采取如下措施养护:在外侧模板拼装完成后, 支撑梁混凝土浇捣前2~3天即对模板不停淋水, 使模板充分湿润, 混凝土浇筑完毕后, 及时在模板外侧不断淋水, 使模板保持充分湿润状态, 保证墙身混凝土的正常养护。按上述方法养护7天后才拆模, 以减少混凝土支撑混凝土因温差产生裂缝及早期干缩产生裂缝, 拆模后仍需淋水养护至14天。
3.2.4 混凝土浇筑成型
由于大园环梁及支撑梁的受力系统要求, 以及混凝土数量多浇筑范围广。因此要求每道支撑梁系统的混凝土浇筑必须一次浇筑成型, 中途不留施工缝。混凝土灌筑采用从南向北分头推进。每道内支撑梁混凝土分2层阶梯式灌筑成型, 上下层混凝土搭接时间, 不能超过混凝土初凝时间, 并用插入式震动器震捣密实, 中间不留施工缝, 以保证每道支撑梁受力均匀。本支撑混凝土梁按施工规范属大体积混凝土, 水化热较大, 为确保不出现温度裂缝和收缩裂缝, 应从施工配合比、施工浇筑顺序、混凝土养护等进行一系列严格控制, 确保工程质量。
3.3 钢筋混凝土大园环梁支撑梁的承托
钢筋混凝土大园环梁支撑梁, 根据挡土支护设计图的设计要求采用25根组合角钢缀柱支承。其中大园环梁用19根, 支撑梁用6根。钢缀柱用四支∠160×16和四支∠140×14角钢焊接组成。钢立柱承托第一道和第二道支撑环。钢立柱设钻孔混凝土桩基础, 要求入地面以下6m的风化岩内。支撑梁的承托钢缀柱和柱基钻孔桩基础, 在进行地下连续墙施工时已经一并施工完成, 钢缀柱桩基础和钢缀柱的安装工作。
3.4 钢筋混凝土大园环梁支撑支护拆除
钢筋混凝土大园环梁支撑支护按设计要求:第二道支撑支护必须在地下室底板及-2层楼板完成后, 即可进行拆除;而第一道支撑支护则必须在-1层楼板完成后才可拆除。由于二道支撑支护的钢筋密集, 混凝土数量庞大, 如果用人工拆除, 必将拖得时间很长, 严重影响工程施工进度。因此在制定二道内支撑支护混凝土浇筑时, 须考虑如何缩短拆除的时间, 保证工程施工按进度计划进行。经与广州宏大爆破公司 (爆破拆除专业公司) 合同确定, 由宏大公司在大园环梁支撑支护浇筑混凝土前, 由该公司专门制定出方案, 并进行爆破孔位置的留孔埋设作业。在工程须进行拆除时, 再由宏大公司进行爆破拆除。
4 施工监测
通过周密的监测, 本项目基坑支护结构水平位移各测点位移量在-1.7~30.5mm间, 大部分测点位移量小于20mm的位移预警值, 从基坑支护结构水平位移变形速率看, 基坑开挖至设计高程后, 测点位移时间曲线趋于平缓, 基坑支护结构处于相对稳定状态。基坑周边建筑物沉降观测点各测点累计沉降量在1.51~4.17mm之间, 各测点累计沉降量均小于设计给出的20mm沉降警戒值, 从基坑周边建筑物沉降测点的变形速率看, 基坑开挖至设计高程后, 测点位移时间曲线趋于平缓, 周边地面变形相对稳定。周边建筑物累计沉降量较小与连续墙止水效果良好相互对应, 由于止水效果好, 周边沉降较小。该围护工程经受了2007年7月2日至3日及7月9日至11日的倾盆大雨考验。
5 工程效果
该基础施工完毕至今已经完成近1年半多, 根据沉降观测资料, 最大沉降量平均值为4.50mm, 符合设计及施工规范要求。竣工近半年使用情况良好, 未发现基础有较大沉降。
工程实践表明, 通过采用地下连续墙与环形梁内支撑相结合的支护体系, 巧妙地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。同时在施工过程中必须注意环形梁、支撑混凝土与冠梁同时浇筑, 连成整体;环形梁内支撑的构思既利用了基坑平面的固有特点, 又充分发挥了环形梁受轴压力性能优越的特点, 保证了基坑支护的稳定, 有效地控制了基坑的位移。整个基坑施工过程中, 周边的沉降位移均不算大, 并未影响到周边的建筑物以及管线, 提高了工效, 安全可靠, 确保了在城市改造密集建设区中软土地基深基坑的顺利开挖, 为同类工程提供参考。
参考文献
[1]刘建航, 侯学渊, 基坑工程手册, 北京, 中国建筑工业出版社, 1997
关于基坑内支撑拆除技术的应用 篇5
本工程在基坑的西北角设置有一道基坑支护内支撑, 基坑西面与原有8层建筑相距约8m, 北侧与原有11层建筑相距约15m。内撑有支护桩腰梁、支撑梁ZC、连系梁LX和支撑格构柱LZ组成, 需要拆除的支撑梁梁顶标高为17.600m (绝对标高) , 混凝土强度等级为C30, 基坑支护内支撑梁的混凝土方量约为400m3, 合计约1000吨重。
2 施工顺序
本工程内支撑梁的拆除范围, 如图1, 拆除所有的连系梁LX、支撑梁ZC、格构柱LZ以及ABCD段的腰梁。DE段的腰梁因有锚索, 且支护桩的悬臂端较高, 因此腰梁不拆除。
本工程基坑支护内支撑拆除顺序:从西北角往外一品一品拆除, 遵循先拆连系梁, 再拆支撑梁, 再拆腰梁, 最后拆除格构柱的顺序。
具体拆除顺序如下:连系梁 (1) →连系梁 (2) →支撑梁 (3) →连系梁 (4) →支撑梁 (5) →连系梁 (6) →支撑梁 (7) →连系梁 (8) →支撑梁 (9) →支撑梁 (10) →腰梁○11
拆除一品时从两边往中间对称拆除。
3 施工工艺
施工工艺流程:换撑体系施工→内支撑区域内楼板垫方木模板保护→将支撑梁的钢筋保护层凿除, 梁主筋及箍筋钢筋烧断→静力破碎支撑梁→支撑梁破碎清运→格构柱拆除。
3.1 换撑体系施工
⑴内支撑的区域, 地下室结构施工到地下一层梁板时必须将此处的内支撑梁柱拆除, 才能继续进行上部结构的施工。拆除之前要先进行换撑, 将支护桩的部分内力传递给地下二层结构。
⑵换撑体系采用在地下室负二层外墙与支护桩的空隙内填充C15混凝土, 填充的混凝土顶面标高同负一层底板面标高15.80m。填充的范围南侧到E点支护桩的外侧, 东侧到A点支护桩往东延伸2m宽。
3.2 内支撑区域内楼板垫方木模板保护
因内支撑梁的顶面到地下负一层板面只有约1.6m高, 因此现场不在搭设脚手架操作平台, 改用龙门架配合拆除工作。但为保护地下负一层板面混凝土, 在内支撑梁的区域内铺设方木和模板保护板面。
3.3 静力破碎
⑴考虑到内支撑梁截面周围有大梁的钢筋包裹, 为达到最佳的破碎效果, 要先把支撑梁的面筋、腰筋、箍筋隔断凿除, 然后对混凝土进行静力破碎。首先将支撑梁的钢筋保护层凿除, 露出面筋、腰筋、箍筋, 再用氧焊将钢筋割断凿出。钢筋凿出后即可进行静力破碎。
⑵静力破碎前需要钻孔。在梁的顶面钻孔, 孔径φ40mm, 孔距200*300mm, 钻孔深度离混凝土构件底部100~200mm。如图2所示:
⑶采用空压机及风枪对混凝土构件进行钻孔, 钻孔后将粉状的静力破碎剂按说明书要求用适量水调成流动状浆体, 缓慢灌入孔内并确保药剂在孔内处于密实状态, 不用盖孔口, 8~12h后药效达到最佳, 混凝土构件自行产生胀裂、破碎。
3.4 支撑梁破碎清运
静力破碎使混凝土构件充分破碎后, 再用风镐破碎, 并将混凝土渣用料斗通过塔吊吊到清运车拉走, 对梁钢筋进行割除并清理, 支撑梁、柱拆除完毕后, 对原先格构柱挡住的洞口进行钢筋绑扎, 并浇筑混凝土。
3.5 DE段腰梁处理做法
基坑内支撑的DE段的腰梁因有锚索, 且支护桩的悬臂端较高, 因此腰梁不拆除。根据现场情况, 腰梁宽度挡到外墙有约7cm。因此负一层外墙施工前, 需先将腰梁挡到外墙的7cm人工凿除, 但有锚索锚具的地方, 留置500×500mm的范围不凿除, 将来外墙浇筑混凝土时该范围留出不浇筑混凝土, 供锚索检查及调整之用, 待调整好后, 3个洞口再封堵, 将锚具封堵在外墙内。
3.6 质量控制要点
⑴基坑内支撑的施工顺序必须遵循先拆连系梁, 再拆支撑梁, 再拆腰梁, 最后拆除格构柱的顺序。
⑵在相邻的两孔之间, 严禁钻孔与注入破碎剂施工同步进行。
⑶建筑基础破碎拆除时, 挖出的土方应及时运出现场或清理出工作面, 在基坑边沿1m内严禁堆放物料。
3.7 安全防护措施
⑴采用静力破碎作业时, 灌浆人员必须戴防护手套和防护眼镜。孔内注入破碎剂后, 严禁人员在注孔区行走, 并应保持一定的安全距离。
⑵静力破碎剂严禁与其它材料混放。
⑶在药剂灌入钻孔到混凝土开裂前, 不可将面部直接近距离面对已装药的钻孔。药剂灌装完成后, 盖上麻袋, 远离装灌点。观察裂隙发展情况时应小心。此外施工现场应专门备好清水和毛巾, 冲孔时如药剂溅入眼内和皮肤上, 应立即用清水冲洗。
⑷施工区设置警戒线, 无关人员不得进入。
⑸拆除作业时, 做好基坑监测工作, 确保监测值位于正常范围内。
在基坑内支撑周边每隔约15m, 设置一个监测点, 根据《建筑基坑工程监测技术规范》 (GB50497-2009) 表7.0.3的要求, 监测频率为每天一次, 但考虑到内撑较为接近居民区, 监测频率改为每天两次并将监测结果记录好。监测结果应与《建筑基坑工程监测技术规范》 (GB50497-2009) 表8.0.4相对照。
本工程基坑类别属一级, 从表8.0.4可查出, 坡顶水平位移的报警值为25~30mm, 坡顶竖向位移为10~20mm。
若现场监测值超过报警值, 则应立即停工, 查找原因, 并通知建设单位、监理单位、设计单位, 共同商讨处理方案。待处理完毕后, 再重新施工。
4 文明施工措施
⑴内支撑钻孔及拆除过程中, 很容易引起粉尘, 在施工过程中专门安排人员对现场进行洒水。
⑵同时为保证现场的粉尘及混凝土渣飞出围墙外, 在内支撑的ABCDE段搭设双排脚手架, 外满挂密目安全网。
5 基坑支护险情应急措施
⑴由于基坑施工受各种客观因素的影响, 可能会发生各种险情, 为能及时排除险情确保安全, 应采取如下应急措施:
(1) 成立以项目经理为组长的监控小组, 支撑拆除过程中进行监控。监控内容包括:围护桩的水平位移、竖向位移, 周边土体、道路变化。现场若发现突变沉降应停止作业, 有组织撤离人员及机械, 防止事故的发生。撤离疏散应从安全梯走至地面, 严禁往基坑支撑梁下逃生。
(2) 当围护桩位移超过预警值时, 使用现场准备的砂袋压载, 防止支护结构位移的发展。
⑵为了确保安全施工, 针对假设出现的几种险情, 制订如下应急措施:
(1) 围护桩滑移的应急措施。根据监测信息, 若发现围护桩位移超过预警值时, 应立即采取下列措施:停止拆撑作业;位移较大并有发展趋势时可在坑内增设内撑。内撑为水平撑或斜撑, 可用型钢或坚固的木料支撑。在坑内紧急垒堆砂袋或回填压载。
(2) 周边道路或地下管线破坏的应急措施。造成周边道路或地下管线破坏的直接原因就是围护结构位移或坑底土体隆起, 因此其预防措施是:加强施工监测, 实行信息化施工;对围护桩位移或土体隆起采取针对性的补救方案。
(3) 地表裂缝的应急措施。及时查明地表裂缝的原因, 采取相应措施阻止裂缝的发展, 及时用浓水泥浆灌缝。
6 结束语
由于城市建设的迅速发展, 城市深基坑大量出现, 周边施工环境日益复杂, 基坑支护结构钢筋混凝土支撑的拆除会对周边环境产生很大的影响, 也会影响基坑的施工安全, 所以基坑支撑拆除的施工技术也要不断提高, 在施工支撑拆除工程过程中认真落实好技术的控制。
摘要：本文以工程为例, 笔者介绍了工程的部署及情况, 详细阐述了基坑支撑拆除的施工技术、内支撑卸载措施与内支撑拆除质量控制等内容, 为类似的支撑拆除工程提供参考。
关键词：基坑支撑,拆除技术,质量控制,措施
参考文献
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[3]孙际河, 卢欣杰.某工程基坑内支撑梁拆除施工技术[J].山西建筑, 2010, (35) .
排桩内支撑支护结构优化设计方法 篇6
关键词：排桩内支撑支护结构,优化设计方法,施工效果
随着城乡一体化建设的不断加快, 我国建筑事业发展越来越快, 建筑工程的增多, 使得我国土地面积越来越少, 而且还出现了资源紧缺的问题, 为了缓解城乡发展与土地面积之间的矛盾, 建筑行业必须改革以往发展的路线, 大力开发地下空间资源, 并增加高层建筑工程的数量, 这样才能提高土地资源的利用率。排桩内支撑支护结构是高层建筑中比较常用的结构类型, 其在深基坑支护工程中应用比较多。在建筑工程中, 一般基坑越深, 施工难度则越大, 所以, 施工单位必须采取有效的措施, 优化排桩内支撑支护结构设计方法, 保证地基的稳定性, 这样才能降低安全事故发生的概率。
1 工程实例
某设计单位拟建一座建筑物, 其基本特征要求为:地上30层, 高99.80m;地下4层, 层高3.9m~5.1m, 层总高12.20m。现场自然地坪高-0.25m。平面尺寸为66m×45m。基坑东侧多为2层, 7层砖混结构, 距用地红线最近约为5.0m。基坑南侧和西侧均为砖混建筑结构, 基坑北侧主要为道路和市政管线, 用地红线距道路红线最近约为15.4m。
2 水文地质条件分析
建筑工程施工前, 首先要对施工场地所处环境的水文地质条件进行分析, 这也是保证排桩内支撑支护结构设计方案质量的前提。在绘制工程设计图纸前, 相关技术人员需要对项目建造地的自然环境进行勘察, 还要通过相关技术确定自然环境对工程项目施工质量的影响, 尤其需要对施工现场周边的水文地质条件进行调查, 检测出施工场地下是否存在地下水, 以及地下水运动是否会对施工项目造成影响。在本文案例中, 相关人员通过仔细的调查发现, 工程所处环境地形较为平坦, 基坑挖设的过程中, 机器需要一次穿过素填土、粉砂、粗砂、角砾等土质层, 该地基所处的土层强度较高, 属于强风化岩层。通过分析该工程水文条件调查报告发现, 施工场地地下水的来源主要是自然降雨, 地下水运动的方向是自北向南, 该地下水的水位比较稳定, 处于地下2.8m-3.2m左右。通过分析水文条件, 可以了解该工程的基坑支护方式, 本文案例中, 采用了排桩内支撑支护结构体系, 根据分析显示, 这种方式可以节省支护成本, 操作简单, 可以保证施工的安全性。利用排桩内支撑支护技术, 可以充分利用当地的自然资源, 而且符合因地制宜的设计原则。在工程动工前, 设计人员还要全面考虑影响工程质量的因素, 要根据施工场地的条件、基坑挖设的深度以及地下水情况, 对基坑支护方案进行优化与改进, 这样才能设计出最佳的工程方案。通过综合考虑与分析, 设计人员选择了排桩内支撑支护结构体系, 其比较适合当地水文条件以及地质条件。在基坑支护的过程中, 需要采用钻孔灌注桩的方式, 桩的直径是1.2m, 长度是23.4m, 桩之间的间距为1.5m, 在地基中有着四道支撑体系, 标高分别为2.6m、6.5m、10.5m以及15.5m。
3 排桩内支撑支护结构优化设计方法
排桩内支撑支护结构是有两部分构成, 一部分是排桩体系, 另一部分是内支撑体系, 在对这种结构的设计方法进行优化, 将两部分看做一个整体, 这样我们可以充分考虑他们相互空间作用。本文中采用的是平面整体分析的方法, 即将支撑杆件、腰梁作为一个整体, 视为一个平面体系, 设置若干支座, 借助大型有限元分析软件SAP2000进行分析, 得出支撑体系的内力与变形, 最终设计出各构件的截面。
4 A-A剖面结构设计计算
4.1 排桩体系设计计算
根据前而提出的排桩内支撑体系的结构优化设计方法, 以基坑东侧A-A剖而为例对排桩体系进行结构计算。排桩计算简图如图1所示。
考虑工况, 分段采用等值梁法计算排桩内力和各道支撑力, 计算结果见表1。
表1等值梁法计算结果
4.2内支撑体系的设计计算
内支撑系统由四道平而支撑和立柱组成。每道支撑包括环梁、腰梁和支撑杆。小同地质剖而计算求出的支撑系统需要提供的支护抗力是小同的, 设计支撑系统时按所需最大支护抗力计算, 第一, 二道取N=353k N/m, 第三, 四道取N=571k N/m, 支护抗力较小侧将山基坑外侧的被动土压力平衡。通过对计算结果分析比较得出: (1) 在×向双铰的支撑条件下, 环梁的弯矩最大, 支撑杆件的轴力最大; (2) 在将支撑体系的南侧与西侧的支座设置为固定支座的支撑条件下, 腰梁的弯矩最大。在内支撑体系中, 支撑杆件和环梁是主要的控制构件, 因此考虑选用第一种支撑条件下各构件的最小利内力组介来对各构件进行截面和配筋计算。最终确定四道钢筋混凝土内支撑各主要结构构件的截面几何尺寸分别为: (1) 第一道内支撑冠梁 (GL) :宽×高二1600mm×1000mm;第二道内支撑腰梁 (YL) :宽×高=1200mm×800mm;第三道内支撑腰梁 (YL) :宽×高=1200mm×800mm;第四道内支撑腰梁 (YL) :宽×高=1200mm×800mm; (2) 环梁 (HL) :宽×高=1200mm×800mm; (3) 支撑连杆 (LG) 截面:宽×高=800mm×800mm; (4) 角撑/琵琶撑/楼梯间对撑 (PPC) 截面:宽×高=600mm×600mm。
5 结论
在高层建筑施工前, 首先要对施工场地所处环境的水文地质条件进行调查与分析, 还要对施工现场的地下水运动情况、基坑深度、大小等因素进行综合考虑, 从而对工程需要选择的基坑支护体系进行准确判断。另外, 设计人员还需要利用有限元计算软件掌握基坑支护体系的参数, 从而优化基坑支护结构设计方法。在本文案例中, 设计人员根据施工现场所处的水文地质环境, 根据因地制宜的原则, 采用了排桩内支撑支护结构体系, 经过实践发现, 这种结构体系具有经济节省、操作方便等特点, 在施工的过程中, 对周围环境影响比较小, 而且有着良好的施工效果, 在高层建筑基坑支护中有着良好的应用前景。
参考文献
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某工程深基坑内支撑施工技术 篇7
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825,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.