基坑内支撑装配式换撑施工工法正文修改后.docx
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基坑内支撑装配式换撑施工工法正文修改后
基坑内支撑装配式换撑施工工法
编制单位:
中建二局第三建筑工程有限公司
主要编制人:
周凯、陈浩、李慧、牟岚、袁远
1前言
1.0.1随着地下建筑物越来越多,基坑开挖的规模不断扩大,深度不断加深,深基坑施工所带来的安全风险不断加大。
深基坑施工一项主要的安全隐患就是基坑支护结构超量变形引起周边构筑物沉降甚至坍塌。
现阶段深度比较大的基坑多采用内支撑+支护桩(或地下连续墙等,以下简称为支护桩)的支护方
式,主体结构的施工会与内支撑结构产生不可避免的冲突,内支撑结构影响主体结构施工时,则需要拆除内支撑。
在内支撑拆撑过程中,支护结构所受应力会产生突变,基坑拐角处等比较薄弱位置支护结构非常容易变形过大,如处理不当,会造成非常大的损失。
1.0.2本工法针对内支撑+支护桩支护方式拆撑过程中支护结构极易变形过大问题,我们在拆撑过程中设置了可周转的装配式的换撑构件,包括设置在预拆除内支撑投影范围内的装配式钢管斜撑构件、地下
室外墙、基坑支护结构、与底板或楼板相连的混凝土墩等,这些结构组成的拆撑加强构件共同受力,降低基坑变形量。
1.0.3本工法中相关技术已获得国家实用新型专利,专利号为ZL201520597428.9。
相关技术经查新,
技术水平属国内领先,科技查新报告标号为JS2016-295。
2特点
2.0.1通过本工法的运用,可大幅提高基坑安全性。
在拆撑过程中,通过在基坑内设施装配式加强构件,有效降低拆撑过程中支护结构的变形量,避免周边建筑物因基坑变形发生破坏。
2.0.2本工法可大幅提高施工速度。
本工法换撑构件中斜撑体系采用装配式钢管斜撑构件,有效提高材料周转效率,提高拼装速度,相较于其他换撑方法,施工速度提升明显。
2.0.3本工法符合绿色环保的施工理念。
工法中的斜撑采用装配式钢管斜撑构件,可周转使用,同时斜撑构件一侧使用与底板或楼板相连的混凝土墩,一侧与结构外墙连接,有效的利用了原有的构件。
工法整体符合绿色环保施工的理念。
3适用范围
3.0.1适用于采用内支撑支护方式的基坑施工中内支撑局部需提前拆除换撑的工程。
4工艺原理
4.0.1通过装配式钢管斜撑构件将地下室外墙、连接在底板或楼板上的混凝土墩连接在一起,再通过混凝土传力带将支护桩所受应力传递到地下室外墙。
通过整个装配式换撑体系,可将拆撑过程中的原内支撑构件所承受的部分水平应力消散到主体结构水平构件中,减少支护结构变形。
5工艺流程及操作要点
5.1工艺流程
构件设计T材料准备T混凝土墩定位T底板或楼板施工T混凝土墩施工及螺栓预埋T混凝土墩一侧钢管斜撑端部构件安装T地下室外墙施工及螺栓预埋T肥槽回填及混凝土传力带施工T外墙一侧钢管斜撑端部构件安装T装配式钢管斜撑标准构件安装T内支撑拆除T主体结构施工T上层肥槽回填及混凝土传力带施工T装配式换撑构件拆除T装配式钢管斜撑构件的回收与保养
5.2操作要点
5.2.1构件设计
1确定加强构件的施工位置
参考基坑拆撑前基坑监测数据、周边建筑的结构形式和设计单位提供的计算书、模型等,分析出支护薄弱位置,考虑增加拆撑加强构件。
2加强构件的需深化设计部位
本拆撑加强构件部分使用了原有结构,由于这些结构需承受支护结构传来的应力,所以要与设计单位对相关构件的受力情况进行复核。
在本构件设计过程中,区域内的底板(如为楼板需验算楼板和梁)水平后浇带处传力带、混凝土墩、混凝土外墙、肥槽混凝土传力带、装配式钢管斜撑等各构件的位置、参数都需要经主体设计单位和基坑设计单位复核受力情况,适当对相关设计进行调整。
5.2.2材料准备
本装配式换撑体系所用的装配式钢管斜撑构件分为两部分,包括两侧的两个端部钢管斜撑端部构件和中间的钢管斜撑标准构件。
根据计算结果,首先确定标准构件数量,标准构件长度为3m,钢管规格
根据相关计算参数从库存成品构件中选用,从材料库中直接领取即可。
钢管斜撑端部构件要根据设计图纸中斜撑构件的总长度和焊接角度,从之前回收的端部构件中筛选是否有满足要求的构件,如没有则需要重新加工端部构件。
5.2.3混凝土墩定位
1确定需要设置拆撑加强构件的范围。
2按照设计要求位置,在垫层或模板上放线定位。
5.2.4底板或楼板施工
按照相关设计要求先将底板或楼板钢筋绑扎,在进行底板或者楼板钢筋绑扎施工时,要将混凝土柱墩的竖向钢筋一同绑扎,要保证混凝土墩钢筋的锚固长度满足设计要求。
钢筋绑扎完成后,浇筑底板或
楼板混凝土。
为保证底板传力效果,在底板传力体系范围内的后浇带,应做提前封闭处理或设置传力带,相关处
理方式必须取得设计单位同意。
5.2.5混凝土墩施工及螺栓预埋
1按照设计要求绑扎混凝土墩钢筋,钢筋绑扎前,要先将混凝土墩范围内底板或楼板混凝土凿毛处
理。
2在混凝土墩钢筋绑扎完成后,在混凝土墩朝向外墙一面预埋螺栓,螺栓数量根据计算取值,螺栓
位置偏差不得大于3mm,同时要求螺栓锚入混凝土长度要满足设计要求。
3浇筑混凝土墩混凝土,注意混凝土分层浇筑并振捣密实。
混凝土浇筑前要对底板或楼板混凝土面
再进行清理。
5.2.6混凝土墩一侧钢管斜撑端部构件安装
在混凝土达到设计要求强度后,在混凝土墩的预埋螺栓上安装钢管斜撑端部构件。
端部构造为一段
钢管与打孔的钢板焊接,钢管另一侧焊接法兰盘,打孔钢板打孔布置与预埋螺栓布置相同,钢管长度及
焊接角度要与设计完全相符。
在进行螺栓上紧作业时,要配备力矩扳手,保证上紧力矩满足要求,安装
完成后要对钢管角度和位置进行复测,不满足设计要求要对端部钢管进行纠偏处理,纠偏处理可采用垫
设钢板等方式,如偏差过大,需重新加工端部构件。
混凝土墩侧钢管斜撑端部构件安装完成后如图525-1所示(水平受力构件以基础底板为例,楼板
参考此节点)。
预加工端部钢管组件丫/基础底板
图5.2.5-1
5.2.7地下室外墙施工及螺栓预埋
1按照设计要求绑扎地下室外墙钢筋,钢筋绑扎完成后,在墙体内侧预埋螺栓,最上部螺栓高度宜为内支撑底标高以下1m为宜,螺栓位置偏差不得大于3mm。
2地下室外墙模板支设高度宜为拟拆除内支撑底标高以下600m,混凝土浇筑高度同支模高度。
5.2.8肥槽回填及混凝土传力带施工
地下室外墙在达到设计要求强度后,将施工完成外墙外侧肥槽回填,回填要求分层夯实,分层夯实
系数及分层厚度要满足图纸要求。
回填端部钢管一侧钢板底标高后,在肥槽内设置混凝土传力带,传力
带厚度及配筋要求需根据设计计算结果选择。
5.2.9外墙一侧钢管斜撑端部构件安装
在混凝土达到设计要求强度后,在地下室外墙的预埋螺栓上安装钢管斜撑端部构件,方法同混凝
土墩侧安装方法。
地下室外墙侧钢管斜撑端部构件安装完成后如图528-1所示(水平受力构件以基础底板为例,楼
板参考此节点)。
图5.2.8-1
5.2.10装配式钢管斜撑标准构件安装
1钢管斜撑标准构件长度为3m,通过焊接在钢管两侧的法兰盘,与两侧的端部钢管构件连接。
法
兰焊接时,为保证焊接强度,需要在法兰和钢管间焊接加劲板,法兰及焊接节点参考图529-1。
图529-1
2将钢管斜撑标准构件的法兰与两侧钢管斜撑端部构件的法兰通过螺栓连接。
如两侧法兰间存在安
装误差,则在两个法兰间垫钢板或钢圈对误差进行补偿,螺栓拧紧时应配备力矩扳手,保证拧紧力矩达
到标准。
3在钢管斜撑标准构件安装完成后,在钢管上焊接应力计(每根均需要焊接)。
待上述混凝土构件混凝土强度均达到设计要求,可以对内支撑进行拆除。
在拆除时选取机械拆除为主、人工破除为辅的拆撑方法,这样既可确保周边安全又可保证施工进度。
内支撑拆除过程中,要全程对基坑变形和周边建筑沉降进行观测,如有异常必须立刻停止拆除作业。
5.2.12主体结构施工
待内支撑拆除完毕后,将内支撑对应楼层的主体结构进行施工。
5.2.13上层肥槽回填及混凝土传力带施工
待主体结构混凝土强度达到设计要求强度后,进行上层的肥槽回填施工,回填要求同527要求,
传力带厚度及标高参考设计要求。
5.2.14装配式换撑构件拆除
换撑构件拆除需要达到以下三个条件。
1与所拆除内支撑临近标高的结构楼板施工完成且混凝土强度达到设计强度。
2肥槽回填完成,并在相应结构楼板位置的混凝土传力带施工完成,且混凝土传力带强度达到设计
强度。
3对基坑监测数据及钢管应力计数据进行分析,各项数据均不得有突变,数据趋于稳定。
满足上述三个条件后,可以进行斜撑拆除,拆除时不得一次性拆除,必须试拆除,拆除后分析相关
检测数据,如无突变,则先隔一拆一,在拆除完全数的一半后,再对监测数据进行分析,如无突变,则可全部拆除。
整个拆除过程中,都要对支护结构水平位移和周边建筑沉降进行全程监测。
5.2.15装配式钢管斜撑构件的回收与保养
待斜撑构件拆除后,分类摆放并刷油养护,运输至公司材料库统一保管,供后续项目继续使用。
6材料与设备
表6.1主要材料表
序号
材料名称
规格型号
用途
1
钢管
参设计
装配式钢管斜撑构件
2
法兰盘
参设计
斜撑构件连接
3
钢板
参设计
钢管与螺栓连接
4
预埋螺栓
参设计
混凝土预埋
5
钢筋(HRB400)
参设计
主体结构及混凝土墩
6
混凝土
参设计
主体结构、混凝土墩及混凝土传力带
7
素土或3:
7灰土
参设计
肥槽回填
表6.2主要施工机具设备表
序号
设备名称
用途、基坑监测
1
TC2003电子全站仪
测量放线
2
水准仪
测量放线、基坑监测
3
车床、冲床、铳床
构件加工
4
电焊机、切割机、冲击钻
构件安装与加工
5
游标卡尺、卷尺和线锤
辅助测量和检测
6
3T电动葫芦
吊装移动
7
破碎锤
内支撑拆除
8
挖掘机
建筑垃圾清运
7质量控制
7.1执行标准
7.1.1执行标准:
《钢结构工程施工质量验收规范GB50205-2011》、《建筑钢结构焊接技术规程
JGJ81-2002》、《混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204-2015》、《建筑基坑支护技术规程
JGJ120-2012》、《建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012》。
7.2混凝土墩质量保障措施
7.2.1在混凝土施工时,要保证钢筋锚固长度达到设计和规范的要求。
7.2.2预埋螺栓在进行埋设时,要保证预埋螺栓位置无偏差,在混凝土浇筑时,要保证螺栓不移位。
7.3混凝土外墙质量保障措施
地下室外墙作为整个体系的主要传力构件,承载着直接将支护桩受力传到到钢管支撑的上的重要作用。
7.3.1浇筑时要分层浇筑分层振捣,保证混凝土密实。
7.3.2进行肥槽回填土施工时,要保证回填土分层夯实,夯实系数满足设计要求。
7.3.3混凝土传力带标高要控制好,保证支撑力能顺利通过混凝土传力带传递到支护桩上。
7.3.4预埋螺栓在进行埋设时,要保证预埋螺栓位置无偏差,混凝土浇筑时要对螺栓做好保护。
7.4钢管斜撑构件安装质量保障措施
7.4.1在进行端部钢管构件安装时,要计算好钢管的长度和角度,钢管安装要精确,保证端部钢管上的法兰与标准斜撑钢管法兰紧密对接。
7.4.2焊缝要求饱满无缺陷,焊缝质量等级满足二级焊缝要求。
7.4.3斜撑构件法兰盘螺栓上紧力矩必须满足要求。
7.4.4斜撑构件上焊接应力计时,必须焊接牢固,以免过程中应力过大焊缝脱开。
8安全措施
8.0.1安全措施设计应满足施工作业时人员垂直、水平交通安全需要和施工作业时的操作、安全需要。
相关标准执行《建筑机械使用安全技术规程JGJ33-2001》、《建筑施工安全检查标准JGJ59-99》、《建
筑施工高处作业安全技术规范JGJ80-91》、《北京市建筑工程安全操作规程DBJ01-62-2002》等中相关规定。
8.0.2根据工程的实际情况,分析重大危险源并制定相应的应急预案。
8.0.3所有可能坠落的物体必须放在完好的工具袋内,并将工具袋系好固定,不得直接放在梁面、翼缘板、走道板等物件上,以免坠落。
每道工序完成后作业面上不准留有杂物,以免通行时将物件踢下发生
坠落打击。
8.0.4当风速达到15m/s(6级以上)时,必须停止吊装作业。
并试运行符合安全要求。
作业人员必须经安
并做好数据分析。
内支撑拆除过程中,应全
如出现数据突变,因立即停止拆撑作业并
8.0.5作业前必须检查所用设备、作业环境、照明设施等,全培训考试合格,上岗就业。
8.0.6施工过程中,应每天进行两次全面的基坑监测工作,程对基坑变形、临近建筑物沉降及斜撑构件应力计进行监测,分析原因。
如监测数据超过预警值,因立即组织人员疏散。
8.0.7操作人员作业时必须扎紧袖口,理好衣角,扣好衣扣,严禁戴手套。
8.0.8在高处焊接时使用脚手架作为操作平台,必须满铺脚手板,临边应搭设防护栏杆,并张挂安全网,操作工人系好安全带。
8.0.9钢管斜撑安装时,要保证吊装构件稳定牢固,在高处安装时,要保证脚手架稳固,工人佩戴好安全带。
8.0.10作业区内除必要的小型构件及安装工具等,沿1m以内不得堆放其它物品。
8.0.11所有电动工具必须在使用前由电工做防漏电测试,不得带病或超负荷运作,并有可靠的接地接零装置。
8.0.12如果构件需要使用电焊机焊接时,要遵守电焊机的使用规程,焊接人员的防护用具要齐备,防漏电,防火花溅落。
9环保措施
9.0.1严格执行《建筑施工现场环境与卫生标准》(JGJ146-2004),建立施工现场环境保护管理、环
境卫生管理和检查制度。
9.0.2按照国家现行标准《建筑施工场界噪声限值及其测量方法》(GB12523-12524)制定降噪措施,防止施工噪音污染,建立健全控制人为噪声的管理制度。
选用低噪声或备有消声降噪设备的施工机械。
尤其是内支撑拆除作业,严禁夜间施工,施工期间要与周边居民做好沟通。
9.0.3施工垃圾采用袋装并运至指定垃圾场,严禁随意凌空抛撒,施工垃圾应及时清运,地面适量洒水,减少污染。
9.0.4进场构件的运输车辆经清洗后出场,严防车辆携带泥沙出场造成遗撒,进场的石材包装完好,无灰尘随风飞扬。
9.0.5每晚22时至次日早6时,严格控制强噪声作业,严禁进行内支撑拆除作业,并以隔音棚或隔音罩进行封闭。
9.0.6钢构件在支设、拆除和搬运时,必须轻拿轻放,上下、左右有人传递。
晚间作业禁止使用大锤,减少噪音。
9.0.7施工照明灯的悬挂高度和方向要考虑不影响居民夜间休息。
9.0.8严格按有关文件要求布置施工临时设施,保证施工结束后及时撤场,尽快恢复原状。
9.0.9施工现场设立专门的废弃物临时存贮场地,废弃物应分类存放。
对有可能造成二次污染的废弃物必须单独贮存、设置安全防范措施且有醒目标识。
9.0.10废弃物的运输确保不散撒、不混放,送到政府批准的单位或场所进行处理、消纳。
对可回收的废弃物要回收再利用。
9.0.11对施工机械进行全面的检查和维修保养,保证设备始终处于良好状态,避免噪音、泄漏和废油、废弃物造成的污染,杜绝重大安全隐患。
9.0.12项目经理部配置粉尘、噪声等监测器具,对场界噪声、现场扬尘等进行监测;委托环保部门定期到场对各项环保指标进行测试。
项目经理部对环保指标超标的作业要及时采取有效的控制措施。
10效益分析
本工法的应用解决了工程中的技术难题,在加快了换撑施工速度的情况下,保证了基坑安全,同时通过利用原设计中已有的构件,有效降低了人员和材料。
以金融街(南开)中心项目为例,若采用原设计的注浆加固方式,每100延米注浆费用约为65万元,采用本工法后,每100延米综合费用约为15万元,所以相较于原设计,本工法每100延米综合节约成本约50万元,施工速度也大幅得到提升。
同时通过此种拆撑加强方式,有效降低了基坑变形情况,防止周围建筑物出现沉降,本项目未因拆撑产生房屋沉降的投诉,取得了良好的社会效益。
11工程实例
天津金融街(南开)中心(即融汇广场1、3号商业、1-4号楼及地下室)项目北区基坑工程
天津金融街(南开)中心项目分为南北区,北区基坑总面积约39709m2,土方开挖深度12.2-13.4m,采用止水帷幕+支护桩+钢筋混凝土内支撑支护结构。
基坑边线距离周边居民楼最近距离为6.37m,周边居民楼建造时间较早,抗变形能力弱,需要降低其在拆撑过程中所受影响。
本项目地下两层,基坑设置两道内支撑,下部内支撑要求在底板施工完成并将肥槽回填后拆除,上部内支撑要求在地下二层顶板施工完成并将肥槽回填后拆除,局部基坑边线距离周边建筑物较近位置,需要基坑外注浆加固后,方可进行内支撑拆除。
本工程在内支撑拆除时,在项目南侧距离距离楼较近且支护较为薄弱的约50m范围内,在基坑内基坑内使用了装配式换撑。
在内支撑拆除过程中,通过在斜撑上埋置应变计,比较应变计拆撑前后应力变化量,得出斜撑在拆撑后已将支护结构的水平力传递至混凝土底板,薄弱位置的周边居民楼没再出现拆撑前沉降大且接续下降的现象,实施效果良好。
天津水岸银座大厦工程天津水岸银座工程项目位于天津市河东区,海河东路与十二经路交口,基坑周长约472.3米,基坑
面积约14395.5m,坑开挖深度10.7m-11.9m。
采用止水帷幕+内支撑+钢筋混凝土内支撑支护结构。
北侧为一排5层砖混住宅楼,基坑距该楼最近处约为6.5米。
本工程支护方式及换撑、拆撑方式均与金融街(南开)中心项目类似,通过在薄弱位置使用本工法中的装配式换撑,获得了良好的实施效果。
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