内支撑换拆撑施工工法1121.docx
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内支撑换拆撑施工工法1121.docx
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内支撑换拆撑施工工法1121
局部内支撑换、拆撑施工工法
工法编号:
编制单位:
中建一局集团第三建筑有限公司
主要执笔人:
孙睿昂、徐俊、郑永超
1前言
目前,随着国内城市建设步伐加快,对施工进度提出了更高的要求。
当基坑采用混凝土内支撑形式时,如何让处于内支撑结构下的结构主体顺利向上施工,成为一个施工课题。
为了保证地下结构主体连续施工,加快其施工进度,通常采用换撑来拆除与结构主体冲突的内支撑。
天津于家堡金融区起步区03-21地块,由于工程周边多家施工单位于同一基坑内同时施工,整体拆除内撑需各总包均施工完成负三层顶板,拆撑时间变数较大,为加快主楼的施工进度,并保证换、拆撑后基坑的稳定,施工时采用工具式组合内支撑技术,通过在其主楼地下三层布置斜钢撑、在地下空间布置钢对撑和在地下三层底板及顶板后浇带处布置传力构件,在结构与基坑围护桩之间浇注混凝土换撑板带、进行有效回填等一系列措施,将基坑一侧的土压力连续传到另一侧,在保证整个基坑稳定的前提下,提前拆除了影响03-21地块主楼结构上部施工的内撑。
使主楼可在整体拆撑前继续上部结构施工,有效保证了施工进度的连续性,取得了良好的经济效益。
2工法特点
2.0.1成功推广了工具式组合内支撑新技术,并对内支撑与结构冲突的问题提出了解决方案。
2.0.2对于需要局部拆除内支撑的部位,既能满足基坑稳定性要求,又可局部提前拆除影响结构施工的内支撑,可明显加快施工进度。
3适用范围
本工法适用于内支撑基坑支护体系,局部需要提前拆除局部内支撑,加快结构主体施工进度的情况。
4工艺原理
换撑原理就是让支护桩因内支撑拆除所产生的部分应力通过传力构件或者钢构件传递给具有足够承载能力的第三者,从而达到新的受力平衡。
本工程通过在主楼地下三层布置斜钢撑、在地下空间布置钢对撑和在地下三层底板及顶板后浇带处布置传力构件,在结构与基坑围护桩之间浇注混凝土换撑板带、进行有效回填等一系列措施,最终完成换、拆撑施工(换撑传力构造图参见图4-1)。
图4-1换撑传力构造图
5施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程
5.2操作要点
5.2.1底板后浇带传力构件埋设,底板浇筑
底板后浇带需要预埋传力钢构件(传力构件埋设及底板浇筑施工工艺流程参见图5.2.1-1),施工中的具体要求有如下几点:
图5.2.1-1底板传力构件施工工艺流程图
1底板后浇带传力构件采用Q345级钢,按图5.2.1-2所示进行加工制作。
图5.2.1-2底板后浇带传力构件构造图
2传力构件满足不大于3m间距(实际可按2800mm放置一个),且避开地梁、墙边及后浇带转角处至少10cm。
3传力构件在底板底筋绑扎完毕后进行预埋,预埋后进行上铁钢筋绑扎,需注意传力构件的位置准确,并且在绑扎钢筋完毕后对传力钢构件进行加固,(可采用焊接短钢筋头将封头板和马凳钢筋间进行连接的方式),以确保浇筑混凝土时传力构件无偏位及变形。
4浇注混凝土过程中,要保证传力钢构件位置的准确性。
需派1~2名守护工。
如发现偏差和位移,应即时校正。
浇筑混凝土需注意自钢构件一侧浇筑至另一侧,以免两侧同时浇筑时无法排气形成空洞,导致传力构件与混凝土无法紧密连接。
5.2.2斜钢撑牛腿安装
斜钢撑牛腿分为上牛腿和下牛腿(详见图5.2.5-3),其中上牛腿为现浇混凝土牛腿,下牛腿为钢牛腿(斜钢撑牛腿安装施工工艺流程参见图5.2.2-1)。
施工中的具体要求有如下几点:
图5.2.2-1斜钢撑牛腿安装施工工艺流程图
1现浇上牛腿按图5.2.2-2并结合现场进行配筋。
图5.2.2-2上牛腿示意图
2为保证上牛腿施工时不影响底板结构施工,操作架搭设成悬挂架,底部满铺一层脚手板及一层水平兜网,腰梁上部搭好临边防护。
3现场放线定位后,若有内撑中次梁影响钢撑安装需将内撑次梁先进行拆除。
无法拆除部位将现浇斜牛腿增大,保证与斜钢撑接触平面1500mm宽。
埋件在混凝土浇筑前居中预埋。
4在浇筑现浇混凝土牛腿时需留置试块。
5下牛腿采用钢牛腿,其中预埋件在底板混凝土浇筑前预埋,需要注意定位准确,大样图见图5.2.2-3所示。
图5.2.2-3钢牛腿大样图
5.2.3底板换撑板带施工
为了保证东西向连续传力,需要在21地块主体结构负三层外墙与围护桩、B2线南北向地下空间负二层外墙空隙间施工换撑板带。
施工中的具体要求有如下几点:
1底板换撑板带采用C40素混凝土,厚500mm,若遇底板降标高处,素砼换撑板带也降标高,保证换成板带顶标高比底板高200mm,保证密实。
2底板换撑板带施工前,需要将侧墙防水及保护层施工完成。
5.2.4架设钢对撑,并在单根钢撑施加50t预应力
为了保证东西向连续传力,需要在B2线南北向地下空间架设钢对撑(架设钢对撑施工工艺流程参见图5.2.4-1)。
施工中的具体要求有如下几点:
图5.2.4-1架设钢对撑施工工艺流程图
1钢对撑埋件需在绑扎侧墙钢筋时进行预埋,保证预埋件中心、钢对撑中心线与素混凝土换撑板带中心线重合。
预埋件可使用短钢筋头与墙水平筋进行焊接固定,以保证浇筑砼时不发生偏位。
若发生偏位,需通过结构植筋并补焊钢板进行位置修正。
B2线南北向地下空间钢对撑预埋件大样图见图5.2.4-2所示。
图5.2.4-2B2线南北向地下空间钢对撑预埋件大样图
2钢对撑临时支架需单独进行搭设,不得使用模板架代替。
3每根钢对撑安装到位后需施加50t预应力。
3B2线南北向地下空间钢对撑架设范围、平面布置图及剖面图见图5.2.4-3、5.2.4-4、5.2.4-5所示。
图5.2.4-3图5.2.4-4
B2线南北向地下空间钢对撑架设范围图B2线南北向地下空间钢对撑平面布置图
图5.2.4-5B2线南北向地下空间钢对撑剖面图
5.2.5架设斜钢撑,并在单根钢撑施加50t预应力
1临时支架搭设需单独进行搭设,不得使用模板架作为斜钢撑临时支托。
2斜钢撑与上下牛腿之间用楔形钢块楔紧。
3每根斜钢撑安装到位后需施加50t预应力。
4斜钢撑架设范围图、平面布置图及剖面图见图5.2.5-1、5.2.5-2、5.2.5-3所示。
图5.2.5-1斜钢撑架设范围图图5.2.5-2斜钢撑平面布置图
图5.2.5-3斜钢撑剖面图
5.2.6第一次拆撑(爆破拆除局部角撑)
1为不影响03-21地块主楼的施工进度,先行拆除影响核心筒及主楼施工的角撑(第一次换、拆撑范围参见图5.2.6-1)。
图5.2.6-1第一次(局部)换、拆撑范围图
第一次换、拆撑需满足以下条件:
1)03-15、16、21、22、25、26各地块底板完成,达到设计强度。
2)全部底板后浇带传力构件埋设完毕。
3)下牛腿部位主体结构底板局部加强完毕。
4)B2线地铁底板及部分侧墙施工完毕,在03-15地块裙房位置与16地块对应位置及03-21地块主楼范围与22地块对应位置架设钢对撑,以保证东西向传力(详见图5.2.4-3、5.2.4-4)。
5)架设斜钢撑,并单根钢撑施加50吨预应力。
根据设计计算,最终03-15地块西侧架设8根;03-21地块西侧架设8根。
现场可根据实际情况适当挪动,以便施工(详见图5.2.5-1、5.2.5-2)。
6)确认换撑构造措施到位后拆除上述范围内的角撑及边桁架。
2由于周边多家施工单位于同一基坑内同时施工,拆除内撑对各家施工都有影响。
为加快拆撑速度,在局部拆撑时采用爆破拆撑(爆破拆撑施工工艺流程参见图5.2.6-2)。
施工中的具体要求有如下几点:
图5.2.6-2爆破拆撑施工工艺流程图
1)爆前补孔、清孔作业:
在支撑爆破前安排空压机、凿岩机进场,对该道支撑、围檩全部区域进行补孔、吹孔,原来因特殊情况未埋孔以及不合格的孔,将采用人工钻孔处理,并将预埋孔内残存的纸管杂物逐一清除,做好爆前准备工作。
2)搭设支撑爆破防护天棚:
防护棚采用钢管、竹笆、安全网制作。
上下两层竹笆一横一纵排列,竹笆与竹笆搭接20cm铺设。
竹笆与钢管之间用铁丝扎牢。
开阔处用井字架支撑,井字架钢管用扣件连接,井字架钢管间距1.8m。
防护棚为双层结构,设在地面上,完全靠钢管井字架支撑。
垂直脚手架(钢管)与支撑距离不小于1.5m。
顶棚底层钢管间距纵向间距1.8m,横向间距不大于0.5m。
顶层压管间距不大于1.5m。
支撑爆破时防护天棚示意图详见图5.2.6-3所示。
图5.2.6-3支撑爆破时防护天棚示意图
3)实施爆破作业:
根据各地块施工进度的安排,在做好防护条件下,支撑系统进行连续爆破作业。
持证爆破员按设计药量做成各类不同规格的药包,并将由RH-Y-2型乳化炸药与8号工业雷管组合而成的药包逐个放入预埋孔底部,用木质炮棍将黄沙填入堵塞,随后将支撑中的药包用非电导爆管将其分成小区联接成块,最后用延迟雷管按爆破顺序将每个区块复式联接,形成可靠的起爆网络。
检查工作与清场警戒工作完成后,即可开始爆破作业。
装药结构及起爆网络详见图5.2.6-4、5.2.6-5所示。
图5.2.6-4装药结构图
图5.2.6-5起爆网络示意图(局部)
4)爆后清理作业:
爆后由工程师和爆破员首先进入基坑检查爆破作业情况,如发现有未爆的哑炮,即由爆破员手持吹气管,利用空压机的高速气流将炮孔内的黄沙与未爆药包一起安全吹出。
废雷管按爆破条例集中销毁。
在拆除了现场防护架后,组织施工人员及时用风镐清理混凝土和钢筋,清理时必须派安全员、爆破员到场监护。
5.2.7负三层顶板后浇带传力构件埋设,顶板浇筑
1负三层顶板后浇带传力构件采用Q345级钢,按图5.2.7-1所示进行加工制作。
图5.2.7-1负三层顶板后浇带传力构件构造图
2负三层顶板后浇带与主次梁相交处放置传力构件,其中主梁里面并排放置两个传力构件,浇筑混凝土前要对传力构件进行加固。
3其他操作要点参照5.2.1。
5.2.8B2线南北向地下空间负二层顶板浇筑
由于B2线南北向地下空间位于基坑正中间,为了保证东西向连续传力,在第二次拆撑前需完成负二层顶板浇筑施工。
5.2.9空隙回填,-3F顶板换撑板带施工
为了保证东西向连续传力,需要将21地块主体结构负三层外墙与围护桩、B2线南北向地下空间负二层外墙空隙间填实,并施工顶板换撑板带。
施工中的具体要求有如下几点:
1在回填前,需要将侧墙防水及保护层施工完成,其中保护层采用50厚聚苯板。
2回填采用中粗砂,水冲密实。
3顶板换撑板带采用C40素混凝土,厚500mm,若遇顶板降标高处,素砼换撑板带也降标高,保证顶标高与顶板标高齐平。
5.2.10第二次拆撑(机械拆除除B3线外其余内撑)
1为配合各地块地下结构顺利向上施工,需拆除除B3线上覆东西向撑外的剩余水平支撑(第二次换、拆撑范围参见图5.2.10-1)。
图5.2.10-1第二次换、拆撑范围(除B3上覆部分外的其余水平支撑)图
第二次换、拆撑需满足以下条件:
1)03-15、16、21、22、25、26各地块地块-3F顶板完成,达到设计强度。
2)B2地铁-2F顶板施工完毕,且达到设计强度。
3)6地块-3F顶板后浇带传力构件全部埋设完毕。
4)B2地铁-2F外墙与主体结构-3F外墙间空隙充分有效回填,且换撑板带施工完毕,以保证东西向传力。
5)主体地下室-3F顶板以下与围护桩间空隙应充分回填,且换撑板带施工完毕,达到设计强度。
6)确认上述换撑构造措施到位后拆除本次拆撑范围内的水平支撑。
2由于爆破拆撑影响范围比较大,实施爆破作业时将影响周边各个地块的施工。
为了减小拆撑对施工进度的影响,在第二次整体拆撑时采用机械拆撑(机械拆撑施工工艺流程参见图5.2.10-2)。
施工中的具体要求有如下几点:
图5.2.10-2机械拆撑施工工艺流程图
1)机械拆撑前做好钢筋、预埋件的保护。
2)机械拆撑时确保施工区域无其他施工作业。
3)拆除作业进行两天后安排清运渣石,基坑内用小铲车进行渣石归堆,同时用人工配合,渣石归堆后用汽车吊吊至基坑旁边,随后外运。
6材料与设备
6.1材料
主要材料见表6.1。
表6.1主要材料表
序号
材料名称
型号
单位
数量
备注
1
钢支撑
609mm
t
174
加预应力50t
2
底板传力构件
/
t
43.44
-3层底板后浇带
3
顶板传力构件
/
t
10.15
-3层顶板后浇带
4
钢牛腿
/
t
10.43
钢牛腿
5
钢板
20mm
t
1.41
预埋件
6.2设备
主要机械设备见表6.2。
表6.2主要机械设备表
序号
名称
规格型号
数量(每工作面)
用途
1
汽车吊
50t
1辆
钢支撑吊装
2
大型板车
12m
1辆
钢支撑运输
3
全站仪
瑞士徕卡TCRA1202R100
1套
基坑沉降测量
4
电子水准仪
瑞士徕卡DNA03
1套
基坑监测
5
电焊机
BX1-500
2台
焊接钢板
6
千斤顶
YCQ-40
4台
钢撑施加预应力
7
冲击钻
HILTI、TE76
4台
炮眼钻孔
8
风镐
益达
2台
剔凿
7质量控制
7.0.1建立健全质量管理制度和质量保证体系,并认真贯彻执行。
7.0.2详细调查施工中可能存在的质量隐患,有针对性地制定切实可行的保证措施。
7.0.3严格把好材料关。
对进场的物资、设备等严格进行质量检验与评定,禁止使用不合格品。
7.0.4提高现场施工精度,尤其是钢斜撑、钢对撑和预埋板的安装精度以及上下牛腿楔形块的施工质量。
轴线长度测定时尽量使用通尺,减少测量累计误差和安装偏差。
7.0.5第二次换拆撑范围比较大,拆撑情况较为特殊,构造措施受力不确定,且影响整体安全的因素较多,为此现场应加强施工质量控制,并做好预防斜撑失效等突发事件的准备。
8安全措施
8.0.1在施工中,始终贯彻“安全第一、预防为主”的安全生产工作方针,贯彻实施《建筑工程安全生产条例》,严防各类事故发生,确保施工顺利进行。
8.0.2详细调查施工中可能存在的安全隐患,有针对性地制定切实有效的防护措施。
8.0.3严格控制进场物资、设备等的质量,并对物资、设备等及时报废,杜绝安全隐患的存在。
8.0.4易燃易爆物品如氧气、乙炔等应存放到工地指定放地点。
由专人管理,有消防防火措施,配备消防器材,有警告标志。
易燃易爆物品操作之后,要检查现场,消除隐患。
8.0.6拆除作业现场周围应设禁区围拦、警戒标志,派专人监护,禁止非拆除人员进入施工现场;拆除工作应自上而下依次进行,禁止上下层同时拆除或逆向操作。
8.0.7在进行拆除作业时,要求几人协同作业,不得一人单独施工,在施工过程中工长和安全员要进行巡视和旁站管理,及时纠正违章操作。
8.0.8拆除内支撑前后要增加基坑监测记录,当拆除过程中基坑监测出现预警情况时,立即停止作业,采取应急措施(比如增加临时钢支撑)消除危险以保证基坑的安全和稳定。
8.0.9爆破作业应严格执行《爆破安全规程》,爆破实施前,明确警戒区域,规定联络和起爆信号,派出警戒人员,清理现场和警戒区域,指挥员与各警戒点联络确认无误后方可下达起爆命令。
起爆后由爆破技术人员进入现场详细检查确信无拒爆现象和险情后,才能解除警戒,发现问题及时解决。
爆破前要搭设防护棚,确保爆破飞散物不飞出防护棚外。
8.0.10夜间施工必须先办理好夜间施工许可证,并有足够的照明。
9环保措施
9.0.1建立健全施工现场环保管理制度和管理机构,并认真落实到实际施工中。
9.0.2详细调查施工中可能存在的影响环境的因素,有针对性地制定切实可行的保护措施。
9.0.3优先选用先进的环保机械,平时加强对机械设备的养护,确保其处于良好的工作状态。
9.0.4施工时注意控制噪音、扬尘,做到文明施工、不扰民。
9.0.5在机械拆除作业前和作业过程中,要对将拆除的部位进行喷水润湿,以免在拆除过程中产生的灰尘影响人身健康和污染环境。
9.0.6选择合适的天气进行爆破,避开大风天气,防止产生大量扬尘。
9.0.7支撑拆除后的废料,均作外运处理。
外运过程中要防止废料散落造成沿途污染。
10效益分析
10.0.1通过换撑技术使原本需第二次拆撑后方可施工负二层主体结构的主楼进度提前78天,取得了良好的经济效益。
第一次拆撑(局部拆撑)完成
第二次拆撑(整体拆撑)完成
节点时间
2011年2月21日
2011年5月10日
主楼节点进度
地下3层顶板
地上2层顶板
主楼提前施工
78天
10.0.2在工程施工过程中,结合工程设计要求和施工现场具体情况,采用了工具式组合内支撑技术,缩短了施工工期,降低了施工成本,确保了基坑的安全和稳定,取得了良好的经济效益。
10.0.3在局部拆除角撑时采用爆破拆除,加快了拆撑速度。
爆破前搭设防护天棚,有效地减弱了因爆破而产生的噪音和粉尘,取得了一定的环保效益。
11应用实例
11.1于家堡金融区起步区03-21地块工程
11.1.1工程概况
于家堡金融区起步区涵盖03-15、16、21、22、25、26六个地块,基坑平面尺寸约为400×250m,占地约10万m2,普遍开挖深度13~14m,塔楼局部开挖深度15m,其中包括南北向与东西向两条地铁线路,南北向地铁基坑开挖深度为16.05m,东西向地铁开挖深度为23.1m。
其中于家堡金融区起步区03-21地块工程,位于天津市滨海新区于家堡金融区中心位置。
地上建筑面积为88900m2,地下建筑面积为31573m2。
主楼地上34层,地下3层,建筑高度155.6m,结构形式为框剪结构。
西南角的裙楼高度为27.75m,4层;东北角的裙楼高度为24.00m,4层;东南角的裙楼高度为42.15m,8层。
地下空间地下建筑面积约为66509m2,地上建筑面积约为907m2,其中南北向地下二层,东西向地下三层,结构形式为框架结构。
本工程2010年9月6日开工,2012年6月30日竣工。
其中内支撑拆、换撑施工于2010年11月15日开始埋设负三层底板后浇带传力构件起,2011年5月10日完成除东西向地下空间上方的内支撑以外所有内支撑的拆撑工作,历时149天。
11.1.2工程应用
结合于家堡金融区起步区03-21地块工程内支撑换、拆撑的实际施工情况,加快了整个地块的施工进度,尤其是主楼的施工进度,成功推广了工具式组合内支撑的技术,总结出了内支撑换、拆撑的工法。
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