建筑深基坑安全支护工程换撑设计与施工_徐卫国

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2 基坑内支撑换撑设计
2.1 设计原则
根据现场实际情况,基坑坑壁支护桩施工质量,基 坑开挖后实际地质情况,力求设计合理、适用、安全、操
作方便、经济,确保结构本身安全度、边坡整体稳定性、 相邻建筑物安全以及施工过程中的作业人员安全。
2.2 内支撑换撑设计方案
因本工程基坑坑壁支护设计单位对内支撑换撑没 有详细设计,但在支护设计时已对内支撑拆除需进行换 撑各种不利工况进行了综合考虑。而本工程内支撑拆除 换撑设计工作建设方要求由施工单位自行完成换撑设 计工作及施工,而且建设方要求换撑设计要得到结构工 程师及原支护设计单位审核认可,以确保结构稳定、边 坡安全及施工安全。
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每拆一道支撑应连续观基坑位移及沉降情况,保证有安 全措施。
⑺支撑短柱主筋伸入地下室底板或地下室外墙水 平锚固长不大于 300mm,末端需弯折,锚固长度要为 300d。
4 内支撑换撑施工技术
4.1 换撑短柱施工顺序
本工程内支撑拆除前换撑施工采用先二后一自下 而上逐道进行施工方法。
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建筑深基坑安全支护工程换撑设计与施工
徐卫国 (二十三冶建设集团有限公司)
摘 要:从安全施工角度看,深基坑工程施工是重大危险源,有坍塌、滑坡、高处坠落的危害,本文结
合工程实例和笔者多年建筑工程技术实践管理经验,对建筑深基坑工程支护换撑设计方案要点进行 了详细论述,并结合项目实际和设计要求,对换撑施工工艺和施工质量、施工安全控制进行了详细探 讨,对施工后换撑部位和建筑物位移沉降监测进行了简要分析、说明,并得出了科学合理的结论。
⑴对短柱使用各种原材料进行严格检查、检测,所 有原材料均使用结构施工用材料。
⑵派专人负责换撑短柱施工,监督并跟踪检查质量 和安全。
⑶施工前进行换撑短柱施工详细技术交底及安全 技术交底。
⑷在浇筑混凝土前。除班组自检外,进行互检、专 检,同时还请监理进行质量及安全监督、把关。
⑸在浇筑混凝土地点进行换撑短柱混凝土试块取 样及制作,真实反映换撑短柱强度。
⑹为提高换撑短柱早期强度,不延误地下室结构施 工进度,在混凝土中掺加早强剂,提高短柱混凝土早期 强度。
⑺对短柱混凝土配合比,坍落度,和易性,现场派人 进行严格检测及控制,浇筑时派专人跟踪检查。
⑻对换撑短柱顶面标高、截面尺寸严格控制,特别 是截面尺寸现场控制采取逐根检查,截面尺寸的偏差控 制宁大不小。
【参考文献】
[1]《建筑基础支护技术规程》JGJI20-99;北京;中国建筑工业出 版社,1999。 [2]《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002;北京;中国建筑工业出 版社,2002。 [3]刘建航、侯学渊;基坑工程手册[M];中国建筑工业出版社
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【参考文献】
[1](GB50010-2002)混凝土结构设计规范 [2].博学怡。带转换层高层建筑结构设计建议[J].建筑结构学 报,2004,20(2):12-22 [3]高层建筑混凝土结构技术规程,JGJ3-2002,中国建筑工业出 版社,2002。 [4]唐兴荣.高层建筑转换层结构设计与施工[M].北京:中国建筑 工业出版社,2002.
⑼对换撑短柱养护规定每间隔两小时浇水养护并 覆盖湿麻袋,使混凝土始终处于湿润状态。
6 内支撑拆除后基坑位移, 周边地面及建 筑物沉降观测
本工程在拆除水平内支撑期间及拆除后,由专人每 天对基坑位移、周边地面、建筑物沉降、支护桩钢筋应力 进行了观测,从观测结果看基坑位移、周边地面、建筑物 的沉降支护桩钢筋应力均在支护设计规定位移量及沉 降值范围内,没有出现异常现象,同时地下室结构施工 完后,方才进行地下室外墙防水及回填,期间历时近四 个月。整个基坑支护处于稳定状态,没有发生坍塌、滑 坡、高处坠落等安全事故,由此可见,本工程换撑设计和 施工是可行的,取得了良好的效果,取得了有益的施工 经验。
⑴经过计算选用了安全和已竣工的商住楼工程理 的支撑体系,保证了结构和施工安全。
⑵通过计算,调整了钢筋间距,每根框支梁预留两 条落棒带,解决了混凝土下落及振捣的问题。
⑶通过验算,对框支梁及其支架荷载进行卸荷。保
留框支梁范围内从一层到四层的模板及支承体系,较好 地解决了框支梁较大的自重及施工荷载的支撑问题。●
之间地下三层顶板梁标高处加设 450×450 传力梁,有 效地进行边坡土层压力分配传递,保证了结构自身安全 及基坑稳定,确保了施工人员作业环境本身的安全。详 见图 3。
位于护壁桩 中心位置
护壁桩
砖的筑墙
此部位先浇 预钢筋截面柱 尺寸及标高位置
同换撑短柱
防水层
图 3 坡道处换撑设计示意图
⑵桩混凝土不密实处换撑方法 本工程东南侧及南侧局部边坡护壁利用天然岩石 作基坑支护。而岩石埋藏深度浅,且顶面起伏不平,岩石 上部边坡护壁采用灌注桩作护坡。护坡桩桩底未至基坑 底板处,且桩嵌固岩石深度从现场实勘测较浅,采取设 置斜向换撑短柱,使短柱一端支承嵌固于桩底,一端与 基础底板相连,详见图 4。
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400 960
(1000) (1100) 960
400 960
拆除前,第一次换撑,在基础底板与护壁桩之间设 600×400mm 换撑短柱,水平设置,每根护壁桩均设,短 柱中心线与护壁桩中心重合,短柱顶面与基础底板面持 平,一端支承于护壁桩上,一端与基础底板侧面相连,详 见图 1。本工程东南侧护壁为微风化花岗岩,基坑开挖 时,护壁与地下室外墙距离仅有 250mm 左右,设置短柱 困难,此处换撑采用满回灌浇素混凝土作换撑,详见图 1。
250 500
防水层
护壁桩 每根桩设置位于 护壁桩中心位置
砖的筑墙
(-14.070) (-13.550) -11.90
4φ14
φ6@250 4φ14
此部位先浇预留钢筋截面柱 尺寸及标高位置同换撑短柱
图 1 基坑换撑设计示意图
600
剖面图
2.3.2 Baidu Nhomakorabea一道水平内支撑( - 4.2m 处) 换撑设计
第一道水平内支撑中心标高位于 -4.2m,基坑护壁 桩共三种桩径,换撑短柱按桩径不同设计为三种类型截 面尺寸换撑短柱,即 600×400mm、700×500mm、800× 600mm,分别用于桩径为 800m、900m、1100m 护壁桩。换壁 短柱位于地下三层顶板位置处(-8.25m),短柱顶面标高 同地下三层顶板板面标高。水平设置。每间隔一个护壁 桩设置,一端支承于护壁桩上,一端支承于地下室三层 顶板处外墙上。详见图 2。
深基坑围护内支撑拆除前换撑设计及施工,尤其对 方案设计优化、安全性已日益为人们所重视,如何在施 工中实现安全,首先是设计要确保围护体系刚度,减少 变形,既经济合理,又符合实际。支护设计考虑问题既是 适用经济、安全施工问题,也是内支撑拆除前进行换撑 施工单位设计及施工研究课题。经过本工程深基坑围护 内支撑拆除前换撑设计及施工,实践对于基坑围护设计 为非重力式支护结构体系换撑,实现了施工安全,积累 了有益经验,取得了良好经济效益及社会效益。深基坑 围护水平钢筋混凝土内支撑拆除前换撑设计及施工需 充分酝酿,精心设计,合理优化,是确保围护体系稳定安 全及地下室结构工程顺利进行的前提。●
关键词:深基坑工程;重大危险源;施工安全;换撑设计;施工技术;位移;沉降
1 工程概况
湖南某大厦工程总建筑面积 32240mm2,地下 3 层, 地上 22 层,总高度为 95.6m,框筒结构;基础采用人工 挖孔桩及独立柱基,基础底板底面标高为 -11.9m,局部 为 -13.55m 及 -14.07m。
4.2 短柱施工方法
板及地下室三层顶板混凝土浇筑完后,换撑短柱及 其相邻结构混凝土强度等级达到 80%后方可拆除。基础 底板处换撑短柱及 -8.25m 处换撑短柱施工与相邻结构 同时进行,混凝土强度等级同相邻结构混凝土。短柱施 工与常规混凝土结构施工方法相同。
5 换撑短柱施工质量及安全控制
换撑短柱施工质量好坏,直接影响边坡稳定,周围 地区及结构本身安全,换撑短柱施工至关重要,实施过 程中要严格施工质量和安全操作规程,确保安全。采取 如下措施进行施工质量及安全控制:
本工程基坑的西侧、北侧坑壁土层由填土、淤泥质 粘土、残积土组成,东南侧主要由填土、中砂与中风化花 岗岩微风化花岗石组成。本工程基坑开挖面积大 (达 3500 多 m2)开挖深度深,开挖后将形成 14~15m 高的边 坡,属大面积深基坑。针对本工程地质及周边环境而言, 基坑坑壁支护设计为非重力式支护结构即采用钢筋混 凝土挡土桩加两道钢筋混凝土水平内支撑支护方案。支 护桩桩径共三种类型即 1100mm、900mm、800mm。两道水 平钢筋混凝土内支撑分别位于 -4.2m 及 -9.7m 处。
通过对换撑各种工况经过多次方案优化、论证、计 算,结合基础支护桩现场实际施工质量,基坑开挖后边 坡岩土地质情况,选定内支撑换撑设计为钢筋混凝土短 柱(局部回填素混凝土),用短柱作传力带,内支撑拆除 后,基坑土层压力通过短柱将力传递分配至梁、板、墙 上,从而满足深基坑工程安全支护作业。
2.3 内支撑换撑设计方法
⑴汽车坡道处换撑方法 本工程地下室为车库,设计有两个坡道,坡道靠地 下室外墙。结构施工时,坡道板采用后浇,使此处地下室 外墙与内部墙体、柱、梁板没有很好拉结成一个空旷空 间,而此处 -8.25m 标高处外墙上均有换撑短柱与之相 连,且临近坡边有两幢高层建筑。经过结构复核,此部位 处外墙承受不了内支撑拆除后土层压力。采取在坡道墙
7 结论和总结
对于基础较深,土的压力较大,深基坑围护内支撑 拆除前仅回填不做换撑施工就拆去支撑,对围护将产生 很大破坏。内支撑拆除前必须按支护设计要求进行换撑 设计及施工。通过对本工程内支撑拆除前设计及施工说 明,确保了深基坑支护工程的安全实施,要得到成功,不 仅是设计问题,更重要的是如何精组织施工和安全监 管,如何按方案进行实施施工安全问题。
3 内支撑换撑设计对施工及安全要求
内支撑换撑设计对施工要求具体如下: ⑴换撑短柱钢筋采用 I 级钢筋,Ⅱ级钢筋。 ⑵换撑短柱混凝土强度等级同相邻地下室结构混 凝土强度等级。 ⑶内支撑换撑短柱钢筋保护层厚度为 35mm。 ⑷换撑短柱与护壁桩接触点处需将桩面浮浆块清 除干净。 ⑸换撑短柱须与相邻地下室结构同时浇灌混凝土, 待相邻地下室结构及短柱混凝土强度等级超过设计强 度 80%以上,方可拆除相应内支撑。 ⑹内支撑拆除期间必须每天对整个围护进行监测,
2.3.1 第二道水平内支撑( - 9.7m) 换撑设计
第二道水平内支撑中心标高位于 -9.7m 处。内支撑
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
6 施工小结
综上所述,转换层的框支梁柱的截面大、自重大,钢 筋用量大且密,材料用量较大,施工工艺复杂。通过以下 措施,较好地解决了转换层施工中模板支撑体系、钢筋 工程的施工难点,达到预期的效果,满足了设计及施工 规范的要求:
微风化花岗岩
护壁柱 250 500
回填 C20 砼
250 500 -11.90
图 4 斜向换撑短柱示意图
南侧局部桩筋严重外露,且局部无箍筋。个别桩筋 未锚入岩体,混凝土松散,不密实,采取加密换撑短柱来 确保内支撑拆除时边坡稳定,确保施工安全。
图 2 第一道水平内支撑换撑设计示意图
2.3.3 特殊部位换撑设计
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