高层建筑地下室的逆作法施工——采用钢管柱—工字钢支撑的地下室施工方法

高层建筑地下室的逆作法施工

———采用钢管柱—工字钢支撑的地下室施工方法

陈少鸿

(广东省水利水电机械施工公司,广东广州　510370)

摘　要:介绍某高层建筑物地下室利用逆作法进行施工的过程,供同类建筑物施工参考。

关键词:地下室;逆作法施工中图分类号:T U94+2 文献标识码:B 文章编号:1008—0112(2001)06—0069—02

收稿日期:2000—10—17

作者简介:陈少鸿(1970—

),男,助理工程师,大学专科,现从事建筑物基础施工工作。1　前言

在激烈的社会主义市场经济竞争中,“时间就是金钱”。同样,在建筑行业中,“质量第一,工期第一”,已经成为许多施工企业的市场竞争方针,也是他们始终追求的目标。采用好的施工方案,是达到目标的关键。在高层建筑项目施工中,±0100以下基础工程、地下室结构的施工,难度最大,工期也较长。为了争取时间,争取主动工期,地下室采用逆作法施工,是一个好的选择。

位于广州市荔湾区的某高层建筑,地下室就采用钢管柱—工字钢支撑进行逆作法施工。2　工程概况

工程占地面积4200m 2,总建筑面积41000m 2。3层地下室,4层裙楼,32层塔楼。基础采用冲(钻)孔桩、承台结构,主体为钢

筋砼剪力墙框架结构。工程的基础桩规格有Φ800、

Φ1000、Φ1200、

Φ1400和Φ1600。Φ800～Φ1200主要在裙楼周边位置及电梯井位置,地下室逆作法施工时采用工字钢作为临时支撑,

Φ1400、

Φ1600在塔楼位置,采用钢管柱。基坑采用地下连续墙围封。

由于该工程工期较短,业主要求在1年内完成所有施工项目,如采用顺作法施工,3层地下室(包土方开挖和基坑支撑)可能要占去半年时间,后期的±0100以上结构施工就不可能完成,只有采用逆作法施工,在完成负一层板梁结构后,分两头向上和向下同时进行施工。这样,地面结构在地下室施工三分之一工期后,可以提前4个月进入施工,为按时竣工取得了主动工期。

该工程地下室逆作法施工,关键在于基础施工阶段要先预埋作为临时支撑的工字钢和安装钢管柱的大钢护筒。临时支撑的工字钢在预埋时必须保证其中心轴线和柱中心轴线重合,因为工字钢以后将被包含在柱里面。大钢护筒预埋时要严格控制其标高,保证大钢护筒底面标高比桩顶标高低200mm ,以免安装钢管柱时漏水。3　施工流程

地下室逆作法施工流程如下:

基础桩施工(预埋工字钢和钢护筒)→钢管柱施工→负一层土方开挖及负一层板梁结构施工→负二层土方开挖及负二层板梁结构施工→负三层土方开挖及底板结构施工。

4　钢护筒和工字钢的预埋4.1　钢护筒的预埋

钢护筒是为了以后地下室逆作施工时先进行钢管柱施工的

护土筒,Φ1400桩径采用Φ1800钢护土筒,Φ1600桩径则采用Φ1900钢护土筒,护土筒长度按桩顶标高到地面标高加200mm 埋置长度计算,长14.7m 。

成孔采用G Q -12型反循环式钻机钻孔。钻机按桩位定位后,用Φ2000的钻头先造孔至15m 深,移开钻机后,进行钢护土筒的吊装。钢护土筒采用一台30t 的吊车进行吊装,吊装入孔后,用水平仪测定钢护筒的标高是否符合设计要求,再用经纬仪校核钢护筒的中心点跟桩中心点是否重合,符合要求后把钢护土筒焊在2根5×5槽钢上固定。钢护土筒吊装完毕后,钻机再就位,换用同设计桩径相同的钻头继续进行桩的成孔工作。4.2　工字钢的预埋

工字钢的预埋分2种方法:

a)桩径为Φ800、

Φ1000:由于桩径较小,如先进行工字钢的预埋,则浇筑水下砼的导管没有位置摆放,故必须在浇筑完水下砼后再进行工字钢的吊装。先在工字钢用Φ18钢筋设置2道导向环(见图1),利用吊装钢筋笼的4条Φ8吊筋作为园环的导轨,保证工字钢下端基本在桩钢筋笼中心位置。上端分别用水平仪和经纬仪测定其高程和中点位置,符合设计要求后,用2根5×5的槽钢固定在孔口上

。

b)桩径为Φ1200、

Φ1400:由于桩截面较大,吊装完钢筋后,接着吊装工字钢,再进行水下砼的浇筑。工字钢同样设置2道导向

环,利用钢筋笼的4条吊筋作为导轨下滑进行吊装,经水平仪和经纬仪校正孔口高程和水平位置后用2条槽钢固定在护筒面上。

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6第6期2001年12月 广东水利水电G UANG DONG W ATER RES OURCES AND HY DROPOWER

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5　钢管柱的安装基础桩施工完成后,进行钢管柱的安装,先由人工把钢护筒里面的泥浆挖出,凿桩头至设计桩顶。清理干净后,进行柱脚钢板的预埋,钢板为环形状,厚度为16mm (见图2)。环形板用6

Φ36锚栓固定。钢板下设3层Φ16@15网状钢筋。预埋及钢筋绑接完成后,浇筑C45砼。砼达设计强度后,即进行钢管柱的吊装。钢管柱的吊装分段进行,每吊装完一段后就进行管内砼浇筑。管内砼强度等级为C60

。

6　地下室土方开挖

钢管柱的吊装及管内浇筑砼完成后,进行地下室土方开挖。首层开挖深度为-6.5m ,纵横共设置3道水平支撑作为地下连续墙的支撑,开挖方向由东南角向西北方向推进,在东南角开挖出一定区域后,即进行负一层梁板施工,依此向西北角推进。开挖完-6.5m 后,转入开挖负二层土方,依此类推,直至土方开挖完成。7　结语

高层建筑地下室采用逆作施工,关键要做好支撑方案。上述工程采用先预埋钢土护筒、工字钢,再做钢管柱的施工方案,是利用永久性钢管柱和临时支撑相结合的方法,既很好的解决了支撑方案(利用梁板结构作为基坑开挖支撑),又缩短了施工工期(比采用顺作法缩短了4个月的工期),保证工程按时竣工。

7.1　施工技术难点

该工程技术难点在于钢管柱的接驳安装,安装时的垂直度要求<0.5‰,焊接要求极高。为了满足设计要求,钢管柱的制作、安装、焊接全部由新中国船厂承接,保证了施工质量。7.2　存在问题

该工程采用逆作法施工,地下室负二层和负三层须在有限的空间作业,给挖掘机的工作造成了一定的困难,降低了工作效率。余泥需由地下室提至地面,降低了余泥外运的速度,增加了土方开挖、余泥外运的造价。[责任编辑:曾卫跃]

(上接第58页)

由于该工程的桩位呈直线排列布置,<1000桩的桩间净距仅

有13cm ,而且孔壁的土质多为沙土、稳定性差,因此钻孔施工采用“跳钻”的方式进行(即每钻完1个桩孔后,跳离2～3个孔位,进行下一个孔位的施工),以避免钻孔时对相邻桩孔的影响。

水位在低潮时,由于护筒内泥浆面与珠江水面的水位差达3.9m ,护筒的底部容易出现冒浆而造成塌孔,所以,在钻孔过程中要经常检查筒底有无冒浆现象。为此,工程采取了如下措施进行处理:①向桩孔内抛放黄粘土,增加泥浆稠度。②在护筒底部周边铺放黄粘土,并用砂包压实。③加长护筒,使其底部进入弱透水层。

每个桩孔成孔后,可采用钢尺度量钻杆、钻头的方法来检查孔深是否符合设计要求和规范规定。3.5　孔内清渣

孔内清渣彻底与否,直接影响到成桩质量,须特别重视(设计要求:清渣后,孔底残渣厚度不得大于10cm )。工程采用换浆法进行2次清渣,即成孔后清渣1次、待钢筋笼和浇注砼导管安装完毕再清渣1次。3.6　钢筋笼装设

由于设计采用非均匀方式布筋,钢筋笼装设时要注意区分清背水面和临水面,对准位置后垂直缓慢下沉,以免碰撞孔壁。钢筋笼装设到位及高程检查无误后,在护筒顶部用Φ8钢筋点焊固定,防止在浇捣砼时产生摆动。3.7　水下砼灌注

工程采用导管法进行水下砼灌注,导管内径30cm 。陆上设置2台4001搅拌机进行砼拌和,利用斗车进行砼运输。

砼灌注是钻孔灌注桩最关键的环节。整个施工过程若控制得不好,容易出现桩身强度不够、夹泥及断桩等质量事故,继而影响整个工程的质量和使用。对此,该工程采取了如下几项技术措施:①保证砼有良好的和易性,砼粗骨料采用级配良好的1～3cm 碎石,塌落度严格控制在19～21cm 之间。②严格控制砼的浇筑速度,每根桩的砼浇筑时间严格控制在3h 以内。③保证砼导管各接口处的水密性。④第1次砼灌注量必须保证桩底砼有80cm 厚,以使砼能埋没导管口。⑤提管速度控制在3m/min 左右。提管时,导管底端离砼面不少于2m 。⑥砼灌注必须连续进行。⑦砼须灌注至设计桩顶以上70cm 处,成桩后凿除,以保证桩头砼强度。4　质量检测与评价4.1　该工程根据施工进度分3批选取了42根桩采用小应变动力测试法进行了质量检测,结果是一、二、三类桩分别为23.8%、64.2%、11.9%,无不合格的四类桩,桩身强度符合设计要求。4.2　该工程采用钻孔抽芯法对3根桩进行了检测,每根桩分别为23.8%、64.2%、11.9%,无不合格的四类桩,桩身强度符合设计要求。4.3　检测单位根据动力测试法和钻孔抽芯法的检测结果,对该工程钻孔灌注桩的整体质量进行了综合评价,认为整体质量良好、符合设计要求。5　结论

该钻孔灌桩工程完工已1年多,未发现任何异常现象。通过该工程的施工实践证明由于地形条件的限制,不能采用常规方案建设堤防工程时,采用钻孔灌注方案是可行的,相信钻孔灌注桩施工技术在水利工程中的应用将会越来越多。

[责任编辑:曾卫跃]

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