超高层建筑深基坑工程施工

主要根据锚杆的承载能力和现有材料的情况来选择。承载能力较小时,多用粗钢筋;承载能力较大时,多用钢绞线。

① 钢筋拉杆

钢筋拉杆由一根或数根粗钢筋组合而成,如为数根粗钢筋则需用绑扎或电焊连接成一体。其长度应按锚杆设计长度加上张拉长度(等于支撑围檩高度加锚座厚度加螺母高度)。钢筋拉杆防腐蚀性能好,易于安装,当锚杆承载能力不很大时应优先考虑选用。

对有自由段的锚杆,钢筋拉杆的自由段要做好防腐和隔离处理。

锚杆的长度一般都在10m以上,有的达30m甚至更长。为了将拉杆安置在钻孔的中心,防止自由段产生过大的挠度和插入钻孔时不搅动土壁;对锚固段,还为了增加拉杆与锚固体的握裹力,所以在拉杆表面需设置定位器(或撑筋环)。钢筋拉杆的定位器用细钢筋制作,在钢筋拉杆轴心按120°夹角布置,间距一般为2~2.5m。定位器的外径宜小于钻孔直径1m。

粗钢筋拉杆用的定位器

(a)中国国际信托投资公司大厦用的定位器;(b)美国用的定位器;

(c)北京地下铁道用的定位器

1-挡土板;2-支承滑条;3-拉杆;4-半圆环;5-φ38钢管内穿φ32拉杆; 6-35×3钢带;7-2φ32钢筋;8-φ65钢管l=60,间距1~1.2m;9-灌浆胶管

② 钢丝束拉杆

钢丝束拉杆可以制成通长一根,它的柔性较好,往钻孔中沉放较方便。但施工时应将灌浆管与钢丝束绑扎在一起同时沉放,否则放置灌浆管有困难。

钢丝束拉杆的自由段需理顺扎紧,然后进行防腐处理。防腐方法可用玻璃纤

维布缠绕两层,外面再用粘胶带缠绕,亦可将钢丝束拉杆的自由段插入特制护管内,护管与孔壁间的空隙可与锚固段同时进行灌浆。

钢丝束拉杆的锚固段亦需用定位器,该定位器为撑筋环,如图6-165所示。钢丝束的钢丝为内外两层,外层钢丝绑扎在撑筋环上,撑筋环的间距为0.5~1.0m,这样锚固段就形成一连串的菱形,使钢丝束与锚固体砂浆的接触面积增大,增强了粘结力,内层钢丝则从撑筋环的中间穿过。

钢丝束拉杆的撑筋环

1-锚头;2-自由段及防腐层;3-锚固体砂浆;4-撑筋环;

5-钢丝束结;6-锚固段的外层钢丝;7-小竹筒

③ 钢绞线拉杆

钢绞线分为有粘结钢绞线和无粘结钢绞线,有粘结钢绞线锚杆制作时应在锚杆自由端的每根钢绞线上做防腐层和隔离层。由于钢绞线拉杆的柔性更好,向钻孔中沉放更容易,因此在国内外应用的比较多,用于承载能力大的锚杆。

锚固段的钢绞线要仔细清除其表面的油脂,以保证与锚固体砂浆有良好的粘结。自由段的钢绞线要套以聚丙烯防护套等进行防腐处理。

钢绞线拉杆需用特制的定位架。 (4) 灌浆

灌浆用水泥砂浆的成分及拌制、注入方法决定了灌浆体与周围土体的粘结强度和防腐效果。灌浆浆液一般为水泥砂浆或水泥浆。二次灌浆法师在一次灌浆形成注浆体的基础上,对锚杆锚固段进行二次高压劈裂注浆,使浆液向周围地层挤压渗透,形成直径较大的锚固体并提高周围地层力学性能,可提高锚杆承载能力。二次灌浆通常在一次注浆后4~24h进行,间隔时间由浆体强度达到5MPa左右为宜。二次灌浆适用于承载力低的土层中的锚杆。

(5) 腰梁安装

腰梁是传力结构,将锚头轴拉力进行有效传递,分成水平力及垂直力。腰梁

的加工安装应使支承板承压面在一个平面内,以保证梁受力均匀。安装腰梁应考虑围护墙的偏差。一般是通过实测桩偏差,现场加工异形支撑板,锚杆尾部也应进行标高实测,找出最大偏差和平均值,用腰梁的两根工字钢间距进行调整。

(6) 张拉、锁定

锚杆压力灌浆后,养护一段时间,按设计和工艺要求安装好腰梁,并保证各段平直,腰梁与挡墙之间的空隙要紧贴密实,并安装好支承平台。待锚固段的强度大于15MPa并达到设计强度等级的70%后方可进行张拉,对于作为开挖支护的锚杆,一般施加设计承载力的50%~100%的初期张拉力,初期张拉力并非越大越好。

锚杆宜张拉至设计荷载的0.9~1.0倍后,再按设计要求锁定。锚杆张拉控制应力,不应超过拉杆强度标准值的75%。锚杆张拉时,其张拉顺序要考虑对邻近锚杆的影响。

2.3.7 内支撑系统施工

内支撑体系包括腰(冠)梁(亦称围檩)、支撑和立柱。其施工应符合下述要求:

(1)支撑结构的安装与拆除顺序,应同基坑支护结构的计算工况一致。必须严格遵守先支撑后开挖的原则;

(2)立柱穿过主体结构底板以及支撑结构穿越主体结构地下室外墙的部位,应采用止水构造措施。

内支撑主要分钢支撑与钢筋混凝土支撑两类。钢支撑多为工具式支撑,装、拆方便,可重复使用,可施加预紧力。钢筋混凝土支撑现场浇筑,可适应各种形状要求,刚度大,支护体系变形小,有利于保护周围环境;但拆除麻烦,不能重复使用,一次性消耗大。

1、钢支撑施工

钢支撑常用H型钢支撑与钢管支撑。钢支撑构件连接可采用焊接或高强螺栓连接;腰梁连接节点宜设置在支撑点附近且不应超过支撑间距的1/3;钢腰梁与围护墙间宜采用细石混凝土填充,钢腰梁与钢支撑的连接节点宜设加劲板;支撑拆除前应在主体结构与围护墙之间设置换成传力构件或回填夯实。

1)

工艺流程

机械设备进场→测量放线→土方开挖→设置围檩托架→安装围檩→设置立柱托架→安装支撑→支撑与立柱抱箍固定→围檩与围护墙空隙填充→施加预应力。

2)

施工要点

支撑端头应设置一定厚度的钢板作封头端板,端板与支撑杆件间满焊,焊缝高度与长度应能承受全部支撑力与支撑等强度。必要时可增设加劲板。当基坑平面尺较大时,支撑长度超过15m时,需设立柱来支承水平支撑,防止支撑弯曲,缩短支撑的计算长度,防止支撑失稳破坏。

立柱通常用钢立柱,长细比一般小于25,由于基坑开挖结束浇筑底板时支撑立柱不能拆除,为此立柱最好做成格构式,以利底板钢筋通过。钢立柱不能支承于地基上,而需支承在立柱桩上,目前多用混凝土灌筑桩作为立柱支承桩,灌筑桩混凝土浇至基坑面为止,钢立柱插在灌注桩内,插入长度一般不小于4倍立柱边长,在可能情况下尽可能利用工程桩作为立柱支承桩。立柱通常设于支撑交叉部位,施工时立柱桩应准确定位,以防偏离支撑交叉部位。

2、

混凝土支撑

混凝土支撑在达到一定强度后具有较大刚度,变形控制可靠度高,制作方便,对基坑形状要求不高,对基坑周边环境具有较好的保护作用。钢筋混凝土支撑构件的混凝土强度等级不应低于C20,同一平面内宜整体浇筑。支撑施工时宜采用开槽浇筑的方法,底模板可用素混凝土、木模、钢模等铺设,土质条件较好时也可利用槽底做土模,侧模多用木模或钢模板

混凝土支撑亦多用钢立柱,立柱与钢支撑相同。腰梁与支撑整体浇筑,在平面内形成整体。位于围护墙顶部的冠梁,多与围护墙体整浇,位于桩身处的腰梁亦通过桩身预埋筋和吊筋加以固定。混凝土腰梁的截面宽度要不小于支撑截面高度;腰梁截面水平向高度由计算确定,一般不小于1/8腰梁水平面计算跨度。腰梁与围护墙间不留间隙,完全密贴。

挖土时必须坚持先撑后挖的原则,上层土方开挖至围檩或支撑下沿位置时,应立即施工支撑系统,且需待支撑达到设计强度后方可进入下道工序,若工期较紧时可采取提高混凝土强度等级的措施。在浇筑地下室结构时如要换撑,亦需底板、楼板的混凝土强度达到不小于设计强度的80%以后才允许换撑。

2.3.8 地下结构逆作法施工

逆作法的工艺原理是:在土方开挖之前,先沿建筑物地下室轴线(适用于两墙合一情况)或建筑物周围(地下连续墙只用作支护结构)浇筑地下连续墙,作为地下室的边墙或基坑支护结构的围护墙,同时在建筑物内部的有关位置(多为地下室结构的柱子或隔墙处,根据需要经计算确定)浇筑或打下中间支承柱(亦称中柱桩)。然后开挖土方至地下一层顶面底标高处,浇筑该层的楼盖结构(留有部分工作孔),这样已完成的地下一层顶面楼盖结构即用作周围地下连续墙刚度很大的支撑。然后人和设备通过工作孔下去逐层向下施工各层地下室结构。与此同时,由于地下-1层的顶面楼盖结构已完成,为进行上部结构施工创造了条件,所以在向下施工各层地下室结构时可同时向上逐层施工地上结构,这样上、下同时进行施工,直至工程结束。但是在地下室浇筑混凝土底板之前,上部结构允许施工的层数要经计算确定。

1、 1)

逆作法施工技术 编制施工方案

在编制施工方案时,根据逆作法的特点,要选择逆作施工形式、布置施工孔洞、布置上人口、布置通风口、确定降水方法、拟定中间支承柱施工方法、土方开挖方法以及地下结构混凝土浇筑方法等。

2)

选择逆作法施工形式

“逆作法”施工,根据地下一层的顶板结构封闭还是敞开,分为“封闭式逆作法”和“敞开式逆作法”。前者在地下一层的顶板结构完成后,上部结构和地下结构可以同时进行施工,有利于缩短总工期;后者上部结构和地下结构不能同时进行施工,只是地下结构自上而下的逆向逐层施工。

还有一种方法称为“半逆作法”,又称“局部逆作法”。其施工特点是:开挖基坑时,先放坡开挖基坑中心部位的土体,靠近围护墙处留土以平衡坑外的土压力,待基坑中心部位开挖至坑底后,由下而上顺作施工基坑中心部位地下结构至地下一层顶,然后同时浇筑留土处和基坑中心部位地下一层的顶板,用作围护墙的水平支撑,而后进行周边地下结构的逆作施工,上部结构亦可同时施工。

从理论上讲,“封闭式逆作法”由于地上、地下同时交叉施工,可以大幅度缩短工期。但由于地下工程在封闭状态下施工,给施工带来一定不便;通风、照

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