深基坑围护桩水平支撑无间歇转换施工工法.doc

深基坑围护桩水平支撑无间歇转换施工工法
江苏***集团有限公司

1．前 言
随着国民经济的发展和人们对物质、精神生活的需求，一些大型场馆工程悄然矗立，随之而来较深的基础和地下结构工程给施工增加了相当的难度。特别是层高在6米以上的地下工程，深基坑的围护及其水平支撑系统的设置，更是一道非常重要的工序。其中支撑的置换方式方法则是地下工程施工质量、工期和安全的可靠保证。
江苏***集团联合设计单位在苏州科技文化艺术中心工程（建筑面积15万平方米）深基坑地下室施工中成功地采用《深基坑围护桩水平支撑无间歇转换施工工法》保证了工程质量和施工的连续性，该工程被评为优质结构。

2．工法特点
2.1采用钢管支撑替换原支护系统的钢筋混凝土水平支撑其过程无间隙，原理简单、切实可行、易撑握。
2.2替换原支护系统的钢筋混凝土水平支撑过程中，能保证深基坑地下室结构连续施工。
2.3按照本工法施工，能确保地下室的施工质量和深基坑施工安全可靠。

3．适用范围
本工法施工适用于工业与民用建筑基础部分施工，深基坑已采取围护桩支护的地下室工程，特别适用于超深部分，高差在6米以上的深基坑工程的施工。

4．工艺原理
在深基坑地下工程结构底板施工成型后，基坑深度仍然较大，围护桩内侧钢筋混凝土水平支撑体系仍不能拆除，该支撑位于地下室顶板标高以下，若将地下室墙板一次浇筑到顶板下，势必导致钢筋混凝土水平支撑穿透地下室墙板，浇筑高度亦过大。为了保证深基坑围护桩的稳定性，同时又不给地下室墙板留下孔洞（混凝土支撑梁处）和增加质量隐患，须将支撑标高下移，将外墙水平施工缝留置在经设计计算后替代支撑的上方，通过在地下室外墙内适当位置和高度处，增设暗柱、暗梁、混凝土支撑带及加焊钢管水平支撑的方式替换原有的混凝土支撑。
钢管支撑位于原混凝土支撑下方，两撑之间高差及具体设置高度由设计单位对围护桩受力验算确定。钢管支撑替换完成后，即可拆除原混凝土支撑系统，整过转换过程无间歇，均在连续施工状态下进行，确保了地下工程结构施工的完整性、连续性，从而保证了地下室的施工质量，节
约了工期。详见下图4.1

外墙施工缝

1-1剖面
图4.1 水平支撑无间隙转换原理图
5．施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程
土方开挖 深基坑围护桩施工 压顶梁及混凝土支撑梁施工 深基坑开挖 基坑底板施工 底板外侧与围护桩间混凝土浇筑 地下室外墙（暗柱、暗梁、预埋件）施工
钢管支撑安装 地下室外墙与围护桩间回填土及混凝土支撑带施工 原混凝土水平支撑梁拆除 地下室内部及上部结构施工 钢管支撑拆除
5.2操作要点：
5.2.1深基坑围护桩施工（见图5.2）
对于大型地下工程中局部深基坑，首先进行整体土方开挖，在深基坑处预留1米厚土层，根据控制网精确测放围护桩位，施工深基坑周边围护桩，同时在基坑内、外布设降水管井，进行整体降水，在基坑周边布设水纹探测孔及侧向位移探测孔。具体要求有以下几点：
1、 围护桩定位必须根据主轴线控制网引测或根据控制点采用极座标法定位，测量定位误差控制在2cm之内。
2、 围护桩必须无间断连续施工，桩身垂直度严格控制在允许偏差内。
3、 控制好围护桩内钢筋笼设置高度及围护桩混凝土浇筑顶标高。 图5.2 围护桩施工
5.2.2压顶梁及混凝土支撑梁施工（见图5.3）
围护桩施工结束后，待桩身强度达到设计要求后，对深基坑部位进行土方开挖，开挖标高为围护桩压顶梁及混凝土支撑梁底标高，然后绑扎压顶梁、支撑梁钢筋，支设梁模板，浇筑压顶梁及支撑梁混凝土。具体要求有以下几点：
1、围护桩顶高出部分必须由人工打凿，露出桩身钢筋，钢筋进入压顶梁内需达到锚固长度，不足处必须用同规格钢筋焊接加长。
2、混凝土支撑梁底面与土层必须加设隔离层，不得直接与土层接触（可采用油毡作隔离层）。
3、支撑梁与围护桩压顶梁交接处腋角必须严格按设计要求施工。
4、大跨度的斜向支撑梁，根据设计要求需设置临时竖向钢支撑。
5、加强压顶梁及支撑梁混凝土浇筑后的养护工作。

图5.3 压顶及支撑梁施工 图5.4 底板及混凝土支撑带
5.2.3深基坑底板施工
支撑梁混凝土达到设计强度后进行基坑内土方开挖，土方开挖采用机械操作，分层施工均匀向下。重点控制工程桩及降水管井不受破坏，随土方开挖进度分层截除。
5.2.4底板外侧与围护桩间混凝土浇筑（见图5.4）
深基坑底板混凝土浇筑后，在围护桩侧与底板之间浇筑C20素混凝土带四周环通，作为围护桩的第一道水平支撑。混凝土浇筑前在底板外侧四周满设20mm厚聚苯板，减缓由于围护桩可能微小位移给未达到强度的混凝土底板造成挤压而产生裂缝。
5.2.5地下室外墙（暗柱、暗梁、预埋件）施工（见图5.5）
地下室外墙钢筋绑扎时，在与原设计混凝土支撑梁相同水平投影位置下方设置暗柱（在外墙内增加立筋及箍筋），并在适当位置延地下室外墙通设暗梁（在外墙内增加水平筋及箍筋）。具体要求有以下几点： 图5.5 外墙施工
1、 钢筋无污染、锈蚀，表面清洁，规格符合设计要求。
2、 钢筋连接位置满足规范规定。

3、 暗柱钢筋定位正确，绑扎垂直；暗梁钢筋标高正确，绑扎水平。
4、 预埋件与锚固筋焊接质量符合《钢结构工程施工质量验收规范》工求。（见图5.7）
5、 预埋件安放定位准确，并固定牢固，埋件表面与外墙内表面平。
6、 外墙混凝土分层均匀连续浇筑成型。
5.2.6钢管支撑安装（见图5.6）
待外墙混凝土达到设计强度60%后，进行基坑内替换钢管支撑梁安装焊接。具体要求有以下几点：
1、钢管支撑一般采用直径609（或580、406）规格钢管，常用壁厚δ有10、12、14mm等，单体工程施工时钢管规格由设计院经过受力验算确定，施工时严格按设计提供的结果采用符合要求的钢管。
2、钢管支撑与外墙面呈斜角，钢管支撑端部需加工成斜切面。
3、钢管支撑与预埋件焊接质量符合《钢结构工程施工质量验收规范》要求。
4、钢管水平支撑下的垂直支撑亦采用钢管，其规格由设计选定。其支点处为枇芭撑形式，采用槽钢焊接，焊接质量同上。见图5.8

图5.6 钢管支撑安装 图5.7 预埋件大样图

钢管水平支撑

采用槽钢焊接

钢管垂直支撑

图5.8 钢管垂直支撑示意图

5.2.7地下室外墙与围护桩间回填土及混凝土支撑带施工（见图5.9）
外墙内侧钢支撑安装同时，按设计防水要求对外墙外侧面进行防水层施工，待外墙混凝土达到设计强度80%及内侧钢管支撑梁安装完毕后，对围护桩与外墙间采用素土分层回填夯实至暗梁下口标高，再在围护桩与外墙暗梁之间满浇混凝土水平支撑带，作为第二道水平支撑的传递面。回填土及素混凝土与外墙面接触面均满设20mm厚聚苯板。

图5.9 混凝土水平带施工 图5.10 上部结构施工
5.2.8原混凝土水平支撑梁拆除
待第二道混凝土水平支撑带达到设计强度的60%后，即破碎拆除原混凝土支撑梁，考虑机械破碎时振动较大，对围护结构受力安全有不利影响，破碎均采取人工凿除破碎。
5.2.9地下室内部及上部结构施工（见图5.10）
原混凝土支撑拆除，即可按一般施工流程及方法施工地下室上部结构。
5.3劳动力组织（见表1）
表1 劳动力组织情况表
序 号
工 种
主要职责
人 数
1
管理人员
负责总体安排、协调，落实技术、质量、安全事宜
4
2
木工
模板支设、拆除
30
3
钢筋工
钢筋下料、绑扎
20
4
混凝土工
混凝土浇筑成型、养护
15
5
灌注桩操作工
围护桩施工
12
6
电焊工
埋件加工、钢支撑焊接
4
7
凿工
混凝土支撑梁拆除
10
8
电工
临时用电安全
2

6．材料与设备
6.1材料：本工法所用钢板及钢管材质采用Q235b碳素结构钢。钢筋混结构内部用钢按设计采用的钢筋规格型号配置。混凝土均采用商品混凝土，强度等级按设计要求，原材料及半成品执行其相应的标准，取样检测、复试执行相应国家及地方规定。
6.2设备（见表2）
表.2.1 主要机具设备表
序 号
名 称
数量
单位
用 途
1
全站仪
1
台
控制点座标测放
2
激光经纬仪
2
台
施工放线，垂线控制
3
水准仪
2
台
标高观测
4
灌注桩机
2
套
围护桩施工
5
电焊机
4
台
焊接
6
钢筋弯曲机
1
台
钢筋加工
7
钢筋切断机
1
台
钢筋加工
8
汽车吊
1
台
钢管支撑安装

7．质量控制

7.1执行主要规范和规程
7.1.1《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2001）
7.1.2《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）
7.1.3《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）
7.1.4《地基基础施工质量验收规范》（GB50202-2002）
7.2质量保证措施
7.2.1建立质量管理体系（见图10）
项目经理

生产经理
技术负责人

电焊工
钢筋班长
木工班长
砼班长
灌注桩队

7.1）

图7.1 质量管理体系

7.2.2确立质量目标：确保优良工程，争创“鲁班奖”。
7.2.3材料进场后按甲方、监理要求提供材料质保资料，按要求及时送检。
7.2.4严格执行工序交接制度和隐蔽工程验收制度，隐蔽工程未经业主或监理单位签字认可，不得进行下道工序的施工。
7.2.5积极努力地开展QC活动，加强工程质量过程控制。

8．安全措施

8.1成立安全生产领导小组，配备专职安全员。
8.2施工前对施工人员进行安全、技术交底，重点讲解本工艺施工过程和要求，作业人员必须了解本岗位职职责、作业要求。
8.3进场人员应正确使用个人防护用品，戴好安全帽，高处作业人员系好安全带，遵守安全操
作规程。
8.4电工，起重工、电焊工等各种特种人员必须经国家特种作业培训，经考试合格，持证上岗，严禁无证违章操作。
8.5加强围护桩的位移监测，每6小时观测一次，当出现异常时，采用钢支撑加固处理。
8.6加强基坑四周及基坑内的降水工作，保持连续抽水不停止，保证地下水位在底板底1m以下，以减少水压力对基坑围护体系的侧压力。

9．环保措施

9.1建立项目经理为首的环境管理组长，环境管理员为副组长的环境管理领导班子；遵守环保法律、法规及各级主管部门颁布的建筑行业有关的规章制度；坚持环境行为的持续改进，施工中不扰民，有效控制各种环境问题。
9.2选择适当的施工设备和先进合理的施工方法，并考虑由此产生的噪声标准及对施工人员和周围单位和居民的影响。
9.3在出场大门处设置洗冲槽，车辆经清洗后出场，严防车辆携带泥沙出场造成道路的污染。
9.4妥善处理泥浆水，混凝土污水、设置沉淀池，清洗机械和运输车的废水经沉淀后，排入市政污水管线。
9.5加强职工素质教教育，增强全体施工人员防噪声扰民的自觉意识。文明施工，遵守江苏省、无锡市治安、卫生方面有关规定，违者按规定处罚，并清除出本工地。在施工现场不高声呐喊；夜间禁止高喊号子和唱歌。
9.6若发现违反规定，影响环境保护、严重扰民或造成重大影响的，即给予警告及适当的经济处罚。

10．效益分析

10.1本工法通过采用钢管支撑，结合增设混凝土支撑带等技术措施替换原围护体系中钢筋混凝土支撑梁，使基坑地下室结构能连续不断的施工，节约了工期15天，降低了施工成本。
10.2我公司承建的苏州科技文化艺术中心工程，采用钢管替换施工方法与不替换钢筋混凝土支撑梁施工方法相比较，仅深基坑地下工程节省费用37万元（人工费：1万元；降水设备台班费：2万元；材料费：3万元；管理费：1万元；关键线路进度提前奖金30万元）。
10.3成本不高、经济节约，钢管支撑可拆除后周转使用。
10.4科学合理、原理简单，对整个工程创优工作具有推动作用，能带来良好的社会效益。

11．工程实例

11.1我公司2005年承建的苏州科技文化艺术中心工程，总建筑面积15万平方米（地下室建筑面积4.8万平方米），由五个功能区组成，其中四区演艺中心大剧院主舞台地下室基坑底标高为－17.6m，上部邻边基坑地下室底标高为-8.3m，高差9.3m，采用双排φ800钻孔灌注桩@1000围护，混凝土强度等级C30,桩顶标高-10.8m，采用1000×750混凝土角支撑和桩冠梁作为横向支撑体系（见图11）。舞台基坑平面呈梯形，核心地下室筒体平面几何尺寸为32.8m×25.3m，底板厚1400mm，混凝土强度等级C30S8，外侧墙板厚1000mm，混凝土强度等级C40S8。主舞台地下室结构施工即采用此工法技术实施。

图11.1 大剧院深基坑围护及支撑平面图

11.2施工实体图片介绍

图12.1 水纹、水平位移监测孔 图1.2.2 深基坑土方开挖

图12.3 深基坑垫层、集水井施工 图12.4 围护桩压顶梁、混凝土支撑梁

图12.5 混凝土支撑梁 图12.6 大跨度混凝土支撑梁底钢柱支撑节点

图12.7 基坑地下室外墙施工至钢支撑标高 图12.8 钢管支撑

图12.9 钢管支撑与埋件连 图12.10 基坑墙板与上部地下室底板施工缝