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基坑鋼支撐結構_淺談建筑基坑支撐結構施工

發(fā)布時間:2020-02-16 來源: 感悟愛情 點擊:

  摘要 在高層建筑施工過程中,隨著基坑深度的增加,懸臂擋墻在強度和變形方面不能滿足要求時,可在坑內(nèi)對圍護墻加設支撐,支撐結構可承受擋墻所傳遞的土壓力、水壓力,它受力合理、安全可靠、能有效地控制圍護墻的變形,減少圍護構件跨度,降低內(nèi)力和變形,使支護體系造價經(jīng)濟、受力合理。但內(nèi)支撐的設置給基坑內(nèi)挖土和地下室結構的支模和澆筑帶來一些不便,需通過換撐加以解決;诨又谓Y構施工的重要性,本文主要探討如何進行有效的施工。
  關鍵詞 建筑工程;高層建筑;基坑支撐;結構施工
  
  一、支撐結構的構造要求
  1、鋼支撐的構造要求
  A、鋼腰(冠)梁的構造要求
  支撐結構的冠梁、腰梁直接與擋墻相連,擋墻上的力通過腰(冠)梁傳遞給支撐結構,因此,腰(冠)梁應具有一定的剛度才能有效傳遞擋墻荷載,且腰梁的剛度對整個支撐體系的剛度影響很大。鋼腰梁可采用H型鋼、工字鋼、槽鋼或組合截面,截面寬度應大于300mm,與排樁、地下連續(xù)墻之間的空隙(一般要求留設不小于60 mm的水平向通長空隙),宜采用強度不低于C20的細石混凝土填充;腰梁連接節(jié)點宜設置在支撐點附近,且不應超過支撐間距的1/3;在基坑平面的轉角處,當縱橫向腰梁不在同一平面相交時,其節(jié)點應采取加強構造措施,防止端部產(chǎn)生懸臂受力狀態(tài),滿足兩個方向腰梁端部的相互支撐要求。
  B、鋼支撐的構造要求
  鋼支撐截面可采用H型鋼、鋼管、工字鋼、槽鋼或組合截面。一般均做成標準節(jié)段,長度為6 m左右,安裝時根據(jù)支撐長度再輔以非標準節(jié)段。非標準節(jié)段通常在工地切割加工。構件連接可采用焊接或高強螺栓連接。縱橫向支撐連接宜采用定型十字接頭連接,將支撐布置在同一平面內(nèi),形成平面框架體系,其剛度大,受力性能好。當縱橫向支撐采用重疊連接時,雖然施工方便,但支撐結構的整體性較差。支撐端頭應設置厚度不小于10 mm的鋼板作為封頭端板,必要時,增設加勁肋板,肋板數(shù)量、尺寸應滿足支撐端頭局部穩(wěn)定要求和傳遞支撐力的要求,為便于對鋼支撐施加預壓力,端部可做成“活絡頭”。
  2、鋼筋混凝土支撐的構造要求
  鋼筋混凝土支撐體系在同一平面內(nèi)應整體澆筑,基坑平面轉角處的腰梁連接點應按剛節(jié)點設計,鋼筋混凝土支撐構件的混凝土強度不應低于C20;支撐構件的截面尺寸應滿足穩(wěn)定性和承載力要求,混凝土腰梁與擋墻之間應不留水平間隙。
  在豎向平面內(nèi),腰梁可采用設置在冠梁或上層支撐腰梁的懸吊鋼筋作為豎向吊點,吊筋的間距一般為1~1.5 m,直徑應根據(jù)腰梁及水平支撐的自重由計算確定,兩端應彎起,錨入的冠梁及腰梁應不小于40 d(d為吊筋的直徑)。
  3、立柱的構造要求
  立柱多采用格構式鋼柱、鋼管或H型鋼。鋼立柱下面(基坑開挖面以下)要有立柱樁支撐,立柱樁宜采用直徑不小于650 mm的鉆孔灌注樁,其上部鋼立柱在樁內(nèi)的埋入長度應不小于鋼立柱長邊的4倍,并與樁內(nèi)鋼筋籠焊接。立柱樁下端應支撐在較好的土層上,開挖面以下的埋入長度應滿足支撐結構對立柱承載力和變形的要求,一般宜大于基坑開挖深度的2倍,并且穿過淤泥或淤泥質(zhì)土層。立柱樁可以借用工程樁,也可以單獨設計柱樁。
  二、支撐結構的施工技術
  1、支撐結構施工的一般原則
  A、支撐結構的安裝與拆除,應同基坑支護結構的設計計算工況相一致,這是確;臃(wěn)定和控制基坑變形達到設計要求的關鍵。
  B、在基坑豎向平面內(nèi)應嚴格遵守分層開挖和先撐后挖的原則。每挖一層后及時加設好一道支撐,隨挖隨撐,嚴禁超挖。每道支撐加設完畢并達到規(guī)定強度后,才允許開挖下一層土。
  C、在每層土開挖中可分區(qū)開挖,支撐也可隨開挖進度分區(qū)安裝,但一個區(qū)段內(nèi)的支撐應形成整體。同時,開挖的部分在位置及深度上要以保持對稱為原則,防止支護結構承受偏載。
  D、支撐安裝宜開槽架設,當支撐頂面需運行挖土機械時,支撐頂面的安裝標高宜低于坑內(nèi)土面200~300 mm,鋼支撐與基坑土之間的空隙應用粗砂回填,并在挖土機及土方車輛的通道處架設道板。
  E、利用主體結構換撐時,主體結構的樓板或底板混凝土強度應達到設計強度的80%以上;設置在主體結構與圍護墻之間的換撐傳力構造必須安全可靠。
  F、支撐安裝的容許偏差應控制在規(guī)定范圍之內(nèi),項目包括鋼筋混凝土支撐的截面尺寸、支撐的標高差、支撐撓曲度、立柱垂直度、支撐與立柱的軸線偏差等。
  2、鋼支撐施工
  鋼支撐安裝的工藝流程如下:
  基坑挖土至該道支撐底標高→根據(jù)支撐布置圖在擋墻上彈出鋼腰梁軸線標高位置→在擋墻上設置鋼腰梁的安裝托架或吊桿→安裝鋼腰梁→根據(jù)腰梁標高在鋼立柱上焊支撐托架→安裝短向(橫向)水平支撐→安裝長向(縱向)水平支撐→對支撐預加壓力→在縱墻支撐交叉處及支撐與立柱相交處用夾具或電焊固定→用細石混凝土填充鋼腰梁與擋墻之間的空隙→下層土方開挖。
  對支撐預加壓力是鋼支撐施工的重要組成部分,它可以有效地減小支護墻體變形和周圍地層位移,并使支撐受力均勻。施加預應力的方法有兩種:一種是用千斤頂在腰梁與支撐的交接處加壓,在縫隙處塞進鋼楔錨固,然后撤去千斤頂;另一種是用特制的千斤頂作為支撐的一個部件,安裝在支撐上,預加荷載后留在支撐上,待挖土結束拆除支撐時,卸荷拆除。為了確保鋼支撐預壓力的精確性,可采取以下措施。
  A、千斤頂必須有計量裝置,設備儀表必須由專人使用和管理,并進行定期維護校驗。
  B、支撐安裝完成后,應及時檢查各節(jié)點的連接狀況,經(jīng)確認符合后方可施加預應力。
  C、預應力的施加宜在支撐的兩端同步對稱進行,由專人統(tǒng)一指揮,以保證施工達到同步協(xié)調(diào)。
  D、預應力應分級施加,重復進行,直至設計值。一般情況下,預應力控制值為支撐設計軸力的40%~60%,如超過80%時,應防止支護結構的外傾、損壞和對坑外環(huán)境的影響。
  E、支撐端部的八字撐應在主支撐施加壓力后安裝。
  三、鋼筋混凝土支撐的施工
  支撐施工宜用開槽澆筑的方法,底模板可用素混凝土,也可用木模、小鋼模等鋪設,還可利用槽底做土模。側模多用木模或鋼模板。鋼筋宜采用綁扎搭接接頭,以利于爆破后拆除施工。節(jié)點處鋼筋的伸入和綁扎應合理交叉,以避免影響梁的有效高度;炷翝矒v、養(yǎng)護、拆模等,均應按施工規(guī)程的常規(guī)要求操作。必須在支撐混凝土的強度達到設計強度80%以上時,才能開挖支撐以下的土方。
  1、換撐技術
  在地下結構施工中,內(nèi)支撐的存在給施工帶來諸多不便,如豎向鋼筋與內(nèi)支撐相碰,內(nèi)支撐與外墻板相交處要采取防水措施等。此外,如果在墻體、樓面澆搗時,保留支撐不拆除,待外防水、回填土完成后再割除支撐,則鋼支撐的損耗很大,而靠人力將割短的支撐從地下室運出來耗工耗時多,費用也大。換撐技術可有效地解決好這些問題。
  所謂換撐技術,即不待地下主體結構及填土完成后才割除所有內(nèi)支撐,而是在地下結構與圍護墻之間設置傳力構造,利用主體結構梁和樓板的剛度來承受水、土壓力,從而自下而上隨結構施工逐層拆換內(nèi)支撐。
  利用主體結構換撐時,在設置支撐位置時就要考慮地下結構施工和換撐的結合。同時,換撐還應符合下列要求。
  A、主體結構的樓板或底板混凝土強度達到設計強度的80%以上。
  B、在主體結構與圍護墻之間設置可靠的換撐傳力構造。
  C、如樓面梁、板空缺較多時,應增設臨時支撐系統(tǒng)(如補缺或設臨時梁)。
  D、當主體結構的底板和樓板分塊施工或設置后澆帶時,應在分塊或后澆帶的適當部位設置可靠的傳力構件。
  2、支撐的拆除
  在支撐拆除過程中,支護結構受力發(fā)生很大變化,應選擇合理的拆除程序,避免引起支護結構產(chǎn)生過大的內(nèi)力變化,一般應遵循以下原則:
  A、分區(qū)分段設置的支撐,也宜分區(qū)分段拆除。
  B、整體支撐宜從中央向兩邊逐步拆除,對于最上一道支撐最為重要。
  C、先分離支撐與圍檁,再拆除支撐,最后拆除圍檁。
  鋼支撐一般分段拆除,常以兩支承點(圍檁或立柱)間的支撐作為一段,用起重機將支撐吊緊,用氣割或拆除螺栓解除連接,起吊裝車運離工地。由于基坑面積一般較大,但支撐重量較小,因此應選擇起重半徑大的起重機,合理布置開行路線和操作面,當采用塔吊時,其起重臂長不需開行,更為有利。
  鋼筋混凝土支撐的拆除可采用人工鑿除及爆破拆除兩種方法。采用人工鑿除方法時,鑿開混凝土保護層,分段切斷縱向鋼筋、鑿開混凝土支撐,然后分段起吊運出施工工地,分段的長度應根據(jù)起重能力而定,一般為1~2m。采用爆破拆除方法時,施工前應對周圍環(huán)境及主體結構采取有效的安全防護措施,搭設水平、垂直防護架。
  參考文獻
  [1]師文軍,劉春鈴.高層建筑中的深基坑內(nèi)撐體系換撐施工技術[J].《改革與開放》,2010(16)
  [2] 周申一,桂業(yè)琨.深基坑的開挖和支護[J]. 《建筑施工》,2007(05)
  

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