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1、组合钢管内支撑在超 长大跨度深基坑工程 中的应用 河北工程大学科信学院 土木工程 08级 1班 朱锋 080322118 目录 摘 要 工程概况 基坑支护方案 基坑支护特点 施工方法及过程控制 施工效果 结 语 摘 要 以波浪文化城二期工程超深超长基坑工程 为例 ,全面介绍了大跨度组合钢管内支撑在超深 超大基坑支护工程中的施工方法、 监测及效果 分析。实践证明 ,大跨度组合钢管内支撑施工技 一施工方法简单、 土方开挖形式灵活、 施工速 度快、 对周边环境影响小、 安形式 ,具有较强的 市场竞争能力及良应用前景。 关键词 :超深超长深基坑支护 ;大跨度 ;组合钢管内 支护水 ;监测 文献标识码
2、: B 文章编号 : 1008 - 3707 (2009) 12 - 0040 - 03 大跨度组合钢管内支撑是在钢管组合支撑基础 上发展起来的一种新型支撑形式 ,它是深基坑支 护结构的重要组成部分 ,支撑跨度一般在 40 m以 上的定义为大跨度组合钢管内支撑。为了减少围 护体侧向变形 ,防止坑壁倒塌 ,确保坑周围建 (构 ) 筑物、 道路及管网的安全 ,在深基坑围护壁上一 定位置 (高度 )设置组合钢管内支撑 ,以提高围护 体抵抗主动土压力的能力。 通过施加预应力 , 完全能达到基坑变形小的技术要求 ,从而使基坑 处于正常工作状态。它具有设备简单、 便于施工、 工期短、 造价低、 支撑承受轴
3、力大以及拆除方 便等优点。 1.工程概况 波浪文化城二期工程位于钱塘江北岸 ;地形 呈 T形 ,东西长约 460 m,南北长 152 m;东面紧邻 高架城市阳台 ,北侧是杭州大剧院 ,南侧是国际会 议中心 ,东面为已建的波浪文化城一期。本工程 基地面积为 34 933 m2,总建筑面积为 58 295 m2。 2 .基坑支护方案 本工程基坑开挖标高约 - 13 . 60 m、 - 15 . 20 m 不等 ,局部集水井开挖标高 - 16 . 50 m,自然地面标 高为 - 1 . 70 m,挖土深度为 14 . 8 m。基坑围护墙体 结构采用 9001 100钻孔灌注桩外加 650450 搅拌
4、桩止水帷幕 ;局部基坑在 1轴 3轴间、 51轴 53轴间端头部位采用两根 1 0001 500素混凝土 桩中间嵌入一根 1 0001 500钢筋混凝土桩 ,基坑 局部在 H2轴 W1轴间采用土钉墙支护。 在基坑围护墙体结构的上部 (标高 - 6 . 60 m、 - 9 . 60m)设置钢筋混凝土压顶梁 ,竖向设置一道 水平组合钢管内支撑 ;局部角撑采用两层钢筋混凝 土支撑 ,在 3轴 20轴间、 34轴 51轴间段采用一 道 609 16钢管水平对撑、 钢管支撑的中间搁置 在 450 450的钢格构柱上 ,在 20轴 34轴间段采 用一道 609 16钢管斜抛撑 ,斜抛钢支撑的端头 1 I
5、- I、 I a - I a、 I b - I b区域排桩结合 二道混凝土支撑支护 处混凝土圈梁部位、 基坑大底板处采用 S MW工法 插 H型钢加混凝土压顶梁 ,作为支撑的联接点。 基坑内外布置自流深井降水设施。 3.基坑支护特点 (1)本工程呈 T形 ,为超深超长基坑。东西向 长度达 460 m,其中坑中坑开挖最深处达 16 . 5 m,整 个地下室面积达 60万 m2 。 (2)多种围护形式结合使用。基坑围护形式 有 :钻孔灌注桩、 三轴水泥搅拌桩、 咬合桩、 S MW工 法桩、 高坡土钉墙、 混凝土支撑、 组合钢管内支撑等。 (3)施工工期紧迫。在 60 d土方施工工期中 , 要完成
6、65万 m3 土方的开挖外运 ,因此对支撑的完 成时间和土方开挖的时间要求极其苛刻。 (4)本工程紧邻钱塘江 ,离钱塘江岸只有 500 m, 地下水位较高且较丰富 ,降水效果的好坏直接影响 土方进度。在基坑内外共设置了 386口自流深井 , 局部较深位置采用井点配合降水。 (5)整个支撑工程量大 ,总共用支撑钢管用量 达到了 1 800 t。 4.施工方法及过程控制 4 . 1 施工区域划分 支撑施工安装原则上由里向外进行 ,参照施工图 顺序进行施工。本基坑断面较长整个基坑拟订分 三 段施工 , 1轴 19轴间为第一施工段、 20轴 34 轴间 为第二施工段、 35轴 53轴间为第三施工段。
7、施工段划分 4 . 2 钢支撑形成的原则 (1)先支撑后挖土原则 ,即挖土的标高在任何 时候 ,都不得深于待装支撑底标高下 20 cm; (2)先形成体系后受力原则 ; (3)先节点可靠后受力原则 ; (4)混凝土压顶圈梁达到一定强度后受力原则 : 施工中强调牢度可靠性 ,所以施工原则上按图 及修改通知进行 ,凡需要实施材料代换、 节点代换或 局部进行修改 ,现场施工人员应提出申请 ,经设计人 员或其委托人认可后方可实施 ,变更。 ( b)支撑制 作施工与挖土的关系处理必须注意挖土的深度控 制、 区域控制和高效率的翻土。 本工程多种形式配合土方开挖 : (1)先撑一榀组合钢管内支撑并形成一开挖
8、 体 系后 ,开挖该区域下部土方 ; (2)先撑一单元组合钢管内支撑后 ,开挖该区 域下部土方 ; (3)按后浇带划分完成组合钢管内支撑施工 组合钢管内支撑在超长大跨度深基坑工程 中的应用 开挖该区域下部土方。 4 . 3 钢管组合内支撑施工 4 . 3 . 1 施工准备 支撑安装施工采用开挖沟槽 方式进行 ,沿围护墙所圈的区域内远离大门处土体 开挖至钢支撑的底标高以下 200 mm,进行支撑安 装。在支撑安装前 ,根据双拼 609钢管的宽度 ,开 挖相应的沟槽。然后再进行支撑安装。 沟槽深度为钢支撑底标高向下 200 mm,沟槽 底宽以支撑外侧宽度两侧各增加 500 mm,上口宽度 以不塌方
9、为宜。在支撑钢立柱结点处考虑结点部件 的安装 ,钢立柱四周土方挖土底标高相应比沟槽底 标高再降低 500 mm。 4 . 3 . 2 支撑安装 (第一施工段 ) 按照设计图纸 和交底要求 ,现场丈量复核实际长度尺寸 ,然后将支 撑尺寸编号入册 ,按实际尺寸拼装支撑长度 ,缩短工 期 ; 在圈梁预埋铁件上 (钢管支撑上 )焊接支撑顶端 的搁置件 ; 在中间的钢格构柱上焊接横担 ; 吊放 钢管支撑就位 ; 联接单根钢管长度 ; 用螺栓连接 各接点 ,并进行端头焊接安装 ; 检查各接点的螺栓 连接情况 ,焊接的接点情况 ; 施加预应力 ; 焊接钢 立柱与支撑相交处的结点 ; 交付验收 ,合格后使用。
10、 然后进行第二、 第三施工段钢支撑施工 ;重复 步操作直至钢支撑工程竣工。 4 . 3 . 3 拆除施工流程和施工方法 在收到钢支撑 设计负责人签署的同意支撑拆除的书面文件后 ,方 可开始拆除支撑。 拆除工艺及流程 :解除钢支撑预应力 ;将支撑整 体吊放于基坑底板上 ;分解钢支撑体系 ;将分解的钢 支撑移位、 拖至坑道外 ;装车 ,退场。 在完成地下 2层的楼板及混凝土换撑施工、 达 到设计要求的强度后 ,进行组合钢管内支撑的拆除。 有效的换撑确保钢支撑拆除后支护侧向位移控制在 较小范围内。此外 ,划分坑周保护区 ,坑边 3 m范围 内为重点保护区 ;坑周加载应小于 15 kPa。钢支撑 拆除
11、后 ,地下构筑物未浇筑到 0 . 000之前 ,坑周保 护区内严禁加载。拆除顺序按间隔顺序割开 ,即先 割开 1#、 3#、 5#, 再割 2#、 4#、 6# 。 若拆除的钢支撑悬空高度大于 2 m以上 ,在钢 支撑解体前 ,先在被拆除的支撑下搭设脚手架 ,使支 撑分体后搁在脚手架上 ,然后再吊装上车。 5.施工效果 基坑自 2007年 8月大跨度组合钢管内支撑开 始施工至 2007年 12月支撑拆除 ,历时近 5个月。 本工程的土体位移警戒值为 50 mm,最大侧向位移 不超过 4 mm /d,位移发展值连续 3 d 不大于 3mm /d。周边建筑物累计沉降量小于 5 mm,道路 管线正常
12、使用。监测点经 5个月的连续观测 ,桩顶 水平位移最大为 8 mm。 由于主撑与主撑之间、 主撑与土体之间摩擦力 的影响 ,给主撑一端施加预应力时所对应的另一端 的应力值达不到设计要求 ,最后给主撑两端均施加 预应力。另外 ,从钢支撑内力测试结果来看 ,最大轴 力均未超过设计值 ,说明整个支撑系统处于安全稳 定状态 ,工作良好。 6 结 语 大跨度组合钢管内支撑体系是由围檩、 主撑、 立柱桩等杆件所组成的 ,是利用不同规 格的钢管及 槽钢通过高强度螺栓和焊接组装而成的 钢构件 ,由 工厂制作 ,运至施工现场按设计图纸尺 寸裁截后焊 接拼装成整个支撑体系。具有如下优点 : (1)支撑材料可以反复周转使用 ,使用一次的 损耗约在 10%左右 ,因此造价至少比混凝土支撑 降 低 25%以上。 (2)由于大跨度组合钢管内支撑可在场外预 制 ,现场拼装 ,没有养护期 ,故施工速度快 ,工期短。 (3)大跨度组合钢管内支撑的拆除 ,快速方便 , 对周边环境影响小。 (4)支撑轴力大 ,尤其是在深大基坑支护工程 中具有较明显的优越性及较强的市场竞争能力。 (5)该技术在与多种围护形式并用时优势明显。 (6)该技术在降水顺利、 土质为粉砂土中应用 优势更明显。
组合钢管内支撑在超长大跨度深基坑工程中的应用
