超高层建筑深基坑支护之抛撑施工方案

超高层建筑深基坑支护之抛撑施工方案[摘要]：高层建筑，特别是超高层建筑，为保证基坑的稳定，通常需要采取一系列的基坑支护手段。而这些做法也是地下室结构乃至整个工程施工质量和安全的关键。本文以具体的工程实例,阐述一种新的深基坑支护体系---抛撑支护体系的施工。[关键词]：牛腿抛撑土方施工隔一拆一传力带一、工程概况烟台阳光100城市广场B区工程地处山东省烟台市的城市中心区，人流、车流、物流较密集，商贸活动频繁，该工程由地下3层、裙房5层及塔楼26层组成，总高度129米，属于超高层写字楼,总面积达90000㎡。其基础埋深，地下室共三层，裙房基底标高为-16.02米，核心筒基底标高为-21.57米。加上工程离海近（仅300m）水压大，原采用钻孔灌注桩（直径1000mm）支护，在早期设计中只规划2层地下室，基础埋深仅为-12.000m,后应业主要求变更成地下三层,原有的基坑支护体系已经无法满足要求,设计增加斜抛撑钢管支撑的方式进行加固。二、抛撑施工原理及流程抛撑支护是在基坑支护桩的中部设置一条围檩梁横向拉结支护桩,同时在主楼基础底板的对应位置上安装牛腿,在牛腿及抛撑间用直径529mm×10mm抛撑钢管顶置,其力的传导经过:支护桩→抛撑钢管→牛腿→基础底板,以达到基坑对于稳定性的要求。施工流程:土方开挖→主楼底板牛腿及围檩梁施工→抛撑安装→抛撑部位土方施工→传力带施工→抛撑拆除施工三、具体施工方案1、主楼底板牛腿及围檩梁施工1.1、施工工序与抛撑施工部位有关的施工工序：测量、定位→围檩施工→斜抛撑以外区域基坑土方开挖→塔楼底板及牛腿施工1.1.1、测量定位1.1.1.1、在斜抛撑部位按照设计图纸测量好护壁桩边预留土堆的外边线及高度，注意留足设计土堆高度及平面尺寸，以保证护壁的安全。21.1.1.2、测量出护壁桩边离基础底板边距离，按照设计钢管支撑水平投影长度，确定基础底板上抛撑牛腿位置，合理确定施工缝留置位置。1.1.1.3、按照设计图纸要求结合现场实际情况，定位确定抛撑围檩梁的走向及合理截面尺寸。1.1.1.4、测出钢筋混凝土围檩梁的顶标高及底标高，标于护壁桩侧面，以便支模定位用。1.2、施工围檩1.2.1、在每根钢筋混凝土护壁桩（无钢板桩处）上，围檩梁高度范围内用结构胶上、下各植入一根Φ16钢筋，其植入混凝土桩内长度满足结构胶相应要求，锚入混凝土内长度符合规范锚固长度，与围檩交接的灌注桩做凿毛处理。1.2.2、钢筋施工：按照设计图纸及现场实际情况，确定围檩梁截面大小，准确计算钢筋的下料尺寸。1.2.3、模板施工：按照设计标高对围檩边预留土层进行平整，对部分松动土层进行夯实，然后在上浇筑100mm厚C15混凝土垫层，垫层边伸出围檩梁底边100mm。侧模采用木模板，支撑采用在土层中打入钢管后用5*10木枋支撑的方法，具体见下图：1.2.4、牛腿及围檩斜面预埋钢板施工：按照设计的要求对钢板进行加工，注意钢板的材质及厚度和3平面尺寸大小，注意保证焊缝的质量。特别是要在模板上用铁钉固定好预埋件，保证其准确位置。1.2.5、混凝土施工：对混凝土加强振捣，确保围檩能对护壁的整体性及稳定性起到良好的作用。1.3、抛撑牛腿以内区域土方开挖：开挖时指定专人对土方开挖标高进行跟踪测量控制，保证按照设计要求留足护壁桩边土层高度及厚度。1.4、砼垫层、底板、地梁及抛撑牛腿施工：按照设计要求施工混凝土垫层、底板、地梁及牛腿施工。注意准确定位牛腿处施工缝位置，保证使钢管支撑水平投影长度最大限度保持在12米左右，特殊情况（如承台部位不宜留置施工缝部位）不大于14米，不小于10米（根据设计交底要求）。注意牛腿钢管支撑处斜面的侵斜角度。当牛腿一边底板混凝土施工完成达到一定强度C20则可以开始安装抛撑。2、抛撑安装基坑内支撑构件形式有三种：2.1、按已完成牛腿及围檩之间的距离，测量加工钢管支撑的准确尺寸，用塔吊安装就位，并在支撑钢管下设置临时的脚手架支撑来固定斜抛撑的钢管（如需），将支撑钢管与牛腿及围檩的预埋钢板焊牢。2.2、抛撑钢管采购的全部为１２m整料，下料长度不够１２m的用氧气乙炔切割，切口打磨齐整；长度超过１２m的采用抗裂性能好的碱性低氢焊条4J422，短弧直流反接极，焊口形式为Y形坡口焊，坡口宽度为11-12m，坡角40-60度，封底宽度为0-2.5mm，并将焊口表面和两侧至少２０mm范围内的水分、泥渣等杂物清除，焊接时焊缝坡口边缘５cm内须预热７５－１００度，先多点焊接固定后再满焊焊接加长。（焊缝应圆滑过渡，焊缝高＞１０mm）2.3、钢挑耳加工见下图．2.4、预应力施加2.4.１、将千斤顶一头顶住钢管挑耳，另一头顶住底板牛腿上的预埋铁板．2.4.２、用千斤顶（ＹＺ８５－３００型，顶压力为３９０ＫＮ）施加预应力，两边的千斤顶预应力均匀施加到２５0ＫＮ。（分三次施加，第一次施加到１０0ＫＮ，第二次施加到２０0ＫＮ，最终施加到２５0ＫＮ）2.5、抛撑管安装2.5.1、钢支撑应与围檩垂直，钢支撑与预埋钢板焊接牢固，预埋钢板厚度为10mm；2.5.2、抛撑钢管与预埋钢板间用楔形钢板顶紧后满焊，如钢管超过１４m，则抛撑钢管壁厚应由１０mm变为１２mm；钢管支撑两端与预埋钢板之间焊接，周边满焊，焊缝高１０mm，3、抛撑部位土方施工因为抛撑在施工前必须在基坑周边保留4m高，12m宽的护坡土方，该部位土方施工必须在主楼基础底板及其上的牛腿达到强度并安装了抛撑后才能给予挖除.但土方开挖数量庞大，基坑一周实土达6500立方，此时土方-16.000m的垂直运输让土方外运变得异常困难，在整个过程中，我们积极考虑，先后提出○1、堆土在负三层地下室然后在地下室施工完毕后在西面设置吊葫芦吊土外运；○2、50t汽车吊吊出外运；○3、5t桁车吊吊出外运三种外运形式，经过详细的经济和可行性分析，决定采用在东北角工地出口处设置5t桁车吊吊出外运，基坑底采用挖机配合倒土；在无法施工的死角，用50t汽车吊吊运。同时受地下室总体5工期的约束，我们将尽可能多的土堆放在主楼地下室（受地下室空间影响只能容纳3000立方），这些土方外运可与二次结构、粗装修一同进行并不影响工期。最大可能的解决了该项工作对工期的制约。4、抛撑拆除施工4.1、施工顺序筏板基础施工→抛撑钢管隔一拆一→未拆抛撑钢管外圈止水环安装→地下三层外墙混凝土结构施工→地下三层外墙防水层施工→地下三层外墙防水层保护层施工→地下三层外墙外混凝土传力带施工→剩余抛撑钢管拆除（从外墙两边割除）→抛撑钢管内圈止水钢板施工（包括钢筋抓钩施工）→钢管内圈止水钢板防水施工→钢管内C40膨胀混凝土施工→钢管部位外墙防水层附加层施工→抛撑钢管以上外墙防水层施工4.2、施工方法：4.2.1、筏板基础施工按照抛撑区域地下室施工方案的要求进行筏板基础的施工。包括：筏板基础钢筋、模板、混凝土、降排水、防水等。4.2.2、抛撑钢管隔一拆一4.2.2.1根据设计要求，待筏板基础混凝土(C40)强度达C20时，可将抛撑钢管每隔一根拆除一根。4.2.2.2当抛撑钢管与框架柱的平面位置有冲突时，为不影响上部结构的施工进度，优先拆除该部位钢管，及时调整拆除钢管方案或增加未拆除钢管数量。4.2.2.3为了保证基坑西北角上塔吊的安全使用，在确定钢管拆除方案时，在塔吊边的三根钢管保留，不予拆除。4.2.2.4当钢管与建筑物内的墙体（特别是有防水要求的消防水池等内墙）位置冲突时，应根据现场实际情况调整拆除钢管方案。（通过增加后拆钢管根数或在建筑物内有防水要求的墙体位置采用同外墙相同的钢管处理方案）。64.3、未拆抛撑钢管外圈止水环安装4.3.1、抛撑钢管外圈止水环采用100mm厚钢板安装，外伸100mm。4.3.2、外圈止水环安装与地面垂直。4.3.3、止水环与钢管双面角焊缝（hf=6mm）焊接紧密牢固，以免形成钢管周围的渗水路径。4.4、地下三层外墙混凝土结构施工4.4.1、墙体留洞（抛撑钢管部位）钢筋加强按设计图洞口钢筋加强要求。4.4.2、剪力墙模板支设时，在钢管周围靠迎水面侧安放30*100木块环（周圈布置），当剪力墙模板拆除后，将木块环取出。4.5、地下三层外墙防水层及保护层施工4.5.1、在钢管穿外墙部位增加一层防水层附加层，材料同外墙防水材料。4.5.2、外墙防水层保护层采用聚苯乙烯泡沫板软保护。4.6、地下三层外墙外混凝土传力带施工4.6.1、根据设计要求，在第一次抛撑钢管拆除后剩余抛撑钢管拆除前，需在地下三层外墙外回填C15素混凝土以作为钢管拆除后的传力带，将护壁桩承受的水平推力传递至地下三层外剪力墙上;4.6.2、回填标高统一回填至-12m标高处钢筋混凝土围檩上表面;74.6.3、在浇筑混凝土传力带时，在钢管周围需留出防水搭接宽度.4.7、剩余抛撑钢管拆除4.7.1、当传力带混凝土达到强度的80%时，方可拆除剩余抛撑钢管拆除4.7.2、抛撑钢管拆除时，分别从外墙两边割除。4.7.3、抛撑钢管拆除时，留放在剪力墙墙体中的钢管在迎水面侧割除至比墙体表面低30mm，背水面比墙体表面低20mm。（如后图：地下室外墙部位施工示意图）。4.7.4、抛撑钢管拆除后，在地下室负三层内部用人工转运至地下室东北角设备吊装孔位置后用25吨吊车运出。5、沉降观测5.1、观测说明:为确保在抛撑施工过程中基坑的稳定性,根据设计要求，每日侧向位移水平大于1cm（须报警）为不稳定，累计侧向水平位移大于30㎜须报警。施工期间我们会同专业的基坑沉降观测公司,对施工过程中的基坑位移作全期的观测,并随时相互通报观测结果,用以协调施工进度。根据施工的流程,其重点观测的最大位移应该发生在如下几个时间段:○1、抛撑部位护坡土方挖除期间○2、抛撑钢管隔一拆一期间○3、抛撑剩余钢管拆除期间5.2、事故处理预案依据设计要求,一旦发生位移过大时,必须立即停止施工进行相关部位的处理;处理方式如下:5.2.1、土方开挖期间:如1个工作日位移量超过1cm或总位移量已大于3cm时,要求立即对位移过大部位进行回填(回填宽度以影响面来确定),局部增加抛撑杆支撑数量。并在连续2个工作日的观测结果显示基坑位移量稳定水平时方能继续施工5.2.2、抛撑拆除期间:如1个工作日位移量超过1cm或总位移量已大于3cm时,立即停止拆除,并将8位移过大部位重新焊接支撑钢管(需加50t预应力),并在连续2个工作日的观测结果显示基坑位移量稳定水平时方能继续施工。5.3、观测结果本工程在施工过程中严格按照设计要求施工,整个施工期间基坑支护稳定,完全达到了预期的效果。五、经济技术分析采用这种抛撑构件的支护其安装拆除时间短，能在最短的时间内形成作应效能，对基坑施工的影响小，抛撑杆件可重复使用，租赁价格底，另外可以依据现场观测的变形发展调整预应力大小，有力的控制围护桩的变形发展。