深基坑钢筋混凝土圆环内支撑工法

深基坑钢筋混凝土圆环内支撑工法深基坑施工中首次采用钢筋混凝土圆环(以下简称圆环)内支撑形式，目前应用越来越多，直径也正在向大型化发展。这是因为圆环内支撑在计算理论方面的正确性，挖土施工的经济性和施工实践的安全可靠性所发展的必然结果。特别是圆环内支撑对提高挖运土机械化程度，缩短土方工期，降低工程成本，减少周围土体变形，保护环境安全等方面有其独特的优越性。1特点1.1受力性能合理。在深基坑施工时，采用圆环内支撑形式，从根本上改变了常规的支撑结构方式，这种以水平受压为主的圆环内支撑结构体系，能够充分发挥混凝土材料的受压特性，具有足够的刚度和变形小的特点。大量工程实践证明，它能确保基础施工、周边邻近建筑物和地下管网等公共设施的安全，是深基坑内支撑技术的创新形式。1.2加快土方挖运的速度。在软土地基深基坑施工时，采用圆环内支撑结构，在基坑平面形成的无支撑面积达到70%左右，为挖运土的机械化施工提供了良好的多点作业条件，其中环内无支撑区域按周围环境条件与基坑面积的尺寸大小，挖土工艺以留岛式施工为主，在较小面积基坑的最后一层可用盆式挖土。挖土速度可成倍提高，极大地缩短了深基坑的挖土工期，同时有利于基坑变形的时效控制。1.3经济效益十分显著。深基坑施工中采用圆环内支撑结构，用料节省显著，与各类支撑结构相比节省大量钢材和水泥，其单位土方的开挖费用较其他支撑相比有较大幅度的下降，施工费用节约可观，社会效益十分显著。1.4可适用于狭小场地施工。在施工场地狭小或四周无施工场地的工程中，使用圆环内支撑特别合适。因本支撑刚度大，可通过配筋、调整立柱间距等措施，提高其横向承载能力。亦可在上面搭设堆料平台，安装施工机械，便于施工的正常进行。2适用范围2.1适用于软土地基深基坑圆环内支撑结构的施工。2.2适用于多种平面形式的基坑，特别适用于方形、多边形，环境保护要求高、土方工期紧的基坑。3基本原理通过对深基坑支撑结构的受力性能分析可知，挖土时基坑护壁结构须承受四周土体压力的作用。从力学观点分析，可以设置水平方向上的受力构件作支撑结构，为充分利用混凝土抗压能力高的特点，把受力支撑形式设计成圆环形结构，支承其土压力是十分合理的。在这个基本原理指导下，土体侧压力通过护壁结构传递给围檩与边桁架腹杆，再集中传至圆环。在护壁结构的垂直方向上可设置多道圆环内支撑，其圆环的直径大小、垂直方向的间距可由基坑平面尺寸、地下室层高、挖土工况与土压力值来确定。4工艺程序4.1圆环内支撑的施工程序应以控制在施工过程中减少对周围土体变形为前提，同一层支撑结构允许实行分段施工，其施工程序的选定依据是：根据设计资料，土体变形较小区域可先行施工，变形较大的薄弱区域应最后施工(即在圆环形成受力体系前施工)。4.2首道支撑的工艺流程基坑第一层土全面挖至支撑垫层标高→底模或垫层施工→凿护壁结构锚固筋(格构柱顶清理)→定圆心、测量弹线→钢筋绑扎→模板安装及固定→防护栏杆预留孔或预埋铁件→监测沉降钉、钢筋应力计的埋设，以及爆破用的预留纸管的埋设→混凝土浇筑施工→混凝土养护→拆模、清理→下层土方开挖。4.3下道支撑工艺流程支撑区挖土至支撑垫层标高→底模或垫层施工→复核圆心→测量、弹线→围檩吊筋焊设→格构柱清凿→钢筋绑扎→模板安装及固定→轴力监测仪埋设、爆破用的预留纸管的埋设→混凝土浇筑施工→混凝土养护→拆模、清理→下层土方开挖(挖至最底层时、坑底垫层应随挖随浇)。圆心定位、测量弹线后的技术复核、隐蔽工程验收、监测仪埋设、质量验收等应随各道工序及时进行。5施工要点5.1护壁结构顶部处理5.1.1首道支撑围檩与护壁结构顶部帽梁一般共用，以提高顶部刚度，即起整体箍紧的作用，因此护壁结构主筋按设计要求应留出足够长度的锚筋，并须将凿出外露的锚筋整理、校直。5.1.2护壁结构顶部混凝土一般强度偏低，帽梁施工前应予凿清处理，并按设计凿至要求标高。5.2土方开挖5.2.1应根据基坑平面形状，按支撑设计土方开挖工况要求，每道支撑的设计标高与每层土开挖深度，周边环境和土方挖运设备准备情况，经周密研究，合理确定基坑开挖方案。一般直径在60m以下，中层土可用留岛法施工，最后一层土可采用盆式挖土，待中心垫层浇筑后，再挖四周留坡土方；直径在60m以上，首道支撑以下土方作业应采用环内留岛法挖土，有利于控制周围土体变形。5.2.2基坑土方开挖必须遵循对称均匀，先撑后挖的原则进行。在圆环及围檩的周边区域内先行挖土，土方挖至支撑底标高时，应用水平仪打竹桩操平，机械挖土至离支撑底标高10～20cm后，采用人工铲土，以达到底面平整。5.2.3深基坑土方开挖前，必须采用预降水措施，其预降时间由土层渗透系数决定，同时为防止雨水及地面明水入坑，导致坑底土层的破坏，发生支撑施工时产生不均匀沉陷，影响其质量，故还应开设明排水沟措施，便于保持坑底干燥施工。5.2.4支撑混凝土浇捣完成后，按常规进行养护，其强度等级必须达到设计值的70%(按同条件自然养护混凝土试块强度为准)，才能进行下层土的开挖。5.2.5由于圆环内支撑与围檩之间(即腹杆连接区域)的操作面相对较小，故支撑设计时应考虑轻型挖机直接就位于预先用土填实，且略高于支撑面，同时上铺走道板的支撑上，直接向下挖下层土方，并向圆心方向边挖边退，把土方传至圆环区内，再驳运出去。5.3钢筋、模板施工5.3.1支撑底模或垫层支撑的底模或垫层可采用以下几种材料：板材或竹笆加油毡；素混凝土或铺碎石振动灌浆。用素混凝土和铺碎石振动灌浆做底模时，应待混凝土或灌浆达到一定强度后才可进行钢筋绑扎施工，支撑底模应略高于两侧土面，并且设置明排水沟以防雨后泥浆倒灌。从施工方便出发，宜优先采用铺设板材的方法。5.3.2测量弹线后，先绑扎钢筋，然后安设和固定模板。5.3.3钢筋绑扎宜先绑扎圆环和围檩的钢筋，然后绑扎腹杆钢筋。腹杆主筋按设计要求长度伸进圆环和围檩内，多腹杆节点处钢筋的伸入和绑扎应合理交叉，以免影响梁的有效高度。5.3.4腹杆主筋以整根直料为宜，围檩、圆环钢筋施工时宜采用绑扎搭接接头，以利爆破拆除施工。5.3.5圆环、围檩与腹杆支撑分段施工时，施工缝留设部位须有加强措施，不得随意或无措施留设。5.3.6围檩与护壁结构连接，可用φ25斜向吊筋焊接于护壁结构的主筋上。5.3.7围檩和腹杆的模板可用九夹板或定型钢模，圆环应用定型钢模竖拼，根据梁高与圆弧要求，按施工设计编制模板拼装图，竖杆及弧形横杆可用钢管，扣件、对拉螺栓拉结牢固。5.3.8模板就位安装校正固定后，按常规支模要求，＠1500mm左右，上、下设水平拉杆及剪刀撑，以保证模板不位移。5.4混凝土施工5.4.1混凝土配合比按设计要求的混凝土强度等级，预先提出级配单。采用现场搅拌时，坍落度在16±2cm为宜；采用泵送混凝土，坍落度在12±2cm为宜，并在浇捣过程中经常抽测混凝土的坍落度。5.4.2混凝土浇筑按斜坡分层法连续浇筑施工，防止产生施工缝。分段施工时，支撑断面施工缝按常规留设垂直缝，在继续施工前，应预先清除施工缝处的疏松混凝土，用清水湿润，并进行接浆(1∶2水泥砂浆)处理。5.4.3混凝土浇捣、养护(保温)、拆模等，均按施工规程要求操作。6机具设备(略)7质量标准应严格按国家标准《钢筋混凝土工程施工和验收规范》的规定组织施工，同时参照《建筑工程质量检验评定标准》的有关要求评定施工质量。并应重点注意以下质量管理要求。7.1支撑底的土方开挖标高应符合设计要求，不得超挖。7.2圆心定位要经三级复验，应用测距仪校核为准，圆心偏差±5mm，周长±20mm，面标高±10mm，圆环模板制作好后应进行整圆试安装复查。7.3混凝土试块按规定制作，并增加2～3组(与构件同等条件养护)以不同龄期试块的试压强度值为准，为继续施工提供依据。7.4混凝土浇捣前必须对监测点的埋设进行复验。7.5混凝土断面尺寸及钢筋绑扎按现浇钢筋混凝土质量评定标准执行。8安全要求8.1土方施工机械挖土作业时，必须有专人指挥铲土，操作人员远离挖机土斗5m进行操作，挖土程序按由高往下顺次进行，严禁在下部掏土，大量挖运土时，基坑上下要有专门人员指挥，车辆运输区域必须设专人调度指挥。8.2支撑底部局部的人工挖土应分层进行，操作高度不应超过2m,支撑底、围檩底、护壁结构、工程桩周边的土方铲挖时，应在专人指挥监督下进行。8.3首道支撑完成后应及时安装基坑边防护栏杆，圆环和腹杆作施工人员临时通道时，也要安装防护栏杆，栏杆高1.2m,侧面用竹笆封挡，基坑开挖至一定深度后，必须安设操作人员上、下通行扶梯。8.4当下道支撑面需设分配电箱时，进线电缆必须架空；支撑区域的照明灯必须架空固定安装。8.5根据周围地下管线和建筑物的实际情况，应设变形观测点，若变形超过报警值时，应通知业主与专业单位，共同研究，采取用有效措施，才能继续施工，以保护管线和建筑物的绝对安全。8.6支撑面作堆放场地时，必须符合设计要求；支撑顶面放置吊机、停放或通行车辆(如材料运输车、泵车等)时，应进行专题设计，严禁超载。10效益分析在深基坑中采用圆环内支撑结构形式，既满足了施工稳定性和变形要求，又能提供宽敞的施工大空间，便于挖运土；缩短了土方工期近50%，节约支撑费用(单位土方支撑费用仅为其他形式支撑的50%)，节省大量钢材和水泥，施工应用的经济价值和社会效益十分突出。