深基坑拆撐過程的換撐施工技術(shù)

崔偉鋒王文彬黃學(xué)龍.廣州市第一建筑工程有限公司；.廣州建筑股份有限公司

深基坑拆撐過程的換撐施工技術(shù)

崔偉鋒1王文彬2黃學(xué)龍1
1.廣州市第一建筑工程有限公司；2.廣州建筑股份有限公司

深基坑支護(hù)體系的選擇一般根據(jù)基坑的深度、安全等級和場地約束等因素綜合而判斷，其中地下連續(xù)墻的支護(hù)式的優(yōu)點(diǎn)在于它不會對鄰近建筑物及其基礎(chǔ)造成影響，比較適合用于在建筑物比較密集的地區(qū)施工，而且支護(hù)的剛度比較大，有較強(qiáng)的側(cè)壓承受能力，開挖之后它的變形少、地面沉降量小，因此地下連續(xù)墻組合內(nèi)支撐的支護(hù)體系被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代建筑之中。連續(xù)墻基坑支護(hù)需要內(nèi)支撐梁平衡基坑土壓力，但在地下室結(jié)構(gòu)施工中，往往碰到內(nèi)支撐梁需要拆除的情況，且地下室留置的后澆帶又對拆除內(nèi)支撐梁生產(chǎn)約束作用，這時就需要進(jìn)行換撐處理。本文通過計(jì)算分析，采取在后澆帶上安裝槽鋼傳力裝置，在拆除原來的內(nèi)支撐前，先行施工換撐體系，有效將基坑支護(hù)的水平力傳遞到基礎(chǔ)板或地下室結(jié)構(gòu)上，然后再拆除內(nèi)支撐。有效解決了拆撐造成的安全隱患，并加快了地下室結(jié)構(gòu)的施工周期。

工程概況

某商業(yè)中心項(xiàng)目位于佛山市南海區(qū)最繁忙地段，施工可用占地面積異常狹窄。該工程的深基坑范圍143m×100m，地下4層地下室，深約19.10m。基坑支護(hù)采用1000mm厚連續(xù)墻，連續(xù)墻嵌固深度為8～9m。支撐系統(tǒng)主要由主對撐、斜撐、連系梁及鋼構(gòu)柱組成，共有三道內(nèi)支撐梁。見圖1。

第一道支撐梁底標(biāo)高為0.45m，距離地下一層樓板3.25m；第二道支撐梁底標(biāo)高為-5.70m，距離地下二層樓板2.10m；第三道支撐梁底標(biāo)高為-11.00m，距離地下三層樓板0.70m。見圖2。

因結(jié)構(gòu)需設(shè)置貫通的后澆帶，破壞樓面的整體水平剛度，且地下室結(jié)構(gòu)外壁與基坑支護(hù)的連續(xù)墻緊貼在一起，給支撐拆撐后的換撐造成影響。本項(xiàng)目在結(jié)構(gòu)樓板中預(yù)埋槽鋼進(jìn)行對頂，保證了結(jié)構(gòu)面的整體受力。

換撐方案選擇

本項(xiàng)目設(shè)四層地下室，且基坑深度較大，設(shè)置有三道內(nèi)支撐支護(hù)，換撐方法采用設(shè)置斜撐的方式不太合適；特別設(shè)計(jì)專門的鋼筋混凝土換撐梁亦太復(fù)雜，工期較長，且可操作性也比較困難。本項(xiàng)目適宜直接利用永久結(jié)構(gòu)的水平剛性構(gòu)件進(jìn)行換撐。

圖1 基坑平面布置圖

圖2 結(jié)構(gòu)樓板與支撐梁標(biāo)高關(guān)系圖

方案一：在結(jié)構(gòu)梁中預(yù)埋工字鋼，因結(jié)構(gòu)板跨度約4m，在結(jié)構(gòu)梁內(nèi)預(yù)埋工字鋼需設(shè)置較大的工字鋼，且因結(jié)構(gòu)梁鋼筋較密，工字鋼在梁鋼筋籠內(nèi)的定位相對較困難。

方案二：在結(jié)構(gòu)樓板中預(yù)埋槽鋼，可設(shè)置相對較小的型鋼型號，布置數(shù)量可按計(jì)算需求靈活增加，且樓板內(nèi)定位槽鋼相對梁鋼筋籠內(nèi)定位工字鋼要簡便得多。

方案二和方案一相比，確保了換撐過程中結(jié)構(gòu)體系的安全性，保證了主要受力結(jié)構(gòu)梁的均勻性，有利于工程質(zhì)量的保證，節(jié)約了施工成本，同時也方便了現(xiàn)場工人的施工操作。綜合考慮各項(xiàng)因素后選擇方案二進(jìn)行施工。

施工關(guān)鍵技術(shù)

槽鋼傳力裝置

該傳力裝置采用14a槽鋼，長度1200mm，槽鋼兩端焊接78mm×160mm×10mm厚鋼墊板，端頭鋼板上設(shè)有四個5mm×15mm卡槽，后澆帶兩側(cè)上下板鋼筋通過卡槽進(jìn)行連通，施工時，將槽鋼兩端分別埋入樓板各100mm，水平間距按照2m進(jìn)行設(shè)置。內(nèi)置槽鋼傳力裝置與樓板后澆帶鋼筋模板同時安裝，與樓板混凝土共同澆筑，即完成后澆帶內(nèi)置槽鋼傳力裝置安裝。該傳力裝置具有結(jié)構(gòu)合理，成本低，施工工作效率高，無需后期二次焊接，施工時不易漏漿，減少后期剔鑿等優(yōu)點(diǎn)。見圖3、4、5所示。

圖3 地下室樓板后澆帶內(nèi)置槽鋼示意圖

圖4 槽鋼與端頭板示意圖

圖5 端頭板示意圖

傳力裝置壓曲變形計(jì)算

對內(nèi)置槽鋼壓桿穩(wěn)定性根據(jù)臨界力計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，查表可知14a槽鋼面積A=18.51cm2，慣性距Ix=563.70cm4，轉(zhuǎn)動慣量Wx=80.50cm3，回轉(zhuǎn)半徑ix=5.52 cm，槽鋼長為100cm，槽鋼兩側(cè)為鉸接連接μ=1，槽鋼為Q235材質(zhì)E=206GPa。

經(jīng)計(jì)算，選用14a槽鋼滿足壓桿穩(wěn)定性的要求。

樓板局部受壓計(jì)算

根據(jù)數(shù)值計(jì)算結(jié)果，由于后澆帶梁板均為斷開，垂直于后澆帶的梁的應(yīng)力為零，后澆帶內(nèi)置槽鋼傳力裝置能夠有效地傳遞水平力，槽鋼所受水平力最大值為1.4×102kN。按素混凝土構(gòu)件驗(yàn)算其局部受壓承載力。當(dāng)局部受壓面上僅有局部荷載作用時：

經(jīng)計(jì)算，樓板局部受壓計(jì)算亦滿足規(guī)范要求。

施工工藝組織

施工時，先搭設(shè)腳手架支架支撐體系→安裝木枋龍骨和鋪設(shè)樓板模板→綁扎梁、板筋→放置后澆帶槽鋼傳力裝置→支設(shè)后澆帶側(cè)面快易收口網(wǎng)→澆筑后澆帶兩側(cè)樓板混凝土→拆除后澆帶側(cè)面快易收口網(wǎng)→用模板覆蓋保護(hù)后澆帶。主要施工工藝如圖6～圖9所示。

圖6 后澆帶處搭設(shè)腳手架示意圖

圖7 后澆帶鋪設(shè)木枋、模板示意圖

圖8 鋪設(shè)板筋、安裝槽鋼示意圖

圖9 樓面澆筑后槽鋼對頂示意圖

槽鋼在樓板內(nèi)的埋置大樣如圖10～圖11所示。

圖10 安裝槽鋼正截面示意圖

圖11 安裝槽鋼側(cè)面示意圖

各工序主要注意事項(xiàng)

搭設(shè)后澆帶腳手架

1.搭設(shè)梁板滿堂腳手架支撐體系時，后澆帶的支撐體系先單獨(dú)搭設(shè)，采用短鋼管與滿堂腳手架支撐體系形成一個整體。

2.后澆帶兩側(cè)各設(shè)兩排立桿、縱橫向拉桿，立桿距后澆帶邊緣不宜大于20cm，立桿的間距、步距應(yīng)通過計(jì)算來確定。

3.工程滿堂腳手架拆除時后澆帶部分滿堂腳手架需單獨(dú)保留。

鋪設(shè)樓板模板

1.安裝頂板的主、次楞（注意次楞按照垂直于施工縫方向布置）。

2.找出設(shè)計(jì)要求的后澆帶位置彈線。

3.后澆帶兩側(cè)的梁板模板配至后澆帶兩側(cè)邊緣，中間模板按后澆帶寬度配置安裝。

安裝后澆帶內(nèi)置槽鋼

1.槽鋼按照設(shè)計(jì)要求在加工廠制作完成后運(yùn)至施工現(xiàn)場。

2.將內(nèi)置槽鋼放至后澆帶設(shè)計(jì)位置，槽鋼兩端均需深入兩側(cè)樓板內(nèi)10cm。

3.細(xì)部調(diào)整樓板板筋，使得板筋穿過上下端頭板兩側(cè)卡槽。

4.注意槽鋼應(yīng)開口朝上，不得開口朝下。

設(shè)置快易收口網(wǎng)、設(shè)置適宜的墊塊

1.在后澆帶內(nèi)的鋼筋應(yīng)采用鋼筋馬凳控制上層鋼筋，采用墊塊控制底層鋼筋的位置，鋼筋馬凳、墊塊間距宜為50cm。

2.后澆帶的兩側(cè)宜采用鋼筋支架快易收口網(wǎng)模板隔斷，并按規(guī)定做成企口形式，也可以采用木模隔斷做法，但是由于后澆帶處的鋼筋不斷，木模縫隙較大，澆筑混凝土不易保證質(zhì)量，施工時要特別注意木模同鋼筋之間縫隙的處理。不可不支模而留成自然槎，以免影響后澆帶處的施工質(zhì)量。

后澆帶兩側(cè)的混凝土澆筑

1.樓板后澆帶兩側(cè)的混凝土澆筑要嚴(yán)格按規(guī)范和施工方案進(jìn)行，避免因混凝土澆筑造成鋼絲網(wǎng)模板變形，出現(xiàn)尺寸偏差。

2.采用快易收口網(wǎng)的垂直施工縫，在混凝土澆筑和振搗時應(yīng)特別注意振搗器距模板的距離和振搗時間。為保證混凝土密實(shí)，垂直施工縫附近的混凝土宜采用鋼釬搗實(shí)。

結(jié)語

在該項(xiàng)目中采用該槽鋼換撐施工技術(shù)，每層地下室拆撐時間可綜合提前40d，3層地下室共節(jié)約工期120d，可節(jié)約建設(shè)貸款利息約75萬元，節(jié)省管理人工成本90萬元，地下室內(nèi)置槽鋼新增工程費(fèi)用約為18萬元，綜合建設(shè)成本降低147萬元，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

采用地下室樓板后澆帶內(nèi)置槽鋼施工關(guān)鍵技術(shù)，解決了樓板混凝土強(qiáng)度齡期增長緩慢而影響樓板澆筑與內(nèi)支撐拆除的時間間隔的施工難題，優(yōu)化了內(nèi)置槽鋼施工工藝，保證了安裝質(zhì)量，降低了工程成本，取得了較好的應(yīng)用效果，具有良好的推廣意義。