電梯基坑鋼筋混凝土筒體結(jié)構(gòu)基坑支護施工技術(shù)

何歡然，宋立強，邢靈霞

(中建二局第三建筑工程有限公司，北京 100070)

0 前 言

高層建筑的電梯基坑及集水井的深度普遍較深，其周邊承臺、樁基較多，該部位施工步驟較多，且施工相互影響，在泥沙土層中電梯基坑及集水井的施工組織較難，采用傳統(tǒng)的大開挖放坡的施工方案，在施工進度、坑內(nèi)坑的支護安全穩(wěn)定、坑內(nèi)坑的降排水及施工周期等方面均存在一定缺陷，給較大的坑內(nèi)坑的支護技術(shù)造成了一定的挑戰(zhàn)。

為此，筆者公司在地基為泥沙土層情況的坑內(nèi)坑支護施工中采用鋼筋混凝土筒體結(jié)構(gòu)，充分利用混凝土筒體結(jié)構(gòu)較強的擋土能力及止水效果的優(yōu)點，該技術(shù)已在承建的多個項目得到了成功應(yīng)用，取得了比較好的效果，有效保證了坑內(nèi)坑的施工安全、質(zhì)量，節(jié)省了工期。

1 新技術(shù)概述

電梯基坑及集水井內(nèi)采用的鋼筋混凝土筒體結(jié)構(gòu)基坑支護施工技術(shù)，采用拉森鋼板樁作為坑內(nèi)坑筒體支護結(jié)構(gòu)施工的臨時性支護方式，拉森鋼板樁施工完畢后隨即進行坑內(nèi)土方逐層開挖，在拉森鋼板樁內(nèi)側(cè)電梯基坑集水井四周設(shè)置混凝土筒體結(jié)構(gòu)作為坑內(nèi)擋土墻，后期代替鋼板樁，在筒體支護結(jié)構(gòu)的混凝土強度達到要求后，立即進行筒體支護結(jié)構(gòu)外側(cè)土方逐層回填，回填完畢后可拔出鋼板樁，提前為坑內(nèi)坑區(qū)域周邊底板及承臺的施工創(chuàng)造場地條件。同時在筒體支護結(jié)構(gòu)內(nèi)部進行電梯基坑及集水井的結(jié)構(gòu)施工。混凝土筒體支護結(jié)構(gòu)提高了電梯基坑及集水井的防水效果，可減少滲漏，相當(dāng)于增加了一道結(jié)構(gòu)防水。混凝土筒體支護結(jié)構(gòu)必須經(jīng)過嚴格承載能力計算，可有效抵抗周邊回填土的側(cè)壓，保證筒體支護結(jié)構(gòu)內(nèi)部的施工安全。電梯基坑混凝土筒體結(jié)構(gòu)基坑支護施工技術(shù)示意見圖1～2。

圖1 電梯基坑混凝土筒體結(jié)構(gòu)及拉森鋼板樁基坑支護示意圖

圖2 電梯基坑混凝土筒體結(jié)構(gòu)基坑支護施工技術(shù)示意圖

2 特 點

1)與傳統(tǒng)施工技術(shù)(自然放坡開挖及鋼板樁支護)相比，本施工技術(shù)采用混凝土筒體結(jié)構(gòu)作為坑內(nèi)坑支護的施工技術(shù)，經(jīng)過嚴格計算的筒體結(jié)構(gòu)具有更加保守的擋土安全性能，保證了坑內(nèi)坑邊坡支護的安全。

2)該施工技術(shù)混凝土筒體結(jié)構(gòu)施工簡單，常規(guī)支模綁鋼筋澆筑混凝土即可，還可以減少坑內(nèi)坑的土方開挖及后期回填的工作量，加快坑內(nèi)坑的施工進度，可提前進行筒體結(jié)構(gòu)外側(cè)的土方回填，為坑內(nèi)坑周邊墊層、防水、底板及承臺的施工提供空間、贏得時間，從而加快施工進度。

3)與傳統(tǒng)施工技術(shù)相比，混凝土筒體結(jié)構(gòu)本身具有良好的抗?jié)B能力，可提高電梯基坑的防水效果，相當(dāng)于增加了一層結(jié)構(gòu)防水。提高了電梯基坑及集水井的施工質(zhì)量。

4)該技術(shù)減少了坑內(nèi)坑施工過程中的抽排水時間。

3 適用范圍

該技術(shù)包含臨時拉森鋼板樁及混凝土筒體結(jié)構(gòu)作為坑內(nèi)坑的支護結(jié)構(gòu)，適用于深度較大(深度為3～6 m)且采用自然隨意放坡開挖難度較大的坑內(nèi)坑支護工程，以及需要加快坑內(nèi)坑的施工速度、減少土方開挖及回填的工程。

4 工藝流程及操作要點

4.1 工藝流程

施工準備之前進行障礙物清理并測量放線→機械進場就位→插入拉森鋼板樁→拉森鋼板樁上部水平圍檁拉固→土方開挖至標高→混凝土筒體支護結(jié)構(gòu)施工→混凝土養(yǎng)護并達到強度→筒體支護結(jié)構(gòu)外側(cè)、鋼板樁內(nèi)側(cè)土方分層回填→拆除水平圍檁拉固→鋼板樁拔除→坑內(nèi)坑電梯基坑及周邊底板施工。

4.2 操作要點

4.2.1 施工準備

1)平整場地。采用機械平整場地，清除淤泥質(zhì)土層等軟弱土質(zhì)并鋪設(shè)路基鋼板，保證施工機械及材料的順利進出。

2)測量放線。根據(jù)方案中拉森式鋼板樁支護范圍的坐標點進行測量定位，測量出拉森鋼板樁的定位線并做好標記。

4.2.2 拉森式鋼板樁施工

打樁前，對拉森式鋼板樁逐根進行質(zhì)量檢查，剔除連接鎖口銹蝕、變形嚴重的鋼板樁，不合格者待修整合格后才可使用。可以在鋼板樁的鎖口內(nèi)涂布油脂，以方便打入和拔出。在插打過程中隨時測量監(jiān)控每根樁的斜度不得超過規(guī)范要求，當(dāng)偏斜過大到不能用拉齊方法調(diào)正時，拔起重打。

先用吊車將拉森式鋼板樁吊至插樁點處進行插樁作業(yè)，插樁時鎖口要對齊，每插入一根后立即套上樁帽并輕輕地錘擊。在打樁過程中，為保證垂直度滿足要求，用2臺經(jīng)緯儀在兩個方向加以控制垂直度。為防止鎖口中心平面位移，在打樁進行方向的鋼板樁鎖口處設(shè)卡板，阻止板樁位移。

打樁時，開始打設(shè)前，2根鋼板樁的打入位置和方向要確保精度，加大測量頻率，每打入1～2 m測量一次。使用U型鋼板樁垂直就位或鋼板樁鎖口插入相鄰樁鎖口內(nèi)，待樁穩(wěn)定、位置正確并垂直后，再振動插入下沉。鋼板樁每下沉1～2 m左右，則停振檢測樁的垂直度，若發(fā)現(xiàn)垂直度偏差，及時糾正。為加強鋼板樁擋土墻的整體剛度和抗傾覆能力，沿鋼板樁墻頂部全長設(shè)置圍檁，中間根據(jù)設(shè)計要求確認是否設(shè)置鋼支撐，鋼板樁圍檁應(yīng)焊接在距樁頂設(shè)計位置。

坑內(nèi)回填土后，方可拔除鋼板樁。拔樁時要先用打拔樁機夾住鋼板樁頭部振動1～2 min，使鋼板樁周圍的土成松動狀態(tài)，產(chǎn)生“液化”效果，減少土對鋼板樁的側(cè)摩阻力，然后慢慢往上振拔鋼板樁。拔樁時注意樁機的負荷情況，發(fā)現(xiàn)上拔困難或拔不上來時，應(yīng)停止拔樁，嚴禁硬拔，防止拔樁機傾覆，可先振動1～2 min后再往下錘0.5～1.0 m再往上振拔，如此反復(fù)幾次可將樁拔出來。

4.2.3 拉森鋼板樁內(nèi)部土方開挖

拉森鋼板樁圍檁及鋼支撐施工完成驗收后，可進行拉森鋼板樁內(nèi)部土方開挖施工(見圖3)，須根據(jù)對鋼板樁周邊承載荷載的設(shè)計要求選擇小型挖掘機，并且挖掘機須與鋼板樁保持一定的安全距離，避免因拉森鋼板樁周邊施加的荷載超出設(shè)計要求造成鋼板樁傾斜及其他安全隱患。挖出的土方應(yīng)轉(zhuǎn)運堆放在較遠處且不得集中堆載，必須及時外運卸荷。土方開挖過程中應(yīng)在基坑周邊設(shè)置警戒線，有專人旁站，禁止閑雜人員進入，土方開挖完成后必須在鋼板樁四周搭設(shè)高度不小于1.2 m的防護欄桿并設(shè)置警示標志。

圖3 插入拉森鋼板樁并進行坑內(nèi)土方開挖

4.2.4 鋼筋混凝土筒體支護結(jié)構(gòu)施工

拉森鋼板樁內(nèi)部土方開挖至規(guī)定標高后，立即進行坑內(nèi)鋼筋混凝土筒體支護結(jié)構(gòu)底板的施工(見圖4)。嚴格按照方案中的坐標進行定位，鋼筋混凝土筒體支護結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)應(yīng)距離電梯基坑及電梯集水井的結(jié)構(gòu)外側(cè)約50 mm，作為施工電梯基坑及集水井側(cè)面防水卷材厚度和防水卷材保護層的空間，筒體結(jié)構(gòu)的定位將影響電梯基坑的施工，主要包括外圍定位及底部和頂部標高，必須嚴格控制好筒體結(jié)構(gòu)的定位。在筒體支護結(jié)構(gòu)擋土墻距底板面300 mm處設(shè)置施工縫，筒體支護結(jié)構(gòu)底板鋼筋保護層厚度不得小于50 mm。

筒體支護結(jié)構(gòu)擋土墻可采用鋼管+木模進行支設(shè)，為提高筒體支護結(jié)構(gòu)的止水效果，采用止水對拉螺桿，施工縫部位采用止水鋼板。為縮短擋土墻混凝土達到設(shè)計強度的時長，可考慮在混凝土中添加早強劑，混凝土澆筑后需加強保溫保濕養(yǎng)護，2 d后可拆除擋土墻模板。

筒體支護結(jié)構(gòu)施工過程中應(yīng)搭設(shè)好操作架，施工人員高空臨邊作業(yè)要系安全帶。進入坑內(nèi)需搭設(shè)爬梯。

圖4 鋼筋混凝土筒體結(jié)構(gòu)施工

4.2.5 筒體支護結(jié)構(gòu)外側(cè)土方回填

筒體支護結(jié)構(gòu)擋土墻混凝土強度達到設(shè)計強度后，方可進行筒體支護結(jié)構(gòu)外側(cè)及拉森鋼板樁內(nèi)側(cè)的土方回填，需采用小型機械或人工進行土方分層壓實回填，回填土必須夯實，提前通過試驗確定夯實機械、夯實遍數(shù)及每層鋪設(shè)回填土的厚度，逐層進行壓實度檢測，檢測合格后方可進行下一步回填，土方回填過程中筒體支護結(jié)構(gòu)內(nèi)嚴禁人員進入，回填過程中要加強對筒體結(jié)構(gòu)的安全監(jiān)測。筒體支護結(jié)構(gòu)外側(cè)土方回填后必須在筒體支護結(jié)構(gòu)四周搭設(shè)高度不小于1.2 m的防護欄桿并設(shè)置警示標志。

土方回填完成后，可在筒體結(jié)構(gòu)內(nèi)進行電梯基坑、集水井及承臺等構(gòu)件的磚胎模的砌筑，磚胎模砌筑后需養(yǎng)護達到要求強度，之后可在磚胎模外側(cè)分層回填(見圖5)至墊層底標高。若筒體內(nèi)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，需要分層砌筑磚胎模、分層回填、分層澆筑至底板。施工過程中一定要注意磚胎模的高度及強度，避免磚胎模砌筑過高導(dǎo)致回填土回填過快造成磚胎模坍塌。筒體結(jié)構(gòu)混凝土強度滿足后回填并拔出拉森鋼板樁(見圖6)。

圖5 筒體支護結(jié)構(gòu)外側(cè)土方回填

圖6 筒體結(jié)構(gòu)混凝土強度滿足后回填并拔出拉森鋼板樁

5 材料與設(shè)備

5.1 主要機具設(shè)備

該施工技術(shù)所采用的主要機具設(shè)備見表1。

表1 主要機具設(shè)備表

5.2 主要材料

該施工技術(shù)采用的主要材料見表2。

表2 主要材料表

6 質(zhì)量控制標準及要點

6.1 工程質(zhì)量控制標準

電梯基坑鋼筋混凝土筒體結(jié)構(gòu)基坑支護施工技術(shù)，應(yīng)符基坑支護、混凝土結(jié)構(gòu)、回填土等規(guī)范要求。

6.2 現(xiàn)場施工質(zhì)量控制措施

6.2.1 拉森鋼板樁質(zhì)量控制措施

1)鋼板樁的裝卸應(yīng)采用兩點式起吊的方式。每次吊裝鋼板樁的數(shù)量不宜過多。注意保護鋼板樁的鎖口不受損壞。鋼板樁應(yīng)堆放在平坦堅實的場地上，必要時應(yīng)對堆放的地方進行碾壓夯實。

2)在堆放時應(yīng)注意：①堆放順序、位置、方向和布局應(yīng)綜合考慮到之后施工時機械擺放、施工線路等要求，考慮好后續(xù)施工；②鋼板樁不堆放在一起，豎向的堆垛數(shù)量一般不超過5個，每層放墊木墊上，墊木應(yīng)該墊在層與層之間。墊木間距要保證鋼板樁在吊裝過程中不變形的要求，上下墊木應(yīng)豎向差不多對齊，總堆垛高度不應(yīng)超高。

3)施工機械可采用40 t履帶吊車，配合振動錘及200 KVA專用(三相220 V)發(fā)電機施工。

4)拉森式鋼板樁施工時從一端開始逐塊插打，直至工程結(jié)束。

6.2.2 筒體支護結(jié)構(gòu)質(zhì)量保證措施

1)要對筒體結(jié)構(gòu)的所有角點坐標、底板底標高、擋土墻頂標高進行多次復(fù)測，保證測量放線不出現(xiàn)問題。

2)混凝土澆筑時要注意傾落高度，不能超高，否則容易導(dǎo)致骨料分離。

3)采取在振搗棒軟軸上以每固定長度間隔箍幾圈彩色膠帶，振搗時以外露膠帶圈圈數(shù)控制振搗棒下插深度。

4)鋼筋安裝一定要保證搭接長度和錨固長度，擋土墻內(nèi)外側(cè)豎向鋼筋一定要保證間距要求及鋼筋保護層要求，避免因為內(nèi)外豎向鋼筋間距過小影響受力，影響擋土墻的承載力。

5)模板支設(shè)應(yīng)按方案進行，保證模板厚度滿足要求，保證次龍骨間距和主龍骨間距滿足要求，不能過大，對拉螺桿間距不能過大，擋土墻支撐體系應(yīng)設(shè)置斜撐，避免模板支撐體系傾覆。

6)鋼筋進場時要進行材料驗收，檢查材料質(zhì)保文件是否齊全，現(xiàn)場進行抽樣送檢。

6.2.3 土方開挖質(zhì)量保證措施

1)認真看圖并熟悉坑內(nèi)坑開挖標高，先挖中間的區(qū)域，后挖四周的區(qū)域。

2)熟悉坑內(nèi)坑開挖圖和周圍的環(huán)境，先選擇合理的土方堆放區(qū)域和出土運行路線，土方堆放應(yīng)避免集中且與拉森鋼板樁有一定的安全距離。

3)土方開挖過程中應(yīng)有專人指揮，避免碰撞灌注樁。土方開挖區(qū)域應(yīng)設(shè)置警示標志與警示帶。

7 安全措施

1)應(yīng)經(jīng)常性地對安全用品、工具以及電氣、機械設(shè)備進行檢查。

2)確定挖機行走線路，避免離鋼板樁太近。

3)坑內(nèi)坑四周附近嚴禁堆土，地面所承受的荷載一定不能超過設(shè)計的限值。

4)坑內(nèi)作業(yè)盡量減少人員數(shù)量。土方開挖速度不能太快，要注意觀察鋼板樁的變形情況。

5)鋼板樁與擋土墻之間土方回填時，不能選用含水量太多的土，不能直接傾倒回填土，不能野蠻施工，應(yīng)分層回填土，每回填一層觀察一次，確認擋土墻穩(wěn)定后方可進行上一層回填。

6)進入拉森鋼板樁基坑和筒體支護結(jié)構(gòu)應(yīng)搭設(shè)專用馬道或樓梯爬梯等。

7)電動機械運行中停電時，應(yīng)立即切斷電源。收工前應(yīng)按順序停機，離開現(xiàn)場前必須切斷電源，鎖好閘箱，清理作業(yè)現(xiàn)場。

8)綁扎2 m以上墻體鋼筋時，搭設(shè)操作通道和操作架，禁止在骨架上攀登和行走。

9)筒體支護結(jié)構(gòu)施工時，應(yīng)根據(jù)高度搭設(shè)操作架，注意高處作業(yè)安全，工人穿防滑鞋。

10)磚胎模及筒體結(jié)構(gòu)所用的材料不能集中堆載在坑周邊，應(yīng)采取用多少運多少的策略。磚胎模不得砌筑過高，如果過高可先砌筑一定高度，然后回填一定高度后繼續(xù)向上砌筑，避免砌筑過高造成失穩(wěn)或回填土太高造成失穩(wěn)。

8 環(huán)保措施

1)土方運輸盡量選擇較近的土方堆場，減少運輸距離，減少揚塵，車輛外出前要進行清洗，避免造成市政道路污染，運土車應(yīng)有頂部覆蓋。

3)現(xiàn)場堆放的土方不能及時外運的，應(yīng)采用綠網(wǎng)或其他覆蓋措施。

4) 施工現(xiàn)場內(nèi)罐車行走道路定時灑水，防止揚塵。混凝土罐車出現(xiàn)場大門前應(yīng)徹底清洗干凈。

5)鋼板樁施工有噪音，所以應(yīng)選擇在白天進行插、打、拔作業(yè)。

9 效益分析

9.1 經(jīng)濟效益

1)采用電梯基坑鋼筋混凝土筒體結(jié)構(gòu)基坑支護施工技術(shù)與單純使用拉森鋼板樁支護(鋼板樁租賃至電梯基坑主體結(jié)構(gòu)施工完成)相比，大大節(jié)約了拉森鋼板樁租賃時間，因此，拉森鋼板樁可充分周轉(zhuǎn)至其他坑內(nèi)坑使用，坑內(nèi)坑的抽排水時間也相應(yīng)節(jié)約。

2)該技術(shù)在筒體支護結(jié)構(gòu)施工完成且外側(cè)回填土施工完成后即可拔出拉森鋼板，為筒體支護結(jié)構(gòu)周邊的地庫底板、墊層、防水等施工工序創(chuàng)造條件，顯著節(jié)約了施工工期。

3)該技術(shù)與自然放坡開挖相比，顯著減少了土方開挖和后期回填的工作量，節(jié)省土方開挖和回填的費用。

9.2 社會效益

1)本技術(shù)經(jīng)過嚴格計算的鋼筋混凝土筒體結(jié)構(gòu)具有更加保守的擋土安全性能，保證了坑中坑邊坡支護的安全，提高了安全文明施工程度。

2)本技術(shù)鋼筋混凝土筒體結(jié)構(gòu)施工簡單，大大減少坑中坑施工的土方開挖及回填的工作量，減少揚塵及噪聲。

3)本技術(shù)鋼筋混凝土筒體結(jié)構(gòu)可有效減少地下水滲入筒體結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于增加了一層防水結(jié)構(gòu)，減少了坑中坑施工過程中降排水的工程量，減少了降水對環(huán)境的影響。

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