后拆撑式型钢-混凝土双围檩基坑支护体系和施工方法研究.pdf

后拆撑式型钢 混凝土双围檩基坑支护 体系和施工方法研究 王军 ， 1 上海市城乡建设和交通委员会科学技术委员会办公室 上海 华燕 2 0 0 0 3 2 ；2 上海建瓴工程咨询有限公司 上海 2 0 0 0 3 2 摘要 ：针对上海悦合国际广场地下室存在大范围夹层楼板缺失的情况，在对深基坑混凝土支撑进行了换撑和后拆撑的 多方法比较后，创新性地提出了后拆撑式型钢一 混凝土双围檩基坑支护体系和施工方法，并在该基坑支撑体系中成功应 用，降低了支撑后拆除的难度，保证了后拆撑工况下主体结构墙体的施工和防水问题，为深大基坑主体结构回筑阶段 支撑体系的设计和施工提供了新的思路。 关键词 ：建筑深基坑 后拆撑方法 型钢一 混凝土双围檩支护体 系 防水处理 施工效果 中图分类号：T U 7 5 3 8 文献标识码：B 文章编号：1 0 0 4 1 0 0 1 ( 2 0 1 4 ) 0 7 0 8 0 3 0 3 Po s t Dis ma n t l i n g o f Br a c i n g m y p e Pr o fi l e St e e l Co n c r e t e Do u b l e P u r l in F o u n d a t ion Pi t Su p p o r t S y s t e m a n d Co n s t r u c t i o n Me t h o d St u d y W an g J u n Hu a Ya n 1 S h a n g h ai Mu n i c i p a l Ur b a n Ru r a l De v e l o p me n tT r a n s p o r t a t i o n Co mmis s i o n Sc i e n c e T e c h n o l o g y Co mmi t t e e Off i c e Sh a n g h a i 2 0 0 0 3 2： 2 Sh a n g h a i J i a n li n g Co n s t r u c t i o n Co n s u l t in g Co ， L t d S h a n g h a i 2 0 0 0 3 2 1 工程概况 上海悦合国际广场位于上海市嘉定 区曹安公路 以南、 $ 2 0 公路以东 ，虬江河 以北 围合的地块。由1 办公楼、2 、 3 、4 公寓式办公楼 、多层商业 建筑组成 ，其中1 办公楼 为地上1 9 层，2 、3 、4 公寓式办公楼为地上 1 7层 ，商业 建筑 为地上23 层 ，整个场地统设2层地下室。地下室1 、 2 层层高分别为1 O 5 m、5 0 m，部 分地下1 层设有夹层。 基地东侧靠近曹安国际商城和锦银购物中心，与地下室外 边线距离分别为6 5 m和1 1 2 m；南侧距离虬江河护岸约 2 5 8 m：北侧曹安路下有多条管线。深基坑周边环境条件 较复杂。 本基坑开挖面积约 为3 7 1 3 0 m ，形状很不规则 ；开 挖 深度 为1 6 9 5 m ( 1 4 主楼 区域 ) 、1 6 2 5 m ( 裙房 区 域 )，局部深坑开挖深度为1 7 62 0 5 m。深基坑安全等级 为一级 ，环境保护等级为二级。设计采用大直径钻孔灌注 桩排桩 D -_轴水泥土搅拌桩隔水帷幕进行围护 ，坑 内沿竖 向设置3道钢筋混凝土支撑 ，采用明挖顺作法施工。据业 主单位对主体结构进度要求 ，设计分为A、B 、C 3个区进 行 分区围护、架设支撑和挖土施工，见图1 ，先同时施Z _ A 区和C区，再施工B 区。 a 一 作者简介：王军 ( 1 9 7 4 一)，男，博士，高级工程师。 通讯地址：上海市宛平南路7 5 号l 号楼1 9 0 2 室 ( 2 0 0 0 3 2 ) 。 收稿 日期 ：2 0 1 4 0 4 2 9 图1 基坑围护分区 2 工程难点 根据该场地的地质勘察、周边环境条件和地下室主体 结构情况，该基坑存在以下三方面的难点 ： 一 是场地浅部3 1 黏质粉土层和3 2 砂质粉土层厚 度超过1 0 m，基坑 防渗止水要求高 ，对大直径钻孔灌注桩 成桩质量要求高，稍有不慎，易发生渗漏问题 ，影响周边 环境和基坑安全。 二是基坑面积 大，开挖深度深，影响范围大，周边环 境条件较复杂 ，南侧虬江河驳岸和桥梁、北侧曹安路下的 管线有一定的保护要求 ：东侧国际商贸城、锦银购物中心 距离本基坑较近 ，且仅设1 层地下室，比本基坑开挖深度 浅，须防止发生不利影响。 三是由于地下1 层层高达1 0 5 m，且大范围的夹层楼板 缺 失，由图2 所示支撑和主体梁板结构位置关系可见 ，按 3道水平混凝土支撑布置，第1 道支撑无楼板可利用作为换 2 01 4 7 Bl l i l 血 I g c。 n s t r uc t i 0 n I 8 0 3 撑板带 ，第2 道支撑必然存在换撑或后拆问题。专家组评审 时也一致认为 ，该基坑面积大 ，开挖深度大，无论采取换 撑还是后拆措施 ，都存在较大的难度 ，对该基坑施工的安 全、质量、费用、工期等都有重大的影响。 图2 支撑与主体结构梁板位置关系 通过研究 分析和 借鉴以往类似工程的实践经验 ，我 们针对深厚砂性土层 中的大直径钻孔灌注桩成桩施工 ，通 过采取三轴搅拌桩 内套打的措施解决 ：针对深大基坑和周 边环境 的保护，通过分区围护 ，划大为小 ，精心设计和施 工，加强监测和信 息化施工 ，能够保证周边管线、河岸、 房屋的安全。而对于夹层缺失区域的换撑或后拆撑 问题 ， 因常规的钢支撑和或混凝土支撑均存在不足 ，故妥善解决 换撑或后拆撑问题 ，是本基坑工程施工难点 中的重点。 3 换撑或后拆撑技术路线n 3 1 换撑 一 般情 况下 ，基坑工程遇到换撑 时多采 用型钢 支撑 或钢管支撑 ，预埋防水片，外墙施工时浇筑在墙体内，支 撑拆除时割断钢支撑 ，有利于外墙施工 ，防水措施较 为成 熟。该基坑 曾考虑采取双榀型钢斜支撑进行第 1 道支撑换 撑。由于采用钻孔灌注桩围护，需要再设围檩 ，此外，型 钢斜支撑需穿越地下2 层楼板支承在底板上 ，故该方法设计 和施工均较复杂，且效果难 以控制。 同时 ，该基坑又考虑采用在地下2 层顶板上方的夹层 处设 置水平 支撑换撑 。若采 用钢支撑 ，由于基坑分 区面 积较大 ，尤其是A区 ，则钢支撑布 置将会 比较密集 ，用量 大，原有格构柱数量也不足 ，施工较为繁琐。若第2 道支撑 拆 除后 ，在地下2 层楼板上方的夹层处增设水平混凝土支 撑 ，支撑参数和布置类似第2 道支撑。该方法虽然能较好解 决支撑的受力问题 ，但是需要增加大量 的混凝土支撑 ，而 该混凝土支撑施工需要利用地下2 层楼板设置水平支架系统 进行浇筑 ，所需工作量较大，且外墙与围檩连接处防水处 理较为困难 ，质量不易保证。 由此可见，该基坑采取换撑措施 ，无论是钢支撑还是 混凝土支撑 ，均需要增加大量的工程量 ，且施工繁琐 ，也 不利于外墙施工质量和防水质量。 8 0 4 f 建 筑 旆 工第 3 6 卷第 7 期 3 2 后拆撑 鉴于换撑存在的问题 ，我们遂考虑采取后拆撑措施。 但按一般的后拆撑工艺 ，也同样存在一些问题 ，如若第1 道 支撑不拆除，由于地面标高变化较大，第1 道支撑要求落低 较 多，同时，第1 道支撑上要设置栈桥，结构墙体的施工难 度将比换撑措施更大。 倘若第2 道支撑不拆除 ，外墙 回筑施工时无法穿越 围 檩 ，加之外墙 的节点施工 非常复杂 ，防水措施难以到位 。 但是不难发现 ，第2 道支撑后拆的不利 因素相对较少 ，只要 解决好外墙施工和防水施工与支撑 系统之间的矛盾 ，则第2 道支撑后拆将是最节省支撑材料和工作量的方法 ，而钢支 撑穿墙还是有利于解决外墙施工和防水质量问题的。按 照 该思路 ，经与基坑设计单位反复研究 ，提出了在围檩上解 决 问题的技术路线 ，即后拆撑式型钢一 混凝土双围檩基坑支 护体系和施工方法 ( 发明专利编号 2 0 1 1 1 0 3 3 5 4 8 2) 。 3 3后拆撑式型钢- 混凝土双围檩基坑支护体系及施工 方 法 该支撑体系包括位于基坑内的围护墙、位于围护墙内 侧的多根水平支撑、固定于围护墙上的围檩 、固定于水平 支撑上的围檩等。多根水平布置的型钢 ，排列于双围檩之 间 ；结构墙内的竖向钢筋 ，从型钢与双围檩之间的间隙 自 下而上穿过。在回筑 阶段 ，上述结构一直保留，直至地下 主体结构水平受力体 系形成。在支撑围护墙 时，割除结构 墙 内侧伸 出的部分型钢 ，移除整道钢筋混凝土支撑。该支 护体系可保证基坑开挖阶段水平支撑体 系达 到受力要求 ， 抵制横向变形 ，加快施工进度 ，降低成本 ，提 高施工质 量 。 4后拆撑式型钢- 混凝土双围檩在本基坑中的 应 用 4 1双围檩做法 通 过 计 算 分析 ，靠 近 围 护 墙 一 侧 的 外 围檩 采 用 4 0 0 mm X 8 0 0 mm，内侧围檩 与常规 围檩 相 同 ，采用 1 5 0 0 mm 8 0 0 mm，两者之间距离 以保证外墙施工和 防 水施工操作空间为标准 ，型钢采用3 5 0 mm3 5 0 mm 1 2 mm1 9 mm，型钢间距通过计算确定 为2 m。为保证 型钢与混凝土连接可靠 ，在混凝土内、外侧 围檩内预埋钢 板 ，与型钢焊接。双围檩构造见图3 。 4 2 防水处理 由于型钢穿墙处有部分需埋在结构外墙 内，故在满足 结构受力的情况下，型钢穿墙 处的防水处理十分关键。为 保证防水可靠，采用2 块厚4 mm钢板作 为止水片与型钢焊 接而成 ，满焊，焊缝高度均为4 mm。 主体结构完成后割除双围檩中的型钢 ，外墙外侧铺贴 柔性防水层 ，使外墙面的柔性防水层形成整体 ，以保证防 水效果。 H 1 1左 1 2 U J ，撼髓l I ， 锎 片 主筋 厂一 制 “ _ 斗： ， 触 。 旦 上下各 1 2 u 形箍筋 图3 型钢 混凝土双围檩节 点 4 3墙体加强配筋 因型钢处原设计墙体钢筋被截断 ，故在型钢周边设置 2 0 mm加强筋，并在型钢四角 的墙体 内外两侧增设斜 向 2 O mm加强筋 ，见图4 ，以保证墙体受力可靠。 图4 型钢周边加强配筋 4 4 双围檩施工 双围檩施工时，与常规的围檩施工类似 ，即在底模完 成后绑扎钢筋笼 ，并预先埋设好与型钢焊接的钢板 ，再将 焊接好防水片的型钢与预埋钢板焊接。之后搭设混凝土围 檩 的侧模 ，浇筑混凝 土，待达到强度要求后再拆模 。现场 施工情况中，一段是浇筑好拆模的双围檩体系，一段是未 拆模的双 围檩体 系。支撑拆 除时 ，割断型钢 ，按常规工艺 爆破或凿除处理。 5 结语 本工程深基坑通过采用刨新性的后拆撑式型钢一 混凝土 支护体 系及施工方法 ，降低 了后拆撑体 系在结构回筑阶段 的施工难度 ，解决了楼板缺失区域的支撑后拆除难题 ，确 保了支撑系统的受力安全，加快 了施工进度 ，节省 了工程 造价 ，保证了施工质量 ，取得了良好的综合效益。同时， 后拆撑式型钢一 混凝土双围檩基坑支护体系和施工方法也为 超大面积深基坑支撑体 系设计与施工提供 了新的思路。 0 0 e 1 】马其彬， 王建平 深基坑钢筋混凝土内支撑采用缓拆方法的应用 J 浙江建筑，2 0 1 3 ( 4 ) ： 3 3 3 6 ， 4 5 【 2 黄鹤轩 浅析房屋建筑深基坑支护技术及质量控制 J 科技与企 业 2 0 1 2 ( 1 0 ) ： 2 0 7 【 3 岳宇 建筑工程施工中的深基坑支护技术探讨 J 】 _建材发展导向， 2 0 1 1 ( 9 ) ： 1 6 7 1 6 9 4 l胡志军 地铁 车站深基坑维护设计及其稳定性评价研 究【 D 西 安： 西安科技大学，2 0 0 7 ( 上接 第8 0 2 页) 品 ，气割施工时气割所用的氧气瓶、乙炔瓶，分车运输、 分开放置 ，并配备足够的水桶和灭火器。 ( e) 拆除时做好扬尘控制 ，边拆除边洒水。 6监测措施 本工程支撑拆除期间 ，对基坑进行监测了以下内容 ： 围护墙项部垂直、水平位移 ，围护墙侧向变形 ( 测斜 )， 支撑轴力 ，立柱垂直位移监测 ，坑外地下水位。 同时对周边地下管线沉降、位移监测和周围建筑物沉 降进行加密监测 ( 2次 d)，出现异常应及时通知监理、 设计、业主及施工单位 ，及时进行处理。本工程支撑拆除 全过程 ，监测数据皆在正常范围内，未达到预警值。 7 结语 本工程通过大量的前期策划 ，通过合理安排从支撑拆 除的施工顺序 ，做好实时监测等一系列技术措施 ，从支撑 拆除直至地下室完成 ，历时仅仅5 8 d 。实施效果表 明：大 面积基坑支撑采用人工机械组合拆除方法是可行的，该 方 法施工工期短 ，施工成本低 ，同时确保 了拆除过程中地下 室结构的安全和成品保护。为以后类似基坑支撑梁拆除的 施工积累 了宝贵的经验。 9 0 0 0 1 】 刘国斌， 王卫 东 基 L_r - 程手册f M 2 f & 北京： 中国建筑工业 出 版社 2 0 0 9 【 2 建筑施工手册编写组 建筑施 工手册【 M】 4 版 北京： 中国建筑工 业 出版社 。 2 0 0 3 3 中国建筑工程总公 司地基与基础工程施工工艺标准【 M 北京： 中国建筑工业 出版社， 2 0 0 3 4 夏明耀。 曾进伦地下工程设计施工手-h t - M 北京： 中国建筑工业 出版社 1 9 9 9 f 2 0 1 4 7 Bu i l d i n g C o n s t r u c t i o n I 8 0 5