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1、组合钢管内支撑在超长大跨度深基坑工程中的应用,河北工程大学科信学院 土木工程 08级1班 朱锋 080322118,目录,摘 要 工程概况 基坑支护方案 基坑支护特点 施工方法及过程控制 施工效果 结 语,摘 要 以波浪文化城二期工程超深超长基坑工程为例,全面介绍了大跨度组合钢管内支撑在超深超大基坑支护工程中的施工方法、 监测及效果分析。实践证明,大跨度组合钢管内支撑施工技一施工方法简单、 土方开挖形式灵活、 施工速度快、 对周边环境影响小、 安形式,具有较强的市场竞争能力及良应用前景。 关键词:超深超长深基坑支护;大跨度;组合钢管内支护水;监测 文献标识码: B 文章编号: 1008 - 3
2、707 (2009) 12 - 0040 - 03,大跨度组合钢管内支撑是在钢管组合支撑基础上发展起来的一种新型支撑形式 ,它是深基坑支护结构的重要组成部分 ,支撑跨度一般在 40 m以上的定义为大跨度组合钢管内支撑。为了减少围护体侧向变形 ,防止坑壁倒塌 ,确保坑周围建 (构 )筑物、 道路及管网的安全 ,在深基坑围护壁上一定位置 (高度 )设置组合钢管内支撑 ,以提高围护体抵抗主动土压力的能力。 通过施加预应力 ,完全能达到基坑变形小的技术要求 ,从而使基坑处于正常工作状态。它具有设备简单、 便于施工、 工期短、 造价低、 支撑承受轴力大以及拆除方便等优点。,1.工程概况,波浪文化城二期工
3、程位于钱塘江北岸;地形 呈 T形 ,东西长约 460 m,南北长 152 m;东面紧邻 高架城市阳台 ,北侧是杭州大剧院 ,南侧是国际会 议中心 ,东面为已建的波浪文化城一期。本工程 基地面积为 34 933 m2,总建筑面积为 58 295 m2。,2 .基坑支护方案,本工程基坑开挖标高约 - 13 . 60 m、- 15 . 20 m 不等 ,局部集水井开挖标高 - 16 . 50 m,自然地面标 高为 - 1 . 70 m,挖土深度为 14 . 8 m。基坑围护墙体 结构采用 9001 100钻孔灌注桩外加 650450 搅拌桩止水帷幕;局部基坑在 1轴3轴间、 51轴 53轴间端头部位
4、采用两根 1 0001 500素混凝土 桩中间嵌入一根 1 0001 500钢筋混凝土桩 ,基坑 局部在 H2轴W1轴间采用土钉墙支护。,在基坑围护墙体结构的上部 (标高 - 6 . 60 m、 - 9 . 60m)设置钢筋混凝土压顶梁 ,竖向设置一道 水平组合钢管内支撑;局部角撑采用两层钢筋混凝 土支撑 ,在 3轴20轴间、 34轴 51轴间段采用一 道 609 16钢管水平对撑、 钢管支撑的中间搁置 在 450 450的钢格构柱上 ,在 20轴 34轴间段采 用一道 609 16钢管斜抛撑 ,斜抛钢支撑的端头 1 I - I、I a - I a、I b - I b区域排桩结合 二道混凝土支
5、撑支护 处混凝土圈梁部位、 基坑大底板处采用 S MW工法 插 H型钢加混凝土压顶梁,作为支撑的联接点。 基坑内外布置自流深井降水设施。,3.基坑支护特点,(1)本工程呈 T形 ,为超深超长基坑。东西向 长度达 460 m,其中坑中坑开挖最深处达 16 . 5 m,整 个地下室面积达 60万 m2 。 (2)多种围护形式结合使用。基坑围护形式 有:钻孔灌注桩、 三轴水泥搅拌桩、 咬合桩、 S MW工 法桩、 高坡土钉墙、 混凝土支撑、 组合钢管内支撑等。 (3)施工工期紧迫。在 60 d土方施工工期中, 要完成 65万 m3 土方的开挖外运 ,因此对支撑的完 成时间和土方开挖的时间要求极其苛刻
6、。 (4)本工程紧邻钱塘江,离钱塘江岸只有 500 m, 地下水位较高且较丰富 ,降水效果的好坏直接影响 土方进度。在基坑内外共设置了 386口自流深井, 局部较深位置采用井点配合降水。 (5)整个支撑工程量大 ,总共用支撑钢管用量 达到了 1 800 t。,4.施工方法及过程控制,4 . 1 施工区域划分 支撑施工安装原则上由里向外进行,参照施工图 顺序进行施工。本基坑断面较长整个基坑拟订分三 段施工, 1轴19轴间为第一施工段、 20轴34轴间 为第二施工段、 35轴53轴间为第三施工段。 施工段划分,4 . 2 钢支撑形成的原则 (1)先支撑后挖土原则 ,即挖土的标高在任何 时候 ,都不
7、得深于待装支撑底标高下 20 cm; (2)先形成体系后受力原则; (3)先节点可靠后受力原则; (4)混凝土压顶圈梁达到一定强度后受力原则: 施工中强调牢度可靠性 ,所以施工原则上按图 及修改通知进行 ,凡需要实施材料代换、 节点代换或 局部进行修改 ,现场施工人员应提出申请 ,经设计人 员或其委托人认可后方可实施 ,变更。 ( b)支撑制 作施工与挖土的关系处理必须注意挖土的深度控 制、 区域控制和高效率的翻土。,本工程多种形式配合土方开挖: (1)先撑一榀组合钢管内支撑并形成一开挖体 系后 ,开挖该区域下部土方; (2)先撑一单元组合钢管内支撑后 ,开挖该区 域下部土方; (3)按后浇带
8、划分完成组合钢管内支撑施工 组合钢管内支撑在超长大跨度深基坑工程中的应用 开挖该区域下部土方。,4 . 3 钢管组合内支撑施工 4 . 3 . 1 施工准备 支撑安装施工采用开挖沟槽 方式进行 ,沿围护墙所圈的区域内远离大门处土体 开挖至钢支撑的底标高以下 200 mm,进行支撑安 装。在支撑安装前 ,根据双拼 609钢管的宽度 ,开 挖相应的沟槽。然后再进行支撑安装。 沟槽深度为钢支撑底标高向下 200 mm,沟槽 底宽以支撑外侧宽度两侧各增加 500 mm,上口宽度 以不塌方为宜。在支撑钢立柱结点处考虑结点部件 的安装 ,钢立柱四周土方挖土底标高相应比沟槽底 标高再降低 500 mm。,4
9、 . 3 . 2 支撑安装 (第一施工段 ) 按照设计图纸 和交底要求,现场丈量复核实际长度尺寸,然后将支 撑尺寸编号入册,按实际尺寸拼装支撑长度,缩短工 期; 在圈梁预埋铁件上 (钢管支撑上)焊接支撑顶端 的搁置件; 在中间的钢格构柱上焊接横担; 吊放 钢管支撑就位; 联接单根钢管长度; 用螺栓连接 各接点,并进行端头焊接安装; 检查各接点的螺栓 连接情况,焊接的接点情况; 施加预应力; 焊接钢 立柱与支撑相交处的结点; 交付验收,合格后使用。 然后进行第二、 第三施工段钢支撑施工;重复 步操作直至钢支撑工程竣工。,4 . 3 . 3 拆除施工流程和施工方法 在收到钢支撑 设计负责人签署的同
10、意支撑拆除的书面文件后 ,方 可开始拆除支撑。 拆除工艺及流程:解除钢支撑预应力;将支撑整 体吊放于基坑底板上;分解钢支撑体系;将分解的钢 支撑移位、 拖至坑道外;装车 ,退场。 在完成地下 2层的楼板及混凝土换撑施工、 达 到设计要求的强度后 ,进行组合钢管内支撑的拆除。 有效的换撑确保钢支撑拆除后支护侧向位移控制在 较小范围内。此外 ,划分坑周保护区 ,坑边3 m范围 内为重点保护区;坑周加载应小于 15 kPa。钢支撑 拆除后 ,地下构筑物未浇筑到 0 . 000之前 ,坑周保 护区内严禁加载。拆除顺序按间隔顺序割开 ,即先 割开 1#、 3#、 5#,再割 2#、 4#、 6#。 若拆
11、除的钢支撑悬空高度大于 2 m以上 ,在钢 支撑解体前 ,先在被拆除的支撑下搭设脚手架 ,使支 撑分体后搁在脚手架上 ,然后再吊装上车。,5.施工效果,基坑自 2007年 8月大跨度组合钢管内支撑开 始施工至 2007年 12月支撑拆除 ,历时近 5个月。 本工程的土体位移警戒值为 50 mm,最大侧向位移 不超过 4 mm /d,位移发展值连续 3 d 不大于 3mm /d。周边建筑物累计沉降量小于 5 mm,道路 管线正常使用。监测点经 5个月的连续观测 ,桩顶 水平位移最大为 8 mm。 由于主撑与主撑之间、 主撑与土体之间摩擦力 的影响 ,给主撑一端施加预应力时所对应的另一端 的应力值
12、达不到设计要求 ,最后给主撑两端均施加 预应力。另外 ,从钢支撑内力测试结果来看 ,最大轴 力均未超过设计值 ,说明整个支撑系统处于安全稳 定状态 ,工作良好。,6 结 语,大跨度组合钢管内支撑体系是由围檩、 主撑、 立柱桩等杆件所组成的 ,是利用不同规格的钢管及 槽钢通过高强度螺栓和焊接组装而成的钢构件 ,由 工厂制作 ,运至施工现场按设计图纸尺寸裁截后焊,接拼装成整个支撑体系。具有如下优点: (1)支撑材料可以反复周转使用 ,使用一次的 损耗约在 10%左右 ,因此造价至少比混凝土支撑降 低 25%以上。 (2)由于大跨度组合钢管内支撑可在场外预 制 ,现场拼装 ,没有养护期 ,故施工速度快 ,工期短。 (3)大跨度组合钢管内支撑的拆除 ,快速方便, 对周边环境影响小。 (4)支撑轴力大 ,尤其是在深大基坑支护工程 中具有较明显的优越性及较强的市场竞争能力。 (5)该技术在与多种围护形式并用时优势明显。 (6)该技术在降水顺利、 土质为粉砂土中应用 优势更明显。,