分期施工深基坑支护转换结构施工工法secret.docx

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分期施工深基坑支护转换结构施工工法secret

xxxx扩建工程施工工法

分期施工深基坑支护转换结构施工工法

1.前言

随着城市建设的速度加快，城市中心地区的土地资源显得格外紧张，并且在城市建设过程中，牵扯到需要拆迁的问题也越来越多。

为了保障工程能及时而顺利的进行，分期施工应该是一个完美可靠的方案，不仅可以满足建设工期需求，而且为施工提供了可以利用的临时场地，并且可以缓解未拆迁完成以及资金紧张等带来的压力。

但分期施工也带来了新的课题，地下室分期施工时地下混凝土结构的连接质量和对接时的结构安全就成为极其重要的问题，而且分期施工为基坑的安全性提出了更高的要求。

在我公司承建的sxxxx扩建工程中，就采用了基坑分期施工的方案，为了保证工程的安全、快速施工，xxxx有限公司成立了科研攻关小组，对此进行研究开发，通过工程类比、探索实践和不断创新总结，最终形成了一套《地下室分期施工换撑结构关键技术》，该技术先后在xxxx扩建工程、xx银行工程、xxxx大厦工程得到了应用，应用效果良好，以此为基础，进一步提炼形成本工法。

2012年11月23日，由江苏省住房和城乡建设部组织关键技术评估会，评估结论为该工法关键技术达到国内领先水平。

2.工法特点

2.1在分期施工的分界位置设置支护结构和止水帷幕，确保一期基坑施工的安全。

2.2当一期地下室底板施工到分界位置时，预留的钢筋连接采用直螺纹套筒接头,并采用合理可行的保护措施，从而可以大大减少底板混凝土的破除量，且确保了钢筋及套筒不锈蚀。

2.3对地下室底板在连接处的防水层施工，采取设置临时木盒和增设附加防水层，从而确保了防水层的施工质量。

2.4在分期施工地下室底板连接处的一期底板中间位置埋设300mm宽3mm厚止水钢板，伸入二期底板的止水钢板表面粘贴背面涂胶海绵条进行隔离保护，从而避免后期施工对止水钢板的破坏。

2.5在分期施工的地下室之间设置换撑梁及支撑体系，在施工过程逐步进行取代和转换，从而确保了施工安全。

3.适用范围

本工法适用于采用分期施工的建筑工程的地下结构工程的施工。

4.工艺原理

针对先后分期施工的地下结构工程，进行统筹规划，重点控制分期施工的交接处，即控制好分期施工基坑和结构的交接处。

在一期地下室底板混凝土浇筑完成并达到设计强度后，即可以施工换撑梁，换撑梁的施工和工程地下结构同时进行，施工时应控制好支撑架的搭设、钢筋的预留预埋等。

一期地下结构施工完毕后，开始二期基坑的施工，重点控制好二期水平支撑和换撑梁的连接，水平支撑施工完毕后，开始二期地下结构工程的施工，由下往上，完成一层拆除一层支撑梁。

5．施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程

图5.1施工工艺流程图

5.2操作要点

5.2.1施工准备

1.根据施工需要，将现场堆放的杂物、障碍物等清理干净；根据工程量的大小、作业环境等因素配备适当数量的施工作业人员并配备相应的管理人员，准备施工中需要的材料及机械设备等资源；根据现场测量状况，配备全站仪、对讲机、自动水准仪、水平管、钢卷尺、墨斗等测量设备。

2.应根据设计图纸要求结合现场施工条件，编制切实可行的施工技术方案，并对现场施工人员进行施工技术交底及安全交底，明确各岗位职责、施工程序、工艺流程与控制要求以及施工需要注意的事项。

5.2.2分期施工地下室底板连接处的处理

5.2.2.1底板分期施工连接处钢筋连接处理

底板分期施工连接处的钢筋采用直螺纹一级接头。

在一期底板混凝土浇筑后对施工缝外侧外露的直螺纹套筒采用保温棉包扎，并用标准砖封砌，防止套筒丝口与钢筋丝口生锈。

如图5.2.2-1所示。

图5.2.2-1分期施工底板钢筋连接处理

5.2.2.2底板分期施工连接处防水处理

1.底板分期施工连接处防水卷材处理

由于一期地下室底板下防水卷材只能铺贴到支护桩边缘，为保证二期铺贴的卷材能够同一期底板下卷材有效搭接，需要在一期防水施工时预留2m左右的卷材供二期搭接采用。

施工时，在靠近支护桩一侧将材卷成卷放进木盒，在二期地下室底板混凝土施工时，将临时连接混凝土破除，取出木盒内卷材，在二期底板下垫层施工后即可进行卷材铺贴施工，见图5.2.2-2所示。

2.底板分期施工连接处防水卷材附加层

一、二期底板采用施工缝形式进行过渡，必须在底板施工缝处增设防水附加层，以增强底板的防水效果，附加层。

防水附加层的设置如图5.2.2-3所示。

图5.2.2-2底板预留卷材保护图5.2.2-3卷材附加层示意

3.分期施工连接处一期底板止水钢板施工

在分期施工地下室底板连接处的一期底板中间位置埋设300mm宽3mm厚止水钢板，伸入二期底板的止水钢板表面粘贴背面涂胶海绵条进行隔离保护；分期施工底板交接处采用快易收口网进行隔离。

如图5.2.2-4所示。

图5.2.2-4分期施工底板交接处止水钢板连接示意图

5.2.3一期地下结构及换撑梁施工

1.在一期地下室底板混凝土强度达到设计要求后，开始施工地下室底板以上结构，换撑梁和一期地下结构同时施工。

分期施工地下结构梁板的交接处的钢筋采用预留的方式，板的钢筋可以伸入换撑梁内，最后通过焊接来连接一、二期之间的钢筋。

梁的主筋采用直螺纹套筒I级接头方式，施工时直螺纹套筒必须采取与预留支撑梁钢筋接头一样的保护措施。

2.结构梁构造加强措施

换撑梁截面尺寸较大，除了采取在换撑梁下搭设脚手架外，在一期结构梁板靠近换撑梁端缩小箍筋间距并且在换撑梁里增加负弯矩钢筋，即在靠近换撑梁端的结构主梁中增加10道

12@50的箍筋，以及3

20的弯起钢筋（鸭筋）。

如图5.2.3-1所示。

图5.2.3-1结构梁加强措施示意图

3.换撑梁支撑架搭设

在换撑梁下搭设满堂脚手架的同时在换撑梁下搭设能够满足承载换撑梁自重的脚手架。

且两部分脚手架相对独立的，在一期地下室梁板底模拆除时，换撑梁下脚手架以及对应底模不拆。

换撑梁支撑架必须经过受力计算，且满足承载力和变形要求。

支撑架可采用扣件式钢管脚手架，如图5.2.3-2所示。

图5.2.3-2换撑梁底支撑架布置图

4.混凝土浇筑

1）支撑架和钢筋经验收合格后，方可浇筑混凝土，换撑梁的混凝土和一期地下结构混凝土同时浇筑。

2）控制好底板混凝土自防水施工质量，是保证结构使用功能的最重要的环节，施工时从混凝土配合比设计和施工工艺两个方面进行控制。

（1）配合比设计：

在设计配合比时，在保证强度的前提下，重点控制抗渗。

应严格控制混凝土原材料的质量，可选用聚羧酸系高校减水剂，优化混凝土配合比。

（2）施工工艺控制：

混凝土拌合物的塌落度控制在160mm±20mm以内，施工时，采用分层浇筑，分层厚度以500mm控制，采用插入式振动器操作，操作时要快插慢拔，插点间距按1.25倍振动器作业半径控制，防止漏振，在振捣上一层混凝土时，应插入下一层50mm左右，以消除两层间的接缝，并在下层混凝土初凝前进行第二层混凝土的浇筑和振捣，防止产生冷接缝。

5.2.4二期基坑围护结构及止水帷幕施工

1.当一期地下结构施工完毕，且混凝土达到设计强度后，综合考虑现场的施工状况可满足一二期施工的条件后，进行二期基坑围护结构及止水帷幕施工。

2.施工时，特别要控制一二期交接处的围护结构及止水帷幕的施工质量。

5.2.5二期土方开挖及水平支撑施工

1.基坑支护桩施工结束并验收合格后，具备土方开挖条件，先进行土方开挖，进行支撑分段施工，待支撑达到设计强度后进行下一层土方开挖。

支撑部位开挖至支撑梁底，压顶圈梁部位机械和人工配合挖至灌注桩顶，用风镐和人工修整桩头至支护设计标高。

钢筋混凝土圈梁和支撑视进度需要，留设施工缝，分段分块施工，施工顺序及分段根据实际情况安排。

2.土方开挖前，编制详细的施工组织方案，并报有关单位审查，通过后方可实施。

3.在开挖前必须完成降水井施工，提前两周预降水，坑内水位应保持在开挖面以下1.0m。

减压井要求按需降水，保持稳定即可。

同时加强坑内明排水。

4.支撑轴力监测

支撑轴力监测采用的钢筋应力计，在支撑梁钢筋绑扎的同时将钢筋应力计焊在指定设计位置的受力钢筋上。

轴力监测频率为一周两次，在出现连续阴雨天气，或者基坑出现一些异常情况监测频率为一天一次。

5.沉降监测

当换撑梁下的支撑架拆除时，为确保一期结构梁板的安全，对换撑梁的变形采取监测措施，即利用精准水准仪测出换撑梁在二期支撑梁的轴力达到一定时，在拆除其梁下的脚手架之后，分别在12h、24h和72h进行竖向沉降观测，并且在此期间对于支撑梁的轴力监测次数由一周一次改为一天一次。

采用精准水准仪TopconAT-G2（精度为±0.7mm,放大倍数32×）进行监测。

沉降值不得大于《混凝土结构设计规范》GB50010-2010中规定的受弯构件的挠度限值。

5.2.6二期混凝土垫层及底板施工

1.基坑开挖到设计标高后，应及时浇筑混凝土垫层。

浇筑混凝土前，应通知相关单位现场验槽，合格后方可铺筑混凝土。

2.为保证新旧混凝土在施工缝处能够有效连接，将一期底板混凝土进行凿毛处理，凿毛处理不但要去除表面的浮浆还应形成凹凸麻面，只有被凿击后的表面波峰及波谷之差密尔（mil）值越大，混凝土才能黏结越牢固，且防水性能越好。

3.一二期之间支护桩顶端处理

由于在一二期基坑之间有一期基坑的支护桩，需要在二期土方开挖时破除到地下室底板以下，为保证前后期施工的地下室底板垫层下土质基本一致，将支护桩破除到基础底板垫层混凝土以下300mm，采用砂石回填，保证基底土质的均匀性。

支护桩破除标高见图5.2.6。

图5.2.6支护桩在底板垫层混凝土下破除示意

4.混凝土浇筑前施工缝处理

在底板混凝土浇筑前，将底板施工缝处清理干净，用清水冲洗，表面刷一层素水泥浆，然后开始浇筑混凝土。

5.混凝土浇筑见5.2.3条的要求。

5.2.7换撑结构及水平支撑拆除

1.在拆除换撑梁过程中对一期已施梁板结构必须采取切实可行的保护措施：

一期结构梁板底部在临近换撑梁的一跨内采用脚手架进行有效支撑，如图5.2.7所示。

2.在破除换撑梁的同时把一期梁板连接处凿毛清理。

这样可以更有效的连接一、二期梁板结构。

3.严格按照先角撑后対撑、先连系梁后对撑的顺序拆除水平支撑。

图5.2.7临近换撑梁一期楼板结构临时支撑示意图

5.2.8二期地下结构施工

地下结构施工前，应编制切实可行的施工方案，经有关部门审核审批后执行。

每道工序施工完成后需经过自检，交接检，专项检查及相关单位检查验收，检查验收合格后方可进行下道工序施工。

6.材料与设备

6.1材料

1.水泥：

宜选用水化热低，安定性好，强度等级不低于42.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。

水泥必须有出厂合格证，并按规定进行复试。

其质量必须符合国家标准规定。

2.石子：

选用级配良好的石子，且应符合有关规定。

3.砂：

选用中粗砂，含泥量小于1.5%,且质量应符合有关规定。

4.粉煤灰：

选用Ⅰ级优质粉煤灰。

5.矿粉：

比表面积大于4000cm2/g，需水量比不大于105%，损失量不大于5%。

6.聚丙烯纤维：

它具有抗裂防裂作用

7.外加剂：

选用聚羧酸型外加剂，它具有缓凝、增强高效泵送作用。

6.2设备

表6.2主要机具设备配备表

序号

名称

规格

用途

配备数量

1

钢筋弯曲机

GW40

钢筋加工

根据现场具体情况配置

2

钢筋切断机

QJ40-1

钢筋加工

根据现场具体情况配置

3

钢筋调直机

GJ40-1

钢筋加工

根据现场具体情况配置

4

直螺纹套丝机

GZL40

钢筋加工

根据现场具体情况配置

5

混凝土输送泵

30m³/h

输送混凝土

根据现场具体情况配置

6

混凝土运输车

6m³/车

运送混凝土

根据现场具体情况配置

7

插入式振动器

混凝土振捣

根据现场具体情况配置

8

全站仪

SET2010

测量定位

1台

9

水准仪

DSZ2/FS1

控制标高

1台

7.质量控制

7.1质量标准

本工法执行《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002和其他相关现行标准和规范的要求。

7.2质量保证措施

1.安排专职测量人员严格控制各层开挖标高，开挖前在基坑周边设置控制网点，开挖中跟踪测量，开挖后复测。

2.严格控制轴线、标高偏差，保证偏差在规范允许范围内。

3.应高度重视梁与各构件交接节点的钢筋预插工作，其规格、下料长度、预插部位必须准确，间距均匀，纵横垂直；插筋长短的预留要符合规范及设计要求，相邻跨必须为长接短，且在同一控制直线上。

在浇筑混凝土前要反复检查，不得漏插漏埋。

4.钢筋接头采用直螺纹套筒连接，连接钢筋的下料长度要准确，要统一编号，对号入座；现浇板钢筋连接从连接端开始，分层绑扎。

5.混凝土浇筑前，对施工缝处必须按要求作打毛处理，并刷洗干净。

6.为了防止水进入钢筋丝口，底板混凝土浇筑完成后，再在上部直螺纹吊模的部位浇筑低标号的混凝土并形成5%的坡度（见图7-2所示），这样对于后续的破桩既节省时间，也保证质量。

7.一期底板混凝土施工时，严格按防水混凝土配合比施工，防水层严格按操作要点进行操作，确保底板混凝土的防水渗水达到设计要求。

8.安全措施

8.1为了确保换撑梁的施工安全，一、二期地下室之间换撑应进行设计验算。

8.2现场挖土和运土以及塔吊配合垂直运输要设专人指挥，特别要注意基坑上空；现场出入口处过往车辆和行人较多，要设专门调度统一指挥和疏导。

8.3在基坑四周设置隔离栏及醒目的警戒标志，进入基坑底的人员必须走安全通道或上下爬梯；严禁不经爬梯任意上下基坑。

8.4作业人员必须戴安全帽和必要的安全防护，当和挖掘机交叉施工时，要保持有效的安全距离，以保证人身安全。

8.5严禁施工人员在支撑梁上行走。

8.6除严格执行《建筑安装工程安全操作技术规程》及现场文明施工的有关规定外，要特别注意观测基坑周围建筑物、道路及支撑梁、支护桩的稳定情况，一旦发现异常，应立即报告，并采取有效措施。

8.7支撑架体要稳定，不经验收不得投入使用。

8.8立体作业严禁上下抛掷工具和其他物品。

8.9施工中注意安全用电，特别要注意安装好漏电保护装置，防止发生触电事故。

8.10施工前先进行安全教育和安全交底，未进过教育的工人不准上岗。

8.11施工过程对各种机械和电器设备定期检查和调试，确保正常进行施工。

9.环保措施

9.1现场道路和材料堆放场地要进行硬化，其上不得存有泥土和污物，以免粘在车轮上外出污染街道。

9.2现场大门处设立洗车处，对污染的车辆要进行清洗。

要保证车辆清洁，不污染环境。

对已污染的道路要及时组织专人清扫或刷洗。

9.3施工现场排水畅通，严禁污水流至场外。

泥浆水必须经沉淀池沉淀后再排入市政排水管网。

9.4尽量不安排夜间浇筑混凝土和施工噪音大的项目，以免影响居民休息。

白天采用风镐处理桩头和拆除支撑时，采用麻包遮盖作为消音措施。

9.5场区道路采用混凝土路面，要坚实平坦，有排水措施；明排水沟要有钢筋网覆盖，设沉淀池两个，接通城市排水管网。

9.6施工过程中做到工完场清，对废弃物及时分类清运。

9.7严格按照当地有关环保规定施工。

10.效益分析

本工法解决了大面积地下室分期施工的安全连接，并且确保了分期施工地下室混凝土结构连接的施工质量和防水渗水要求。

本工法可减少土地资源的利用，符合国家的环保节地的政策。

本工法在我公司承接的南京xxxx扩建工程中得到成功应用。

施工前，对江苏省建筑设计研究院有限公司设计的一、二期地下室结构之间换撑设计进行了设计优化，将原设计中采用的Φ400mm×30mm钢管@4000mm的支撑改为钢管脚手架支撑体系，替代了需要投入总量达107.5t的钢管作立柱支撑。

而且负一层6m高钢管每根重约1.6t，现场塔吊局部区域吊装能力不能满足吊装要求，需人工现场搬运。

如果按原设计方案，三层支撑钢管用量总重量达107t，而工程中又不能重复使用，使成本加大，综合上述情况，本工法的成果实施可产生经济效益约103.34万元。

11.应用实例

xxxx扩建工程位于南京市新街口，开工时间为2009年11月18日，竣工时间为2013年10月4日。

本工程地下室占地面积16000m2，地下三层，基坑开挖深度-15.35m。

本工程在施工期间由于需要保证原xxxx正常营运，以及场地拆迁困难，确定将同一地下室分两期施工。

当一期地下室施工到±0.00后，然后开始施工二期工程基坑土方开挖和地下室三层混凝土结构。

其地下室分期施工详见图11.1-1所示。

图11.1-1一、二期地下室分期施工平面布置及换撑梁位置图

一、二期工程基坑支护均为钻孔灌注桩+三轴深搅止水桩和三层钢筋混凝土支撑结构。

一期工程先施工，即一期工程基坑为一个独立、封闭的支护、止水体系；待二期工程开始施工时，一二期地下室结构之间的钻孔灌注桩和三轴深搅桩，需要在土方开挖过程中破除，二期基坑支护的中间三道水平支撑需要同一期地下室结构相互连接，来承担二期地下室基坑的侧壁土压力。

在二期地下室工程前期施工时，支护结构需要将水平支撑同一期地下室结构相对接，以便将基坑土壁侧压力传给一期地下室结构；在这种需求下，必须在一期地下室结构内设置换撑梁和支撑钢柱，以解决施工的可行与安全。

通过设计优化后的换撑梁及支撑体系施工，顺利完成了一、二期地下室结构的连接施工，得到业主和监理的一致好评。