钢支撑安装和拆除施工方案.docx
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钢支撑安装和拆除施工方案
未来一路站钢支撑安装和拆除施工方案
1编制说明
1.1编制依据
1、武汉市轨道交通11号线招标文件及投标文件；
2、武汉市轨道交通11号线未来一路站岩土工程勘察报告；
3、武汉市轨道交通11号线未来一路站主体围护结构施工图纸；
4、国家、部颁发的相关规范和标准；
5、《工程测量规范》GB50026-93；
6、《地下铁道工程施工及验收规范》GB50299-1999；
7、《建设工程安全生产管理条例》；
8、《中华人民共和国安全生产法》；
9、《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）；
10、《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-2011）；
11、《起重机械安全规程》（GB6067-2010）；
12、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）；
13、我单位现有的施工技术、管理水平及机械配套能力。
我单位地铁施工及其他类似工程的成功经验和科研成果。
1.2编制原则
本施工方案在充分考虑我公司现有的技术水平、施工管理水平和机械设备的配套能力的基础上，围绕着确保安全、保证质量、缩短工期、降低造价、文明环保的目标来编制。
本工程基坑支撑施工严格遵守“时空效应”理论，按照“竖向分层，纵向分段，随挖随撑”的原则，并做到紧随挖土、快速、稳固、限时完成。
2工程概述
2.1工程概况
武汉市轨道交通11号线三标段未来一路站位于高新大道与未来一路交叉路口处，沿高新大道东西向布置。
车站长269.6m，标准段宽21.1m。
车站为地下二层单柱双跨箱型混凝土结构、12m岛式站台，采用明挖法施工，围护结构采用钻孔桩（采用φ1200mm@1600mm）+内支撑，车站主体设全外包防水层。
标准段基坑深度为17.1m（有效站台中心），盾构井处基坑深度约为19.9m。
总建筑面积17200㎡，其中主体建筑面积12700㎡，附属建筑面积4500㎡。
本站共设4个出入口、2组风亭和一座冷却塔。
2.2钢支撑设计概况
车站主体围护支撑体系采用钻孔灌注桩+内支撑，其中首道采用钢筋混凝土支撑，其余采用钢支撑，钻孔灌注桩顶部设置冠梁及挡土墙，冠梁兼作压顶梁，风道相接处围护结构外放600mm，设置压底梁，端头井钢支撑与钻孔桩交界处设置钢筋混凝土腰梁，第一道混凝土支撑采用混凝土连系梁连接，钢支撑采用钢连系梁连接。
围护结构采用∅1200mm@1600mm钻孔灌注桩加内支撑方案，车站钢支撑采用φ609，壁厚16mm钢管，腰梁采用双榀工45c型钢及钢板组合而成。
基坑第二道、第三道、小里程端头井第四道支撑采用钢支撑，钢支撑水平间距约3m，共计186根钢支撑。
基坑开挖运用时空效应原理指导基坑施工，土方开挖遵循“分层、分段开挖，严禁超挖”及“先支护，后开挖”等原则。
在各道支撑的土层开挖过程中，要求每段开挖长度控制在6m内，并及时安装好该段钢支撑或钢斜撑，并施加预应力，待结构底板强度达到100%后方可拆除最下道钢支撑，拆除自下而上，大小里程端头井处最后一道钢支撑拆除前应进行换撑，即在结构侧墙处架设钢支撑，并施加预应力。
3施工部署
3.1劳动力组织安排
根据工程的特点及施工组织设计的要求设置组织机构，配备劳动定员，明确岗位职责，主要劳动力组织见表3.1-1：
表3.1-1劳动力组织表
序号
工种
人数（名）
主要工作内容
1
值班技术、质检人员
4
施工技术指导、质量记录
2
吊车司机
2
汽车吊车驾驶
3
测量工
2
负责测量放线，高程控制
4
电工
2
负责施工中的涉电作业
5
钢结构工人
10
负责钢支撑、钢连系梁的安装和拆除
3.2施工机械设备表
钢支撑施工所需主要配套机具设备见表3.2-1，其相关配置数量及所需技术性能根据具体的工程要求选定。
表3.2-1主要机具设备表
序号
机具设备名称
数量
用途
1
挖掘机
2台
土方清运、挖装
2
电焊机
5台
钢筋加工
3
自卸汽车
10辆
土石方外弃
4
25t汽车吊
2台
钢支撑等材料吊装
5
16t龙门吊
1台
钢支撑等材料吊装
4施工方法及施工工艺
根据土方开挖进度要求，提前备好支撑钢管和配件，将支撑按设计长度进行试拼装，每小段土方开挖完成后，立即安装支撑并施加预应力，做到先撑后挖、随挖随撑的支护原则。
支撑位置的土方开挖后，先进行桩间网喷混凝土找平，将预先加工好的钢牛腿在灌注桩上用膨胀螺栓（M20×220）固定。
用吊车（或龙门吊）将支撑整体或分段吊装就位，同时用千斤顶及时准确地按设计要求施加预应力，将支撑顶紧，支撑端头与桩面的缝隙用C30细石混凝土填塞，防止支撑因局部受力过大而失稳。
完成后定时观测预应力损失，及时复加预应力。
将钢围檩吊装就位，钢支撑整体吊装，首先固定端先挂于基坑一侧钢围檩上，另一端通过调整活动端长度，再挂于钢围檩上，然后用组合千斤顶施加预加支撑轴力，使支撑处于受力状态。
图4.2-1钢支撑结构图
本工程车站结构采用明挖顺做法施工，施工中Φ609钢管支撑安装与土方开挖两工序密切结合，施工步骤如下：
第一步：
开挖基坑至第1道钢筋砼支撑底面，施工冠梁及第1道钢筋砼支撑，砼达到设计强度80%后方可进行第二步开挖；
第二步：
开挖基坑至第2道支撑底面下0.5m，架设第1道钢支撑，并及时给支撑施加预应力；
第三步：
开挖基坑至第3道支撑底面下0.5m，架设第2道钢支撑，并及时给支撑施加预应力；
第四步：
小里程端头井处开挖基坑至第4道支撑底面下0.5m，架设第3道钢支撑，并及时给支撑施加预应力；
第五步:
开挖基坑至基坑底设计标高后，依次浇筑刚性砼垫层、施作防水层后，绑扎结构底板钢筋，浇筑结构底板；
第六步：
标准段待结构底板设计强度达100%后一次拆除第2道钢支撑，绑扎侧墙钢筋，浇筑结构侧墙；小里程端头井处待结构底板达设计强度100%后一次拆除最3道钢支撑，浇筑侧墙至第2道钢支撑下，待侧墙强度达到100%后架设换撑同时拆除第2道钢支撑；大里程端头井处，浇筑侧墙至第2道钢支撑下，待侧墙强度达到100%后架设换撑同时拆除第2道钢支撑；
第七步：
标准段结构中板设计强度达100％后一次性拆除第1道钢支撑，绑扎侧墙钢筋及顶板钢筋，浇筑混凝土，待顶板设计强度达到100％后拆除第1道混凝土支撑；小里程端头井和大里程端头井待结构中板设计强度达到100％后拆除换撑及第1道钢支撑，绑扎侧墙及顶板钢筋，浇筑混凝土，待顶板设计强度达到100％后拆除第1道和混凝土支撑。
第八步：
拆除第一道混凝土支撑后，施工顶板全外包防水层，回填覆土。
4.1钢支撑施工工艺流程
图4.2.1-1钢支撑支撑施工工艺流程图
4.2施工准备
（1）材料要求
钢板、型钢：
Q235B钢，其性能和质量应符合国家现行标准和行业标准的规定，并应有各项性能的质量证明书或检验报告。
②焊条：
HPB235钢筋及Q235B钢的焊接采用E43系列型焊条。
焊条的性能和质量应符合国家现行标准的规定。
③钢支撑：
Φ609钢管，壁厚为16mm。
其性能和质量应符合国家现行标准和行业标准的规定，并应有各项性能的质量证明书或检验报告。
④膨胀螺栓等其他辅助材料：
膨胀螺栓采用M20×220型号，活动、固定端头和中间节连接的螺栓采用M24×80螺栓连接，锲块为45号铸钢。
（2）机械设备
25T汽车吊一台、16T龙门吊一台、电焊机若干、100T液压千斤顶两台。
以上设备进场需及时报验相关技术参数及质量检验报告，操作工人及时上报特殊工种上岗证。
（3）其它准备
根据图纸要求结合现场施工实际情况，施工场地需至少开挖到钢支撑中心线以下73.5cm；钻孔桩在安装钢围檩处需凿平，桩间喷射混凝土找平一定要符合要求:
表面平整度误差±5mm。
4.3测量放样
测量人员严格根据图纸坐标准确放出钢支撑中心点，为了方便施工需测量队将钢围檩上下外边线用喷漆画出一条线，钢支撑中心处用喷漆在竖直方向也画出一条线，方便安装钢支撑后校准钢支撑位置。
同时在临时立柱上标出钢支撑的底部高程，此高程处在临时立柱四周焊接4个1cm厚20cm*20cm的三角形钢板作为钢牛腿来安放钢连系梁，三角形钢板与临时立柱对接处要满焊，不得漏焊或虚焊。
4.4钢围檩施工
根据钢支撑中心点确定钢牛腿位置，将预先加工好的钢牛腿在桩上用膨胀螺栓（M20×220）固定钢牛腿，膨胀螺栓必须打入混凝土桩体内，避免打入桩间找平混凝土内，钢围檩以及下托架膨胀螺栓必须锚入混凝土围护桩内达到设计要求160mm，确保钢支撑和钢围檩的安全。
用龙门吊将钢围檩吊装到钢牛腿上部，人工配合安装，根据测量队画的喷漆将钢围檩准确安放到位。
4.5安装钢连系梁
用两根40a的槽钢对接在一起，通过-580*280*10@600钢缀板和-655*360*10@3000钢肋板连接焊接在一起，具体的安装拼接方式见下图：
临时立柱与钢支撑的位置关系
钢支撑与连系梁节点图
4.6直支撑安装
钢围檩安装完成后，用皮尺量出钢支撑中心点之间的实际长度，根据实际长度下料和拼装钢管。
每根钢支撑一端为固定端，另一端为活动端。
钢支撑预先在地面上用吊车配合人工预拼到相应拼接长度，每根总长度（活动段缩进时）比围护结构净距小10～30cm，每个连接处用高强螺栓相邻交错串眼接拼钢支撑旋紧，螺栓外露不得少于二牙。
由于支撑较长，起吊时采用二点起吊，并系上防晃绳，做到安全、平稳、精确吊装。
钢支撑吊装到位，不要松开吊钩，固定端先挂于基坑一侧钢围檩上，另一端通过调整活动端长度，再挂于钢围檩上。
对因围护桩施工误差造成支撑的端头不能与钢围檩面紧密接触处，必须在围檩面与支撑端头之间加设钢板垫块，以确保支撑轴向受力。
若钢支撑需安装轴力计，配合监测单位做好轴力计的安装。
4.7斜支撑安装
斜支撑支座采用混凝土支座，混凝土支座浇筑时在钢支撑对应位置预埋好700*700*20的钢板，钢板的中心同支座面中心，钢支撑在安装过程中，参照4.2.6直支撑安装。
4.8预加预应力
将2台100T液压千斤顶放入活动端顶压位置，并注意保持千斤顶行走一致。
预应力施加到位后在活动端中锲紧垫块，并固定牢固，持续2～5分钟后方可回油松开千斤顶，解开起吊钢丝绳，完成该根支撑的安装。
预应力施工前，必须对油泵及千斤顶进行标定，并做好记录。
预应力施加中，必须严格按照设计要求分步施加预应力，第一次预加50%～80%；通过检查螺栓、螺帽，无异常情况后，施加第二次预应力，达到设计要求。
支撑施加预应力时应考虑到操作时的应力损失，故施加预应力值应比设计轴力增加15%，并对预应力值作好记录备查。
根据武汉市轨道交通建设11号线东段未来一路站主体围护结构施工图纸，共分四个横剖面，每个横剖面对应的钢支撑施加预应力大小不一样，具体如下：
1-1剖面
钢支撑
轴力标准值（KN/M）
轴力设计值（KN/M）
预加轴力（KN/M）
第二道
φ609mm，t=16mm
756.4
1225.4
260
第三道
φ609mm，t=16mm
645.7
1046
240
换撑
φ609mm，t=16mm
365.9
592.8
第四道
φ609mm，t=16mm
518.5
840
180
2-2剖面
钢支撑
轴力标准值（KN/M）
轴力设计值（KN/M）
预加轴力（KN/M）
第二道
φ609mm，t=16mm
802
1299
280
第三道
φ609mm，t=16mm
736
1192
260
换撑
φ609mm，t=16mm
381.8
618.5
3-3剖面
钢支撑
轴力标准值（KN/M）
轴力设计值（KN/M）
预加轴力（KN/M）
第二道
φ609mm，t=16mm
667.1
1080.7
270
第三道
φ609mm，t=16mm
482.8
782.1
220
4-4剖面
钢支撑
轴力标准值（KN/M）
轴力设计值（KN/M）
预加轴力（KN/M）
第二道
φ609mm，t=16mm
698.4
1131.4
260
第三道
φ609mm，t=16mm
538.6
872.5
200
注：
轴力的单位为KN/M，其中M的方向是指钢支撑水平间距方向，表中所列轴力标准值、轴力设计值、预加轴力为直支撑轴力，斜撑轴力设计值、预加轴力取直撑相关轴力的1/cosa（a为斜撑与灌注桩轴线间所加锐角。
）。
4.9增加防坠落措施
钢支撑安装完成后，为了防止钢支撑因轴力变化而产生不稳定现象，可利用钢丝绳（直径可选用8～10mm粗的钢丝绳）和U型卡拴住钢支撑两端头，并将钢丝绳一端固定在混凝土灌注桩桩体上的膨胀螺栓上，防止支撑掉落或倾覆。
4.10检查及轴力复加
支撑应力复加以环境监测数据检查为主，以人工检查为辅。
环境监测主要是测量支撑轴力变化，假若轴力值减小，应及时复加预应力。
人工检查的目的是控制支撑每一单位控制范围内单根松动的支撑轴力（以榔头敲击无控制点的支撑活动端塞铁，视其松动与否决定是否复加）。
复加位置应主要针对正在施加预应力的支撑之上的一道支撑及暴露时间过长的支撑，监测数据支撑轴力低于预应力值的支撑应复加预应力。
根据支撑轴力监测数据检查须复加预应力的，复加应力的值应控制在预加应力值的115%之内。
4.11换撑
小里程端头井处待结构底板达设计强度100%后一次拆除最3道钢支撑，浇筑侧墙至第2道钢支撑下，待侧墙强度达到100%后架设换撑同时拆除第2道钢支撑；大里程端头井处，浇筑侧墙至第2道钢支撑下，待侧墙强度达到100%后架设换撑同时拆除第2道钢支撑；在浇筑侧墙时提前在换撑中心线对应位置处预埋钢垫板，施工换撑时将钢支座焊接在钢垫板上，然后安装钢支撑，具体安装参照4.2.6直支撑安装。
4.12拆除钢支撑
浇筑完底板和第三道钢支撑以下侧墙且混凝土强度达到设计强度的85%后，拆除第三道钢支撑；浇筑完中板和第二道钢支撑以下侧墙且混凝土强度达到设计强度的85%后，拆除第二道钢支撑；浇筑完顶板顶板以下侧墙且混凝土强度达到设计强度的85%后，拆除第一道混凝土支撑梁。
单根钢支撑拆除一般也分段进行，通常以两支撑点（围檩或立柱）间的支撑作为一段，逐段拆除。
支撑拆除过程是利用已施工的结构换撑的过程，拆除时要特别注意保证轴力的安全卸载，避免应力突变对围护结构、主体结构产生负面影响。
另外，避免钢支撑吊运过程中坠落而发生安全和质量事故。
支撑拆除必须在其下结构板强度达到设计要求后进行，结合结构施工考虑，每次拆除长度不超过35m，拆除过程中加强围护桩各项监测，根据监测情况调整拆除长度。
施工中搭脚手架作工作平台并承托钢支撑，采用分级卸载，主辅两台汽车吊吊运。
1、施工工艺流程
（1）、钢支撑及活动端的拆除
搭设脚手架支托钢支撑→辅吊配合主吊固定钢支撑→把千斤顶放到原支撑点→用千斤顶支顶钢支撑→焊断钢支撑与活动端的预应力固定焊板→千斤顶逐步回油卸力→移走千斤顶→钢支撑和活动端连接牢固→钢支撑平移→主吊卷筒制动、起吊钢支撑→辅吊调整钢支撑方向，避让上部钢支撑焊断→吊至地面→循环使用。
（2）、钢围檩的拆除
钢丝绳分别系于钢围檩的两个吊环→焊断钢围檩分段之间的钢缀板的单边焊缝→提升钢围檩→辅吊吊钩下移使围檩竖直上升→吊至地面→拆除角钢托架→循环使用。
2、分级卸力
拆除时避免瞬间预加应力释放过大而导致结构局部变形、开裂。
采用千斤顶支顶并适当加力顶紧，然后切开活络头钢管、补焊板的焊缝，千斤顶逐步卸力，停臵一段时间后继续卸力，直至结束。
3、吊运
卸力后将活络头等活动配件卸下，单独调运。
主吊钢丝绳对称挂在支撑吊环上，辅吊钢丝绳挂在支撑的一端以便调节方向。
卸力后工人、辅吊配合主吊把钢支撑移向一边，避开上部支撑，然后起吊。
支撑吊起后主吊和辅吊配合调整支撑的位臵和方向，使钢支撑倾斜一定角度，辅吊牵引上端，避让上部支撑吊出基坑。
吊出基坑并转移到基坑边后，卸去辅吊吊钩，由主吊放落在指定存放点。
在支撑较密、不方便整体起吊的部位，在脚手架上拧开法兰螺栓，分段起吊。
支撑体系的拆除施工应特别注意以下两点：
（1）拆除时应分级释放轴力，避免瞬间预加应力释放过大而导致结构局部变形、开裂。
（2）利用主体结构换撑时，主体结构的楼板或底板混凝土强度应达到设计强度。
5质量保证措施
5.1质量控制标准
钢支撑施工质量控制标准见下表:
项目
钢支撑轴线竖向偏差
支撑曲线水平向偏差
支撑两端的标高差和水平面偏差
支撑
挠曲度
横撑与立柱的偏差
允许值
±30mm
±30mm
≤20mm、≤1/600L
不大于1/1000L
≤30mm
表5.1-1钢支撑安装检查标准
5.2质量保证措施
⑴人员组织与安排
①项目经理部成立质量管理小组，项目经理及总工程师任正、副组长，成员由质量、施工、技术、物资、试验等部门负责人及各作业班长组成，组织质量管理工作。
基层施工人员配备熟练的技术工人，并按工序组织工班，选择有丰富施工经验及一定管理组织才能的人员担任施工员及班组长。
②专业工种人员作到持证上岗。
新工人、变换工种工人上岗前对其进行岗前培训，考核合格后上岗。
③建立健全岗位质量责任制，明确各级人员的质量责任，作到每道工序的质量都专人负责，建立严格的考核制度，将质量与经济效益挂钩。
⑵施工技术保证措施
①施工前，详细审核施工图纸，发现问题，及时与监理工程师、设计人员联系，尽快处理解决。
②严格技术交底制度。
工程开工前，项目经理部工程技术部根据设计文件、图纸及规范，向施工人员进行工程内容交底，使施工管理和作业人员了解掌握施工方案、工艺要求、工程内容、技术标准、施工程序、工期要求、安全措施等,做到心中有数,施工有据；施工阶段由经理部技术人员对该分项工程进行工程结构、工艺标准、技术标准及安全措施的交底；现场技术交底由作业层技术人员向领工员、工班长交底。
施工技术交底，以书面交底为主，包括结构图、表和文字说明。
交底资料必须详细准确、直观、符合施工规范和工艺细则要求,并经第二人复核确认无误后交付使用，交底资料妥善保存备查。
③关键工序实施前要编制详细的工艺细则及作业指导书，并有明确的技术要求和质量标准。
项目部定期组织技术人员、质检人员、工班长、领工员等对施工现场进行检查，找出在施工存在的问题，分析原因，并及时改正。
（3）技术质量控制要点
①严禁拖延第一道砼支撑的施工时间。
第一层土方开挖后尚未支撑前，桩顶处水平位移随无支撑暴露时间的延长而增大。
要及时施做混凝土支撑，避免影响周围环境的安全。
②钢支撑施工要紧随挖土作业，随挖随撑，无撑挖土时间控制在8小时以内，不允许延误，各层土必须遵循先撑后挖抽槽开挖支撑原则。
③围护结构不平处须用风镐修平，钢围檩与围护结构必须密贴，禁止垫木板，空隙处用快硬细石砼填充。
钢支撑端面和围护结构接触面应垂直和平整。
④钢支撑在起吊就位前须进行试拼装（对直线性不好的支撑组合禁止），并按设计长度拼装连接好，用25t汽车吊配合16t龙门吊整体起吊安装。
⑤支撑牛腿关系重大，焊工需经过专业培训获得证书，焊接定人定责，阴雨天须设可靠防雨蓬。
必须派专人检查焊接质量，特别是对下口焊接质量的检验，应特别重视。
⑥直支撑要沿围护结构法线方向设臵，应对每道支撑的轴线位臵进行准确定位，支撑前再依次放出每根支撑位臵。
⑦支撑安装后要注意实时监测、观察。
⑧对施加预应力的油泵装置要经常检查，以确保应力值的正确性与稳定性，每根支撑撑好后，在12～14小时内观察预应力损失及围护结构的水平位移情况，当昼夜温差过大导致支撑预应力损失时，立即在当天低温时段复加预应力至设计要求值。
⑨下道支撑预应力的施加，会导致上道支撑应力值的减小，此时应根据监测单位提供的数据适当补加轴力。
（4）防支撑失稳措施
①在基坑开挖过程中，边开挖边架设工字钢或型钢连系杆件及钢支撑，连接处要可靠，减少长细比，确保支撑体系稳定。
②支撑拼接采用扭矩扳手，保证法兰螺栓连接强度。
拼接好支撑须经质检工程师检查合格后方可安装。
对千斤顶、压力表等加力设备定期校验，并制定严格的预加力操作规程，保证预加轴力准确。
③按照监测方案要求设臵轴力监测断面，当支撑轴力超过警戒值时，立即停止开挖，加密支撑，并将有关数据反馈给设计部门，共同分析原因，制定对策。
6安全文明施工及消防措施
（1）项目部专职安全员对现场施工人员进行安全教育和安全技术交底。
（2）加强防火管理，现场有足够的消防器材，防止火灾发生。
（3）加强安全用电管理，现场禁止使用裸线，不得私架电线，加强用电线路和电焊机使用的检查，尤其是要在大风雨后对供电线路进行检查，防止漏电等现象发生。
（4）施工时注意对监测装置的成品保护。
（5）焊接作业人员必须持证上岗,严禁无证操作,焊机必须采用接地和漏电保护装置,以保证操作人员安全。
（6）钢支撑的设置时间必须严格按设计情况掌握，土方开挖时应分段分层，按基坑开挖深度及开挖时间及时架设钢支撑。
（7）基坑开挖过程中要防止挖土机械碰撞支撑体系，并注意不得在支撑上加载，以防支撑失稳造成事故。
（8）作业人员进入现场施工必须正确偑戴安全帽。
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