深基坑中施工栈桥的应用.docx
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深基坑中施工栈桥的应用
深基坑中施工栈桥的应用
浙江建筑第24卷第3期2007年3月
深基坑中施工栈桥的应用
杨根良,华锦耀
(华丰建设股份有限公司,浙江宁波315040)
摘要:
叙述了深基坑中施工栈桥的作用,构造及荷载设计计算.施工栈桥一般与上道水平支撑合二为一,可利用基坑内的
对撑或角撑及边桁架支撑,基梁板及支承立柱的设计必须考虑在挖机,运输车辆,栈桥自重等各种动(静)荷载的组合作用下,满足
强度,刚度稳定性,沉降及立柱插入深度的要求,最后以工程实例说明施工栈桥的应用.
关键词:
深基坑;施工栈桥;设计;应用
中图分类号:
473.2文献标识码:
B文章编号:
1008—3707(2007)03—0023—04
1施工栈桥的作用
大型基坑车挖深较深时(一般为地下室3层或
更深),或基坑四周场地狭小,需要在基坑内设置施
工栈桥,以便于挖土机械与运土车辆在栈桥上运行.
超大型深基坑的施工栈桥又可作为地下室施工期的
轨道式塔吊的基础.施工栈桥一般与上道部分支撑
合二为一,这样可充分利用支撑结构,施工栈桥的平
面位置宜正对出运土方的大门,以方便运土车辆的
进出.施工栈桥的合理设置,开拓了深基坑挖土的
作业面,增加了挖土线路,有利于加快基坑挖土的
工期.
深基坑施工栈桥可同时作为堆放泵送商品混凝
土机械的临时场地,也可以兼作施工现场的临时设
施——加工棚的场地,尤其是钢筋加工棚,便于解决
钢筋加工制作及运输问题.
2施工栈桥的构造
施工栈桥一般与上道水平支撑合二为一,可以
利用基坑内的对撑或角撑及边桁架支撑.
栈桥的宽度应为机车的最大宽度并增加
1~2m的行车间隙,一般可取6~8m.这样的宽度
对路基箱的受力较为有利,或采用现浇混凝土板
(常用板厚不小于300mm).栈桥的纵向跨度应根
据立柱设置状况确定,一般可取(6~9m)×n跨.
主支撑间宜设置联系梁,使其连成整体.专为栈桥
设计的立柱桩应进行验算,如利用工程桩,则一般可
不作验算,因为与主体结构相比,栈桥施工阶段作用
于立柱桩的荷载要小得多.栈桥的立柱桩常用钻孑L
灌注桩,上接钢构柱,以便于地下室底板钢筋穿越.
钢筋立柱常用4L140×14,或4L160×14,由厚为
12~14mm的钢板缀条连为整体,钢构立柱插入钻
孑L灌注桩不小于2m,并与桩的主筋焊接.
平行的施工栈桥相互间的间距一般为
25~30mm,基坑内栈桥形成十字形相交时,为便于
车辆机械的转弯,调头,应在相交边上用钢筋混凝土
加宽加大,呈喇叭口,防止车辆在转弯及调头时因车
轮悬空而落人基坑内,在栈桥的进出口处(或上下
坡进出口处)需要钢筋混凝土作成喇叭口,便于机
械,车辆进出基坑转弯时用.当第一道支撑面低于
自然地坪标高时,必须作进入栈桥的坡道,其坡度一
般为1:
10.在栈桥梁的两边梁面上,间隔一定距离
必须有埋件,用于固定路基箱和栈桥栏杆,确保栈桥
路基箱的稳定和防护栏杆的安全牢靠.
3施工栈桥的设计计算
栈桥梁板及支承立柱的设计必须考虑在挖机,
运输车辆,栈桥自重等各种动,静荷载的组合作用下
满足强度,刚度,稳定性,沉降及立柱插入深度的要
求.恒载的分项系数取1.2,活载的分项系数取1.4,
收稿日期:
2006—09—25
作者简介:
杨根良(1974一),男,浙江象山人,工程师,从事建筑施工管理工作.
?
23?
杨根良等:
深基坑中施工栈桥的应用
挖土机,运土汽车的动力系数取1.2.
施工活荷载的考虑因素比较复杂,可按支撑的
一
跨布置正在作业的挖土机,相邻跨布置运土车辆
的方法,根据连续梁(板)弹性理论计算支座处的最
大内力;同时按跨内布置正在作业的挖土机以集中
荷载形式作用,根据连续梁(板)弹性理论计算跨中
处的最大内力.具体分析如下:
(1)挖土机为履带式抓铲QUY-50,技术数据:
履带挖机接地长度4.66m,自重56t.
履带挖机荷载:
P0.=560×1.2+(22+40)×
(自重)(系数)(抓斗重)(土方重)
1.2=746(kN)
(系数)
(2)运土卡车为斯塔尔自卸车,满载时前轮
10t,后轮30t,前后轮距4.5m.
卡车活载:
前轮×动载系数,后轮×动载系数:
P.=100×1.2=120(kN),~
(前轮重)(系数)'
P=300×1.2=360(kN)~
(后轮重)(系数)
(3)挖土与.运土机械施工工况
工况①抓铲大臂与履带呈垂直状况.最不利状
况为单侧履带受全部荷重.
活荷载标准值:
q0=746kN÷4.66m=160.0kN/m
活荷载设计值:
q=1.4×160.0kN/m=224kN/m
工况②抓铲大臂与履带平行状况.单侧履带受
三角形荷载.
工况③抓铲臂与履带成某角度状况,最不利状
况为单侧履带受全部集中荷载.
活荷载集中力标准值:
P.=746kN
活荷载集中力设计值:
P=1.4×746=1044kN
工况④运土卡车满载时处于跨中.
目前深基坑施工栈桥也有用长臂反铲PC-200,
技术数据基本上同抓铲QUY-50.从上述工况分析
可知,施工活载包括挖土机,运土卡车,局部堆土,均
不超过50kN/m,故施工栈桥梁,板,柱可按活载标
准值q:
50kN/m乘活载分项系数以最不利布置计
算,并以集中荷载标准值746kN乘活载分项系数
复核.
施工栈桥兼第一道水平支撑者,应同时考虑土
水的侧压力,按竖向恒,活荷载及侧向荷载以压弯构
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24?
件组合计算,施工栈桥以水平支撑兼作轨道式塔吊
基础时,则上述施工活载应换以塔吊的相关荷载.
4施工栈桥式基坑挖土
4.1基坑挖土施工原则
基坑土方开挖的顺序,方法必须与设计工况相
一
致,并遵循"开槽支撑,先撑后挖,分层开挖,严禁
超挖"的原则.基坑挖运土方尽量布置挖土机和运
土车辆下坑作业,同时布置运土坡道,以提高基坑挖
土的效率.当深基坑挖深很大,无法继续布置运土
坡道时,即无法使挖土机和运土车辆继续下坑底作
业时,则应利用施工栈桥作为挖土机械和运土车辆
的作业通道.此时继续挖运土方时,需要在支撑
(施工栈桥)下利用2台以上0.4m挖机进行接驳,
才能把土方驳至施工栈桥上的取土机械作业半径范
围内.
4.2基坑挖土工艺流程
熟悉工程图纸及现场环境一研究栈桥组合的型
式一编制栈桥及支撑施工方案一制定挖土施工方案
一班组长,机长察看现场,熟悉施工方案一向施工作
业人员下达任务并进行技术交底一按挖土方案实施
一挖尽基坑内全部土方一施工地下室底板及换撑,
拆撑一施工地下室楼盖及换撑,拆撑.
4.3基坑挖土施工时的要求
(1)基坑开挖施工应符合基坑围护设计(含施
工栈桥)图纸的各工况要求.'
(2)基坑内各挖土机不应超深挖掘,必须保持
在每道支撑底标高以上10~15em,以便人工修正
支撑底标高.
(3)挖出的土方在栈桥周边堆高应控制高度.
(4)铺在栈桥上的路基箱长短规格要一致,承
载力要可靠,铺设要平整,栈桥上的路基箱可临时翻
开几块,让出足够的空间,让栈桥上挖土设备进行取
土,挖土.
(5)在栈桥上的各种挖土,取土设备在挖土取
土半径范围内作业时,操作的动作不宜过猛,履带不
宜单边受力,与栈桥边保持一定的距离.
(6)运土车辆在栈桥上行驶时,应在栈桥中间
行驶,不单边行驶或停在一侧待装土.
(7)基坑开挖接近设计标高时应按"五边法"施
工,即边挖土,边凿桩头,边筑碎块石垫层,边浇混凝
土垫层,边砌砖胎模.
(8)施工栈桥工作过程中应加强监测,监测内
杨根良等:
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容包括立柱桩的沉降,栈桥梁板的内力等.
5施工栈桥应用实例
5.1工程与环境概况
杭州国际汇丰中心工程建筑面积80391m,其
中地下室建筑面积21040m,主楼26层,地下室3
层.主楼为钢筋混凝土框架筒体结构,工程桩为钻
孔灌注桩.基坑外东侧北段为高层建筑新世纪大
厦,东侧南段为5层砖混结构住宅楼.基坑外南侧
为6层砖混结构住宅楼.基坑外西侧为湖墅南路,
道路下埋有给水管,煤气管,电信管,污水管,雨水
管,电力管线等.北侧为密渡桥路,路宽22m,道路
下同样埋有以上管线.基坑开挖面及以下的土层多
为流塑状的淤泥质粉质黏土.
5.2基坑支护结构概述
基坑开挖深度分别为13.15m,13.75m,
15.45m,中间局部深坑为16.15m,采用地下连续
墙800mm厚兼作地下室外墙,结合三道钢筋混凝
土水平内支撑,深浅坑高差邻接处采用高压旋喷桩
支护.在基坑四周地墙拼幅接头处外侧施打高压旋
喷桩止水.
沿基坑竖向设置三道钢筋混凝土支撑,每道支
撑之间的层高约4.4m.支撑由4个桁架式角撑与
1个桁架式对撑及四周边桁架组成.地墙压顶梁兼
作第一道支撑的环梁.支撑系统的竖向立柱部分利
用4,800mm工程桩,部分专用立柱桩为~b900mm钻
孔桩,立柱上部为角钢4L140×12-4L160×14组成钢
构柱.各道支撑周边的围檩通过地下连续墙的预埋钢
筋紧相连接.基坑围护结构平面布置图见图1.
5.3施工栈桥布置
本工程现场场地非常紧张,几乎没有材料堆场
与泵送混凝土的场地,同时考虑运土汽车的走向需
要,故以第一道支撑的东北角撑区与对撑区范围作
为施工栈桥.东北角撑区的施工控制活荷载为
50kPa,在角撑上现浇350mm厚强度为C30的板,
该区角撑的大小撑杆均加大截面尺寸与配筋,大角
撑杆截面为900mm×1400mm,上,下部各配12~22
主筋,箍筋为l2@150六肢.并且在大角撑杆下增
密立柱桩,即大角撑杆的跨度不大于6m.此角撑区
作为挖土机械与运土卡车作业及运行通道.
对撑为三肢桁架式,施工控制活荷载为15kPa.
对撑的大小支撑杆均加大截面与配筋,对撑的大支
撑杆截面为900mm×800mm,上,下部各配12~22
图1基坑支护平面布置图
注:
未注明支撑顶标高一1.700
主筋,箍筋为10@150六肢.三肢式对撑的中间
对撑大杆下加密立柱桩.对撑区的施工栈桥构造为
装配式,即在混凝土支撑杆上沿对撑的纵向铺设槽
钢[16@500,槽钢顶铺设8×3.5钢管@150,钢
管与槽钢点焊固定,钢管上铺设18mm厚九夹板,
作为堆放材料及加工场用.
5.4栈桥梁抗弯算例
以东北角撑区临空边梁为算例,简化为5跨连
续梁,每跨度为6m,角撑大梁间距为5.90m,现浇
板厚为0.35m,临空边梁截面为0.90×1.40m,在
恒,活荷载作用下简化的计算简图如下.其中活载
q2=1.4×50×5.9/2=210kN/m,活载集中力P.为
抓铲(或长臂反铲)最不利工况下全部作用于边梁,
P,为运土卡车满载时前,后轮各以3/4的荷载
直接作用于边梁.
图2栈桥临空大梁桓载作用下的计算简图
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杨根良等:
深基坑中施工栈桥的应用
q2=210kN/mq
图3栈桥临空大梁活载1作用下的计算简图
q3=210kN/mq3
图4栈桥临空大梁活载2作用下的计算简图
P.=1044kNP3=378kNP2=126kN
图5栈桥临空大梁活载3作用下的计算简图
图6栈桥临空大梁活载4作用下的计算简图
根据栈桥临空大梁在上述恒载及活载最不利布
置作用下,并考虑大梁两端的土水侧压力作用,最终
以压弯构件(混凝土C30)计算得截面配筋如图7,大
梁顶边上翻300mm×200mm是作为安全防护用的
翻边.
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图7栈桥临空大梁截面
5.5基坑挖土
土方工程量约1l万m多,根据本基坑工程的
实际情况,出土口位于东北角,向密渡桥路运出土
方.基坑内的运土坡道按空间弧形布置,自卸式运
土汽车直下至坑内第二道支撑水平面,该水平标高
以下土方用两台小型挖土机短途驳运至东北角,再
用站在第一道支撑面的长臂反铲挖出装车外运.土
方分四层均匀挖土,均自南侧向北侧开挖.第一层
土方挖至第一道支撑底,第二层土方挖至第二道支
撑底,第三层土方挖至第三道支撑底,第四层土方挖
至坑底设计标高.坑底最后的30cr/i土方及承台,
她梁土方由人工开挖塔吊配合运土.机械开挖土方
中,边坡坡角不得大于1:
1,以防止土体滑坡,影响
支撑立柱的稳定及工程桩倾斜断裂.地下室的底板
以后浇带为界,分为6块,即6个流水作业的施工
段,故基坑挖土顺序自南向北密切配合施工段的流
水作,I.
6结语
深基坑支护的水平支撑和挖土施工栈桥统一考
虑设计,解决了深基坑的土方开挖问题,尤其适用于
周边施工场地狭小的深基坑.由于栈桥梁是第一道
水平支撑,桥面板是钢质路基箱或现浇混凝土,施工
简便,节省了搭设临时栈桥的费用及工期.施工栈
桥在基坑内布置的合理性是最大限度发挥机械挖土
工效的关键点,必须因地制宜地进行施工栈桥设计.
施工栈桥的精心设计,加之基坑施工机械挖土的精
心施工,使超深超大基坑在现场很狭小的工程中应
用施工栈桥,取得了显着的效益.
参考文献
[1]龚晓南,高有潮.深基坑工程设计施工手册[M].北京:
中国建
筑工业出版社.1998.
[2]江正荣,赵自缙,赵帆,等.建筑施工手册(第4版)[M].北京:
中国建筑工业出版社,2003.