1、 高空连廊悬挑支模疑难问题解决高空连廊悬挑支模疑难问题解决 中天一建中天一建/技术发展处技术发展处 1 工程概况工程概况 本项目共有 8 幢高层住宅,楼层层高为2.9m,每栋住宅楼从 14 层15 层北外立面有一大悬挑连廊,如图 1 所示。连廊底结构标高为39.0240.47m,连廊的板厚为 100mm、120mm,板配筋为双层双向8200,混凝土标号为C30。高空连廊尺寸为 1.6 m17m,连廊离主楼外墙边的距离为 3.450m、4.600m;东西两端锚在楼梯间框架梁上,梁截面为 200550mm;连廊中间由主楼内剪力墙处外伸的 4 根挑梁支撑,悬挑梁截面为 200700/470mm;连廊
2、梁截面尺寸为 200470mm,在连廊南北两侧设置有折梁,如图 2 所示。(a)三个单元连廊立面图 (b)两个单元连廊立面图 图 1 连廊立面图 (a)三个单元连廊平面图 (b)两个单元连廊平面图 图 2 连廊平面图 中国江西省南昌市之龙湖新建区长望路项目总承包工程中国江西省南昌市之龙湖新建区长望路项目总承包工程位于南昌市新建区长富大道(中石化长堎加油站旁),由南昌洪睦置业有限公司主持开发建设。项目类型为住宅小区,总建筑面积为 108176 平方米,最高建筑高度为 52.2m。项目本标段施工内容包含 8 栋 18 层高层住宅楼、1 层地下室、幼儿园和局部商铺。楼梯间 楼梯间 楼梯间 连廊 连廊
3、 楼梯间 连廊 楼梯间 空中连廊 空中连廊 2 难点分析难点分析 2.1 难点分析(1)连廊底结构标高为 39.0240.47m,模板工程支模高度较高。(2)连廊离开主楼外墙距离最远 4.600m,最近为 3.450m,悬挑长度较长。(3)连廊长度细长,长度为 17m;连廊上有折梁形成踏步),高空连廊混凝土浇筑方量约为 7m3(约 16.45T),该部位模板支模架搭设难度大、要求高。综上所述,在主体结构阶段进行高空连廊施工是本工程待解决的疑难问题。3 悬挑方案选择悬挑方案选择 为了解决高空连廊施工这一疑难问题,项目部编制了专项方案,选择采用主楼悬挑下撑方案。3.1 主楼悬挑下撑方案(以三个单元
4、连廊为例)(1)从主楼一共悬挑 40 根 16#工字钢,如图 3 所示。(2)16#工字钢下方依次为 2 根纵向布置的22#B 工字钢和横向布置的 12 个 16#型钢三角支撑架(牛腿)。根据楼层平面图,楼层边缘凸出部位三角支撑架的长度为 3650mm,凹进部位三角支撑架的长度为 4800mm,如图 4 所示。(3)16#工字钢上方搭设连廊支模架以及外架。(a)牛腿、16#悬挑工字钢布置图 (b)牛腿布置图 图 3 主楼悬挑下撑平面图 (a)3650mm 牛腿 (b)4800mm 牛腿 图 4 主楼悬挑下撑剖面图 方案经监理和甲方审核后,甲方认为主楼凹进部位的三角支撑架长度过长,三角支撑架上端
5、与主楼连接处的梁,其抗拔和抗扭承载力无法满足要求。随后公司技术处计算了三角支撑架上端最不利情况下的拉力,由设计院对连接处梁进行复核,结果是:三角支撑架上端与主楼连接处拉力为 160kN,连接处的梁无法满足抗拔和抗扭的要求,会导致梁破坏。经过项目部、公司、监理、设计和甲方等多方多次讨论之后,提出了主楼悬挑下撑+楼梯间下撑方案。3.2 主楼悬挑下撑+楼梯间下撑方案(1)从主楼悬挑 16#工字钢,悬挑工字钢总长为 9m,悬挑长度为 4550mm,在 16#悬挑工字钢上方搭设连廊支模架以及外架。(2)16#悬挑工字钢下方设置 2 道横向布置的 22#B 工字钢,内侧工字钢距墙外侧间距为1550mm,工
6、字钢间距为 1900mm。横向工字钢下布置纵向三角支撑架支撑,三角支撑架采用16#型钢,外伸长度为 3550mm,焊接在楼层剪16#悬挑工字钢 4800mm 牛腿 3650mm 牛腿 力墙的预埋板上。(3)针对主楼在靠近楼梯间部位凹进去部分,在两个楼梯间各设置两个横向的型钢三角支撑架。楼梯间部位的三角支撑架焊接于楼梯间内侧梁上的预埋板上,因楼梯梁截面较小,承载力较小,故楼梯间采用对撑的形式,在楼梯间设置16#工字钢拉梁,将内侧梁所受的拉力传递给外侧梁,由两根梁共同承受。(4)楼梯间的三角支撑架与横向设置的22#B 工字钢表面标高一致,为防止楼梯间部位三角支撑架对楼梯间梁的影响,楼梯间的三角支撑
7、架与横向设置的 22#B 工字钢之间采用长圆孔连接,22#B 工字钢既能承担部分竖向荷载,同事不增加楼梯间的三角支撑架水平荷载,加强对梁的保护作用。楼梯间支撑架、对撑设置和长圆孔设置如图 6 所示。(5)两楼梯间主楼部分有两根长为 800mm的外挑梁,而三角支撑架设置在剪力墙部位,该部位设置三角支撑架势必会影响悬挑梁施工,经甲方与设计协商,采用三角支撑架切割转钢骨梁的施工方法。即该段梁先不浇筑,预留好钢筋。预埋锚板,焊接固定三角支撑架,等悬挑连廊施工完毕,切割工字钢,留下部分工字钢作为钢骨完成外伸梁的浇筑。图 5 主楼悬挑下撑+楼梯间下撑平面图 (a)主楼悬挑下撑剖面图 (b)楼梯间下撑剖面图
8、 (c)长圆孔设置 图 6 主楼悬挑下撑+楼梯间下撑剖面图 图 7 主楼 14 层外伸梁 图 8 三角支撑架转钢骨梁固定节点 4 计算复核计算复核 针对该方案计算了三角支撑架上方的所有荷载,方案中虽然楼层中 16#悬挑工字钢有锚固,但是计算中为了偏于安全考虑,认为 16#悬挑工字钢不起支撑作用,计入三角支撑架上方所要计算的荷载中。(1)三角支撑架上部荷载主要有钢筋混凝土结构、模板、方木、钢管脚手架、16#工字钢、22#B 工字钢、施工荷载、施工人员和设备荷载等。荷载传递路径为:16#工字钢22#B 工字钢三角支撑架主楼。按照最不利原则选取所受荷载最大的三角支撑架计算,将其上部划分为三个计算区域
9、,如图 9 所示。根据传力路径,荷载转化为三个集中力分别作用于三角支撑架的 A、B、C 三个点,计算得到 A 点所受的恒荷载和活荷载分别为 31.57kN 和 22.41kN,B 点所受的恒荷载和活荷载分别为 30.08kN 和 13.7kN,C 点所受的恒荷载和活荷载分别为 2.8kN 和 7.98kN。图 9 最不利情况下荷载计算划分图(2)通过 PKPM 钢结构模块建立模型,根据计算得到的 A、B、C 三个点的恒荷载和活荷载在模型上施加相应的荷载值,并考虑最不利情况下的风荷载,如图 10 所示。(a)支架立面图(KLM.T)(b)恒载图(D-L.T)(c)活载图(D-L.T)(d)左风载
10、工况图(L-W-1.T)(e)右风载工况图(L-W-1.T)图 10 三角支撑架计算模型(3)对模型进行钢架验算得到弯矩包络图、剪力包络图和轴力包络图,同时得到钢梁挠度图、配筋包络和钢结构应力比图,如图 11 所示。(a)弯矩包络图(KNm)(b)剪力包络图(KN)(c)轴力包络图(KN)(d)钢梁挠度图(恒+活)(mm)(e)配筋包络和钢结构应力比图(mm2)图 11 模型计算结果 根据钢结构应力比图可知,柱、梁应力比均小于 1,钢架满足要求。(4)分别计算不同荷载组合情况下(弯矩最大、轴力最大、剪力最大)的支座反力,经过比较得出在轴力最大的情况下三角支撑架上端与主楼连接处拉力最大,为 11
11、2.85KN,如图 12所示。(a)支座反力图(M-max)(b)支座反力图(N-max)(c)支座反力图(V-max)22#B 工字钢 图 12 不同荷载组合情况下支座反力图(5)将计算结果提供给设计院复核,设计院根据最大支座反力对剪力墙的构造边缘构件进行加强配筋,并出具了配筋图,如图 13 所示。(a)剪力墙构造边缘构件加强配筋图一 (b)剪力墙构造边缘构件加强配筋图二 (c)剪力墙平面布置图 图 13 设计院复核结果 5 高空连廊施工操作要点高空连廊施工操作要点 5.1 施工准备(1)技术准备:项目总工组织经理部技术、生产人员熟悉图纸和方案,认真学习掌握施工图的内容、要求和特点,熟悉各部
12、位截面尺寸、标高,并做好相关技术交底工作,逐级交底。(2)进度计划和人员安排:在 13 和 14 层楼面结构施工时由 2 名焊工专门负责三角支撑架制作及螺栓、预埋板预埋施工,预留孔周边采取加筋加强措施,待 14 层楼面混凝土浇筑完成后安排三角支撑架就位,完成三角支撑架的吊装、就位与固定。随后开始安排专业人员(4 人)对横向设置的 22#B 工字钢进行焊接、吊装及就位(包括与三角支撑架的抱箍及与楼梯间梁的拉结),时间为 3 天。由架子工负责在 14 层楼面16#悬挑工字钢的布置,时间 2 天;抽调 8 名架子工对 15 层连廊的支模架搭设,时间为 2 天。(3)材料准备:根据现场施工情况制定材料
13、租赁或者采购清单,清单中包括材料种类、规格、用途以及总需用量,如下表所示。表 1 材料清单 5.2 施工流程 空中连廊施工流程为:13 层、14 层三角支撑架预埋板预埋14 层 16#悬挑工字钢预埋件预埋三角支撑架制作三角支撑架吊装22#B 工字钢、16#悬挑工字钢吊装外架、支模架搭设混凝土浇筑,如图 14 至 19 所示。(a)13 层预埋件 (b)14 层预埋件 图 14 三角支撑架预埋板预埋 图 15 16#悬挑工字钢预埋件预埋 (a)三角支撑架 (b)三角支撑架焊接 图 16 三角支撑架制作 图 17 三角支撑架吊装 图 18 22#B 工字钢、16#悬挑工字钢吊装 (a)支模架 (b
14、)模板安装 图 19 外架、支模架搭设 5.3 连廊各部位施工要求(1)三角支撑架 以 3#楼西单元为例,三角支撑架采用 16#工字钢、悬挑长度 3550mm,在 9-13 轴剪力墙构造边缘构件部位设置锚栓预埋板,安装时采用2M18 安装螺栓,调整标高后将三角支撑架与预埋板进行焊接。遇剪力墙外有挑梁部位,挑梁先预留上部受力钢筋,待后期与飘窗一起施工。为了保证三角支撑架侧向的稳定性,主楼三角支撑架中部采用 8#槽钢稳定杆焊接连接,同时有直径 25mm 的花篮拉杆连接,如图 20 所示;楼梯间三角支撑架采用 8#槽钢稳定杆焊接连接,同时楼梯间两根梁之间设置 16#工字钢拉梁,将内侧梁所受的拉力传递
15、给外侧梁,使拉力由两根梁同时承受,如图 21 所示。图 20 8#槽钢、花篮拉杆设置 (a)楼梯间拉梁 (b)拉梁焊接 图 21 楼梯间 16#工字钢拉梁(2)22#B 工字钢 以 3#楼西单元的空中连廊(1.6m17.0m)为例,22#B 工字钢距离楼层或楼梯间梁中心线分别为 1650mm 和 3550mm,楼梯间三角支撑架上部 16#工字钢与置于主楼三角支撑架上的22#B 工字钢处于同一标高。为了考虑整体性,使所有三角支撑架共同受力外,也为了保证主楼施加荷载之后,楼梯间三角支撑架上端连接处不会因为受到的拉力增大而破坏,所以楼梯间三角支撑架上部 16#工字钢和置于主楼三角支撑架上的 22#B
16、 工字钢之间设置长圆孔,让其左右可以滑动,用于释放水平向拉力,如图 22 所示。图 22 长圆孔设置(3)14 层 16#悬挑工字钢 为了减少 14 层外墙(梁)留洞数量,避免后期处理问题,合理布置 16#悬挑工字钢梁。16#悬挑工字钢主楼部分与 22#B 工字钢采用抱箍抱紧,另外楼梯间部分直接与三角支撑架采用抱箍抱紧,如图 23 所示。16#工字钢上用废弃钢筋(约60mm 长)与 16#工字钢焊接,支撑体系立杆置于焊接的钢筋头上,以防位移,如图 24 所示。图 23 抱箍 图 24 16#工字钢上焊接定位钢筋(4)模板支设及外架搭设 支撑搭设完成后,在悬挑工字钢上搭设模板支架,及外侧操作脚手
17、架,搭设完成后经过验收方可进行混凝土浇筑。(5)混凝土浇筑 先浇筑与楼梯连接部分,待混凝土达到一定强度,再浇筑剩余部分,如图 25 所示。图 25 混凝土浇筑(5)悬挑梁施工 待连廊施工完毕,拆除三角支撑架,在有外伸悬挑梁部位,气焊切割工字钢,留下一部分工字钢作为钢骨梁骨架,完成钢筋调整及绑扎,完成混凝土浇筑。6 总结总结 高空连廊支模是本工程的一大难题,经过多方多次讨论之后,采用了主楼悬挑下撑+楼梯间下撑施工方案。采用悬挑工字钢作为支模架和外架下部支撑,为保证悬挑工字钢刚度和稳定性,悬挑工字钢下部采用三角支撑架支撑,三角支撑架与悬挑工字钢之间设横向工字钢。为分散楼梯间梁的受力,楼梯间采用对撑
18、方式将荷载传递到另一侧梁上,减少固定侧梁荷载。同时楼梯间三角支撑架和横向布置的工字钢之间采用长圆孔设置,减小楼梯间三角支撑件竖向荷载,从而减少楼梯梁所受荷载。对于外伸悬挑梁,采用了三角支撑架转钢骨梁施工技术,完成了悬挑梁浇筑。项目部严格按照方案进行施工,完成了高空悬挑连廊的浇筑,保证了连廊施工的安全,并且保证了施工进度。目前部分楼栋已经施工完成,如图 26 所示。图 26 连廊立面图 该方案具有一定程度上的参考意义,为今后类似工程的疑难问题提供了解决方向。杭政储出【2016】28 号地块二期项目基坑东南角 止水帷幕漏水疑难问题解决 中天二建中天二建/马云晋马云晋 一、工程概况一、工程概况 杭政
19、储出【2016】28 号地块二期项目位于杭州市江干区三官塘路以东,北至建华路和地铁1 号线七堡站,总建筑面积为 107570.86,由商业裙房和 1 栋高层塔楼组成。裙房为 57 层商业,塔楼为 4 层商业裙房加 6 层办公楼。该项目基坑周长约 680m,工程桩采用800mm、1000mm 的钻孔灌注桩,结构类型为框架-剪力墙结构。项目施工场地狭小,南侧为一期住宅(已竣工交付),其中二期基坑围护桩离一期建筑物仅 3m 距离。北侧基坑约4000在地铁轨道50m保护范围内,该部分地下一层。基坑设计分为坑 1、坑2 和坑 3,均采用700mm1000mm 钻孔灌注桩+一道钢筋砼内支撑的围护结构形式,
20、坑 1、坑 2、坑 3 之间用700mm1000mm 钻孔灌注桩分隔;场地南侧,位于地铁轨道保护 50m 范围外为地下三层,基坑设计为坑 4,采用900mm1200mm、1000mm1300mm、1200mm1400mm 钻孔灌注桩+两道钢筋砼内支撑的围护结构形式。坑 1、坑 2、坑 3 与坑 4 之间采用1000mm1300mm 钻孔灌注桩隔开。坑 1、坑 2、坑 3 北侧与坑 4 东侧、北侧采用厚度 600-700mm 的 TRD 水泥搅拌墙作为止水帷幕;其余位置均采用三轴水泥搅拌桩作为止水帷幕。为减少对基坑北侧地铁设施影响,本基坑总体施工顺序为:坑 4 土方开挖、地下室结构施工至0.00
21、坑 1 土方开挖、地下室结构施工至0.00坑 2 土方开挖、地下室结构施工至0.00坑 3 土方开挖、地下室结构施工至0.00。图 1 基坑划分区块示意图 二、问题描述及应急处理二、问题描述及应急处理 2019 年 5 月 23 日,坑 4 土方开挖至第二道支撑梁顶标高时,东南角 5 米范围内,围护桩间出现局部止水帷幕渗水现象,水流不大,项目部立即采用桩间堆叠袋装水泥的方式进行封堵。杭政储出【杭政储出【20162016】2828 号地块二期项目号地块二期项目位于杭州市江干区。本工程总建筑面积约为 107570.86,由 1 栋高层塔楼和商业裙房组成,裙房为 57 层商业,塔楼为 4 层商业裙房
22、加 6 层办公楼,地下室三层,结构为框架-剪力墙结构。图 2 桩间袋装水泥封堵 采取封堵措施后,继续进行土方开挖,期间止水帷幕渗漏现象一直存在,6 月 18 日至 7 月 2日,围护施工单位开始使用高压旋喷桩进行修补止水帷幕,并在基坑外增设2口300mm降水井。图 3 坑外增设降水井 在高压旋喷桩施工过程中,基坑内围护桩间有明显水泥浆流出,修补效果很不理想。坑外增设的降水井,在抽水过程中因粉砂土颗粒直径较细渗入套管,最终导致套管堵塞、降水井失效。7 月 3 日,基坑东南角土方开挖至第二道支撑以下约 1m 时,渗漏情况加剧,同时带入大量泥沙。考虑到基坑安全,立即对东南角区域进行土方回填,回填至第
23、二道支撑梁面齐平,为防止道路下方土体流失,在基坑东侧道路边打设一排拉森钢板桩。图 4 土方回填至第二道支撑梁顶 图 5 道路打设拉森钢板桩 7 月 13 日,由于连日大雨,基坑外水位激增,东南角止水帷幕渗漏情况再次加剧,水流很大,造成基坑东侧市政道路路面开裂,并危及基坑南侧一期住宅楼结构安全。图 6 东南角止水帷幕漏水 图 7 基坑东南角外围土体流失 三、原因三、原因分析及解决方案分析及解决方案 (一)原因分析(1)基坑东侧的 TRD 水泥搅拌墙止水帷幕与南侧的高压旋喷桩止水帷幕交界处没有有效的闭合,出现了渗漏点。东南角围护结构中“一期基坑围护老桩墙”与“二期围护新桩墙”存在重叠交叉情况,导致
24、了后施工的二期围护桩墙与止水帷幕无法闭合。针对此部位,原设计单位出具设计联系单,将原设计中的三轴搅拌桩调整为800500 高压旋喷桩,桩长不变。图 8 基坑东南角止水帷幕变更示意图 以上两处位置未能有效的闭合,出现了渗漏情况,是本次止水帷幕渗漏的主要原因。(2)本项目地下室开挖范围内土层主要为-2 砂质粉土与-1 砂质粉土夹粉砂土,粉砂土是岩石经过风化作用后的产物,颗粒介于细砂土和粉土之间,其颗粒组成中以砂粒和粉粒为主,粘性颗粒含量相对较少,遇水后极易松散化,性状极差,强度与承载力随之降低,而且渗透系数大,遇有压力水极易产生管涌现象,土体流失较快。图 9 地下室结构所在土层示意图(3)本工程基
25、坑开挖最大深度达到 15.8m,水头差较大。该位置常年地下水较丰富,水位较高,根据原基坑围护设计,东南角位置只设置了一口降水井,相邻的降水井间隔达到 14 米,间距较大,数量偏少,且不排除降水井工作失效的可能,按现场降水效果与坑内水位判断,无法满足其降水要求。(4)二期止水帷幕渗漏水位置的标高低于一期住宅地下室底板底标高,经过前期的渗漏,一期地下室板底水路已经畅通,促使了险情的发展。(二)解决方案(1)坑内注浆 7 月 13 日,为了防止基坑险情的进一步扩大,连夜派遣专业施工队伍到达现场。次日,开始针对渗漏点位置进行处理。采用围护桩间砌筑水泥砖挡墙至围檩梁底的形式,砖挡墙基础采用5080mm
26、厚堵漏王找底,在距离底部约 100mm 位置,预留 12 根长度 500mmPVC 管(前期引流,后期为注浆口),再采用 GPBW 三柱塞高压注浆泵进行注浆,直至注浆液从注浆口溢出,停止注浆。注浆参数如下:水泥浆:水玻璃为 2:1(水泥浆水灰比0.8:1,水玻璃浓度为50,压力值3MPa,用此方法随挖随做,共计水泥浆用量 8 吨、水玻璃用量 4 吨)。图 10 桩间挡墙做法立面图(2)加强基坑监测 每天收集基坑监测报表与周边建筑沉降监测报表,针对基坑东南角附近沉降测点、土体水平位移监测点、轴力监测点与水位监测点进行汇总分析;在临近基坑南侧的一期建筑物增设沉降观测点,抢险阶段每半天监测一次,并加
27、强对周围环境、临近道路的日常监测。(3)坑外换填 在基坑外侧靠近渗漏点位置,设置一排拉森钢板桩(桩长 18m)与围护桩墙形成闭合空间。因受周边建筑及地形影响,该区域尺寸约为5.5m3.5m。如下图所示:图 11 钢板桩位置示意图 此区域,用渗透系数较小的淤泥质土进行换填,可阻断渗透水路,同时方便高压旋喷桩施工。图 12 淤泥质土换填(4)坑外施打高压旋喷桩 在基坑外侧换填区域采用型号为 XP-30B 的桩机施打高压旋喷桩(重新设置止水帷幕),各参数如下:桩深 18m,桩径 600mm,压力值 3MPa,提升速度 15cm/min,旋转速度 15r/min,水泥浆:水玻璃比例为 2:1(水泥浆水
28、灰比 0.8:1,水玻璃浓度为 50)。图 13 旋喷桩平面布置图(5)高压旋喷桩加强处理 随着旋喷桩的施打,土方开挖至第二道支撑梁以下,发现止水帷幕漏水得到明显的改善,但局部还是有细微的渗漏点。针对此现象,在原旋喷桩的基础上再施打一排加强处理,各参数不变。图 14 旋喷桩加强处理平面布置图(6)坑外降水井 基坑东南角外侧,增设4口300mm降水井,深度 20m,间距 5m,井底标高约为-19.5m,底板底标高为-15.15m。图 15 坑外降水井 (7)桩间支模浇筑混凝土 随着土方的后续开挖,为避免因再次出现渗漏情况而导致的桩间土体流失,在桩间支模板浇筑细石混凝土封堵,随挖随封堵。图 16
29、桩间支模浇筑混凝土(8)采取引流措施 随着土方开挖至底板底标高,局部桩间位置有出现渗漏点,水流不大,有涌砂的趋势。果断采用桩间砌筑挡墙预留注浆管进行注浆封堵,但随后几天观察,此部位封堵后,不断有新的渗漏点出现,最后决定采用引流的方式进行处理。在基础结构未开始施工前,在已做的渗漏点桩间挡墙中预留引流镀锌管,出水口位置设置阀门,将水引流至指定部位并用抽水泵集中排水。图 17 引流至集水井位置集中抽水(9)筏板区块划分、浇筑筏板 为确保基坑安全,加快渗漏水区块地下室结构底板施工,减少基底暴露时间,经与业主、设计单位沟通,将靠近渗漏水区域的筏板施工段进行拆分,增加临时施工缝,先施工渗漏水区块,再施工剩
30、下区块。如下图:图 18 浇筑区块划分示意图 8 月 27 日开始承台及筏板钢筋绑扎,在施工过程中将引流管预设在筏板钢筋内,引流出水口位置设置在结构集水井处。因水流较小,在集水井部位钢筋绑扎完成后放置存水塑料桶,并用水泵抽水。9 月 9 日渗漏水区域筏板浇筑混凝土。在混凝土浇筑过程中,引流管阀门暂时关闭,待浇筑拆模完成后,再打开,并放置水泵抽水。图 19 渗水区域筏板浇筑完成 四、总结四、总结 本次基坑止水帷幕渗漏主要原因为:“一期基坑围护老桩墙”与“二期围护新桩墙”存在重叠交叉情况,没有采取任何处理措施,就进行了止水帷幕的施工,导致该位置止水帷幕未完全闭合。今后再遇到此类型问题,一定要建议甲
31、方清除障碍物后再施工止水帷幕。在险情处理过程中,及时进行了坑内土方回填配合坑外道路边打设拉森钢板桩,有效的阻止了坑外水土流失,并在渗漏水点位置采用桩间砌筑挡墙注浆结合基坑外围护桩边打设高压旋喷桩的形式进行封堵,才使基坑得以顺利开挖。随着土方开挖至底板底,渗漏情况未完全得到解决,经商议采用引流的形式进行处理,引流镀锌管预设在筏板内,出水口位置布置在结构集水井处,镀锌管设置阀门,待地下室结构施工完成后再关闭阀门。通过采取上述措施,有效的解决了本次止水帷幕渗漏水问题,可为今后遇到同类问题提供参考借鉴。本次事件也提醒我们,应在过程中加强对周围环境、止水帷幕的日常巡查工作,早发现早处理。高空钢结构连廊整
32、体提升施工解决方案 中天北京中天北京集团集团/技术发展部技术发展部 7 7 工程概况工程概况 本工程为拆改项目施工,A、B 楼混凝土主体结构已施工完成,在两栋主体之间的顶层增加钢结构钢连廊,结构形式为钢结构,建筑面积351.78 平米;连廊结构下标高为 75.42 米,上标高为 77.92 米,高 2.5m,跨度为 29.61 米,宽6.2 米,连梁钢材采用 Q345B 级钢。图 1 A 号楼和 B 号楼实体情况 图 2 连廊最终施工完成情况图 8 8 难点分析难点分析 (1)施工项目位于万科大都会 79 号附近,紧邻鸟巢,南邻北四环,东临北苑路和地铁 5号线,此地段政府管控非常严格,客观影响
33、因素较大;(2)单个构件重量大,最重的达构件 28.13吨,吊装难度大,安全风险高;(3)施工现场场地狭小,且存在地下车库,对运输车辆及材料堆放要求提前策划,施工组织难度较大;(4)安装高度高,连廊结构底标高为 75.42A A 座综合楼(酒店及商业)等座综合楼(酒店及商业)等 3 3 项项位于北京市朝阳区北小营,南邻北四环,东临北苑路和地铁 5 号线,总用地面积为 9825.11 平方米,规划用地为商业、公寓及办公等,总建筑面积为 72889 平方米,地下室为三层,地上为 A/B 两栋高层公共建筑,用地东侧为 A 号楼,建筑高度 79.9m,地上 22 层,地下3 层,外形建筑形状为 L 形
34、;用地西侧为 B 号楼,建筑高度 78.4 米,地上 19 层,1-5 层含有商业,地下 3层,为地下车库,B 楼外形建筑形状为 L 形。A 座楼B 座楼 A 座楼 B 座楼 米,高空吊装水平风荷载影响较大,对吊装的稳定性要求高。综上所述,在车库顶板上进行钢结构连廊提升安装为本工程待解决的疑难问题。9 9 施工方案选择施工方案选择 结合现场施工场地,及设计要求,采用地面拼装+整体提升+局部滑移结合的施工方案,以满足不同部位的施工需求。3.1 施工段划分 钢结构连廊总跨度为 29.61 米,将连廊分成四个施工段,施工段一、施工段二、施工段三、施工段四(图 2)。其中施工段一位于 A 楼 21 层
35、,施工段二位于 B 楼 19 层,施工段三和施工段四为中间泳池结构部分。首先进行 A 楼内部的施工段一,由于该段的特殊性,采用现场拼装进行安装;同时在地面搭设施工段三和施工段四的现场拼装胎架;在 A楼和 B 楼施工完毕后进行整体提升支架的制作和安装;钢连廊构件加工厂加工完成后运输至现场,在胎架上进行拼装;拼装且定位完成后,液压提升装置进场就位;整体提升至某特定的标高后水平滑移施工段二至相应的位置;最后将施工段三和施工段四继续提升至设计标高;完成后续附属结构的施工。(图 3)图 2 施工段划分 图 3 钢连廊整体提升示意图 3.2 钢连廊分段划分 根据现场平面布置和实际的运输要求,加工时将钢连廊
36、的构件分段如图 4 所示,其中施工段二为一整节,由于不在胎架上拼装,根据实际下料分段,施工段三分为分节 2 和分节 3,施工段四为分节 4。图 4 钢连廊构件分段图 各分节重量表见下:钢梁编号钢梁截面钢梁重量(吨)材质GL1-12500(h)x800 x30 x3028.13Q345BGL1-22500(h)x800 x30 x3125.84Q345BGL2-12500(h)x400 x25x255.14Q345BGL3-1680(h)x400 x25x251.86Q345BGL3-2680(h)x400 x25x251.86Q345BGL3-3680(h)x400 x25x251.86Q34
37、5BGL3-4680(h)x400 x25x251.86Q345BGL3-5680(h)x400 x25x251.86Q345B花纹钢板14mm8.25Q235B小计76.66分节1构件重量表 钢梁编号钢梁截面钢梁重量(吨)材质GL1-32500(h)x800 x30 x3017.80Q345BGL1-42500(h)x800 x30 x3120.13Q345BGL3-6680(h)x400 x25x251.86Q345BGL3-7680(h)x400 x25x251.86Q345BGL3-8680(h)x400 x25x251.86Q345B花纹钢板14mm7.92Q235B小计51.43分
38、节2构件重量表 钢梁编号钢梁截面钢梁重量(吨)材质GL1-52500(h)x800 x30 x3014.07Q345BGL1-62500(h)x800 x30 x3114.07Q345BGL3-9680(h)x400 x25x251.86Q345BGL3-10680(h)x400 x25x251.86Q345BGL2-2680(h)x400 x25x255.14Q345B花纹钢板14mm5.97Q235B小计42.97分节3构件重量表 钢梁编号钢梁截面钢梁重量(吨)材质GL4-12500(h)x800 x30 x3013.49Q345BGL5-12500(h)x800 x30 x318.78Q
39、345BGL6-1680(h)x400 x25x256.24Q345BGL6-2680(h)x400 x25x256.24Q345BGL6-3680(h)x400 x25x256.24Q345B花纹钢板14mm7.28Q235B小计48.27分节4构件重量表 3.3 地面支撑架 地面支撑胎架为钢连廊构件现场拼装而搭设,考虑到现场道路通车要求,钢支架高度设定为净高 4.0m。图 7 支撑胎架位置平面图 图 8 胎架三维示意图 图 9 钢连廊地面拼装示意图 3.4 提升支架施工 为了实现整体提升的方案,需要在 A 座和B 座的屋顶临时搭建两个提升支架,A 座和 B 座提升支架均采用现场拼装的方法进
40、行安装,其中B 座支架将材料用吊车吊柱屋顶,根据要求在屋顶拼装完成,A 座支架在施工段一拼装完毕后进行施工,悬挑部分采用汽车吊车进行吊装。(a)(b)图 10 A 座提升支架平面及三维图 (a)(b)图 11 B 座提升支架平面及三维图 3.5 施工机械选择 构件的最大重量为 28 吨,根据 75 吨吊车性能表。当吊车站位中心距离吊物距离为 8m 时,最大吊重为 30t,可满足要求。图 12 汽车吊站位示意图 图 13 汽车吊站位示意图 3.6 整体提升设备(1)整体提升吊点的布置 图 14 吊点布置示意图(2)千斤顶的选择 根据吊点的荷载(图 18)选择千斤顶,在吊点 14 的每个点上布置一
41、台 TX-200-J 千斤顶,共布置千斤顶 4 台。各参数见下表:3.7 提升锚点 在提升支架相应的位置设置提升锚点,上锚点采用双 H400200813,下锚点采用30mm、40mm 厚钢板组拼而成;提升下锚点安装于梁顶和梁的侧面,其中吊点 1、吊点 2 安装于钢梁的顶面,考虑到施工段二的滑移,吊点 3和吊点 4 安装于钢梁的侧面。(图 15)(a)A 座提升上锚点图 (b)A 座提升下锚点图 (c)A 座提升上锚点图 (d)A 座提升下锚点图 图 15 锚点设计图 3.7 顶板回顶设置 在施工过程中需要用到大型吊装设备,且吊车的行驶路线及站位均在地下室的顶板上,连廊现场拼装需要搭设拼接平台,
42、根据地下室原设计荷载,需要在地下一层至三层的相关位置进行反顶和铺设钢板处理,反顶的范围见图 16,其中区域 1 的位置为吊车站位,区域 2 的位置为搭设拼接平台;区域 1 脚手架竖杆间距为 1.01.0m,水平杆步距为 1.0m,局部加密区为竖杆间距为0.50.5m(图 17),水平杆步距为 0.5m,区域2 脚手架间距为 1.01.0m,水平杆步距为 1.0m。图 16 地下室回顶区域示意图 图 17 区域 1 回顶支撑平面图 1010 稳定分析稳定分析计算计算 4.1 提升过程的中稳定计算 在整体过程需要验算构件的稳定性,采用midas Gen800 对该过程进行验算,提升过程中有拉点共设
43、置四处。(a)提升点示意 (b)吊点反力验算 (c)强度验算 (d)挠度验算 图 18 稳定计算 经过 midas 软件分析,构件应力比最大为0.2,跨中相对挠度最大为 9mm,均满足要求。1111 提升支架提升支架的设计的设计与与安装安装 5.1 提升支架设计 提升支架采用矩形钢管拼接连接而成,材质为 Q235B,构件之间采用等强焊接连接,施工前应进行检查和复查拼接节点处,并进行加强。(图19-20)图 19 A 座提升支架立面图 图 20 B 座提升支架立面图 5.2 节点设计(1)A 座支点连接 提升支架的生根点均设置于原结构上,其中A 座提升支架固定于室内巨梁上,A-1 支腿主要依附在
44、室内巨梁上,且支撑点位置位于巨梁的中部,故可以靠巨梁的自重来作为一个配重,巨梁尺寸为 2500180012000mm,其内部为填充物为钢渣混凝土,容重为 30kN/m2;A-2 支腿支撑于卧梁上,卧梁位于剪力墙上,卧梁的尺寸为5000600440mm,受压面积为 3 平米,卧梁下 方 混 凝 土 为 强 度 为 C40,抗 压 强 度 为19.1N/mm2。(a)A-1 支腿连接 (b)A-2 支腿连接 图 21A 座支腿连接做法(2)B 座支点连接 B 座提升支架生根于 B 座 19 层,其中一部分位于原结构的混凝土板上,一部分位于新建部分的楼板上,共设置 4 个支腿点。(图 22)图 22
45、 B 座支腿分布图 支腿 B-1 做法见下图,在楼板上开设洞口,在原剪力墙上后植埋件,采用方管 20020010mm 作为拉件,将支腿 B-1 固定;支腿 B-3 支撑于混凝土梁上,在原混凝土梁的顶面后植埋板,采用化学锚栓与原混凝土梁连接,在支腿位置的混凝土梁底部设置临时支撑,支撑采用方钢管;支腿 B-2、B-4 位于 B 座结构钢平台的悬挑钢梁上,其中支腿 B-4 的下部设置临时支撑,固定于钢柱相应位置;(图 23)(a)B-1 支腿连接 (b)B-3 支腿连接 (c)B-4 支腿连接 图 23 B 座支腿连接做法图 5.3 提升支架的施工安装 提升支架施工采用现场拼接的方法进行施工,其中
46、A 座支架的支撑接触部分在屋顶焊接拼接而成,A 座支架悬挑部分在地面拼装完毕,利用 160t 汽车吊将其整体吊装至屋面,并在屋面进行拼接连接。(图 24)B 座支架的安装方式与 A 座相同。(a)屋顶部分安装 (b)悬挑部分拼装 图 24 A 座支架安装 1212 钢连廊整体钢连廊整体提升施工操作要点提升施工操作要点 6.1 施工步骤 采用整体提升的方法将钢连廊提升至设计标高,但是由于施工段二位于 B 座屋顶,无法实现提升,经过详细分析和论证,拟采用整体提升+滑移的方法进行施工。首先在地面支架上拼装施工段三和施工段四,然后再在施工段三上拼装施工段二,在接触面上应进行特殊的处理,以保证能够顺利的
47、滑移。图 25 各段关系图 6.2 施工准备(1)技术准备 1)审核施工图做好各图纸的相符性,提供可行的工厂化制作和现场可施工的深化图,优化原设计图纸。2)做好技术交底工作,逐级交底,切实加强和落实;(2)材料准备 根据施工图纸的要求积极采购原材料,所有原材料的供应必须符合 ISO9001 质量标准的要求;按照现场施工进度排出构件需求计划,考虑构件装车顺序、车载数量、装卸时间和运输路线及时间。6.3 整体提升流程(1)施工段一 A 座内部进行拼装,再按照施工段四施工段三施工段二顺序,在地面支撑胎架上进行整体拼装,并用 75t 汽车吊配合施工。(图 25)(a)施工段四 (b)施工段三 (c)施
48、工段三 (d)施工段二 图 25 各施工段拼装(2)待所有定位和尺寸均符合设计和现场拼装要求后开始提升。(a)三维示意图 (b)开始提升 (c)过程提升 图 26 整体提升(3)提升至滑动方案实施的标高后,施工段二开始向 B 座楼内部滑移,滑移至相对位置后下部施工段三和施工段四继续提升至设计标高。(a)(b)(c)(d)图 27 提升+滑移(4)当整体提升至设计标高后,将施工段一和施工段四进行现场拼接,考虑到整体提升的空间和现场焊接工艺,采用 Z 字型拼接方法,现场拼接采用二氧化碳气体保护焊,采用特殊药芯焊丝来保证焊缝质量。6.4 施工段二的滑移 施工段二需要在提升至距设计标高 2.5m 距离
49、后滑移至相应的位置。由于滑移距离较短,采用导轨+导链进行整体滑移。在地面施工拼装时,施工段三钢梁顶面保证绝对的平整并加设钢导轨,涂抹润滑油,以保证滑移。导链设置在施工段二底部的钢梁上,作为滑移牵引装置。并在 B 座屋面楼顶部位做相应的滑移轨道。整体提升到相应位置后。悬停过程中提升锚作为安全锁锚紧。然后由施工人员将牵引导链,将施工段二滑移至规定位置,在滑移过程中时刻观察并避免滑移方向的偏移。(a)导链 (b)导轨 (c)过程滑移 (d)滑移完成 图 28 滑移示意图 1313 重难点重难点控制控制措施措施 (1)试提升 试提升前要进行全面细致的检查,保证桁架与安装胎架完全脱开。试提升离开胎架 3
50、0cm 后锁定,观察一整夜或 12 小时,观察桁架的变形情况。根据规范要求和本工程的实际情况,测量桁架的位移和垂偏变化情况,并和试提升前的结果对比。提升到位后,锁定千斤顶,然后进行水平方向的调整并加临时固定,合拢。(2)提升过程各点的监控 整体提升过程中,为防止发生意外,每个提升点位下安排一名人员监视该点的行走情况,发现有点位偏移、钢绞线切断、脱锚等现象时,及时通知操作人员发出指令停止提升,进行全面检查和维修后再继续提升。在提升过程中,配备经纬仪、水准仪、全站仪随时观测桁架的位移及标高情况,确保提升过程的安全。(3)提升过程悬停措施 提升千斤顶的导向锚、上锚、下锚(安全锚)三个锚具全部夹紧,导
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