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关键词:钢结构;施工;通病;预防措施
Abstract: steel structure engineering because of its light weight, seismic performance is good, high strength and good plastic toughness, construction speed is quick, economical and practical advantages is widely used in industrial buildings, high-rise residential, luxury items such as office building, the reality of steel structure design, production, installation of a large number of quality problems, must attach great importance to, otherwise it will be benefit to the enterprise to bring huge losses.
Key words: steel structure; Construction; Common fault; Preventive measures
中图分类号:TU391文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)
一、钢结构工程设计过程存在的质量问题及预防措施
(一)设计图纸中经常出现以下一些质量问题:
1、设计图纸应用规范不齐全、不正确。如有的设计说明使用了过时的、已经废止的标准;有的材料牌号、等级不全、高强螺栓、普通螺栓和焊接连接点的标记不明确或未显示。对各类高强螺栓、普通螺栓、栓钉、拉铆钉及其垫圈的规格、型号、性能没有具体标明,而这些均已列入了钢结构施工质量验收规范,并作为强制性条文要求,如果设计图纸未加说明,施工和验收就缺乏依据,造成盲目施工和无法验收的后果。
2、设计总说明未写明工程的安全等级和使用年限。工程的安全等级不同,对焊接等施工检查要求也不同。安全等级为一级的,一、二级焊缝的焊接材料必须复试;安全等级为二级的,一级焊缝的焊接材料必须复试,二级焊缝的焊接材料就不一定需要复试。
3、钢材的材质等级,高强度螺栓的摩试要求不明确。有的设计图纸只写Q235或Q345,不写等级A或B,有的不提摩擦面试验要求,也未明确不作摩试要求,施工单位无所适从。有的施工单位在采购材料后,再让设计院认可,这是对工程质量采取随意性的处理,极为不妥。
4、施工图未注明焊接的坡口形式、焊缝间隙、钝边坡口角度、是否单面焊等。有的施工图,对不同板厚的拼接焊未按规范要求开斜坡,局部应力线过分集中,违反国家技术规范,质量验收往往通不过,又造成无法弥补的缺陷。
5、施工图未注明除锈等级要求。对油漆(涂料)的品牌、材质、漆膜厚度也没有要求,这样,工程施工和验收就没有依据。
(二)设计阶段的预防措施
作为施工单位,取得施工图以后,一定要组织有经验的技术人员进行图纸会审,看看应用规范有没有问题;节点图有没有表述清楚;强制性条文所要求的内容在设计总说明中有没有显示,各种材料的规格、型号、性能、等级、施工的质量要求和工程的安全等级有没有明确;节点设计是否合理;施工中有没有不可逾越的难度等,都要向设计单位预先提出。设计图纸的完善,是确保施工质量的前提条件。
二、钢结构工程制作过程存在的质量问题及预防措施
(一)钢结构制作存在的质量问题
1、在切割、下料时,翼缘板尺寸宽窄不一,造成H型钢与牛腿的尺寸不一致,与牛腿联系的钢梁上下翼缘板错位约一个板厚;切割边缘有较深的切痕,板边有明显的凹陷,或有较深的锯齿印,切割粗糙度超标,拼板边缘切割不垂直度,拼接错边等超标。
2、在组装时,焊接H钢无组装胎架,造成H型钢高度尺寸有偏差,腹板偏中心;翼腹板对接后,焊缝未矫平,有明显凹凸;轻钢腹板不平整,组装前未矫正。
3、在焊接时,轻钢焊接H型钢翼板开料后再拼接,焊缝未安装引熄弧板,造成焊缝不饱满,边缘有凹坑未熔合等,与母材不齐平;柱脚、牛腿的焊脚尺寸小于设计图纸的规定,角焊缝塌边现象严重,收弧处普遍低于母材,气孔较多;使用CO2焊的焊缝成形差,宽窄不一致,高低不一致,忽大忽小;手工焊焊缝不直,宽窄不一,咬边现象严重;焊渣飞溅未清除干净。
4、在钻孔时,事前未很好会审图纸,在该开单排孔的地方,开了双排孔,结果未补孔就留存在构件上。如柱与牛腿连接处的H型钢为双排孔,而大梁与次梁相同规格的H型钢为单排孔,但开孔时都开了双排孔,安装后影响了强度和外观质量。
5、在总装时,钢柱牛腿与H型钢梁连接处上下错位,左右错位,未控制好尺寸。
6、在除锈与油漆时:除锈马虎,未达到等级要求,油漆不久就出现返锈、剥落;漆膜厚度不均匀,阳面厚度普遍超厚,可达250μ m,但阴面往往在90μm左右(室内漆膜厚度规定为125μ m);油漆前杂质未清除干净,污物多,高低不平,流挂现象较普遍。
7、在构件运输和堆放过程中,无搁置件垫平堆放,而是随意卸车,杂乱堆放,甚至让构件埋入泥堆水沟中,造成构件变形、碰伤和污染。
8、构件出厂时,钢柱、钢梁的中心线标记未标示,相当普遍,给安装施工矫正检测带来困难。
9、翼腹板拼接长度不符合要求。如翼板拼接长度不应小于翼板宽度的2倍,翼缘板与腹板拼接焊缝应错开200mm以上,腹板拼接长度不小于600mm。但实际往往未达到上述要求。
(二)制作阶段的预防措施
板制H型钢的尺寸要严格控制,最好相应从整根H型钢截取,防止牛腿高差错位。 严格工艺,H型钢组装时,应有组装胎架。如系组立机组装,也应随时检查调整。 钢板应整张大板拼接,采用埋弧焊焊接改善焊缝质量,既省时又省料。 切割应提高操作技能和参数正确,防止割缝、啃边、塌边、熄火、粗糙度过大等。 除锈质量尽可能采用抛丸或冲砂处理样板对比检查,使油漆后粘合良好,粗糙度合适利于摩擦系数的保证。严控油漆厚度,不能忽厚忽薄,防止阴面构件小于标准的油漆厚度,油漆过厚超过125μm,会增加较大的费用,造成无谓浪费。 构件拼接时,排版要按规范要求,控制好拼接长度,防止过短拼接,尽量避免构件端面板的拼缝间隙。 拼制H型钢,应注意矫正质量,控制角变形值和平整度。 构件油漆后应标注构件中心线标记,构件超过20吨应标注起重点标记。 构件在运输与场地堆放时,应有搁置件垫平堆放,防止构件变形,碰伤和污染。
三、钢结构工程安装过程存在的质量问题及预防措施
(一)钢结构安装存在的质量问题
1、钢柱安装时违反操作规程,象蜡烛一样一根根单插起来,当天又无法形成稳固的框架单元,大风一来,造成倒塌。这样的安全事故多次出现,应绝对避免。
2、单位无安装工艺,安装构件无顺序。如有一工业厂房,构件已全部安装完毕,但主钢柱仍没有进行焊接固定,而边上的辅助小钢柱已全部焊接完了。又如,钢柱安装完毕后,应尽快把钢柱底部的垫铁垫平焊牢,然后用细石密实,但有的工地彩钢板已开始安装,柱脚却没有封闭、二次灌浆。
3、锚固螺栓高低不一,柱脚平面事先未测,预埋时移位,形成柱偏位,应先测后埋。
4、安装高强度螺栓,较多的出现以下一些问题:露牙不足,甚至低于螺母;螺栓未拧紧,扭剪型的未拧断梅花头,大六角的没有初拧终拧标记;安装时摩擦面的防护纸未撕掉;高强螺栓作临时固定用,安装后48小时内未漆封;未做扭矩与轴力复试,紧固力矩未按规定计算;摩擦系数试验不到位,有的不做,有的只做一组。拉杆螺栓不拧紧,拉杆不直,腰园孔未用大垫圈,造成螺母与母材接触面太小,极易穿孔。
5、现场焊缝普遍不到位。如刚性连接衬垫焊间隙太小,无法焊透,结果垫板手一拉就掉;衬垫板规格不符合要求,甚至用钢筋代替;焊缝的成形不好,高低不平,宽窄不一,飞溅、焊瘤未清除,咬肉、气孔较多;弧头弧尾不加引熄弧板,出现凹陷等等。
6、图纸会审不仔细,造成安装质量缺陷。如设计图纸未注明在吊车梁翼板上钻孔,施工单位也未提出,结果在安装轨道时采用焊接,造成吊车梁下挠。违反强制性条文中有关吊车梁不允许下挠的规定。
7、围护彩钢板拼缝不密贴,收边不良,“鼻孔”未封堵,影响对雨水的防渗漏和美观。 (二)安装阶段的预防措施
安装构件时应严格按安装工艺顺序进行,当天应形成稳固的框架单元,当不能形成时,应加缆风绳固定,防止出现倒坍事故。 钢构件柱、梁安装完毕后,应尽快调整钢柱垂直度和高差垫铁,然后封闭柱脚,并二次灌浆密实。 高强螺栓要把好扭矩系数和紧固轴力的复试,分别做好制作与安装摩擦面的抗滑移系数。安装高强螺栓控制好施工扭矩,露牙长度2-3扣,不允许高强螺栓当作临时固定螺栓使用,高强螺栓终拧必须在48小时内完成。 加强安装现场焊接质量控制,尽可能选择具有较高水平的焊工焊接,提高焊接质量。
结语:钢结构工程的质量关系到人们的日常生活和生命、财产安全,要从设计入手源头控制,制作、安装过程每一个环节重视质量,加强控制,遵守施工程序和操作规程,坚持质量标准,严格管理,采取有效的预防措施,努力克服钢结构工程存在的质量问题,将这一新型结构不断创新、改善。
参考文献
1.项目准备和设计阶段的成本控制目标随着我国工业化建设规模的不断扩大,各种材料价格日渐上升,对于大型、重型工程装备制造产品生产的工厂来说,应结合市场状况和自身实力,不断提升产品性能,提高市场占有率,降低生产成本,提高劳动效率和经济效益,优化生产工艺、采用先进的设备、扩大生产能力为最有效和最直接的途径之一,形成规模效益。优化生产工艺、扩大生产能力过程中,新厂房是投资比重最大的项目之一,投资成本控制至关重要,采用钢结构形式可以有效节约投资。为了有力保障工厂的经济效益,降低固定资产折旧,降低投资成本,必须有效控制重型钢结构厂房的投资成本。在重型钢结构厂房的项目准备过程中,为了进一步细化对施工项目的成本控制,要从梁柱加工,托架安装以及混凝土浇筑等各个方面设定建设成本的评估值,设计方案确定前对具体的分部工程进行详细的经济性分析和比选,从而加大对施工准备阶段的成本控制。重型钢结构厂房的建设涉及到大量钢材、混凝土、辅料等采购,施工机械的租用和工程设计、监理、咨询等单位的选聘,在施工前的准备阶段对不同施工因素的成本进行市场评估,设立具体的项目成本控制目标。
2.项目施工阶段的成本控制目标在重型钢结构厂房项目的成本控制中,施工阶段成本目标的设立直接影响着厂房建设的实际成本值。为了有效增强重型钢结构厂房施工成本控制的目的性和整体性,在施工阶段成本目标的设立中,必须针对施工中材料费,工人工资,设备使用成本以及折旧费用等进行全面的成本评估,通过对各影响因素进行实地考察与分析,测算合理的成本控制目标。在施工阶段成本控制目标的规划中,还要遵循目标管理和开源节流的控制原则,将成本目标分解到各个分部工程的招标中,设置招标控制价。在施工中,并对钢结构厂房施工中的每一笔预算收支设立对应的核实机制,从而促进重型钢结构厂房施工的每一笔收支与对应的施工队伍相结合,为各项支出的有效控制提供有效的指导。
3.厂房项目运营维护阶段成本控制目标与重型钢结构厂房建设成本目标不同,厂房项目的运营维护成本目标更加强调对厂房建成后的维护成本管理,如重型钢结构厂房构件的维修,建设漏洞的修复以及托梁支架的进一步加固等。为了使厂房项目运营维护阶段成本控制目标更为切实,就要在这一成本目标的规划中结合重型钢结构厂房的施工实际和使用环境状况等内容,并针对重型钢结构构件所处的高温,腐蚀性气体或高浓度粉尘、水蒸汽等环境进行实地考察,分析厂房钢结构和混凝土结构实际使用情况,为重型钢结构厂房的修复与完善设立必要的成本投入目标。
二、厂房项目施工成本控制方案
1.项目设计中成本控制方案项目设计方案是建设项目进行全面规划和实施过程的具体描述,是保证建设项目质量和控制建设项目投资成本的关键。设计阶段是一个承上启下的重要阶段,工程项目建设全过程一般分为项目评估、项目决策、项目设计、项目实施四个阶段。当建设项目立项之后,设计是将决策和设想变为现实的唯一方式,同时设计又是指导建设工程项目实施的工程项目管理合法的经济技术性文件。工程设计中的每一个方案甚至每一个几何尺寸的确定,都涉及到工程设计标准的确定,装修标准选择施工方案的选定,工料机的配备,无不体现到整个建设项目的投资多少。从某种意义上讲,设计阶段规定了建设规模和建设标准,同时也决定了建设项目的投资规模的大小。重钢结构厂房设计方案的选择主要根据厂房建设工程的功能需求和成本控制目标来确定,同时又要兼顾建筑造型。通过设计招标来选符合投资资格要求、相关设计经验较为丰富的设计单位。对于同一个厂房项目的设计,受到设计单位的资质、设计人员的技术水平及其个人的经验爱好和习惯风格等因素的影响,不同的设计单位,不同的设计人员,在不同的时期,完全有可能设计出不同的设计方案。一个优秀的设计方案,既要建筑造型美观、功能齐全,又要造价合理、突出经济性,保证有效地控制厂房造价。在项目设计阶段,对施工的成本构成进行分类,如投标阶段成本控制,技术方案成本控制和施工方案成本控制等。通过对不同工程分项成本的预测和分析,为各分项预期成本设定对应的成本数额,使不同分项的施工预算和成本计划得以全面有效的监管与控制,从而为重型钢结构厂房实际施工中的成本控制创造前提。
2.厂房施工图纸设计中的成本控制在重型钢结构厂房的建设与施工中,施工图纸是工程施工指导的核心,为有效地控制厂房项目的施工成本,必须进一步将成本控制理念落实到图纸设计中。作为重型钢结构厂房施工方案的主体,施工图纸的设计必须综合考虑厂房的建设需求和实际成本控制要求,在保障建筑质量的基础上,使用最少的钢架、混凝土、钢筋等材料,满足厂房建设的实际需求。此外,在施工方案的设计中,为节约建设成本,还可以采用增加托架,拔去支柱的施工设计方案,以此减少重型钢结构建材施工中的立体交叉作业量,从而降低施工成本。
.厂房施工阶段成本控制方法重型钢结构厂房的施工阶段是成本控制目标能否实现的主要阶段。在厂房建设项目的施工过程中,主要从施工组织、人工、材料、设备等方面控制建设成本。在人工费成本的控制中,可以将临时工和正式工的工作日程进行统计和比例分配,以此确定其对应的工资数额,此外,合理的组织工人开展流水施工,通过提高施工队伍的施工效率,以实现对人工成本的有效控制。在对施工材料的成本控制中,为全面对钢材料成本进行控制与监督,必须从钢材采购数量和采购单价两方面进行控制。对钢结构建材的计量与管理手段加以完善,从而保证厂房建设中钢结构建材的定量发放与取用,按照规定的限额对施工钢材进行分批发放,提高重型钢结构厂房的建材使用效率,促进施工成本的有效控制。在重型钢结构建材的材料价格成本控制中,由于价格成本在包括重型钢材自身价值的同时,也包含了运费、物料损耗费用等成本内容,所以在钢材购进过程中,必须对钢材市场价格进行全面调查与对比,并适当的采用招标的方式对材料成本加以控制。在重型钢结构厂房项目施工完成后,为了进一步保证施工成本的有效控制,还要对重型钢结构施工的具体成本进行核算与分析,通过对比预期成本和实际成本消耗,以确定实际施工成本和预期目标的偏差。如果偏差较大,则要更深入地探究成本偏差具体原因,为企业今后厂房建设的成本控制提供必要的参考和建议。
三、重型钢结构厂房建设项目财务成本控制
在工程建设过程中,财务成本的控制与管理的主要形式是财务报表。为了最大限度地保障重型钢结构的财务成本管理质量,要针对厂房建设的成本投入建立相应的模型,并结合成本模型的具体变换方式计算成本投资系数和成本规模。重型钢结构厂房项目施工中的建设项目财务成本控制采用成本投入输出表的管理方式,即通过对重型钢材施工工艺及其对应的价值量进行分析,对比不同施工内容的成本消耗量,对建设方的成本消耗情况进行总结,进而更为全面精准地总结重型钢结构厂房项目施工全过程的成本消耗情况。
四、结语
【摘要】本文结合工程实例,详细阐述了高层建筑地下室基坑支护结构设计处理与施工监测措施,探讨了在场地条件限制下,采用钻孔桩和钢板桩,钢筋混凝土水平支撑和工字钢水平支撑两种不同的支护结构体系结构设计要点和科学验算,对其施工技术进行了扼要介绍,对支护结构施工效果进行了监测和评析。
【关键词】基坑支护;结构设计;支撑;监测
1.工程概况湖南住宅建筑工程东面为小区道路,距路边约20m;南面为单层临建某酒店,间距约5.5m,该临建基础采用600喷粉桩,桩长约15m,但现场观察有部分墙体有不同程度的开裂,是基础不均匀沉降引起的,如果地下室深基坑支护结构有较大变化,就会对该酒店造成较大不利影响;西面为围墙,距离约10m,北面是八层宿舍楼,间距约13m。该建筑物占地成矩形,长55.52m,宽18.5m。总建筑面积约15500m2,楼高15层,设一层地下室,地下室层高分别为4.4m和3.4m,但外露0.9m在地面上。场地自然标高约为-0.90m,地下室基础承台垫层底标高分别为-6.4m和-7.35m,即地下室挖土深度分别为5.5m及6.45m,具体布置详见图1。图1地下室围堰平面图
2.地质条件
按地质钻探资料提示,地质情况按孔深分层如下:0~3.7m为杂填土,松散;3.7~16.7m为淤泥质粘土,饱和流塑;16.7~24.1m为中细砂角砾层,饱和,中细砂松散,角砾稍密;24.1~26.6m为粉质粘土,饱和硬塑;26.6~29.3m为粉质土层,湿坚硬;29.3~55.5m为强风化花岗片麻岩。地下水位较高,地表下约0.84m。
3.基坑支护结构设计方案的选择
根据该建筑物地形及钻探资料,综合分析该地下基坑有如下几个特点:
(1)基坑开挖深度大。
(2)基坑开挖深度范围内是杂填土、淤泥,土性差;地下水位较高。
(3)地下室南面距某酒店只有5.5m,且酒店有约3.0宽洗车槽场地及海鲜水池设在此5.5m范围内。钻孔桩,喷粉桩等机械无法靠近施工。并且一定要保证酒店正常营业,地下室施工时要保证该酒店建筑物的安全。
通过对多种方案综合分析,最后确定地下室基坑南面采用拉森Ⅲ型钢板桩围护,其余三面采用钻孔桩800间距1100围护,钻孔桩外侧采用500、400喷粉桩联成止水帷幕。钻孔桩除基坑底为-7.35m部分采用两层水平支撑外,其余钻孔桩均采用一层水平支撑设计,钢板桩采用两层水平支撑设计。第一层支撑体系采用钢筋混凝土梁(其中钢板桩仍使用HK300C工字钢作腰梁,节点利用焊接钢筋锚入支撑混凝土中),中间设φ800钻孔支承桩。第二层支撑体系采用HK300C工字钢。由于部分基础承台阻挡节在二层支撑的支撑桩上,考虑到不能拖延加设支撑的时间,因而先加设支撑,然后支撑与承台混凝土一起浇筑
此设计方案本着“安全、经济、施工方便”的原则,一方面采用钻孔桩及钢筋混凝土支撑,经济合理,节省工程开支,又能保证基坑支护结构有足够的刚度和整体性;另一方面,钢板桩可接驳加长,使桩锤能悬空施打板桩,以解决场地限制问题;另外,钢板桩的抗渗性能较好,钢支撑安拆方便,施工速度快,且钢板及钢支撑可重复使用。
4.支护结构设计的验算取值
4.1钻孔桩的计算(按等值梁法计算)
4.1.1r、Ck、ψk按20m范围内的加权平均值计算,求得:r=15.9KN/m,ψK=120;主动土压力系数Ka=tg2(45-12/2)=0.66;被动土压力系数Kp=tg2(45+12/2)=1.52;查表得K=1.28;eAh=rhKa=15.9×5.5×0.66=57.7KN/m2;eAq=qKa=2.64KN/m2;
4.1.2基坑面以下支护结构的反弯点取在土压力零的d点,视为一个等值梁的一个铰支点,计算桩上土压力强度等于零的点离基坑底面下的距离为:y=Pb/r(K·Kp-Ka)=2.94m。
4.1.3按简支梁计算等值梁的两支点反力,求得:Po=127.3KN/m,Ra=134.6KN/m。
4.1.4计算钻孔桩最小入土深度to=X+Y,X=10m,求得:to=12.94m;t=1.13×to=14.62m;Lh+t=5.5+14.62=20.12m。综合考虑桩长取L=20m。
4.1.5按剪力为零处弯矩最大,求得最大弯距:Mmax=246.8KN/m。
4.1.6采用800径钻孔桩,每隔1100mm布置,最大弯矩设计值:Mmax=246.8×1.1×1.2=325.8KN/m桩混凝土等级为C25,通过常规方法计算,钻孔桩选配1620(对称配筋,承受最大弯矩每侧配密)。
4.2水平支撑GL1的截面设计。水平支撑GL1的截面尺寸定为500×900mm,作用于GL1的竖向荷载包括GL1的结构自重g=1.25KN/m和支撑顶面的施工荷载q=9.7KN/m2,作用在支撑结构上的水平力包括由土压力和坑外地面荷载引起的围护墙对腰梁QL1的侧向力。可按围护墙沿腰梁长度方向分布的水平乘以支撑中心距确定,即支撑的轴向力为NO=7.5Ra=7.5×134.6=1009.5KN。
水平支撑GL1按偏心受压构件计算。取内力标准值综合系数为1.2,则GL1上的弯矩M=1.2×(g+q)lo2/8=219.1KN/m;轴力为N=1.2No=1211.4Kn,为了构造简便,GL1采用对称截面配筋,经按常规方法计算,GL1上下各选配625,(四肢)。
4.3腰梁QL1的截面设计。
QL1梁的截面尺寸定为500×800mm,围护墙沿QL1梁长度方向分布的水力为q=Ra=134.6KN/m,考虑八字撑的影响,QL1梁的计算跨度按规范取lo=(l+l1)/2=5.0m,QL1梁按连续梁考虑。查表知Mmax=0.107qlo2×1.2=504.75KN/m,最大剪力Qmax=0.607,qlo=408.5KN。通过正截面承载力计算及斜截面抗能力计算,选配625(每侧),(四肢)。
4.4工字钢I30的强度验算。查表Wx=472.3×103mm2;(f)=215MPa,得f=Mmax/Wx=106.9MPa<(f)),所以,采用I30工字钢偏于安全。
4.5钢板桩的计算。基坑深6.5m,经验算是一层内支撑不满足要求,为此要用第二层内支支撑。采用现在拉森Ⅲ型钢板桩,其截面特性:Wx=1600×103;f=200N/mm2;最大弯矩设计值:Mmax=1.2189.2=227.04KNm/m;f=Mmax/Wx=142﹤200N/mm2;考虑到现有钢板桩规格等因素,经验算桩长设计为20m,保证深基坑支护结构安全。
4.6第二道腰梁QL2的截面设计。设计采用H钢HK300C,其截面特征值:A=225.1×102mm2;Ix=40948×104mm4;Iy=13734×104mm4;Wx=2559×103mm3;Wy=900×103mm3;ix=135mm;iy=78mm;沿QL2梁上分布水平力q=1.2×243.2=291.8KN/m;M=0.107qLo2=780.7KNm;f=M/Wx=305<315N/mm2。4.7第二层水平支撑QL2截面设计。GL2梁采用HK300C钢梁,其自重q=1.77KN/m;自重产生弯矩M=22.2KN/m;轴向力No=7.5RB=2188.8KN;ε=M·A/N;W=0.089<30;λ=lo/iy=117;ψb=0.374;f=260N/mm2﹤315N/mm2。以上结构设计理论值经验算,符合设计规范要求。
5.基坑支护结构的施工处理措施要点
5.1钢板桩的施工。
为避免施工打工程桩时震动及土壤挤压对酒店的基础影响,所以靠近酒店(平行于A轴)的钢板在工程桩施工前先打,打完钢板桩后在板桩背后做排水沟。
5.2钻孔桩及喷粉桩施工。全部钻孔桩均在工程桩完成后才进行钻孔施工,钻孔桩采用“跳打”的方式施工。喷粉桩按钻孔桩的施工进度分段插入施工。
5.3挖土施工及支撑的设置和拆除
5.3.1钻孔桩完成后,降土约1.3m深(即支撑梁面标高-2.2m),制作第一层支撑,该层支撑完成后大面积回填300mm厚土,支撑面为不少于300mm厚的准石粉石渣,这样一方面保护支撑不被机械压坏,另一方面有利于运泥车在场上行走。
5.3.2地下室大面积降土时,根据加设第一层支撑后,未加设第二层支撑之前,保证钢板桩安全的验算挖土深度来开挖土方,并且通过研究核算决定,除坑底设计标高为-7.35m的部分和靠A轴至钢板桩的范围内挖土至-5.9m深,并按I-I剖面图所示在靠近钢板桩留设土台外,其余部位均大面积降土至标高-6.4m。这样,通过预留土台,增加被动土压力的土坑力,保证钢板桩的安全,充分利用机械挖土,加快施工速度。实践证明该方法是可行的,但不同的土质其留设的土台的宽度不同。
5.3.3第二层支撑应在挖土后两天内加设完成,不能拖延时间,保证整个支护结构安全。
5.3.4全部桩承台施工完毕后,用石粉、石渣将基坑回填至于-5.9m处,这样,使整个基坑底回复于一层支撑的深度,然后拆除第二层支撑,继续填土至能施工地下室底板为止。
5.3.5第一层支撑(-2.2m)待±0.00楼面施工完毕,围堰桩与地下室外壁回填土方至-3.00标高外才拆除。
5.4降排水处理措施。基坑上部采用集水井和排水沟联合排水,虽然钢板桩及粉喷桩止水帷幕抗渗性能较好,但为防止基坑开挖时的雨水、少量渗水及土层含水量的影响,基坑底四周共设8个集水井,井壁用砖砌筑,但砖缝必须疏水,井内径为1.0m,井底标高比施工面低0.8m,井内设潜水泵,集水井用排水沟纵横联接。这样,由排水沟、集水井和抽水设备组成一个简易的降排水系统将地下水位降低至6.0m以下。
5.5钢板桩的回收。完成±0.00楼面,全部支撑拆除后,采用吊车在A~B轴的楼面行车回收钢板桩。
6.施工监测为及时掌握基坑支护工程的变化动态,对该项工程采取专门监测,对所定的监测内容定时进行观测,印制标准表格,进行数据整理,绘制位移(沉降)-时间坐标图,以观察各参数随时间的变化趋势,及时反馈信息,指导土方开挖和后续工程施工。
观察项目包括:
(1)观察南面酒店及北面八层宿舍楼的轴线标高变化,在靠近基坑支护工程的墙转角及中间各设四个三角标志;
(2)观察东面小区道路及西面围墙的标高位移变化,各设两个标志;
(3)钢板桩墙及钻孔桩墙每隔15m设一点,观察水平位移和垂直度。
监测结果表明:从挖土到地下室工程完工,共进行18次监测,在整个监测过程中,围堰的位移、倾斜、支撑变化均正常,周围建筑物、道路、管线安全。主要监测结果如下:
(1)南面酒店的轴线无变化,最大沉降量为3mm。
(2)东面小区道路及西面围墙无明显变化。
(3)钢板桩最大倾斜13mm,最大移位为18mm;钻孔桩的最大位移为4mm,无明显倾斜面。监测结果也说明此基坑支护结构设计方案是十分成功的,并且说明采用钢板桩和钻孔桩,钢支撑和钢筋砼支撑所组成的基坑支护结构,刚度及整体性良好。
7.基坑支护结构技术经济分析
该基坑支护结构的总造价约为252万元,总设计基坑支护长度为156.95m,平均每延长米的费用为1.6万。基坑支护结构施工工期为52d。这对于主要土层内磨擦角仅为9°且挖土深度超过6m的地下室基坑支护工程来说是比较经济和省时的。
8.设计体会与监理结论
8.1地下室基坑支护结构的设计必须满足强度和变形两个方面的要求,特别是变形问题。
8.2针对不同的情况,采用因地制宜的围护措施,不仅能达到围护目的,而且安全经济省时。本工程基坑围护针对不同现场情况,不同开挖深度,综合采用了钻孔桩、钢板桩、卸土、挖土预留土台、钢筋混凝土内支撑和钢内支撑等方法,即达到设计的目的,而且围护费也合理。
8.3内支撑的设置不仅满足整个支护结构计算内力的合理性,同时还要为方便施工创造条件。本工程设上、下两层支撑均采用对撑及角撑,不仅满足设计内力要求,而且有利于机械挖土,且第二层支撑采用工字钢,用电焊联接,施工灵活方便,缩短工期;工字钢可回收重复使用,降低基坑支护费用。