上海市某越江隧道新建工程位于上海市浦东新区及徐汇区, 工程施工分为盾构段和明挖段, 其中浦东新区第二明挖段基坑长315.4m, 宽23～33m, 最大开挖深度达24m, 两侧紧邻10幢6层居民楼, 基坑围护距离居民楼最近处不到11m, 按常规施工方案对周边居民生活会产生较大影响。工程启动施工时, 现场受到周边居民的强烈阻挠, 工程维稳工作压力很大。为确保工程顺利开展, 在做好现场文明施工及居民沟通工作的同时, 在较短的时间内研发设计并在现场安装了全封闭装配式移动施工棚, 这是上海市首次在深基坑工程中应用可移动式施工棚, 大大减少了深基坑施工对周边居民生活的影响, 同时较好地解决了居民楼通风、采光、隔声等问题, 保障了工程顺利实施。

由于基坑范围较大, 距离居民楼近, 采用整体覆盖固定式施工棚对居民通风、采光会产生较大影响, 考虑设置滑动封闭施工棚, 沿基坑纵向滑动, 以便覆盖整个开挖区域。开挖过程中施工棚可随基坑开挖进展移动, 覆盖现有开挖面。

施工棚采用轻型门式钢架结构, 柱底铰接。由于施工棚需能够整体滑动, 正立面无法设落地的抗风柱, 改为设置抗风桁架支撑围护墙体。为适应滑动要求, 钢结构整体刚度要求较严格, 故适当增大截面刚度及支撑布置, 以避免整体滑动中由于刚度不足产生的破坏。

施工棚平面尺寸32m×32m, 单跨32m, 建筑总高12.2m, 室内净高10m, 可滑动长度120m。施工棚柱系统、屋面系统均为钢结构, 墙面围护系统为C形钢、压型钢板、采光窗等构成, 屋面围护系统为Z形钢、压型钢板、采光天窗等构成。

施工棚由10个台车支撑行走, 其中包含4个台车提供驱动力, 两侧各2个;6个台车为从动台车, 两侧各3个, 台车须承受竖直向下和2个方向的水平荷载, 如图1所示。

另外大棚还自带电气、喷淋及消火栓系统, 当扬尘、烟雾达到一定指标, 自动喷淋系统便自动喷雾。同时大棚采用装配式设计理念, 可加宽、加长、加高等, 并可循环使用。结构安全等级和使用年限如表1所示。

移动式施工棚安装施工是一项集钢结构制作安装、结构支撑与卸载、台车动力驱动控制等诸多专业于一体的综合性工程。

主要按以下步骤逐步实施。

1) 总体思路为先分别安装第一、二榀钢柱和屋面钢梁, 之后安装柱间系杆和支撑形成稳定体系, 后依次安装其他榀钢架, 最后安装屋面围护系统。

2) 围护结构安装先进行屋面板安装, 再进行屋脊帽盖的安装。

3) 电气系统安装主要包含:电力配电系统, 照明系统, 建筑物防雷、接地系统及安全措施, 以及弱电系统。

4) 钢结构安装过程如图2所示, 其中钢结构柱在安装前需临时支撑进行固定, 以保证其在预留台车动力设备空间内不会失稳变形。临时支撑进行设计并满足支撑荷载要求, 待钢结构吊装完成并形成整体稳定体系以及台动力设备进场安装完成后, 此时方可利用临时支撑及液压系统将整体钢结构顶升脱胎, 逐步拆除临时支撑卸载 (见图3) 。

1) 设置专门的验收班组对进场构件进行严格的检查验收, 特别是影响钢结构安装的构件外形尺寸偏差以及连接方式等进行检查。

2) 测量钢柱垂直度时, 充分考虑日照、焊接等温度变化引起的热影响对构件的伸缩和弯曲引起的变化。

3) 尽量减少在成品钢构件上焊接临时设施, 避免伤害母材。

4) 减少构件分段, 尽量在工厂进行加工制作。

5) 屋面板安装时, 注意安装的密实度, 以防止板沿边进水形成渗漏。

全封闭装配式移动施工棚因为有4个驱动马达带动, 可根据施工段的需要在设定的轨道上行走, 这些特点为紧邻居民楼的深基坑施工创造了有利条件, 减少施工对邻近居民生活的影响, 有效化解居民工作压力, 起到很多意想不到的效果, 使工程得以顺利开展。

全封闭移动式施工大棚可有效控制施工噪声、扬尘和光污染, 在进行较大噪声施工 (土方开挖、结构施工等) 时, 可在居民楼和施工现场形成隔离, 大棚的外墙采用双层压型钢板, 中间采用隔声棉, 大大降低了噪声 (见图4) 。经多次测量, 在未安装施工棚时, 近南侧居民楼处为79.0dB, 近北侧居民楼处为81.8dB, 安装移动施工棚后, 其噪声值分别为62.4dB和61.8dB, 其降噪效果可达25%～30%。同时在需要时可“驶离”居民楼前, 从而避免其他固定式施工棚存在的对居民通风、采光及高大建筑物给居民带来的压抑感等问题, 可谓“一举多得”。

全封闭装配式移动施工棚在深基坑工程施工的不同阶段都可发挥有效作用, 大大改善了工人作业环境, 有利于进行精细化施工, 确保工程质量。

1) 土方开挖阶段在施工棚内完成土方开挖, 由于施工棚自带照明系统, 照明条件好, 同时不受风雨天气影响, 需要安装钢支撑时, 施工棚可驶离工作面, 为超高的大型吊装设备创造作业条件, 如图5所示。

2) 结构施工阶段工人可在施工棚内进行支模及钢筋绑扎等作业, 不受天气条件影响, 照明条件好, 作业人员工作环境大大改善, 有利于精细化作业;需要吊装材料或混凝土浇筑时, 施工棚驶离工作面;混凝土浇筑完成后, 施工棚移动返回加罩, 为结构养护特别是恶劣天气条件下的结构养护创造良好条件 (见图6) 。

施工棚采用装配式设计理念, 拆装方便, 可加宽、加长、加高等, 循环使用可大大节约使用成本, 做到绿色环保。

全封闭装配式移动施工棚可根据施工段的需要在设定的轨道上行走, 在邻近居民楼的市政工程, 特别是深基坑工程施工中可发挥其可移动、隔声、防尘等特点, 有效减少施工对周边居民生活的影响, 同时为施工创造良好条件, 可为工程建设与周边良好环境的和谐共存发挥积极有效的作用。主要结论及建议如下。

1) 在深基坑工程中应用可移动式施工棚, 可大大减少深基坑施工对周边居民生活的影响, 同时较好地解决了居民楼通风、采光、隔声等问题, 降噪效果可达25%～30%。

2) 全封闭装配式移动施工棚在深基坑工程施工的不同阶段都可发挥有效作用, 使施工不受天气条件影响, 照明条件好, 作业人员工作环境大大改善, 有利于精细化施工, 同时为结构养护创造良好条件。

3) 大棚采用装配式设计理念, 可加宽、加长、加高等, 可循环使用, 大大降低使用成本, 实现了绿色环保。

4) 建议在以后的工程应用中不断改进可移动式施工棚的结构设计, 使其更轻便、更灵活, 提升隔声效果, 同时具备更多的附加功能。