天津市第一中心医院新址扩建项目大型深基坑内支撑拆除施工技术
1 工程概况
天津市第一中心医院新址扩建项目施工总承包工程位于天津市西青区侯台风景区东南侧,东临春明路,西临文正路(建设中),南临保山西道,北临保泽西道(建设中)。总建筑面积380 000m2,共1个单体,地上最高层数16层,地下3层。
本工程支撑体系平面如图1所示,基坑长度约322m/335m,宽度约202m/233m,大面开挖深度约为18.500m。基坑放坡区域为放坡卸土+双轴水泥土搅拌桩+抗滑桩(土钉墙)形式,卸土区域以下为灌注桩+2道钢筋混凝土支撑(局部3道)形式。设计卸土高度5m,宽度4m,平台宽5m,采用土钉墙(局部抗拔桩)形式,第1道支撑底标高为-10.900m(帽梁底标高为-6.900m),第2道支撑底标高为-15.600m,采用双轴水泥土搅拌桩止水。支撑竖向受力杆件为钢格构柱,同时在-6.500m标高处设置钢筋混凝土栈桥2处。
2 拆撑重难点
2.1 基坑变形控制要求高
基坑东侧快速路、南侧保山西道均为城市主干道,车流量多且繁忙。路基下埋设有天然气管、供电管、输水管等主要市政管线,对基坑变形控制要求较高。
2.2 工期紧
本工程基坑开挖面积约60 737m2,土方量约117万m3,地下室结构建筑面积18万m2。工期要求460d,支撑拆除属关键线路。基坑支护为2道水平支撑+局部角撑,支撑区域面积大,与地下室结构重合多,拆撑需分区实施,并按施工工况逐道拆除。
2.3 成品保护难度大
由于拆除支撑时,底板或楼板已浇筑完毕,需防止拆除时大块混凝土砸下影响底板或楼板的结构安全和框架柱预留插筋的完整性,因此要严格控制破碎混凝土块尺寸,同时做好主体结构的成品保护措施。
3 拆除方案
常规内支撑拆除方式有人工风镐拆除、爆破拆除、静态爆破拆除、切割拆除、机械破碎拆除等。
1)人工风镐拆除技术投入少,但人工拆除法无法完成大体量支撑工期节点目标,且人工拆撑危险性较大。
2)爆破拆除施工速度快、清理简单、造价较低,但手续办理困难,对周边影响较大。
3)静态爆破拆除较为安全、清理简单、造价中等,但施工速度慢、需要大量施工人员。
4)切割拆除施工速度快、造价相对较低,但对场地要求较高、吊机摆放及运输困难。
5)机械破碎施工相对较快、对场地要求较小、人员投入少,但扬尘较大,对周边影响较大。
综上所述,项目部根据工程整体施工进度与现场实际情况,决定对第2道支撑结构北区采用爆破拆除;第2道支撑结构南区、第1道支撑、角撑采用液压镐头机破碎。
4 支撑拆除主要施工技术
4.1 拆撑原则
1)待基础结构强度达到100%且换撑体系施工完成后,方可拆除第2道支撑,并继续地下3层主体结构施工。
2)待地下3层结构强度达到100%且换撑体系施工完成后,方可拆除第1道支撑,并继续地下2层主体结构施工。
3)待地下2层结构强度达到100%且且换撑体系施工完成后,方可拆除角撑,并继续地下1层主体结构施工。内支撑与楼板位置关系如图2所示。
4.2 机械拆除施工技术
4.2.1 施工流程
施工工艺流程:成品保护→施工机械就位→支撑混凝土破除→钢筋切割→混凝土碎块清理、外运。支撑拆除顺序如图3所示。
4.2.1. 1 机械操作方法
支撑梁结构上进行拆除时采用破碎锤按顺序倒退行走,破碎锤下垫成品路基箱,前一跨施工完成后,翻路基箱到下一跨。悬臂支撑拆除时,需在支撑梁跨中垫设800mm×800mm宽枕木用以做临时支撑。
4.2.1. 2 钢筋切割
支撑梁混凝土采用镐头机破除,每跨支撑梁从跨中向两端逐步破除,所有底筋在混凝土破除完毕后割除。破除时先从支撑表面向里破除100mm,将破出的箍筋从腰部切割剥离,再继续破除内部混凝土并切割纵筋(底筋除外)。待该跨支撑梁混凝土全部破除完成后割除底筋。
4.2.2 机械破碎防护
1)在后浇带、电梯井等洞口位置用1cm厚钢板全部覆盖,避免渣土落入洞口。
2)对地下2层板上墙、柱预留竖向钢筋采用薄膜纸包裹或套上螺纹帽,避免螺纹或钢筋被破坏。
4.3 爆破拆除施工技术
4.3.1 爆破设计原则
1)钢筋混凝土支撑梁采用一般性爆破,要求严格控制爆破振动、飞石、烟尘、冲击波及噪声,爆破要求绝大部分钢筋露出便于气割。
2)支撑临空面较多,爆破单耗取值为1 000g/m3;腰梁临空面较少,爆破单耗取值为1 300g/m3。
3)为了进一步降低爆破对围护结构的影响,每一个爆区起爆时首先起爆冠梁(腰梁)与支撑相交处的单元段。
4)对于支撑梁下方场地不足以提供机械回转的情况,对应的支撑梁采用全部爆破方式进行拆除。
4.3.2 前期准备
1)确定爆破工程级别本次爆破工程一次爆破药量Q≥0.5tc,本次爆破工程为A级。
2)第2道支撑北侧采用爆破方式拆除,混凝土方量约为3 000m3。
3)相关手续办理:安全评估专家会、公安系统异地备案、项目审批、爆前协调会、条件验收、火工品运送等。
4.3.3 施工顺序
施工顺序:纸管预埋→清孔补孔→防护搭建→装药爆破→气割钢筋(机械配合)→回收钢筋、清理土渣→装车外运。
4.3.4 预埋炮孔
在工地浇灌支撑混凝土时,将直径40mm的纸管PVC管插入逐步凝固的混凝土支撑梁中,固化后即形成支撑有序的预埋炮孔。
炮孔布置如图4所示,细部节点如图5所示。
4.3.5 爆破前补孔清孔作业
在支撑拆除前对待爆区域进行补孔、吹孔,未埋孔以及不合格的孔,采用人工钻孔处理,并将预埋孔内残存的纸管杂物逐一清除。
4.3.6 爆破防护前防护的搭建
为防止爆破带来的次生灾害,在爆破前需对爆破区域做安全防护工作。水平防护采用钢管搭设支撑骨架,上铺钢板;竖直侧向防护用传送带由上层支撑挂下并扎牢。竖向预留钢筋防护采用钢管搭设钢管架保护罩并在钢管上斜铺废旧木板进行防护;后浇带区域用1cm厚钢板覆盖,防止渣土掉入后浇带中。
4.3.7 爆破拆除方式
拆除流程:火工品的送达→装药→堵塞炮孔→爆破网络的连接(同时做好爆破防护的补缺补漏)→爆破期间的警戒→等待规定的起爆时间,指挥长下令→总网路接线→充电→准点起爆→爆后检查→警戒解除。
爆破方向如图6所示。
4.3.8 切割、回收钢筋
将爆破后支撑中的钢筋采用气割枪割断并成堆码放。
4.3.9 爆破后格构柱结点破除
对不符合施工要求的格构柱头,先用G10风镐剥离混凝土钢筋至符合要求,后期再用60型号的小镐头机对结头混凝土逐个破除。
4.3.1 0 渣土清理
钢筋吊运出基坑→用汽车式起重机将铲车,挖机等设备吊入基坑→渣土归堆→渣土用钢丝绳网兜吊或用180型铲车水平运输至待填区域→剩余渣土外运。
4.4 拆撑过程监测技术
本项目四周人流量较少,无需要特殊保护的建筑物和地下交通设施等,拆撑施工环境较好,整体拆撑环境平稳可控。因此拆撑期间主要进行3倍基坑开挖深度范围内周边环境监测,包括道路及地下管线沉降监测。
4.4.1 监测点布设
本项目基坑周边共埋设105个管线沉降监测点,点位代码:GX1~GX105;埋设55个周边道路及地表沉降监测点,点位代码:D1~D55。
4.4.2 监测结果分析
由监测数据可以发现,基坑拆除期间周边管线沉降观测点单日最大沉降值为0.2mm(警戒值2mm/d),拆撑期间总沉降值为16.0mm(设计值20mm),周围道路沉降观测点单日最大沉降值为0.67mm(警戒值3mm/d),拆撑期间总沉降值为26.0mm(设计值30mm)。参照相关规范要求,可以知道,拆撑期间周边道路及地下管线的沉降速率和总的沉降值均小于规范预警值,故拆撑及爆破期间沉降不会对周边道路及管线产生较大影响。
5 结语
基坑混凝土支撑拆除方法有很多种,如何根据项目实际情况合理选择拆除方法是施工关键。本工程采用机械+爆破相结合的拆撑方法,成本低、工效高、施工快、对周边环境影响较小,同时保证了拆撑过程中地下室结构的安全、文明施工和环境保护,为今后类似工况的工程施工提供了参考和借鉴。
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