深基坑围护桩支护换撑施工工法

批准：颜廷丰

审核：颜廷丰

编制：李

佳

2012年度参评三级工法 深基坑围护桩支护换撑施工工法

深基坑围护桩支护换撑施工工法

1.前言

随着国民经济的发展和人们对物质、精神生活的追求，一些高层建筑悄然矗立，随之而来较深的基础和地下结构工程给施工增加了很大的难度。有些地下结构埋深达20米以上，对基坑支护的要求非常之高，如何确保基坑支护的可靠性是关键。内支撑作为常见的支护形式的组成部分，常常出现在基坑支护工程中。钢筋混凝土内支撑梁是一种过渡性的支撑体系，当工程施工到一定程度，这一临时性的支撑系统将全面拆除。如何在拆除内支撑前进行换撑，保证基坑的安全及地下室的正常施工是基坑支护施工中的一个难点。也是地下工程施工质量、工期和安全的可靠保证。

我公司于2011年12月份承建的天津铁建大厦项目在深基坑围护桩换撑支护中便应用了回填级配砂石及混凝土传力带施工技术，局部还采用了刚性支承-倾斜撑加固结构，该工程地下二层，地上九层，总建筑面积50207.16平米，地下建筑面积18550.42平米，建筑高度42.3米，桩筏板基础，主体为框架结构，基坑长119m，宽90.55m，开挖平均深度达到9.55m，采用了泥浆护壁钻孔灌注桩支护，内支撑系统由一道冠梁和若干水平支撑梁组成，但是，由于前期基础资料不全，未能准确反映铁建大厦基坑中间水平对撑处地下室结构梁的平面位置，导致了铁建大厦基坑支撑体系钢立柱与地下室主体结构梁在平面位置发生冲突。经过多方面协商和专家论证，最后决定在羽毛球场馆及行车道位置难以实现水平换撑的位置转换为倾斜撑。其余位置采用回填级配砂石及浇筑混凝土板带作为传力介质，将外界土的侧压力传递给结构本身梁板的施工方法。在此基础上，我们经过长期实践，认真学习、对比、总结、归纳,形成本工法，以供广大建筑界同仁借鉴和探讨。

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天津铁建大厦深基坑支护系统

2.工法特点

2.1深基坑采用回填级配砂石及混凝土板带做传力介质： 2.1.1优点：

2.1.1.1传力介质的受力均匀性较好，而且不会影响后续的施工。 2.1.2缺点：

2.1.2.1回填砂石密实度很难控制，对较大基坑的内力传递无法保证，只能起辅助传力的作用 2.1.2.2受上道工序影响较大，而且实际操作工程量较大，操作起来比较麻烦。 2.2局部上下楼层无楼板间隔贯通处外墙采用￠609钢管斜支撑： 2.2.1优点：

2.2.1.1钢管本身支撑刚度较大，而且能前期加工，节省工期，原理简单，安拆方便，不影响后续施工，后期拆除的钢管可以循环利用。 2.2.2缺点：

2.2.2.1 费用较大，若工程结束后钢管不能加以利用，容易造成材料的废弃。 3.适用范围

适用于高层建筑深基坑围护桩水平内支撑转换

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图1.传力带构造剖面图

4.工艺原理

换撑技术就是当地下结构混凝土达到设计强度时，为了施工方便，而将支护桩水平内支撑梁全部拆除，以结构本身强度来抵抗外界土方的侧压力，而外界土方的侧压力需要通过良好的传力介质均匀的作用于结构上，同时采取这种传力措施也可有效预防围护桩体的倾覆。在局部上下楼板贯通的大空间厅堂及汽车坡道处，由于缺少楼板、梁等构件的横向支撑，采取倾斜撑的临时加固措施。天津铁建大厦基坑水平内支撑位于负一层顶板标高以下，若将地下结构一次浇筑到负一层顶板，势必导致钢筋混凝土水平支撑及钢立柱穿透梁板，造成结构构件混凝土浇筑不连贯，增加了结构施工缝，为工程质量埋下了隐患，耽误了工程的进度，为了保证深基坑围护桩的稳定性，同时又不给地下室梁板留下孔洞（混凝土支撑梁处）和增加质量隐患，需将支撑拆除，转换为其他形式支撑，以便后续施工的进行。

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图2.支护桩水平内支撑平面布置图

5.施工工艺

5.1．深基坑钢筋混凝土内支撑换撑总体施工流程图：

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清理肥槽内建筑垃圾 放线确定回填材料及传力带顶面标高 楼板贯通处外墙倾斜撑加固 后浇带及设备留孔传力构件安装 回填级配砂石 混凝土传力带浇筑 混凝土传力带养护 拆除混凝土内支撑

5.2.施工要点： 5.2.1.施工前准备工作：

5.2.1.1 地下室外墙防水卷材及保护墙施工完毕后，组织工人清理肥槽内的建筑垃圾，组织两台水泵将肥槽内积水抽净。

5.2.1.2选择回填材料时，严格控制材料的含水率及含泥量，一般含泥量控制在3%-5%为宜，颗粒级配需要严格按照设计及规范要求选择，避免回填材料中出现架空层和软肋层，保证传力介质的强度和稳定性。

表1. 级配砂石混合料颗粒级配及含量

组分名称 碎石 砂粒 粉粒 粒径（mm） 15-2 2-0.1 <0.1 含量（%） 30-40 40-50 20-30 5.2.2.传力带施工：

5.2.2.1地下二层底板与支护桩之间的肥槽需要用C20混凝土填满，顶标高与底板顶标高相同。这

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一施工可在底板施工时同步进行，避免后期施工的不便及满足时间强度要求。

5.2.2.2放线员需在回填之前将回填材料的顶标高及混凝土板带的顶标高分别弹在地下室外保护墙上，以便工人控制回填高度， 保证浇筑后的混凝土板带厚度均匀一致。回填采用小铲车分两段对侧回填，当回填材料距离设计标高还有30cm时，再用人工找平。

5.2.2.3回填后的材料需要分层夯实，由于夯机的震动荷载较大，对地下结构产生影响较大，特别对有防水要求较高的地下室外墙，容易产生裂缝，另外也容易破坏防水卷材，所以不宜选用夯机夯实，我们传统做法是用水沉，待一段时间回填层沉降完成后，再进行楼板处混凝土传力带的浇筑，在回填砂石材料时，回填厚度不宜过大，分层厚度300mm，回填顺序宜对称施工，这样做可以使结构两侧传力带的稳定状态趋于相同，拆撑后，结构两侧的传力效果趋于相同，使结构两侧的力达到平衡，避免产生多余应力对基础产生破坏。回填后的砂石面要平整坚实。

5.2.2.4混凝土传力板带的浇筑宜一次性完成，尽量避免二次浇注。由于工期要求，可以在混凝土里加入1%-2%的CaCl2早强剂，并提升混凝土一个标号，使混凝土尽早达到强度。并采用不间断浇水方法对其进行养护。 5.2.2.5注意事项：

a拆撑前，主体结构混凝土强度需达到设计强度的80%，方可拆撑。 b混凝土传力板带顶要与楼层板顶一致，传力效果才会好 c支撑结构的拆除顺序应遵循先换撑，后拆撑

d混凝土传力板带浇筑完成后，应保证地下外墙防水卷材后续施工15cm搭接长度要求。 5.2.3.局部楼板缺失部位倾斜转换撑的施工

图3.倾斜支座大样

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图4.侧板处埋板 图5.底板处埋板

5.2.3.1 确定支撑与侧墙、支撑与底板的夹角度数，建议采用45度夹角

5.2.3.2 在侧墙施工过程中预埋钢板，钢板垂直方向为1米，水平方向为0.8米，厚度15mm, 钢板塞焊锚固钢筋，锚固钢筋通过植筋方式固定在混凝土底板内，钢筋在混凝土底板内锚固长度不小于400mm

5.2.3.3 在侧墙预埋钢板和底板预埋钢板处四周施焊固定钢牛腿，上下两个钢牛腿必须同心对应，焊缝必须饱满，确保焊接固定质量。

5.2.3.4在钢牛腿之间架设一根￠609mm、t=12mm的钢管支撑，钢支撑参照原设计图，一端设置固定端，一段设置活络端，必须固定安置牢固。

5.2.3.5 换撑位置的传力带厚度为600mm,传力带中心与支撑端部埋板中心高度一致。 5.2.3.6注意事项：

a确定好支撑的角度和长度、垂直和水平位置。

b需要核实地下室底板顶面和侧墙侧面埋设钢板对地下室底板结构受力是否存在影响。如有影响，需对地下室侧墙和底板进行加强措施。

c钢板埋置时，需注意埋置方向。

图6.钢管倾斜撑加固体系

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图7.底部支点 图8. 顶部支点

5.2.4.地下结构后浇带及设备吊装孔传力构件施工

后浇带传力构件的设置需要通过计算确定传力构件轴力设计值，进而确定传力构件的型号。经理正深基坑软件对铁建大厦实际工况的模拟计算，中板传力轴力设计值为390KN/延米，底板传力带轴力设计值为134KN/延米。

5.2.4.1．侧墙：400mm厚侧墙采用工14型钢，垂直方向间距0.7m ,其他厚度侧墙采用工22a型钢，垂直方向间距1米。

5.2.4.2．底板：羽毛球馆和行车道对应处采用工22a型钢，水平方向间距1m,其余采用水平方向3米间距

5.2.4.3．中板：采用工14型钢，水平方向间距1m，沉降后浇带传力型钢，以塞楔方式固定，型钢端部设置10mm厚端板。

5.2.4.4.中板设备吊装孔，在中板10-11轴与D-E轴之间有7600*7200的设备吊装孔。为保证中板传力延续，再设备吊装孔位置，设置工36a型钢，水平方向间距1m 在型钢1/2跨度位置设置2根（上下各一根）直径20mm的焊接连接钢筋进行减跨，保证型钢的稳定性，后浇带传力型钢，以塞楔方式固定，型钢端部设置10mm厚端板。型钢支撑端部采用钢筋悬吊固定，防止脱落。 传力构件设置要求：

a、传力构件必须平顺，不得有翘曲，保证传力明确。

b、传力构件填塞固定时，必须固定牢固，端部有多余空隙时采取塞填钢板、楔块等方式填充。 c、在传力构件拆除前，需进行保护不得碰撞构件。

d、传力构件端面与构件轴线垂直，地下室结构与构件端部接触面要平整，无破碎和裂缝发展现象。 e、传力构件端部需设置钢筋焊接固定，避免传力构件脱落。

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f、传力构件上方严禁上人和堆放材料。

图9.后浇带及设备洞口平面示意图

t=10mm厚端板工22a工字钢t=10mm厚端板工22a工字钢沉降后浇带地下二层底板沉降后浇带加钢撑做法

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t=10mm厚端板工14工字钢t=10mm厚端板工14工字钢沉降后浇带地下二层顶板沉降后浇带加钢撑做法t=10mm厚端板工36a工字钢t=10mm厚端板工36a工字钢设备吊装孔地下二层顶板设备吊装孔加钢撑做法

6.劳动组织

表2 劳动力组织 序号 工种 人数 分工 1 现场工长 1 现场指挥及调度 2 技术员 1 技术指导 3 安全员 1 施工安全检查 4 质检员 1 施工质量检查 5 塔吊司机 1 操作塔吊 6 测量员 1 测量放线 序号 工种 人数 分工 7 电焊工 6 现场钢构件安装操作 7.施工机械

表3.施工机械配备

序号 机械名称 型号 单位 数量 用途

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2012年度参评三级工法 深基坑围护桩支护换撑施工工法 1 塔吊 qtz-315 台 1 吊装牛腿及钢管 2 防护面具 个 2 施焊防护 3 扳手 300×36 把 3 安装斜撑 4 锤子 把 1 安装斜撑 5 钳子 把 1 安装斜撑 6 米尺 10米 个 1 测量距离 7 墨斗 个 1 放线 8 白线 卷 1 放线 9 碳钢焊条 THJ502 把 1 施焊 10 扫把 把 1 清扫现场垃圾 11 不锈钢尺 2米 个 1 距离测量 12 电焊机 ZX5-500 台 1 焊接牛腿及钢管 13 氧气、乙炔 瓶 2 切割钢板及打眼 14 苯板40mm m2 10 钢板打眼模板 14 钢筋撬棍 ￠20mm 根 4 调整模壳位置

8.质量控制

8.1钢结构施工质量验收标准执行《钢结构施工质量验收规范》（GB50205-2001）的规定

8.2混凝土传力板带施工质量验收标准执行《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）的规定

8.3焊接操作执行《建筑钢结构焊接规程》JGJ81-2002)的规定 8.3.1主控项目：

8.3.1.1倾斜撑制作安装所使用的焊条与母材匹配应符合设计要求及规定 8.3.1.2焊工必须经考核合格，取得合格证书。

8.3.1.3焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷，焊缝应均匀饱满。

8.3.1.4回填材料表面应平整，标高符合设计要求，密实度应符合设计规定。

8.3.1.5混凝土传力带厚度应均匀一致，表面平整，拆撑前，混凝土传力带达到设计强度80% 9.安全措施

9.1 在施工管理中，我们要始终如一的坚持“安全第一、预防为主”的方针、“安全责任重于泰山”的态度，以安全促生产，以安全保目标，杜绝重大人身伤亡事故和机械事故，确保安全生产 9.2由于施工场地作业人数多，交叉作业多，因此，安全防护工作的重点是：高处施工防坠落；基坑周边的防护；外檐安全防护及人行通道防护；各种电动工具、施工用电的安全防护、外电防护等；塔吊及吊装设备安全措施；立体交叉施工作业防物体打击措施。

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9.3施工现场按照符合防火、防风、防雷、防洪、防触电等安全规定及安全施工要求布置，并完善各种安全标识。

9.4专职安全生产管理人员在施工过程中应现场跟踪检查，当发现安全隐患及重大危险源时，应立即向项目负责人汇报，并及时制止违章操作行为。

9.5各类房屋、库房、料场符合公安部门规定的消防安全距离，室内严禁堆放易燃易爆品，禁止在木工加工厂、料场等地吸烟，及时清除现场易燃易爆杂物，氧气、乙炔瓶隔离存放，保证氧气瓶不沾染油脂，乙炔瓶有防止回火的安全装置。

9.6建立完善的施工安全保证体系，加强施工作业中的安全检查，确保作业标准化、规范化。 9.7施工现场临时用电严格按照《施工现场临时用电安全技术规范》的有关规定执行。电缆线路采用三相五线接线方式，电气设备和电气线路必须绝缘良好，场内架设的电气线路悬挂高度和间距符合安全规定。室内配电箱配电柜有漏电保护装置。

9.8工人上岗前，对其集中进行安全生产教育，和安全培训，根据安全措施和现场实际情况，各级管理人员需亲自逐级进行书面交底。

10.环保措施

10.1.成立对应的施工环境卫生管理机构，在施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律法规和规章，加强对工程材料、设备、废水、生产生活垃圾的控制和治理，遵守防火规章制度以及废弃物处理制度、做好工地现场文明施工，美化市容，认真接受城市管理部门管理，随时接受相关单位监督检查。

10.2.将施工场地及作业内容限制在工程建设允许范围内，合理布置，规范围挡，做到标牌清楚、齐全，各种标识醒目，施工场地整洁文明。

10.3.施工现场产生的建筑垃圾、废料应及时清理出现场，各种垃圾、废料应分类回收再利用，防止污染环境，建筑物上空禁止随意凌空抛撒垃圾。

10.4.施工场地道路要指定专人定期散水清扫，形成制度，防止扬尘。

10.5.工地临时厕所，化粪池应采取防渗漏措施。有防蝇灭蛆措施，防止污染水体和环境

10.6.优先使用先进环保机械，采取设立隔音墙、隔音罩等消音措施，降低施工噪音，同时尽可能避免夜间施工

10.7.施工现场垃圾渣土及时清理出场，施工现场出口处设清洗车轮设施，保证车辆不带泥土出场，以防造成周围环境污染。除作业人员配备必要专用劳保用品外，要随时进行消尘处理，防止灰尘飞扬，使灰尘公害减至最小程度。对易于引起粉尘的细料、散料进行遮盖，运输时用帆布、盖套及类似物品遮盖，不在工地燃烧各种垃圾及废弃物

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