基坑腰梁钢管带换撑施工工法

基坑腰梁钢管带换撑施工工法

1 前言

1.0.1 内支撑体系作为常见的支护形式经常在基坑支护工程中应用。锚杆加基坑腰梁是一种简便的过渡性的内支撑体系，随着结构的上升，原有的腰梁体系便成为结构上升的阻滞，这一临时性的支撑系统将被全面拆除，必须及时转换支护方式，以便施工顺利进行。一般腰梁内支撑转换常用全板式转换，将腰梁承担内力传递于底板，但该转换方式成本高，工艺相对复杂。腰梁板带式内支撑转换具有受空间限制较小，工序简单，施工时间短，材料损耗低，施工质量好，转换效果明显可靠，不影响其它分项工程施工等特点。绿城清水湾棕榈苑项目基坑腰梁拆除后采用在结构底板后浇带上埋设钢管带进行换撑传力至底板。工艺简单实用，成本较低，取得了良好经济效益和社会效益。经总结形成工法。

本施工方法通过采取一系列技术措施，使在拆除内支撑腰梁后水平应力进行换撑，保证基坑的安全及地下室的正常施工，施工工期比混凝土梁式，全面板式大大缩短，节点工期如期实现，同时材料成本及损耗都大大降低，取得了明显经济效益。钢管用材、工艺简便，成本低，比使用其它型钢（槽钢、H型钢、角钢）要低10%；钢管带换撑比全面板式换撑成本低10%。综合比较，总换撑成本降低20%。钢管带、楼板换撑传力稳定；分段施工，提高劳动效率。要求施工场地小，施工效率高；施工的工艺、设备、劳动力等因素与其他措施相比相对简易。

1. 特点

2.0.2 钢管带、楼板换撑传力稳定；

2.0.3 钢筋与钢管焊接以固定钢管位置；

2.0.4 后浇带处钢筋保持连接

2.0.5 分段施工，提高劳动效率。要求施工场地小、施工效率高；

2.0.6 施工的工艺、设备、劳动力等因素与其他措施相比相对简易。

3适用范围

本施工工法适用于基坑工程腰梁拆除采用在结构底板受力转换进行换撑的情况。

4 工艺原理

本工法提供一种基坑腰梁钢管带换撑施工方法，用于拆除内支撑腰梁后水平应力传递至其他结构的情况。腰梁是设置在基坑支护结构中上部（地下一层底板至基坑顶部之间）传递结构与锚杆支点力的钢筋混凝土梁。当基坑壁面紧贴地下室外墙时，地下二层结构施工完毕后，突出于基坑壁面350mm的腰梁阻碍了地下一层的施工，必须拆除。拆除前应对腰梁承受的荷载进行换撑传力。此时，地下一层底板施工完毕，且留有后浇带，可将腰梁受力通过在地下一层底板后交带位置埋设钢管，钢管采用φ50壁厚3.0钢管@500，两端各锚入后浇带两侧楼板250mm。通过钢管带将力传递至底板，然后拆除腰梁。

5 施工方法

5.1施工工艺流程及操作要点

模板架设→钢筋排放→钢筋与钢管焊接→浇筑混凝土、养护→拆除模板，垃圾清运

拆除回顶→换撑

5.2 操作要点

5.2.1 施工准备

1. 施工前认真分析现场条件和整个施工长度安排；
2. 检查并准备好相应的模板、混凝土和钢筋等材料及现场待接入的水电系统，材料设备采购入库，相应施工机具准备到位；
3. 组织安排施工人员熟悉工艺流程、安装要领，进行安全技术交底，提供作业指导；
4. 材料验收：检查产品合格证、出厂检验 告、进行外观检查；
5. 操作人员持证上岗。

5.2.2 后浇带处的模板支撑

1 施工模板必须具有足够的强度、刚度，以保证结构物的几何尺寸均匀、断面的一致，模板表面要求平整光洁，强度高、耐腐蚀。对模板的接缝要求接缝严密，不允许漏浆。模板工程必须从施工放线、模板的选材、设计、制作与安装、浇筑过程控制。

2 为确保结构支撑体系的安全，后浇带模板采用独立的支撑体系，与平台模板连接处断开，不影响平台模板的拆除。后浇带龙骨与相邻板块断开，长度不得影响两侧板块的模板拆除。

3 后浇带两侧梁属于悬臂结构，应在梁底中间部位采取加密支撑钢管。后浇带的留槎在梁的部位使用双层孔眼铅丝 ，背面用钢筋固定牢靠；在板的部位使用竹夹板根据钢筋的间距锯口支设，以确保钢筋保护层的准确。

4 后浇带跨内的梁板在后浇带二次浇筑混凝土前,两侧结构长期处于悬臂受力状态,在施工期间本跨内的模板和支撑不能拆除

5 模板和支撑必须待二次浇筑混凝土强度达到其设计值的75%后,按从上往下的顺序进行拆除。因此,在施工中应注意将后浇带的模板及支撑与周围结构的模板及支撑分开,避免误拆除。

6 在后浇带二次浇筑混凝土前后,要在一定时间内进行沉降监测,并记录在案。

7 原结构设计为简支梁板时，由于后浇带的留置，结构受力转变为悬挑梁板，因此在后浇带处需要设支撑，避免因结构受力的变化造成梁顶开裂。

后浇带模板施工

后浇带模板钢筋施工

5.2.3 钢筋工程

2 加工机械必须经过检测合格方可使用，操作人员均为专业工人，持证上岗。

3 基础钢筋开始绑扎前，基础底线必须验收完毕，特别是在墙体、柱插筋位置、基础4 梁或墙边线等位置线用油漆在墨线边及交角位置划出不小于50mm宽、150mm长的标记。

5 底板浇筑并保留后浇带，沿后浇带埋设φ48 mm壁厚3.5 mm钢管@500，两端各锚入后浇带两侧楼板250mm；

6 底板钢筋绑扎时，需将钢管预埋到后浇带板中线位置，并采用Φ18 mm钢筋将钢管与板底纵筋进行焊接，固定钢管。

7 钢筋绑扎确保位置、规格正确，钢筋接头位置须保证同一截面接头数量要求，对长短不一的接头位置进行调整。钢筋的搭接长度和锚固长度必须满足设计和施工规范的最小长度要求。

8 对与设计要求的在后浇带处的加密钢筋，必须在第一次施工后浇带一侧钢筋绑扎时完成；

9 焊接过程中应及时清渣，焊缝表面应光滑， 焊缝余高应平缓过渡，弧坑应填满。搭接焊形成焊缝中引弧；在端头收弧前应填满弧坑， 并应使主焊缝与定位焊缝的始端和终端熔合。

10 钢筋绑扎成型后搭设人行走道，防止直接在钢筋上面行走造成板筋塌陷，并派专人负责随混凝土浇筑随检修。

11 后浇带部分结构钢筋不切断，并配置适量的加强钢筋（不少于垂直后浇带处主筋面积的一半）。

后浇带预埋钢管剖面

后浇带钢筋绑扎图

5.2.4换撑施工准备

1、破除方案。考虑到工期、作业环境条件，。采取静力破碎+人工破拆法，控制施工范围，确保周围建筑及设施的安全。

2、 技术准备。做好实地勘察工作，对所拆除的构筑物结构情况都必须有较为详细的了解。在对所拆除的构筑物结构进行细致了解的基础上，制定切实可行的拆除措施；对临近建（构）筑物，根据现场情况做好各项保护措施；

3、技术交底。拆除支撑时做好对主体梁板的产品保护措施，由于腰梁距离负一层楼板高度为2m左右,在支撑梁拆除前必须在已浇筑的负一层混凝土楼板上面，腰梁下部搭设脚手架操作平台，该操作平台高1.5m，宽2m沿腰梁布设。

腰梁剖面

5.2.5 腰梁破除顺序

1、按设计的程序安排，配合主体结构的施工进度划分区域，分块、逐段进行拆除。结合本工程的实际情况，拆除腰梁采取从东西向向北推进，当负一层梁板混凝土达到养护期后即开始拆除，清运钢筋混凝土块工作在实施拆除的第二天即开始同步进行，使混凝土块粒径小于40厘米，腰梁破碎结束后采用人工清理结合塔吊吊运至基坑外侧临时垃圾堆放场地，再有装载车直接装车外运出去，清运工作在破碎结束后2－3天完成。

2、拆除时，甲方及监理部门，可进行监测，发现情况及时联系研究，以确保在安全前提下完成支撑拆除工程。

3、每天的静力破碎时间，根据协调会上各单位负责人协商后确定，破碎前作好安民告示工作和做好警示以及控制范围工作。

传力钢管与坑壁节点大样

锚索剖面图

5.2.6 换撑工艺流程措施

1、换撑带布设施工

1）、地下一层楼板支模，预留后浇带，沿后浇带埋设φ48壁厚3.5钢管@500，两端各锚入后浇带两侧楼板250mm。

2）、浇注地下一层楼板混凝土。

3）、地下一层楼板混凝土达到80%强度时，开始拆除腰梁。

2、静力破碎

1）、操作前准备：首先确定当天气温、药剂温度、拌合水温度、岩石温度、容器温度是否与产品要求相符合；检查药剂包装是否破损。操作前确定已准备好以下材料物品：

a、药剂；b、洁净拌和水；c、盛水桶、拌和盆和水瓢；d、捅棍（水平灌装）；e、防护眼镜；f、橡胶手套；h、备用洁净水和毛巾。

2）、临控面确定：

布眼前首先要确定至少有一个以上临空面（自由面），钻孔方向应尽可能做到与临空面（自由面）平行；同一排钻孔应尽可能保持在一个平面上。临空面（自由面）越多，单位破石量就越大，经济效益也更高。

孔距与排距布置：孔距与排距的大小与混凝土强度及布筋有直接关系，硬度越大、混凝土强度越高、布筋密钢筋粗时，孔距与排距越小，反之则大。见附图。

3)、钻孔

a．钻孔直径与破碎效果有直接关系，钻孔过小，不利于药剂充分发挥效力；钻孔太大，易冲孔。本工程采用直径为38mm的钻头。

b．钻孔内余水和余渣用高压风吹洗干净，孔口旁应干净无土石渣。

4)、装药

a、向下的眼孔，可在药剂中加入22-32%(重量比)左右的水（具体加水量由颗粒大小决定）拌成流质状态（糊状）后，迅速倒入孔内并确保药剂在孔内处于密实状态。用药卷装填钻孔时，应逐条捅实。粗颗粒药剂水灰比调节到0.22-0.25时静态破碎剂的流动性较好，细粉末药剂水灰比在32%左右时流动性较好，也可以不通过捅实过程。

b、砼刚开裂后，可向裂缝中加水，支持药剂持续反应,可获得更

好效果。

c、采用多分灌装小组的方式。每小组由主副两名灌装手组成。取药搅拌时，主灌装手负责取药份量和搅拌，副灌装手负责药剂在搅拌过程中加水。灌装时，主灌装手负责灌装进孔，副灌装手负责确保药剂捣实，完成后用旧麻袋覆盖孔口。各小组采用“同步操作，少拌勤装”的方式操作。即：每组施工工人在每次操作循环过程中负责装孔的孔数不能过多。每次拌药量不能超过实际能够完成的工作量。各灌装小组在取药、加水、拌和、灌装过程中应基本保持同步，可以让每个孔内药剂的最大膨胀压基本保持同期出现，有利于砼的破碎。

d、每次装填药剂，都要观察确定:1、砼；2、药剂；3、拌和水的温度是不是符合要求。灌装过程中，已经开始发生化学反应的药剂（表现开始冒气和温度快速上升）不允许装入孔内。从药剂加入拌合水到灌装结束，这个过程的时间不能超过五分钟。

3、人工破拆混凝土

1）先由塔吊将手持电动工具及气动工具吊至操作平台上，对已采用静力破碎的腰梁进行机械破碎。为加快破拆进度，宜采取多组作业人员作业，当腰梁破碎后再人工将腰梁钢筋进行切割。

2） 腰梁切割时，待同跨段支撑切割并吊装完毕，再进行腰梁与连续墙之间密排钻孔，腰梁以一定距离作为一次吊装，密排钻孔完成时，采用绳锯分别从两端进行切割，切割完毕立即组织进行吊装．

3） 首先从中间将混凝土支撑切剖，当中间块两条切割缝施工完毕，立刻组织吊装。当同跨内支撑拆除完毕方可进行本区域内腰梁的切割。本工程采用75吨履带吊进行吊装，吊装时鸣哨警示，吊装区必须停止其他作业，专人指挥进行混凝土块吊装，然后将混凝土块体吊放到指定堆放场地。吊装时，速度要均匀，构件要平稳，混凝土块体下放时须慢速轻放。对于转角部位，由于上部支撑较密，无法直接吊出的，利用下部支架平台，先用吊机逐步平移，然后再垂直吊出。

5.2.7 地下室底板后浇带传力换撑计算验算

后浇带换撑处板钢筋预留，混凝土后浇，梁和该层结构一起浇筑完成。后浇带位置钢筋不容许断开，地下二层梁板（地下一层底板）钢筋绑扎时，需将钢管预埋到后浇带板中线位置。采用Φ18钢筋将钢管与板底纵筋进行焊接，固定钢管。

待地下一室底板浇筑结束并均达到设计强度，地下室周边密实回填，方可拆除腰梁。

进行腰梁破除施工时，在腰梁下架设圆木进行支撑，为保证圆木的整体稳定性，圆木采用钢管进行拉结。

该体系用于承受腰梁的自重及上部活荷载。然后进行该区域腰梁的混凝土的破碎拆除，减少腰梁破除时对支护桩的扰动影响。确保腰梁破除时腰梁不会整体坠落。

1、计算内容（换撑验算）

1）压力计算

根据设计图纸，锚索间距24000mm，共220/2.4=92根，抗拔力设计平均值为400 KN，腰梁支撑最大内力为36800KN。

负一层后浇带加强传力钢管布置间距500mm，后浇带总长度170米。

则钢管根数（170000/500+1）=341根，每根受力F=36800/341=108KN。

2）抗压力计算

查钢管参数表，材质Q235，公称直径DN50，壁厚3的钢管参数：

惯性矩I=4.591×10cm4,

抗弯截面系数（截面抵抗矩）=6.529cm3，

I与W取其最小值I=1.861×10cm4 ,

钢材Q235弹性模量E=200GPa

长度系数μ的取值，长度系数与压杆两端的约束条件有关，即：

两端固定：μ=0.5

一端固定一端铰接：μ=0.7

两端铰接，μ=1

一端固定一端自由，μ=2

由于本工程两端固定，则其长度系数取值为μ=0.5

由欧拉临界应力公式可得：

P=π2EI/(2μ)2=π2×200×109×1.861×10×10-8/(0.5×2)2 = 350KN

3）抗压安全系数

K=P/F=350/108=3.24>1.2

故经验算，后浇带内埋设钢管支撑满足换撑受力要求。

6、材料与设备

机械设备计划

物资计划