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摘要:地下室电梯井集水坑土方开挖时遇到砂层或淤泥地质条件时,由于砂层具有透水性,边坡往往难以形成,出现边挖边塌,最后形成一个没有边界、不规则的大坑,从而带来工程量增加和工期滞后等问题,施工难度加大,安全也难以得到保证。为解决这一施工难题,通过研究采用地下室电梯井基坑模板与支护一体化施工技术,已成功应用于多个小区,该施工工艺先进合理,具有良好的可操作性,为复杂工况下地下室电梯井施工提供了技术保障,已应用的工程得到业主的一致好评,下面让我们一起进行探讨。
关键词:基坑模板、支护一体、施工、效益、
一、地下室电梯井基坑模板与支护一体化施工技术的特点
1.特性.
钢沉井施工工艺避免了富水砂层易塌方、难成型的问题,可减少开挖工作面,减少工作量,节约了大量施工成本,并且符合节能环保绿色施工的要求;采用钢沉井代替传统基坑砌筑砖胎膜或支模施工,可大大地缩短工期,提高施工效率,使施工更加安全可靠。
2.适用范围
此施工方法适用于基坑深度在4m以内砂层、复杂地质条件的地下室电梯井施工。
3.工艺原理
采用焊接或螺栓连接组合式钢沉井,代替传统基坑砌筑砖胎膜或支模施工。根据电梯井设计施工图纸尺寸,配置钢模板,然后拼装组合成一个具有一定刚度钢沉井,必要时井内设置钢支撑。在开挖电梯井时,将钢沉井吊装就位,在井内挖土,依靠自身重力和外力施压,克服井壁侧阻后,下沉到电梯井设计底标高,然后在井内安装水泵,浇筑垫层、绑扎钢筋、安装电梯井内模板、浇筑电梯井混凝土,完成电梯井混凝土结构施工。
钢沉井示意图
二、施工工艺流程及操作要点
1.施工工艺流程
施工的工艺流程:钢沉井制作→管井降水→吊装钢沉井就位→钢沉井下沉→钢沉井外侧四周回填→浇筑电梯井垫层→电梯井基坑钢筋绑扎及内模安装→浇筑电梯井基坑混凝土
2.操作要点
2.1钢沉井制作:
根据设计图纸电梯井尺寸,进行钢沉井制作加工,钢沉井应确保其有足够的强度抵抗侧压力;
当钢沉井高度过大时,为方便吊装宜分段制作,采用焊接或螺栓进行连接;并应根据开挖深度验算井体侧压力,确定钢沉井钢板厚度及内支撑的数量和间距;
当钢沉井尺寸过大,应根据计算要求增加内支撑,确保钢沉井有足够的刚度、强度;
4、钢沉井的长、宽尺寸不应大于4000mm,钢沉井内立管间距应小于1000mm,水平方管间距应小于等于1500mmm,立管应采用不小于100mm*100mm*3mm方管;钢板应采用不小于3mm厚钢板;钢沉井制作前应根据施工环境和作业条件等因素进行验算,以确保施工安全和施工质量要求;
5、钢沉井上口应根据沉井尺寸,焊制吊环,吊环应均匀分布在钢沉井四周。
2.2管井降水:
1、钢沉井施工前应设置管井降水,降水应确保电梯井位置处,地下水位降至电梯井底板以下不少于500mm;
2、管井的直径、深度应根据土质含水量进行确认。
2.3吊装钢沉井就位:
1、钢沉井吊装前应根据设计图纸测设“控制网”,作为钢沉井定位的依据;
2、根据钢沉井尺寸和作业环境,选择合适的吊装机械;
3、当钢沉井尺寸大于2500mm*2500mm宜采用吊车吊运。当尺寸小于2500mm*2500mm可采用210型挖机直接吊装。当采用塔吊吊装时必须进行吊装验算;
3、根据定位控制线,将钢沉井吊运至设计轴线位置。
4、钢沉井吊装就位后,应对电梯井位置进行二次复核。
2.4钢沉井下沉:
钢沉井采用挖掘机从钢沉井内挖出淤泥、淤泥质土、砂,开挖应从钢沉井内四周,均匀开挖,确保井体同时下沉,避免钢沉井发生位移和倾斜,当钢沉井位置出现偏差应及时进行纠正,确保钢沉井的位置和垂直度;
2、当钢沉井下沉受阻时,可采用挖机辅助施压,施压应保持钢沉井体均匀受力,严禁采用挖机锤击井体;
3、当沉井过程遇到坚石受阻,可通过人工用风镐进行破碎辅助沉降;
4、钢沉井沉降过程应有专人负责跟踪测量,确保沉降的深度和位置准确,并做好观测记录;
5、钢沉井降至设计标高时,应及时对钢沉井的位置、标高进行二次复核;
6、终沉后钢沉井轴线位移不应大于±1cm,与设计标高误差不应大于±2cm,井体垂直得不应大于1/100H并<1cm。
2.5钢沉井四周外侧回填:
1、钢沉井就位复核标高和轴线后,应及时将钢沉井四周外侧回填密实,回填可采用砂石级配,分层回填,回填应根据夯实机具确定每层回填厚度,并做好隐蔽工程验收。
2.6浇筑电梯井垫层:
1、基坑经验收符合要求后,应及时浇筑混凝土垫层;
2、混凝土垫层浇筑后,未达到设计强度1.2Mpa不得进行上人作业。
2.7电梯井基坑钢筋绑扎及内模安装:
采用钢沉井作为电梯井基坑四周的外模板,根据设计图纸要求绑扎基坑钢筋,钢筋绑扎完成后安装基坑内模板。
2.8浇筑电梯井基坑混凝土:
混凝土时应按300-500mm进行分层浇筑。浇筑时应在下一层混凝土初凝前完成上一层混凝土的浇筑,避免产生冷缝,并将表面泌水及时排走;
在振捣上一层时,应插入下一层50mm左右,振捣时注意振捣棒不允许支承在结构钢筋上;
振捣由有经验的工人负责,严格按照操作规程进行操作,要做到“直上和直下,快插与慢拔,振捣时间一般为20s—30s,但应视混凝土表面不再出现气泡,表面泛出灰浆为准,要防止出现漏振、欠振及超振的现象。
4、防水混凝土应在终凝前进行养护,养护时间不得少于14d。
三、 材料与设备
为保证坑中坑钢沉井的顺利施工,需组织足够的劳动力、机械、材料等,根据施工要求进行以下配备。
1.主要材料准备
根据图纸设计要求准备型钢、加劲板、焊条。
2.主要施工机械准备
序号 | 设备名称 | 数量 | 规格型号 | 备注 |
1 | 履带单斗挖掘机 | 1 | 1m3 | 210型 |
2 | 吊车 | 1 | 5T | 随车吊运输用 |
3 | 气割设备 | 1 | 套 | 切割钢板 |
4 | 电焊机 | 2 | XD1-200 | 钢板接长、钢支撑安装 |
5 | 全站仪 | 1 | BTS-802CA | 测量定位 |
6 | 水准仪 | 2 | DSZ2 | 测量定位 |
7 | 卷尺 | 2 | 50m | / |
8 | 水泵 | 1 | DN50 | |
4.劳动力准备
根据工程量确定所需劳动力。
四、质量控制
1.本工法主要遵循执行以下国家规范、标准、规程:
例如:《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015、《建筑施工安全检查标准》JGJ-2011、《建筑工程质量验收统一标准》GB50300-2013、《工程测量规范》GB50026-2007、《建筑机械使用安全技术规程》JGJ33-2012、《沉井与气压沉井施工规范》GB/T51130-2016、《钢结构焊接规范》GB50661-2011、《大体积混凝土施工标准》GB50496-2018、
2.质量控制措施:
施工材料中的钢板、方管等材料进场必须具有质量证明书和出厂合格证;焊条必须存放在仓库,应做好防潮措施;从事焊接的电焊工人必须持证上岗;钢沉井在加工前,应根据现场机械起吊能力,对钢沉井进行分段制作;并且钢沉井拼接前应将构件焊接面的油、锈等清除干净;工作人员应确保现场钢沉井拼接焊接质量,其焊缝质量,焊缝应进行外观质量检查,并应满足施工图及相关规范要求。
五、安全与环保措施措施
安全措施:挖土、吊装机操作回转半径范围内严禁站人;清土人员严禁在挖土机操作范围内施工;工作人员进入工地现场必须戴好安全帽,扣好帽带,并正确使用劳防用品,严格遵守“安全生产六大纪律”;在基坑开挖后,应在基坑四周设防护栏;吊车应遵守“十不吊”规则,电焊气割应遵守“十不烧”原则;在夜间施工要有足够的照明,不仅要保证明亮的工作照明,而要保证照明用电的安全;
环保措施:施工场地进出口设置专门车辆进行冲洗及沉淀系统,并安排专人冲洗;要对剩余材料或废料应及时收集清理,保持工完场清;
施工降水排出的水,进行有组织的收集或有序导流,根据施工现场情况布置一定数量的施工沉淀池,经沉淀达到排放标准后方可排放。
六、形成的经济的效益分析
1.1以一个尺寸为4000mm*4000mm*1500mm基坑为例,按传统施工方案与采用钢沉井施工工法价格对比。
1.2以施工成本计算传统施工方式费用详见下表:
项目名称 | 数量 | 单价(元) | 合价(元) | 备注 |
基坑土方开挖工作面 | 96m³ | 25 | 2400 | |
砖胎模综合单价 | 4.8m³ | 580 | 2784 | |
砖胎模粉刷 | 24m² | 20 | 480 | |
砖胎膜四周砂石回填 | 3个工日 | 300 | 600 | |
合计 | | | 6264 | |
1.3以施工成本计算沉井施工费用详见下表:
项目名称 | 数量 | 单价(元) | 合价(元) | 备注 |
规格4000*4000*1500mm所需3mm厚钢板 | 0.58T | 4300 | 2494 | |
规格4000*4000*1500mm所需100*100*3mm方管 | 0.51T | 4300 | 2193 | |
钢沉井焊接用工 | 2工日 | 300 | 600 | |
吊装费用 | 0.2台班 | 1000 | 200 | |
合计 | | | 5487 | |
传统施工方式费用-沉井施工=6264元-5487元=777元/个。
结语:采用本工法进行电梯井集水坑开挖,解决了开挖难度大,排水降水延误工期易产生塌方,结构基坑难以成型的问题,在材料、人工等投入方面节省了较多费用,电梯井施工质量得到了很大的提高,同时也得到了业主、设计单位、监理单位的一致好评。此施工方法成功应用,不但提高了企业的施工技术水平,具有良好的社会效益。
参考文献:
[1]竺维斌,鞠世健,史海欧.广州地铁三号线盾构隧道工程施工技术研究[M].广州:暨南大学出版社,2007.
[2]竺维斌,鞠世健.复合地层中的盾构施工技术[M].北京:中国科学技术出版社,2006.
[3]李乔荣.隧道盾构施工监测及结果分析[J].铁道建筑,2009(10):36-38.