CN114411761A - 一种新建建筑施工时对拟建地铁隧道的超前预支护体系及预支护施工方法 - Google Patents

一种新建建筑施工时对拟建地铁隧道的超前预支护体系及预支护施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于新建建筑施工时对拟建地铁隧道超前预支护体系及预支护施工方法,属于建筑施工技术领域。本发明通过在新建建筑施工前预先构建由混凝土排桩和劲钢混凝土反梁承台组合而成的支护体系,完成对拟建地铁隧道的超前预支护,未来,地铁隧道施工时能够在超前预支护体系的保护下正常穿越建筑物,保证了建筑物和地铁隧道施工的安全,避免了传统建筑施工中难度和风险较大的“地铁盾构穿越建筑桩基础”施工工艺,并且该预支护体系也可以兼作新建建筑物的地基基础,在确保将来地铁隧道施工安全的同时,减少了对新建既有建筑物的扰动,确保了建筑物的安全,降低了城市的整体建设成本,具有很高的推广应用价值。

Description

一种新建建筑施工时对拟建地铁隧道的超前预支护体系及预 支护施工方法
技术领域
本发明涉及建筑施工技术领域,具体涉及一种新建建筑施工时对拟建地铁隧道的超前预支护体系,本发明同时还涉及该预支护体系的施工方法。
背景技术
随着城市建设的不断发展,地铁建设也越来越广泛。由于早期城市规划未充分考虑远期地铁隧道的影响,城市地铁轨道线路与房屋建筑、桥梁等结构物的基础遭遇事件屡有发生,成为轨道交通建设与发展中难以避免的重要工程难点之一。
预支护技术是指在地下建(构)筑物施作前对拟建工程进行合理的预先支护加固,主动改变其围岩应力场状态,改善土体力学性能,促使拟建工程施工所引起的力学行为按照预先设计的方向发展,尽量减少对周围环境的影响,从而起到预防风险、主动保护的作用。
根据目前国内公开的文献资料显示,针对拟建地铁隧道的所有的超前预支护都是在地铁隧道施工时实施的。在地铁隧道近距离侧穿建筑物时,一般会采用超前注浆加固、三台阶开挖施工、及时施作初期支撑及后期支护,尽早做到闭合成环的施工技术;或在建(构)筑物与地铁隧道之间设置由隔离桩和框架梁构成的主动预支护体系;此外,在不良地质区域采用搅拌桩植桩及隔离墙支护也具有一定优势。
在地铁盾构下穿建(构)筑物时,一般先于隧道开挖前对原建(构)筑物基础进行加固、扩大或托换处理,从而形成新的基础结构,废弃侵入地铁隧道部分的桩基础,同时也可能会对基础周围的土体进行注浆处理,起到凝结土质,改善土体状况,使土体稳定的作用,从而确保地铁盾构能顺利从建(构)筑物下部完成穿越工作。而近年来,地铁线路规划一般比较超前,在一些建筑工程施工时,建筑物的地下往往已经规划了地铁隧道,如果对已经规划的地铁隧道视而不见,依然按照传统的建筑工程施工程序实施,直接进行建筑物的施工,将来地铁隧道施工时不仅要对建筑物进行加固处理,而且需要实施难度和风险均较大的“地铁盾构穿越建筑桩基础”施工,必然造成城市建设成本增加。
此外,对于钢结构中“门型劲钢架” 的安装,目前均采用梁、柱分体安装的方法,即先安装柱,再安装梁,而为了克服分体安装造成的尺寸误差或产生的结构应力,通常是在梁柱节点处设置可调节幅度较大的连接板,或按照柱的实际尺寸加工并现场焊接连接件。这些处理方法的结果是会造成设计计算的模型和现场的实际情况存在一定的偏差。为了弥补这种偏差,一般在模型设计时需要设置一定的安全冗余,以确保结构的可靠性。同时,为了提高分体安装的精度,现场还需要实施操作难度较大的精密测量,以达到设计和施工规范允许的误差范围,费时费力。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有施工技术中存在的上述问题,提供一种新建建筑施工时对拟建地铁隧道的超前预支护体系,向上作为房屋建筑的地基,承担上部建筑的荷载,向下作为地铁隧道后期施工时的支护结构,保护地铁盾构下穿建筑物,二者同时兼顾,进而降低城市的总体建设成本。
本发明的另一目的是,提供一种针对上述超前预支护体系的门型劲钢架场内整体拼装、整体安装以及双侧桩孔同步施工和二次分段浇筑桩身的施工方法,解决分体安装造成门型劲钢架产生额外内部应力和与设计模型存在偏差的问题。
为实现其目的,本发明采用如下技术方案:
一种新建建筑施工时对拟建地铁隧道超前预支护体系,包括若干平行布置于拟建地铁隧道两侧的钢筋混凝土排桩,钢筋混凝土排桩顶部设有门形劲钢架;所述门形劲钢架包括H型横梁,H型横梁两端底部垂直设置十字型钢柱,十字型钢柱底部嵌入钢筋混凝土排桩顶端,为H型横梁提供支撑;门形劲钢架外部覆盖有劲钢混凝土反梁承台,劲钢混凝土反梁承台下部设有混凝土垫层。
进一步地,所述钢筋混凝土排桩沿地铁线路方向的长度为与新建建筑物基础底面交会长度,同排桩与桩之间的距离≤桩径+1.0m,两排排桩之间的距离为4.25m+地铁隧道的外径+上、下行隧道边缘距离/2。
进一步地,所述劲钢混凝土反梁承台为肋形反梁厚板结构,门型劲钢架的H形横梁内嵌于肋形反梁中。
进一步地,所述劲钢混凝土反梁承台上部铺设有砂石垫层,可以更好的分散上部建筑物传递来的荷载。
进一步地,所述钢筋混凝土排桩为多根钢筋混凝土灌注桩组成的双排桩或三排桩,桩底嵌入承载力及稳定性较好的岩层内。
本发明利用上述预支护体系对拟建地铁隧道进行超前预支护施工方法,包括以下步骤:
步骤一、场地平整及硬化
平整施工场地,夯实虚土,硬化预支护体系各构件加工、拼装、堆放场地;开挖钢筋混凝土排桩基坑,基坑深度达标后,立即进行钢筋混凝土排桩的定位,并设置井圈,同时在每个桩位的前后相应位置设置地锚,用于门型劲钢架的临时固定;并浇筑混凝土垫层,混凝土垫层的标高按照劲钢混凝土反梁承台底的标高控制;
步骤二、门型劲钢架拼装
在施工场地对十字型钢柱和H型横梁进行整体拼装,拼装质量需符合钢结构验收规范要求;
步骤三、钢筋笼制作
钢筋笼分段加工制作,每2m设一道加强箍筋与主筋焊接牢固,外箍筋采用螺旋箍筋,将三根超声波检测管兼注浆管绑扎在钢筋笼内侧,制作完成后,按规格分段堆放备用;
步骤四、灌注桩成孔
采用泥浆护壁旋挖成孔灌注桩施工工艺成孔,同一列的桩同时完成施工,达到设计标高后,采用清孔钻头清底;
步骤五、钢筋笼安放
采用起重机械将钢筋笼及其注浆管垂直分段缓慢放入桩孔内,钢筋笼分段安放,分段焊接连接,安装到位后立即进行固定;
步骤六、桩孔二次清底
钢筋笼安放完毕后,立即安放导管,通过导管下压泥浆方式进行桩孔二次清底,使桩底沉渣厚度符合支护桩设计要求;
步骤七、第一次浇筑桩身混凝土
清底完成后,立即进行水下浇筑桩身混凝土,同一列的桩同步浇筑;混凝土浇筑作业连续进行,导管随浇筑随上提,导管口必须始终没入混凝土中,当浇筑至十字型钢柱底标高时,停止浇筑;
步骤八、清理桩孔上部泥浆和混凝土浮浆
用泥浆泵抽取混凝土顶部泥浆,即将露出混凝土顶部时,提出抽浆管,人工使用长臂簸箕清理上部泥浆和混凝土表面浮浆;
步骤九、门型劲钢架安装
在两桩孔之间硬化的场地上设置临时支撑和砂箱,并调整好临时支撑和砂箱的轴线位置、顶标高和水平度;
将门型劲钢架运至吊装现场,用钢丝绳绑扎牢靠,并确保位置对称,同时,用缆风绳调节门型劲钢架的垂直度,吊机起吊时在钢柱底部绑扎麻绳,作为牵制溜绳,控制吊运过程中门型劲钢架的摆动;将门型劲钢架移动至桩孔上方,当十字型钢柱柱底距离钢筋混凝土排桩桩顶钢筋40-100mm时,吊机缓慢下降,使门型劲钢架落座在临时支撑的砂箱上,并使用缆风绳临时固定在地锚上;
调整门型劲钢架的平面位置,采用激光铅垂仪正交测控,使十字型钢柱的标线与钢筋混凝土排桩四周定位板上的标线重合;
H型横梁就位并调整好轴线位置后,进行标高调整,再使用薄衬垫钢板将钢梁与砂箱之间的空隙塞实,并将缆风绳固定牢靠,确保门型劲钢架不发生位移;
步骤十、第二次浇筑桩身混凝土
继续分层浇筑桩身混凝土,并反复振捣,使两次浇筑的混凝土充分融合,符合桩身完整性要求;
门型劲钢架两端桩孔的混凝土同时浇筑,在混凝土高度没过十字型钢柱50cm时再次调校门型劲钢架的水平位置和高程;符合要求后,继续灌注混凝土,直至钢筋混凝土排桩桩顶标高达到设计要求;混凝土浇筑后12h内,覆盖桩顶并洒水养护,确保表面湿润,养护时间≥14天;
桩体混凝土达到设计强度的30%即可拆除临时支撑,拆除时先拧开放砂螺栓,使砂箱中的砂子从放砂孔中流出,此时砂箱的上套箱下落,门型劲钢架与砂箱分离,取出临时支撑和砂箱,用于下一组预支护体系的施工;
步骤十一、灌注桩超声波检测
灌注桩施工完毕后,采用超声波对桩身的完好性进行检测;
步骤十二、后注浆施工
桩身检测完成,符合设计和施工规范的要求后,采用注浆机通过超声波检测管,将水泥浆压注至桩端,使沉渣和桩端附近的土体固结;
重复以上工序,直至所有的钢筋混凝土排桩和门型劲钢架安装完毕后,凿除桩头,使桩头与混凝土垫层平齐;
步骤十三、劲钢混凝土反梁承台施工
桩头清理完毕后,同时将垫层上的泥浆等杂物清理干净,即可进行劲钢混凝土反梁承台钢筋的绑扎;然后及时安装承台和反梁的侧模,并进行加固,模板安装完成后进行混凝土分层振捣浇筑,分层厚度≤300mm,达到设计标高后,停止浇筑,在终凝前完成面层的抹压和收光,在12h内及时覆盖浇水养护;
步骤十四、砂石垫层回填
采用装载机摊铺砂石料,每层摊铺厚度15~20cm,辅以人工整平,并进行压实,密实度≥0.95,砂石垫层回填碾压合格后,即可进行新建建筑物的基础工程施工。
进一步地,步骤一中,所述地基标高应控制在±20mm以内,表面平整度控制在5mm以内。
进一步地,步骤一中,所述井圈高度≥50cm。
进一步地,步骤八和步骤十中,清理泥浆和安装门型劲钢架的操作必须在第一次浇筑的混凝土初凝时间内完成。
进一步地,步骤十中,第一层浇筑桩身混凝土浇筑高度≤50cm。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
1、本发明在新建建筑施工时就提前完成针对拟建地铁隧道的超前预支护施工,未来,地铁隧道施工时能够在超前预支护体系的保护下正常穿越建筑物,保证了建筑物和地铁隧道施工的安全。
2、本发明施工方法属于正向施工,施工工艺合理,操作简单,采用常规建筑施工设备即可完成,成本低廉,降低了地铁隧道下穿建筑物桩基础的整体施工难度,避免了传统地铁施工中难度和风险较大的“地铁盾构穿越建筑桩基础”施工工艺,并且该预支护体系也可以兼作新建建筑物的地基基础,在确保将来地铁隧道施工安全的同时,减少了对新建既有建筑物的扰动,确保了建筑物的安全,降低了城市的整体建设成本。
3、本发明超前预支护体系中,在劲钢混凝土反梁承台上部铺设了砂石垫层,可以起到分散上部荷载的作用,使传递至反梁和承台的荷载均匀分布,进一步提高超前预支护体系支护作用的稳健性。
4、本发明施工中形成了门型劲钢架与灌注桩整体浇筑技术,对门型劲钢架进行了整体拼装、整体安装,对双侧桩孔进行同步施工和二次分段浇筑桩身的工艺方法,确保了门型劲钢架安装后不会产生额外的内部应力,使现场实际结构与计算模型受力状况相一致,保证了结构的安全。
5、本发明施工工艺避免了由于分体安装,现场实施的操作难度较大的精密测量,采用常规的对齐和校正技术,即可达到设计和施工规范允许的误差范围。
附图说明
图1为本发明超前预支护体系的整体结构示意图;
图2为图1中门型劲钢架与钢筋混凝土排桩的安装关系示意图;
图3为图1中劲钢混凝土反梁承台及门型劲钢架的安装关系示意图;
图4为本发明超前预支护施工工艺中临时支撑架及砂箱布置示意图;
图5为本发明超前预支护施工工艺中临时支撑架及砂箱结构示意图;
图6为本发明超前预支护施工工艺流程图;
附图标记:1、钢筋混凝土排桩;2、劲钢混凝土反梁承台:201、门型劲钢架:211、H型横梁,212、十字型钢柱;3、砂石垫层; 4、混凝土垫层;5、临时支撑;6、砂箱:601、下套箱,602、放砂螺栓,603、上套箱;7、薄衬垫钢板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明超前预支护体系的结构及预支护施工方法进行详细说明。
参照图1-图6,本发明提供的一种新建建筑施工时对拟建地铁隧道超前预支护体系,包括若干平行布置于拟建地铁隧道两侧的钢筋混凝土排桩1,该钢筋混凝土排桩1为多根钢筋混凝土灌注桩组成的双排桩或三排桩,桩端嵌入承载力及稳定性较好的岩层内。钢筋混凝土排桩1顶部设有门形劲钢架201,门形劲钢架201包括H型横梁211,H型横梁211两端底部垂直设置十字型钢柱212,十字型钢柱212底部嵌入钢筋混凝土排桩1顶端,为H型横梁211提供支撑;门形劲钢架201外部覆盖有劲钢混凝土反梁承台2,劲钢混凝土反梁承台2上部铺设有砂石垫层3,劲钢混凝土反梁承台2下部设有混凝土垫层4。所述劲钢混凝土反梁承台2为肋形反梁厚板结构,门型劲钢架201的H形横梁211内嵌于肋形反梁中。
为了保证拟建地铁隧道能安全穿过所述预支护体系,本发明设计的长度和宽度范围应由建筑物与地铁隧道交会的范围进行确定;排桩的桩深和桩间距、承台的厚度、砂石垫层的厚度等由结构受力计算确定。一般,钢筋混凝土排桩沿地铁线路方向的长度为与新建建筑物基础底面交会长度,同排桩与桩之间的距离≤桩径+1.0m,两排排桩之间的距离为4.25m+地铁隧道的外径+上、下行隧道边缘距离/2。
上述预支护体系的施工方法,具体包括以下步骤:
1)施工准备
施工准备工作包括三项内容,a、场地平整及硬化,b、门型劲钢架201的拼装,c、钢筋笼制作。
a、场地平整及硬化:平整施工场地,夯实虚土,对预支护体系各构件加工、拼装、堆放的场地浇筑素混凝土予以硬化;开挖钢筋混凝土排桩基坑,基坑深度达标后,立即进行钢筋混凝土排桩的定位,并设置井圈,同时在每个桩位的前后相应位置设置地锚,用于门型劲钢架的临时固定;并浇筑混凝土垫层4,混凝土垫层的标高应按照钢筋混凝土承台底的标高控制。
b、门型劲钢架201的拼装:十字型钢柱212和H型横梁211均由钢结构工厂按设计图纸加工生产,半成品进场后进行检查与验收,并复核相关材料性能报告及构件几何尺寸。依据图纸,在现场对十字型钢柱212和H型横梁211进行整体拼装,拼装质量符合钢结构验收规范要求,一榀门型劲钢架201拼装完成后,临时搁置于胎架之上备用,防止发生变形。
c、钢筋笼制作:钢筋笼按照设计图纸分段加工制成,每段钢筋笼长度以钢筋的定尺长度为宜,连接时按50%的钢筋接头应予错开,预留钢筋搭接焊长度。钢筋笼每2m设一道加强箍筋与主筋焊接牢固,外箍筋采用螺旋箍筋。钢筋笼制作完成后,再将三根超声波检测管兼注浆管绑扎在钢筋笼内侧。钢筋笼制作完成,经验收合格后,按规格分段堆放在指定场地备用;
2)灌注桩成孔:采用泥浆护壁旋挖成孔灌注桩施工工艺成孔,首先埋设护筒,并制备泥浆,按照泥浆护壁旋挖钻成孔工艺成孔,同一列的桩须同时完成施工,达到设计标高后,采用清孔钻头清底,并进行桩孔验收;
3)钢筋笼安放:桩孔验收合格后,采用起重机械垂直分段缓慢放入,严禁碰撞孔壁,钢筋笼吊点不宜少于四个,钢筋笼分段安放,分段焊接连接,安装到位后立即进行固定。
4)桩孔二次清底
钢筋笼安放完毕后,立即安放导管,通过导管下压泥浆等方式进行二次清底,确保桩底沉渣厚度符合支护桩设计要求。
5)第一次浇筑桩身混凝土
为保证门型劲钢架201不产生应力,同一列的两个桩孔须同步浇筑。浇筑前可以进行混凝土的坍落度检测及试块留置;当检测满足混凝土浇筑条件时,立即进行水下浇筑桩身混凝土。混凝土浇筑应连续进行,导管随浇筑随上提,但导管口必须埋在混凝土下不少于100cm,当浇筑至十字型钢柱212底标高时,停止浇筑,缓慢拔出导管。
6)清理桩孔上部泥浆和混凝土浮浆
第一次桩身混凝土浇筑到位后,立即停止混凝土浇筑,随即下泥浆泵抽取混凝土顶部泥浆,当即将露出混凝土顶部时,提出抽浆管,安排作业人员,使用长臂簸箕清理上部泥浆和混凝土表面浮浆,清理后请监理进行验收,合格后立即进入安装门型劲钢架201工序。
7)门型劲钢架201的安装
安装门型劲钢架201前,先在在两桩孔之间硬化的场地上设置临时支撑5和砂箱6(砂箱6由下套箱601和上套箱603组成),并调整好临时支撑5和砂箱6的轴线位置、顶标高和水平度;
将门型劲钢架201按照规划的路线运至吊装现场,按照计算的吊点位置,采用U型卡环连接,用钢丝绳将门型劲钢架201绑扎牢靠,并确保位置对称。同时,用两根缆风绳调节门型劲钢架201的垂直度,并在起吊时在十字型钢柱212底部绑扎麻绳,作为牵制溜绳,控制吊运过程中门型劲钢架201的摆动。
吊装准备工作就绪后,首先进行试吊,将门型劲钢架201缓缓吊起,当门型劲钢架201的十字型钢柱212距离地面100-200mm时,停止起吊,检查吊具、锁具是否牢固,确保无误后再指挥吊机缓慢上升和转向,移动至桩孔上方,当门型劲钢架201的十字型钢柱212柱底距离桩顶钢筋40-100mm时,指挥吊机缓慢下降,使门型劲钢架201的十字型钢柱212自由落入桩孔,门型劲钢架201的H型横梁211落座在临时支撑的砂箱上,并使用缆风绳将其临时固定。
调整门型劲钢架201的平面位置,采用激光铅垂仪正交测控,使十字型钢柱的标线与钢筋混凝土排桩四周定位板上的标线重合,表示门型劲钢,201的平面位置调整到位。
H型横梁就位并调整好轴线位置后,利用千斤顶进行标高调整,再使用薄衬垫钢板7将钢梁与砂箱之间的空隙塞实,并将缆风绳固定牢靠,确保门型劲钢架201不发生位移。
清理泥浆和安装门型劲钢架201的操作严格控制在混凝土初凝时间内完成。
8)第二次浇筑桩身混凝土
门型劲钢架201安装完成后,复核轴线位置和标高,符合要求后,整体安装完成,即可接续浇筑桩身混凝土继续分层浇筑桩身混凝土,第二次的第一层混凝土浇筑高度不大于50cm,使用振捣棒反复上下插拔振捣,以便振捣棒的振动头能够穿透新浇筑的混凝土层在新旧两层混凝土中穿插振捣,使两次浇筑的混凝土充分融合,符合桩身完整性要求;
H型横梁211两端桩孔的混凝土应同时浇筑,在混凝土高度没过十字型钢柱50cm时再次调校门型劲钢架的水平位置和高程,符合要求后继续灌注混凝土,直至钢筋混凝土排桩1桩顶标高达到设计要求;混凝土浇筑后12h内,覆盖桩顶并洒水养护,确保表面湿润,养护时间≥14天;
桩体混凝土达到设计强度的30%即可拆除临时支撑,拆除时先拧开放砂螺栓602,使砂箱6中的砂子从放砂孔中流出,此时砂箱的上套箱603下落,门型劲钢架与砂箱分离,取出临时支撑5、砂箱6和薄衬垫钢板7,用于下一组预支护体系的施工;
9)灌注桩超声波检测
灌注桩施工完毕后,应采用超声波对桩身的完好性进行检测,将超声波发射探头和超声波接收探头放入注满清水的超声波检测管内,将两探头等速同时向上逐步提升直至桩顶,并测读声时和首波波幅,根据两根导管的距离可计算出混凝土的声速,进而得到声速及波幅与桩身深度的关系曲线,通过曲线可判断桩身混凝土均匀性,缺陷部位及缺陷性质。
10)后注浆施工
桩身检测完成,符合设计和施工规范的要求后,可根据设计要求,利用超声波检测管进行灌注桩的后注浆施工,采用注浆机通过超声波检测管,将水泥浆压注至桩端,使沉渣和桩端附近的土体固结,从而提高单桩承载力。
重复以上工序,直至所有的钢筋混凝土排桩和门型劲钢架安装完毕后,凿除桩头,使桩头与混凝土垫层平齐;
11)反梁和承台施工
桩头清理完毕后,同时将混凝土垫层4上的泥浆等杂物清理干净,即可进行劲钢混凝土反梁承台2钢筋的绑扎,在梁柱接头核心处安装时严格按照设计方案进行安装;承台和反梁钢筋经检验符合设计要求及验收规范后,及时安装承台和反梁的侧模,并按照方案进行加固,确保模板的强度、刚度和稳定性符合设计要求;模板安装完成后进行混凝土分层振捣浇筑,分层厚度≤300mm,达到设计标高后,停止浇筑,在终凝前完成面层的抹压和收光,在12h内及时覆盖浇水养护,最终形成劲钢混凝土反梁承台2;
12)砂石垫层回填
对排桩1基础和劲钢混凝土反梁承台2进行检测和验收,包括轴线位置、水平标高、桩基础的完整性和承载力,承台钢筋隐蔽验收和混凝土结构强度、构件外观尺寸、观感质量等,验收合格后方可进行砂石垫层3回填碾压施工。
砂石垫层3宜采用质地坚硬的天然级配砂石或人工级配砂石料,不得含有草根、树叶、塑料袋等有机杂物及垃圾,含泥量不宜超过3%。碎石或卵石最大粒径不得大于垫层或虚铺厚度的2/3,并不宜大于50mm。
采用装载机摊铺砂石料,辅以人工整平,蛙式或柴油打夯机或小型压路机进行压实。每层的摊铺厚度一般为15~20cm,由现场试验确定,采用蛙式打夯机时,应保持落距为400~500mm,要一夯压半夯,行行相接,全面夯实,一般不少于3遍。或采用小型压路机往复碾压,一般碾压不少于4遍,其轮距搭接不小于50cm。边缘和转角处应用人工补夯密实,密实度不应小于0.95。砂石垫层3回填碾压合格后,即可进行新建建筑物的基础工程施工。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新建建筑施工时对拟建地铁隧道超前预支护体系,其特征在于,包括若干平行布置于拟建地铁隧道两侧的钢筋混凝土排桩,钢筋混凝土排桩顶部设有门形劲钢架;所述门形劲钢架包括H型横梁,H型横梁两端底部垂直设置十字型钢柱,十字型钢柱底部嵌入钢筋混凝土排桩顶端,为H型横梁提供支撑;门形劲钢架外部覆盖有劲钢混凝土反梁承台,劲钢混凝土反梁承台下部设有混凝土垫层。
2.根据权利要求1所述的一种新建建筑施工时对拟建地铁隧道超前预支护体系,其特征在于,所述钢筋混凝土排桩沿地铁线路方向的长度为与新建建筑物基础底面交会长度,同排桩与桩之间的距离≤桩径+1.0m,两排排桩之间的距离为4.25m+地铁隧道的外径+上、下行隧道边缘距离/2。
3.根据权利要求1所述的一种新建建筑施工时对拟建地铁隧道超前预支护体系,所述劲钢混凝土反梁承台为肋形反梁厚板结构,门型劲钢架的H形横梁内嵌于肋形反梁中。
4.根据权利要求1所述的一种新建建筑施工时对拟建地铁隧道超前预支护体系,所述劲钢混凝土反梁承台上部铺设有砂石垫层。
5.根据权利要求1所述的一种新建建筑施工时对拟建地铁隧道超前预支护体系,所述钢筋混凝土排桩为多根钢筋混凝土灌注桩组成的双排桩或三排桩,桩底嵌入承载力及稳定性较好的岩层内。
6.利用如权利要求1-5项所述的预支护体系进行拟建地铁隧道的超前预支护施工方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、场地平整及硬化
平整施工场地,夯实虚土,硬化预支护体系各构件加工、拼装、堆放场地;开挖钢筋混凝土排桩基坑,基坑深度达标后,立即进行钢筋混凝土排桩的定位,并设置井圈,同时在每个桩位的前后相应位置设置地锚,用于门型劲钢架的临时固定;并浇筑混凝土垫层,混凝土垫层的标高按照劲钢混凝土反梁承台底的标高控制;
步骤二、门型劲钢架拼装
在施工场地对十字型钢柱和H型横梁进行整体拼装,拼装质量需符合钢结构验收规范要求;
步骤三、钢筋笼制作
钢筋笼分段加工制作,每2m设一道加强箍筋与主筋焊接牢固,外箍筋采用螺旋箍筋,将三根超声波检测管兼注浆管绑扎在钢筋笼内侧,制作完成后,按规格分段堆放备用;
步骤四、灌注桩成孔
采用泥浆护壁旋挖成孔灌注桩施工工艺成孔,同一列的桩同时完成施工,达到设计标高后,采用清孔钻头清底;
步骤五、钢筋笼安放
采用起重机械将钢筋笼及其注浆管垂直分段缓慢放入桩孔内,钢筋笼分段安放,分段焊接连接,安装到位后立即进行固定;
步骤六、桩孔二次清底
钢筋笼安放完毕后,立即安放导管,通过导管下压泥浆方式进行桩孔二次清底,使桩底沉渣厚度符合支护桩设计要求;
步骤七、第一次浇筑桩身混凝土
清底完成后,立即进行水下浇筑桩身混凝土,同一列的桩同步浇筑;混凝土浇筑作业连续进行,导管随浇筑随上提,导管口必须始终没入混凝土中,当浇筑至十字型钢柱底标高时,停止浇筑;
步骤八、清理桩孔上部泥浆和混凝土浮浆
用泥浆泵抽取混凝土顶部泥浆,即将露出混凝土顶部时,提出抽浆管,人工使用长臂簸箕清理上部泥浆和混凝土表面浮浆;
步骤九、门型劲钢架安装
在两桩孔之间硬化的场地上设置临时支撑和砂箱,并调整好临时支撑和砂箱的轴线位置、顶标高和水平度;
将门型劲钢架运至吊装现场,用钢丝绳绑扎牢靠,并确保位置对称,同时,用缆风绳调节门型劲钢架的垂直度,吊机起吊时在钢柱底部绑扎麻绳,作为牵制溜绳,控制吊运过程中门型劲钢架的摆动;将门型劲钢架移动至桩孔上方,当十字型钢柱柱底距离钢筋混凝土排桩桩顶钢筋40-100mm时,吊机缓慢下降,使门型劲钢架落座在临时支撑的砂箱上,并使用缆风绳临时固定在地锚上;
调整门型劲钢架的平面位置,采用激光铅垂仪正交测控,使十字型钢柱的标线与钢筋混凝土排桩四周定位板上的标线重合;
H型横梁就位并调整好轴线位置后,进行标高调整,再使用薄衬垫钢板将钢梁与砂箱之间的空隙塞实,并将缆风绳固定牢靠,确保门型劲钢架不发生位移;
步骤十、第二次浇筑桩身混凝土
继续分层浇筑桩身混凝土,并反复振捣,使两次浇筑的混凝土充分融合,符合桩身完整性要求;
门型劲钢架两端桩孔的混凝土同时浇筑,在混凝土高度没过十字型钢柱50cm时再次调校门型劲钢架的水平位置和高程;符合要求后,继续灌注混凝土,直至钢筋混凝土排桩桩顶标高达到设计要求;混凝土浇筑后12h内,覆盖桩顶并洒水养护,确保表面湿润,养护时间≥14天;
桩体混凝土达到设计强度的30%即可拆除临时支撑,拆除时先拧开放砂螺栓,使砂箱中的砂子从放砂孔中流出,此时砂箱的上套箱下落,门型劲钢架与砂箱分离,取出临时支撑和砂箱,用于下一组预支护体系的施工;
步骤十一、灌注桩超声波检测
灌注桩施工完毕后,采用超声波对桩身的完好性进行检测;
步骤十二、后注浆施工
桩身检测完成,符合设计和施工规范的要求后,采用注浆机通过超声波检测管,将水泥浆压注至桩端,使沉渣和桩端附近的土体固结;
重复以上工序,直至所有的钢筋混凝土排桩和门型劲钢架安装完毕后,凿除桩头,使桩头与混凝土垫层平齐;
步骤十三、劲钢混凝土反梁承台施工
桩头清理完毕后,同时将垫层上的泥浆等杂物清理干净,即可进行劲钢混凝土反梁承台钢筋的绑扎;然后及时安装承台和反梁的侧模,并进行加固,模板安装完成后进行混凝土分层振捣浇筑,分层厚度≤300mm,达到设计标高后,停止浇筑,在终凝前完成面层的抹压和收光,在12h内及时覆盖浇水养护;
步骤十四、砂石垫层回填
采用装载机摊铺砂石料,每层摊铺厚度15~20cm,辅以人工整平,并进行压实,密实度≥0.95,砂石垫层回填碾压合格后,即可进行新建建筑物的基础工程施工。
7.根据权利要求6所述的一种新建建筑施工时对拟建地铁隧道超前预支护体系施工方法,步骤一中,所述地基标高应控制在±20mm以内,表面平整度控制在5mm以内。
8.根据权利要求6所述的一种新建建筑施工时对拟建地铁隧道超前预支护体系施工方法,其特征在于,步骤一中,所述井圈高度≥50cm。
9.根据权利要求6所述的一种新建建筑施工时对拟建地铁隧道超前预支护体系施工方法,其特征在于,步骤八和步骤九中,清理泥浆和安装门型劲钢架的操作在第一次浇筑的混凝土初凝时间内完成。
10.根据权利要求6所述的一种新建建筑施工时对拟建地铁隧道超前预支护体系施工方法,其特征在于,步骤十中,第一层浇筑桩身混凝土浇筑高度≤50cm。
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