天津高銀117大廈重型棧橋施工關(guān)鍵技術(shù)*
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葉 建1，余地華2，劉 磊1，馮 源1
（1．中建三局集團(tuán)有限公司工程總承包公司，湖北武漢430064；2．中建三局集團(tuán)有限公司，湖北武漢430064）
[摘要]天津高銀117大廈主樓與裙樓采用全順作的施工方法，基坑開挖面積達(dá)12. 41萬m2，主樓在基坑中央，距基坑邊距離大，且主樓結(jié)構(gòu)先于裙樓進(jìn)行施工，主樓地下室重型構(gòu)件吊裝成為施工難點(diǎn)。棧橋是主樓重型構(gòu)件運(yùn)輸?shù)闹匾ǖ�，本工程利用支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)置重型棧橋，即利用圓環(huán)支撐的鋼筋混凝土棧橋及新增的鋼結(jié)構(gòu)棧橋兩部分，解決了裙樓和主樓均采用順作法施工而導(dǎo)致主樓地下室重型鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件無法吊裝的問題。該技術(shù)不僅加快了施工進(jìn)度，也節(jié)約了成本。
[關(guān)鍵詞]高層建筑；地下工程；基坑；棧橋；吊裝；施工技術(shù)
[中圖分類號]TU753 [文章編號]1002-8498(2016)08-0001-05
1工程概況
1.1 基坑概況
天津高銀117大廈基坑?xùn)|西長315m，南北長394m，開挖面積達(dá)12. 41萬m2，坑底面積9.7萬m2；基坑大面開挖深度19m，最大開挖深度26m。
主樓、裙樓基坑采用順作法施工，根據(jù)開挖深度和平面布置，基坑分為A，B，C，D4個區(qū)。A，C區(qū)（附屬樓、純地下室）開挖深度為18. 7m，B區(qū)開挖深度為19. 05m，D區(qū)（主塔樓）開挖深度為25. 7m。A+B區(qū)東、西、北三側(cè)采用2道鋼筋混凝土內(nèi)支撐（對撐和角撐）；C區(qū)東、西兩側(cè)采用2道鋼筋}昆凝土圓環(huán)支撐；C+D區(qū)南側(cè)采用2道鋼筋混凝土圓環(huán)支撐，如圖1所示。
1.2 主樓地下室結(jié)構(gòu)概況
天津高銀1 17大廈塔樓為樁-筏板基礎(chǔ)，筏板厚6. 5m，混凝土強(qiáng)度等級C50，筏板尺寸及首層平面尺寸為65m×65m，漸變至頂層平面尺寸約45m×45m。結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土核心筒+巨型框架支撐。
在地下室高度范圍內(nèi)，巨型柱共有2種截面形式，2種截面分界線為- 10. 000m。腔體內(nèi)有HRB400ɸ50鋼筋，- 19. 350~- 10. 000m范圍共有腔體26個；- 10. 000~-0.100m范圍共有腔體23個，其中有鋼筋的腔體12個，如圖2，3所示。
地下室鋼板剪力墻分為4片，整體平面呈正方形布置，但僅東西向?qū)ΨQ，南北向不對稱，鋼板剪力墻墻厚分0.4，0.6，1. 4m 3種，混凝土強(qiáng)度等級C60，剪力墻內(nèi)有鋼板，在局部樓梯位置墻內(nèi)無鋼板，鋼板兩側(cè)有多排豎向鋼筋，如圖4所示。
2重型棧橋設(shè)計
基于天津高銀117大廈基坑工程實(shí)際，為滿足地下室主體結(jié)構(gòu)吊裝的需求，必須在主體結(jié)構(gòu)附近南北方向各搭沒1座鋼棧橋，此鋼棧橋主要作為構(gòu)件運(yùn)輸?shù)缆�、塔式起重機(jī)安裝平臺、地下室結(jié)構(gòu)吊裝平臺、挖土平臺以及臨時放置鋼構(gòu)件。
2.1 混凝土棧橋設(shè)計
現(xiàn)場進(jìn)行-6.500~-9.200m土方開挖，土方開挖完成后進(jìn)行第1道內(nèi)支撐施工，將混凝土棧橋區(qū)域土方局部挖深至- 10. 800m，之后施工區(qū)域1（見圖5）混凝土段棧橋。C區(qū)東西兩側(cè)棧橋混凝土段與第1道內(nèi)支撐結(jié)合，中心標(biāo)高為-8.800m，平直段棧橋板頂標(biāo)高為-8.300m，平直段梁底標(biāo)高為-9.300m。下坡段共3跨，我司根據(jù)現(xiàn)場重型運(yùn)輸及起重機(jī)械的爬坡能力，確定坡度為1：8，同時為滿足土方開挖的施工進(jìn)度要求，在C區(qū)北側(cè)加設(shè)2個出土點(diǎn)，出土點(diǎn)位置澆筑棧橋板，棧橋板厚300mm，如圖6，7所示。
C區(qū)鋼格構(gòu)柱共399根，長13. 95m，截面為460mm×460mm，格構(gòu)柱共有2種，分別采用L 140×16．L 160×16制作，鋼材等級Q235B，角鋼之間用430mm×300mm×14mm鋼綴板連接，綴板間距70mm．局部間距適當(dāng)調(diào)整，柱頂設(shè)計標(biāo)高-8.700m。
2.2鋼棧橋設(shè)計
開挖-9.200~- 14. 750m土方時，將區(qū)域2鋼棧橋下坡段位置土方進(jìn)行局部挖深，邊坡按照1：1.5放坡，第2道內(nèi)支撐施工期間繼續(xù)進(jìn)行下層土方開挖至- 19. 650m，并安裝立柱，之后進(jìn)行區(qū)域3鋼結(jié)構(gòu)棧橋施工；待D區(qū)底板施工完成后安裝立柱樁及施工區(qū)域4鋼結(jié)構(gòu)棧橋。
鋼棧橋斜坡段寬11m，自兩側(cè)混凝土棧橋起，以1：7坡度向基坑內(nèi)側(cè)放坡延伸34. 5m，至鋼棧橋平臺段。鋼棧橋平臺分為2個階段，第1階段在C區(qū)底板上寬9m，長約60m;第2階段在D區(qū)底板上寬10m，長約60m。
2.3棧橋受力計算模擬
2. 3.1 荷載說明
棧橋上施工的履帶式起重機(jī)額定起重量為320t，最大配重為190t，機(jī)車自身質(zhì)量為160t，本工程施工時機(jī)車最大吊重為60t。機(jī)車總寬為8.45m，履帶間寬度為7. 25m，單個履帶寬為1.2m。履帶接觸地面總長為9. 18m。棧橋上施工的汽車式起重機(jī)額定起重量為500t，最大配重為180t，機(jī)車自身質(zhì)量為96t，本工程施工時機(jī)車最大吊重為60t。
2.3.2 邊界條件
1)柱腳邊界約束 棧橋的柱腳施工時應(yīng)埋進(jìn)基礎(chǔ)內(nèi)1.5~ 3m，計算時柱腳按三向鉸支座。
2)構(gòu)件邊界條件 主次梁及柱之間采取焊接連接，端部約束視為剛接；附屬架等焊接連接件，端部約束視為剛接。
2.3.3 計算分析
棧橋結(jié)構(gòu)由斜坡通道、水平通道、作業(yè)區(qū)域內(nèi)的主次梁、承重柱等構(gòu)件組成。立柱為本結(jié)構(gòu)體系中承擔(dān)荷載的基本單元和受力主體，立柱主要承擔(dān)豎向荷載以及水平荷載傾覆力矩形成的拉壓軸力，水平桁架主要承擔(dān)水平荷載形成的剪力，是結(jié)構(gòu)整體剛度的重要保證構(gòu)件。通過計算模擬，可以得出棧橋構(gòu)件應(yīng)力比設(shè)計符合規(guī)范，滿足受力要求。
3 重型棧橋施工技術(shù)
3.1 鋼筋混凝土棧橋施工
3.1.1 棧橋施工
本工程施工棧橋混凝土段含有斜坡段，部分結(jié)構(gòu)梁存在變截面，同時與第1道內(nèi)支撐梁結(jié)合，地下連續(xù)墻上部需制作壓頂圈梁，棧橋覆蓋區(qū)域的內(nèi)支撐被棧橋板完全覆蓋，施工組織上存在較大難度。
施工工藝流程：棧橋區(qū)域局部挖深至 - 10. 800m→棧橋覆蓋區(qū)域壓頂圈梁及內(nèi)支撐梁模板搭設(shè)，同時棧橋平直段模板支撐搭設(shè)→棧橋覆蓋區(qū)域壓頂圈梁及內(nèi)支撐梁鋼筋綁扎，同時棧橋平直段模板鋼筋綁扎→棧橋覆蓋區(qū)域壓頂圈梁及內(nèi)支撐梁混凝土澆筑→斜坡段模板搭設(shè)→斜坡段鋼筋綁扎，同時棧橋混凝土整體澆筑。重型棧橋腳手架搭設(shè)如圖8所示。
3.1.2鋼筋施工關(guān)鍵技術(shù)
鋼筋工程的重點(diǎn)是粗鋼筋的定位和連接以及鋼筋的下料、綁扎，確保鋼筋工程質(zhì)量滿足相關(guān)規(guī)范要求。C區(qū)棧橋結(jié)構(gòu)施工時，鋼筋工程按照房屋建筑無抗震要求的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
1)壓頂圈梁與地下連續(xù)墻連接 棧橋外側(cè)壓頂圈梁與地下連續(xù)墻相接時，將連續(xù)墻內(nèi)預(yù)留的鋼筋拉直，并清理干凈，再進(jìn)行鋼筋綁扎；同時壓頂梁需預(yù)留墻體插筋。
2)棧橋梁及平臺板 棧橋底部鋼筋和腰筋應(yīng)整跨拉通，梁頂面主筋在支座兩側(cè)1/3跨范圍內(nèi)應(yīng)全部拉通，支座兩側(cè)1/3跨范圍之外的鋼筋應(yīng)不少于5根主筋。
3.1.3混凝土施工關(guān)鍵技術(shù)
確�；炷恋脑O(shè)計強(qiáng)度，特別是控制混凝土有害裂縫的發(fā)生。確�；炷撩軐�(shí)、表面平整，線條順直，幾何尺寸準(zhǔn)確，色澤一致，無明顯氣泡；模板拼縫痕跡整齊且有規(guī)律性，結(jié)構(gòu)陰陽角方正順直。
3.1.3.1 混凝土泵送技術(shù)
1)棧橋混凝土強(qiáng)度等級為C35，提出的主要技術(shù)指標(biāo)有：①對混凝土坍落度的要求 混凝土采用輸送泵澆筑的方式，其坍落度要求人泵時最高≤20cm，最低≥16cm，確�；炷翝仓䲡r的坍落度能夠滿足施工生產(chǎn)需要，保證混凝土供應(yīng)質(zhì)量。②對混凝土和易性的要求 為了保證混凝土在澆筑過程中不離析，在攪拌時，要求混凝土有足夠的黏聚性，泵送過程中不泌水、不離析，保證混凝土的穩(wěn)定性和可泵性。③對混凝土初、終凝時間的要求 為了保證各部位混凝土的連續(xù)澆筑，要求混凝土的初凝時間保證在7～8h;為了保證后道工序的及時插入，要求混凝土終凝時間控制在12h以內(nèi)。
2)混凝土輸送管布置 ①根據(jù)工程和現(xiàn)場平面布置特點(diǎn)，按照混凝土澆筑方案劃分的澆筑工作面和連續(xù)澆筑的混凝土量大小、澆筑的方向與混凝土輸送方向進(jìn)行管道布置。②在輸送管道中應(yīng)采用同一內(nèi)徑的管道，輸送管接頭應(yīng)嚴(yán)密，有足夠的強(qiáng)度，并能快速拆裝。在管線中，高度磨損、有裂痕、有局部凸凹或彎折損傷的管段不得使用。③管道各部分必須保證固定牢固，不得直接支承在鋼筋、模板及預(yù)埋件上。水平管線必須每隔一定距離用支架、墊木、吊架等加以固定，固定管件的支承物必須與管卡保持一定距離，以便排除堵管、裝拆清洗管道。垂直管宜在結(jié)構(gòu)柱或板上的預(yù)留孔上固定。
3.1.3.2混凝土澆搗
1)模板支設(shè)及鋼筋綁扎完畢，經(jīng)監(jiān)理單位驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行混凝土澆筑。
2)棧橋全部采用商品混凝土，棧橋混凝土澆筑采用泵送，布置2臺HBT60混凝土輸送泵。
3)棧橋澆筑按照土方開挖順序，混凝土澆筑應(yīng)嚴(yán)格按照“對稱、限時”的原則施工。
4)為防止混凝土收縮變形，在混凝土中要求摻入UEA普通型混凝土膨脹劑，摻入量為膠凝材料總量的10%。
5)棧橋結(jié)構(gòu)施工時，在混凝土中加入適量早強(qiáng)劑，以增加棧橋區(qū)域混凝土的早期強(qiáng)度。
3.1．3.3 梁板混凝土
梁板混凝土要求隨鋪隨振隨壓。根據(jù)本工程梁板混凝土面積大和氣候干燥的特點(diǎn)，保證棧橋混凝土板面不開裂是質(zhì)量控制的重點(diǎn)。針對此問題，項(xiàng)目部將采取以下措施來控制混凝土板面裂縫的產(chǎn)生：①在找平時，隨找平用刮杠將表面刮平，同時用木抹子將表面進(jìn)行原漿搓毛。不得在表面澆水后再搓，以防表面水分過度蒸發(fā)而收縮開裂。再隨手用塑料薄膜進(jìn)行覆蓋，防止水分蒸發(fā)。②待終凝后灑水養(yǎng)護(hù)。
3.1.3.4 施工縫混凝土
由于棧橋區(qū)域混凝土與周邊內(nèi)支撐分區(qū)澆筑，施工縫處必須待已澆筑混凝土的抗壓強(qiáng)度≥1. 2MPa時，才允許繼續(xù)澆筑，在繼續(xù)澆筑混凝土前，施工縫混凝土表面要剔毛，剔除浮動石子，用水沖洗干凈并充分潤濕，然后刷素水泥漿1道，下料時要避免靠近縫邊，機(jī)械振搗點(diǎn)距縫邊30cm，縫邊人工插搗，使新舊混凝土結(jié)合密實(shí)。
臨時支撐結(jié)構(gòu)與地下連續(xù)墻連接部位都要按照施工縫處理的要求進(jìn)行清理：剔鑿連接部位混凝土結(jié)構(gòu)的表面，露出新鮮、堅(jiān)實(shí)的混凝土；剝出、掰直和校正預(yù)埋的連接鋼筋。需要埋設(shè)止水條的連接部位，還須在連接面表面干燥時，用鋼釘固定遇水膨脹型止水條。壓頂圈梁上部需通長埋設(shè)剛性止水片，在混凝土澆筑前應(yīng)做好預(yù)埋工作，保證止水鋼板埋設(shè)深度和位置的準(zhǔn)確性。在澆筑混凝土前要沖洗混凝土接合面，使其保持清潔、潤濕，即可進(jìn)行混凝土澆筑。
3.2鋼棧橋施工技術(shù)
3.2.1 鋼棧橋施工
1)土方開挖前，棧橋樁施工過程中，將14根埋入式鋼柱隨樁一同施工打入地下。
2)C，D區(qū)土方開挖至-9.200m，土建做第1道環(huán)形支撐梁，同時棧橋斜坡段區(qū)域土方繼續(xù)開挖。
3)格構(gòu)柱區(qū)域開挖至- 13. 000m，利用55t汽車式起重機(jī)下基坑進(jìn)行鋼柱鋼梁的安裝，14根埋入式鋼柱區(qū)域的土方繼續(xù)開挖。
4)斜坡區(qū)域繼續(xù)開挖至- 16. 000m，利用55t汽車式起重機(jī)進(jìn)行鋼柱鋼梁的安裝。
5)C，D區(qū)土方開挖至- 14. 750m，土建做第2道環(huán)形支撐梁，同時棧橋平臺區(qū)域土方繼續(xù)開挖。
6)鋼棧橋第1階段平臺段區(qū)域的土方挖至- 19. 650m，棧橋樁露出地面800mm，開始破樁，做樁頂錨栓的預(yù)埋。
7)利用塔式起重機(jī)安裝鋼棧橋平臺段第1階段鋼柱、鋼梁，鋼棧橋第1階段施工完畢。
8)D區(qū)底板鋼筋綁扎完畢，鋼棧橋第2階段平臺段區(qū)域的柱腳錨栓開始預(yù)埋。
9)D區(qū)底板施工完畢后，利用塔式起重機(jī)進(jìn)行鋼棧橋第2階段平臺段構(gòu)件安裝，鋼棧橋第2階段施工完畢。
3.2.2鋼棧橋關(guān)鍵技術(shù)
3.2.2.1 樁頂錨栓柱腳鋼柱施工工藝
棧橋平臺部位的立柱樁布置在樁頂，連接部位采用在樁頂預(yù)埋M30錨栓的形式。錨栓埋設(shè)時采用2個環(huán)形定位套板固定，套板采用8mm厚鋼板制作。
首先土建挖土至基坑標(biāo)高（- 20. 450m）的位置，預(yù)留出800mm的基坑操作空間，然后安裝定位套板及M30錨栓，調(diào)節(jié)錨栓的標(biāo)高及軸線位置，套板與鋼筋點(diǎn)焊固定，并交予土建補(bǔ)綁此部分箍筋、支模，澆筑時必須派專人進(jìn)行跟蹤復(fù)測，保證錨栓無松動、偏移，最后待所有工序完成后進(jìn)行預(yù)留操作空間土的回填。
3.2.2.2 基礎(chǔ)底板錨栓柱腳鋼柱施工工藝
棧橋平臺部位的立柱樁布置在底板頂面，連接部位采用在樁頂預(yù)埋M30錨栓的形式。錨栓埋設(shè)時采用定位套架固定，套架主要由上下2塊8mm厚環(huán)形鋼板組成，2塊鋼板間用8根ɸ20mm的圓鋼連接，形成羅盤式鋼架。錨栓通過螺母固定在套架上層鋼板上。
綁扎鋼筋完成、混凝土澆筑前及時插入錨栓埋設(shè)，鋼套架及錨栓與鋼筋點(diǎn)焊固定，然后交由土建進(jìn)行混凝土澆筑，澆筑時必須派專人進(jìn)行跟蹤復(fù)測，保證錨栓無松動、偏移。
3.2.2.3格構(gòu)柱頂做法及加固處理
1)格構(gòu)柱與鋼棧橋連接節(jié)點(diǎn)形式 格構(gòu)柱頂部焊接20mm厚鋼板，在格構(gòu)柱上部設(shè)置與格構(gòu)柱同截面的箱形短柱，短柱高1. 7m，截面尺寸口460×460×20，短柱上設(shè)置牛腿與鋼梁連接，連接部位設(shè)置加勁板，以增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定性。
2)格構(gòu)柱施工流程 割除格構(gòu)柱上部，達(dá)到鋼結(jié)構(gòu)短柱安裝要求一對切割口進(jìn)行打磨處理，焊接頂板及加勁板一安裝鋼結(jié)構(gòu)短柱，焊接加勁板一安裝鋼梁及支撐一格構(gòu)柱外包混凝土施工，格構(gòu)柱部分施工完成。
3)格構(gòu)柱加固處理經(jīng)計算，格構(gòu)柱可以承擔(dān)挖機(jī)、運(yùn)土車等機(jī)械的質(zhì)量。320t履帶式起重機(jī)等重型機(jī)械荷載過大，為保證格構(gòu)柱的穩(wěn)定性，需要在格構(gòu)柱身包裹900mm×900mm混凝土。
混凝土外包需要在行走履帶式起重機(jī)之前，由柱底（標(biāo)高- 19. 650m）處至柱頂一次性澆筑完畢�；炷两�(jīng)過7d養(yǎng)護(hù)達(dá)到強(qiáng)度后，方可以行走履帶式起重機(jī)等重型設(shè)備。
4 結(jié)語
基于天津高銀117大廈大型重型棧橋施工技術(shù)，不僅解決了裙樓和主樓均采用順作法施工而導(dǎo)致主樓地下室重型鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件無法吊裝的問題，也通過施工棧橋和基坑圍護(hù)支撐結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方法有效控制了變形，不僅大大加快了基坑施工進(jìn)度，也節(jié)約了成本，為以后深基坑棧橋施工提供參考。
