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根据机械配备型号和数量及钢筋加工、混凝土浇筑用电,经计算本工程高峰用电量为200kW,建设单位提供的316kVA变压器,符合施工用电容量要求。
临时供电线路采用90mm2的橡皮电缆,并设置8个电闸箱供护坡和降水施工用电。
在现场搭设4个高4~6m的照明灯架,每个灯架安装镝灯2000kW。
工作面、坡道口安装碘钨灯活动灯架1~2个,供夜间施工照明用。
施工用水:
在现场东西两侧,各设置1个50mm的水源,供打井和护坡工程施工用水。
在基坑南侧搭建临时办公、休息用房约150m2,工具棚20m2,水泥棚20m2。
根据施工方案和施工图纸进行机械设备和钢筋、水泥、砂石、钢绞线等材料的准备。
办理交通、城建、市政、市容、环卫等有关手续,办理降水工程向市政雨水或污水管道的排放手续,准备弃土场,办理运土有渣土消纳手续。
施工平面布置
出入口分别设在现场东南侧和西南角,运料、运土汽车可走循环路。
混凝土搅拌机及砂石料场设在裙房基坑范围内,但要避开护坡桩桩位线。
由于场地窄小,砂石、水泥、钢筋、钢绞线等原材料按计划分期、分批进场。
钢筋加工场设在主楼基坑北侧,钢筋笼要分批加工,码入高度不得超过2层。
分项工程施工方法
降水工程
降水方案和选择
本工程主楼降水目的是兼顾基坑开挖和护坡桩施工,降低水位标高要求降至护坡桩底标高(21.5m),降水深度大,潜水存在于细砂和卵石层内,渗透系数和出水量也较大,又由于上层粉质粘土有滞水,因此,主楼采用管井加砂漏井占降水方案。
管井主要降低潜水水位,砂漏井主要将上层潜水渗漏至细砂层,再用管井抽走。
管井井点计算
计算参数:
基坑面积A=75m*45m=3375m2,基坑深度H=12m。
降水深度S=26.2m-21.5m=4.7m,含水层厚度h=26.2m-16.3m=9.9m。
渗透系数K砂=10m/d,K卵石=117m/d,加权平均后K=65m/d。
降水井底在渗透系数很小的粉质粘土层内,故按潜水、完整井计算。
基坑假想半径:
X0=√A/c=√3375/π=32.78m
抽水电影响半径:
R=√(X0)2+2K*t*h/u=√(33)2+2*65*6*9.9/0.23=186.18m
式中t—抽水稳定时间,取6d;
u—给水系数,粉细砂0.15~0.2,卵石0.2~0.35,取0.23。
基坑总涌水量:
Q=1.366*K(2h-S)S/(LogR-LogX0)
=1.366*65*(2*9.9-4.7)*4.7/Log186.18-Log32.78
=8370m3/d
单井涌水量:
q=2πrhw√K/15=2*π*0.15*2.67*86400*√65/86400/15
=398m3/d
式中hw=滤管进水长度,0.27*h=0.27*9.9=2.67m
r=管井半径(m)。
管井数量:
N=Q/q*1.1=8370/398*1.1=23.1座,实际布置24座。
式中,1.1为增井系数,考虑降水井损坏、堵塞、效率降低等,井数增加10%。
管井平面布置及井距:
管井布置在基坑四周,其中4座井布置在裙房基坑内。
井距L=L/N=230m/24=9.58m,实际为9.6m(锚杆间距的倍数,以防被其击穿)。
式中,L为基坑周边长度,m。
管井竖向布置(井深):
管井由地面开始打井,井深h1按下式计算:
h1=S1+IL1+h2=15+0.1*37.5+3=21.75m,实际23m。
式中S1—地面至桩底深度(m);
i—水力坡度,环型井点取10%;
h2—管井沉淀高度,一般取2~3m;
L1—管井至基坑中线的距离(m)。
计算结果校核:
以上井点计算公式及计算参数均为经验值,因此,有条件的工程应做现场抽水试验,本工程无条件做试验,但完成2~3座井后立即试抽水,对渗透系数K、水力坡度i及单井涌水量q等进行校核。
管井井点对环境的影响:
潜水含水层在地面下10.3m的细砂和卵石层内,该层土压缩模量较大,上面又有约5cm的粉质粘土,形成硬壳顶托层,故降水引起的沉降量可忽略不计。
管井井点施工
管井的构造:
管井采用300mm(内径)无砂混凝土砾石管(全部为滤管),井孔直径600mm,井管与井孔之间填2~6mm滤料,井深23m,井距9.6m,共布置降水井24座见图9-1。
管井成孔(井):
采用CZ22钻机冲击成孔(井),如噪声、振动大扰民时,也可采用XF-3泵吸反循环钻机,钻机性能见表9-2。
可利用地层的粘性土,自造泥浆护壁。
钻孔(井)前要挖好泥浆池,冲击钻采用掏渣筒掏渣,泥浆少面稠,泥浆池深度在1mm以内;
反循环钻机靠泵吸泥浆循环排渣,泥浆多,泥浆池深度1.5~2m,并配备泥浆罐车随时将多余泥浆运走。
常用钻孔机能表表9-2
型号
钻孔方式
钻孔直径
(mm)
钻孔深度
(m)
护壁方式
电机功率
(Kw)
备注
Cz-22
XF-3
BQZ500
ZKL800
冲击式
回转式
长螺式
400~800
500~1500
300~500
150
50
10~12
12~18
泥浆
干作业
22
40
37
55
可克服地下旧基础
泥浆泵电机功率17Kw
步履式,可改装钻杆
履带式,可改装钻杆
下井管:
用钻机的卷扬装置,采用井托法逐节吊放,井管连接采用竹片用16号铅丝绑紧。
要保持井管顺直,在井孔内居中。
填滤料:
从井管周围均匀填滤料,防止将井管挤偏,洗井后要补填滤料,井顶2m用粘性土封口。
洗井:
采用9~12m3空压机气举冲洗法,将由气管和排渣管组成的洗井器放入井底,关闭排渣管,用高压气激荡和井壁,再开启排渣管将水渣混合物吹出,这一过程自上面下反复进行,直至洗出清水,井内水位接近周围地下水位为止。
地面排水管:
布置在基坑顶周边,由φ300mm钢管排水总管和沉淀池组成(见图9-1)。
抽出的地下水经排水总管及沉淀池再排入市政雨水或污水管道内。
抽水:
采用扬程25m,出水量20t/h,QS系列潜水电泵,性能见表9-3,置泵标高16m,引水管采用50mm胶管理体制或钢管。
一般情况下,群井抽水6~7d后水位显著下降,10d后稳定到设计水位标高,此时水泵出水量显著减少,为起始出水量的50%左右,可换用小流量水泵。
常用管井潜水电泵性能表表9-3
流量
(t/h)
扬程
(kW)
出水口径
外围尺寸
重量
(kg)
QX3-30-1.1
QX6-25-1.1
QS20-27-3
QS40-28-5.5
175QJ50-26/2
250QJ80-40/2
3
6
20
80
30
25
27
28
26
1.1
5.5
7.5
15
φ25
φ38
φ51
φ76
φ108
φ233
φ184
φ175
φ250
14
60
72
降水运转:
管井井点运转后,要配备专人值班,保持昼夜连续运转并定期检查水泵及管路运转情况,测量水位、水量,做好施工记录。
必要时可配备备用电源或发电机,以防停电、停泵造成水位上升,发生灾害,影响施工。
裙房基坑内降水水井:
由地面打井,随挖土深度逐节拆除至裙房坑底标市。
抽水时,可采用串联抽水尘,即将中间降水井的水抽至边侧降水井,再抽至地面排水管内。
砂漏井施工
砂漏井井孔直径300mm,井深10m,井内填2~6mm滤料,井距2~3m,在管井降水井之间共布置砂漏井54个,见图9-1。
砂漏井成孔采用BQZ300步履式钻机,要边钻边填砾,以防塌孔。
填砾至地面下2m,用粘性土封口。
护坡工程
护坡方案
根据护坡高度、周围环境、土质分布情况、施工能力和经验,本着安全、经济、合理的原则,本工程选择振动小、噪声低和变形小的钢筋混凝土灌注桩护坡方案,不同部位其构造和做法也不相同。
主楼护坡高度12m,采用φ800m钢筋混凝土灌注桩加锚杆护坡方案(图9-2)。
由于有旧建筑基础需拆除,也便于新建管线通人,挖土3.5m后再做桩,桩顶设850mm*500mm边梁,锚杆设在边梁上,边梁顶砌砖墙并设抗弯柱和压顶梁(图9-8)。
裙房护坡高度5.8m,采用φ500mm钢筋混凝土悬臂桩护坡方案(图9-3),由地面开始做桩,桩顶设500mm*300mm边梁。
主楼与裙房结合部,高差6.2m,考虑到地基处理问题,采用1:
0.75放坡,坡面采用钢板网抹灰加固(图9-4)。
主楼、裙房的桩间土也采用钢板网抹灰处理。
护坡工程设计与计算
目前尚无国标护坡设计规范,根据《高层建筑施工手册》(中国建筑工业出版社出版)介绍的计算方法、有关规范和实践经验,编制了护坡工程设计计算机程序。
本工程的电算输入参数和计算设计结果见表9-4、9-5。
输入计算参数表9-4
计算参数
符号
单位
主楼
裙房
护坡高度
土重度
地面荷载
主动摩擦角
被动摩擦角
护桩直径
保护层厚度
桩间距
混凝土等级
H
R
G
Φd
Φp
D
Sa
M
KN/m3
KN/m2
。
mm
m
12
19
10
33
42
800
1.6
C25
5.8
桩土20
500
1.2
钢筋等级
拉锚位置
锚固土层摩擦角
锚固土层粘聚力
锚杆倾角
锚杆直径
锚杆间距
土压系数
安全系数
Fy
Ha
Φ
C
A
Dm
Sh
K0
Kf
N/mm2
cm
310
-3.75
2.4
0.9
1.5
悬臂
计算及设计结果
名称
护桩人土深度
护桩全长
护桩最大弯距
最大弯距作用点
护桩最大配筋
锚杆全长
X
L
Mma
3.5
901.15
-9.28
8Φ22
4Φ22
4.2
467.71
-7.37
锚固段长度
自由段长度
锚杆轴拉力
锚杆配筋
整体稳定系数
护桩直径
L1
L2
Ta
KN
18.3
5.7
346.9
4*1860
钢绞线
2.1
根据设计与施工经验,本工程采用了以下数据处理和构造措施:
计算土层深度内有Φ值和C值时,摩擦角换算为等值摩擦角Φd;
地质条件好,最大弯距折减30%~40%再配筋;
提高安全系数,桩入土深度增加10%~20%;
计算出护坡桩每米的弯距,按弯距分布大小配筋;
“周边均匀法”和“等效矩形法”对照配筋;
锚杆设在边梁上,锚杆间距不受限制,便于优化锚杆设计,也省去了腰梁,节省了钢材,简化了工序。
护坡及锚杆的布置构造及做法
见图9-1~图9-10。
护坡桩施工
工艺流程:
根据护坡桩设计和地层土质分布情况,主楼和裙房护坡桩均采用长螺旋孔机施工,其成桩工艺流程为:
场地平整→钻机对准桩位→调整大臂垂直度→启动钻机→钻机出土并随时清理→钻至设计孔深,空钻清底→停钻提钻杆→测量孔深(作记录)→吊放钢筋笼→浇灌桩身混凝土,振捣→养护
钻孔
主楼护坡桩桩径φ800mm,间距1.6m,桩长12m,采用ZKL-800履带式长螺旋钻机(性能见表9-2),由于采取了降水措施,卵石层最大粒径5~7cm,初步判断不塌孔或塌孔不严重,只须适当加深钻深即可。
如卵石层塌孔严重时,可采用中心压灌水泥浆法成孔。
裙房护坡桩桩径为φ500m,间距1.2m,桩长10m,采用BQZ500钻孔(同砂漏井相同,但需改装钻杆直径,性能见表9-2)。
钻机采用跳钻法,钻成的孔要及时下钢筋笼,并浇灌混凝土,防止凉孔时间过长塌孔,当天钻成的孔必须当天浇灌完。
吊放钢筋笼:
采用钻机的吊装装置要垂直吊放入孔内,并注意加强主筋方向不得下错、放反,必要时涂红漆标训识。
钢筋笼制作:
钢筋笼在现场加工制作,供应的钢筋长度不符合要求时,主筋采用电弧焊双面焊,搭接长度必须符合规范要求。
为保证主筋间距、位置和钢筋笼的刚度,架立筋应与主筋焊牢,箍筋与主筋绑扎牢固,成型的钢筋笼外形尺寸、主筋数量、位置、长度应符合设计要求。
连梁钢筋的绑扎、搭接、长度应符合规范要求,桩主筋伸入连梁内不小于50cm.
混凝土搅拌:
为加速浇灌,防止塌孔,桩身及连梁混凝土均在现场搅拌。
在裙房中部设置2台JZC350搅拌机,水泥为425号普通硅酸盐水泥,砂子为粗砂,碎石粒径大于40mm,因现场窄小,要随用随进。
混凝土等级为C25。
坍落度为12~14cm,配合比如下:
水水泥砂石子
200kg320kg769kg1114kg
以上配合比应根据砂石含水量及粒径进行调整,搅拌时砂石每车必须过磅。
混凝土运输采用小翻斗车,浇灌时孔口放一漏斗,要用长振捣棒分层浇灌、分层振捣。
裙房护坡桩连梁采用土模。
主楼边梁梁底用土模,两侧用钢模,打完锚杆并预埋铁皮筒锚孔后,再进行浇筑混凝土。
锚杆施工
根据设计要求在地面下3.5m的连梁上打一排锚杆,产距2.4m,孔径φ150mm,孔深24.5m,采用MZ-Ⅱ型锚杆机干作业成孔,其工艺流程为:
锚杆机就位→稳钻杆调整孔位及角度→钻孔出土→接螺旋钻杆→预埋锚索套筒→浇灌连梁→养护→安装锚头、锚具→预应力张位→顶紧楔片锁定。
杆体制作:
设计拉拔力643Kn,杆体采用4束1860级钢绞线,锚头为四孔锚盘,锚固段每1.5m用塑料隔离架将钢绞线分开,非锚固段用塑料管包好。
注浆管为φ25mm塑料管,绑在杆体上放入距孔底100mm处。
锚体注浆:
锚体水泥浆浆体强度为20Mpa,采用425号普通硅酸盐水泥,水灰比0.45。
采用一次常压注浆,用BW250/50泥浆泵注浆,注浆压力不低于0.5Mpa,孔口流出灰浆后拔出注浆管,在水泥浆初凝之前及时补浆。
每孔注浆量约为计算注浆量的1.2倍。
张位锚固:
锚体和连梁强度达到设计强度的75%时,可进行张位,张位机具主要为ZB4-500油泵、YC1200*320穿心式千斤顶的中心应在同一轴线上。
正式张位前应取设计拉力的20%对锚杆预张位。
正式张位应分级进行,张位至设计拉力的1.05倍,稳定5~10min,并记录伸长值。
当锚杆应力没有明显衰减时,退至设计拉力75%,用楔片锚固锁定。
钢板网抹灰施工
主要材料和机具为20号铅丝网、10mm长50cm锚筋、M5水泥砂浆、射钉枪等。
将锚筋楔入土壁,固定铅丝网,外抹30mm厚M5水泥砂浆,锚筋间距纵向100cm,横向30~50cm,可蛇行楔锚。
遇砂层、滞水层要加粗铅丝网型号,加长、加密锚筋,桩间土处理时,将铅丝网用射钉枪固定在护坡桩上。
滞水层要埋设28~38mm塑料管或钢管,将水引出。
连梁顶砌砖墙
连梁施工时,要预埋抗弯柱钢筋。
砌37墙时,每砌高50cm,水平放置φ6.5mm加强钢筋二排,与抗弯柱连接。
先砌砖墙再支钢模板进行抗弯柱、压顶梁施工。
土方工程
机械选择
城市建设中的基坑开挖一般选择反铲挖土机,配备自卸汽车挖运施工,土质条件差,不宜分步(层)开挖或深而窄的基坑(槽),也可选择拉铲或抓铲挖土机。
应该指出的是,目前机械设备生产厂家或施工手册介绍的“最大挖掘深度”均为在特定条件下的数据,在使用时,反铲挖土机要根据开挖方式和停机面土质稳定情况,乘以0.7~0.9的折减系数,而机械式拉铲和抓铲挖土机,可以加长铲斗钢丝绳,故可乘以1.1~1.2的增加系数。
本工程采用分步(层)开挖的接力挖土法,但场地窄小,故选择体积小、效率高的PC-400反铲挖土机挖土,配备T-815太脱拉自卸汽车运土。
另外主楼因有旧建筑基础,另配备W-160液压锤1台,边挖土、边破碎拆除旧基础。
施工分步(层)
为配合护坡桩及锚杆施工,主楼分三次进场,四步挖土。
第一次进场,每上步挖土,由地面挖至-4m,实际挖深4m,主要是清理打井泥浆,拆除旧建筑基础,为护坡桩施工创造条件。
第二次进场,第二步挖土,挖至连梁底标高下1m,即-5m,主要是清理护坡桩钻孔土方,为锚杆就位创造条件,实际挖深约2m。
第三次进场,采用接力挖土法,分二步挖土,一台反铲挖土机由-5m挖至-10m(第三步挖土),实际挖深5m,直接装汽车运走。
另一台反铲挖土机由-10m挖至-12m(电梯井-14m)(第四步挖土),实际挖深2~4m,将土挖甩至上边挖土机工作面内,装汽车运走。
这样下,上层传递直至将主楼土方挖完。
裙房分两步挖土,第一步由地面挖至-1.5m,第二步由-1.5m挖至-5.8m,在第三次进场期间挖完。
坡道开设和开挖顺序
主楼开挖的坡道以内坡道为主,设在裙房基坑范围内,分别由现场东南侧和西南侧的地面放至主楼基坑-5m处,宽度5m,坡度1:
5~1:
6,每次(步)挖土的顺序均由北向南,最后在裙房西南角收尾。
清槽修坡
机械挖土过程中,要配备人工清槽修坡,插入桩间土挂网抹灰,挖至坑底标高时,配备人工将机械挖土的余土清至挖土机开挖半径内,这种方法既可一次交成品,又可节省劳动力。
机械及人员配备
主要施工机械及人员配备见表9-6。
主要施工机械及人员配备表表9-6
机械数量(台)
人员配备(人)
用途
冲击钻
空压机
长螺旋钻机
混凝土搅拌机
小翻斗车
电焊机
锚杆机
灰浆搅拌机
注浆泵
反铲挖土机
自卸汽车
液压锤
钢筋加工
其它配合人工
管理人员
合计
CZ-22
ZVY12/T
JZC350
20KVA
MZ-Ⅱ
BW250/50
PC400
T-815
W-160
2
1
4
8
16
126
打井
洗井
护坡桩、砂漏井
锚杆
土方
旧基础拆除
护坡桩、锚杆
工程进度
主要分项工程施工进度计划见表9-7。
质量要求和措施
基本要求
遵守国家施工及验收规范以及有关季节施工的规定。
按照工程监理要求的检验程序、项目,进行质量过程控制,做好自检、预检和隐蔽工程验收,并交验各种资料,填报各种报表。
原材料、半成品、成品要有了厂质量证明和试(检)验报告。
建立工程质量保证体系和质量管理责任制,做好各级质量交底。
井位允许偏差+100mm,井径不大于600mm井深不小于设计深度。
打井采用自造泥浆,不再投入粘土料。
洗井要洗透,洗井后水质清澈,井底无泥砂,井内水位接近自然水位。
抽水水泵保持连续运转,排水管道无漏水、渗水现象。
扩坡工程
钢筋主筋、钢绞线要有材质试验报告,钢筋焊接接头也要有焊接试验报告。
护坡桩直径、长度应符合设计要求,桩位允许偏差+100mm,垂直度允许偏差不大于H/100,其中H为桩长。
钢筋笼制作允许偏差
钢筋长度+100mm;
钢筋笼直径+20mm;
主筋间距+10mm,箍筋间距+20mm。
吊放钢筋笼时四周要绑扎垫块,以保证保护层厚度。
护身、边梁混凝土,每100m3做标准养护试块一组,锚杆水泥浆每10根做标准养护试块一组,作为评定混凝土和水泥浆体强度的依据。
锚杆直径、孔位、孔深、倾角应符合设计要求,孔位允许偏差+100mm,倾角允许偏差1°
,孔深不得偏浅,要大于设计孔深150mm。
机械挖土标高,步(层)间允许偏差+150mm,坑底允许偏差+300mm,不得扰支老土。
桩间余土不得大于200mm。
安全要求和措施
开工前全面调查地上、地下障碍物和管线情况,进行具体位置交底,对暂未处理的要树立明显标志。
根据本工程场地窄小、机械施工、配合工种多的特点,制定安全措施,建立安全责任制并定期开展安全活动。
各分项工程,各种机械,各工种要遵守各自的安全操作规程,注意相互间的安全距离,施工机械不得撞击护坡桩、锚头、桩间土护壁,也不得碰压井管、排水管、测量桩点等。
要执行现场施工用电规定,非专业人员禁止动用机电设备,要经常检查供电线路、闸箱、机电设备的完好和绝缘情况,供电线路要架空或埋入地下,防止机械碰压。
基坑四周要搭设防护栏,深度超过2m时要搭设马道或设置专用上下梯子。
机械挖土现场出入口要设安全岗,配备专人指挥车辆,汽车司机要遵守交通法规和有关规定,按指定路线行驶,按指定地点卸土。
要遵守本地区、本工地安全、保卫、场容、消防、市容、环卫、交通等管理规定。
要加强对民工的管理教育,民工要有“三证”,做到合法用工,上岗前要进行安全交底和安全教育。
环保要求和措施
尽量选择噪声低、振动小、公害小的施工机械和施工方法,减小对现场周围居民的干扰,同时做地周围居民的安抚工作,取得谅解,相互配合。
空压机、混凝土搅拌机要搭设隔声棚,各种机械作业
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