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6.2.1爬模施工程序:
①绑扎第一层墙体钢筋,安装门窗洞口边框模板,边框模板之间加支撑稳固,防止变形。
②安装模板及爬模装置。第一层为非标准层时,爬升模板多爬升一次。
③按常规操作方法浇注墙体混凝土,每个浇灌层高度1m左右,即标准层模板高度范围内分4~5个浇灌层,分层浇注,分层振捣,混凝土浇灌宜采用布料机。
④当混凝土强度能保证其表面及棱角不因拆除模板而受损坏后,方开始脱模,一般在强度达到1.2MPa后进行。
⑤脱模程序:取出穿墙螺栓,松开大模板与角模之间的连接螺栓;大模板采取分段整体进行脱模,首先用脱模器伸缩丝杠,顶住混凝土脱模,然后用活动支腿伸缩丝杠使模板后退,墙模一般脱开混凝土50-80mm;将角模脱模后,应将角模紧固于大模板上,以便于一起爬升。
⑥在预埋螺栓位置安装连接螺栓和钢牛腿,安装导轨滑轮和防坠装置,下降支承杆至混凝土墙顶,开始液压爬升。边爬升边绑扎上层钢筋,安装墙内的预埋铁件,预埋管线等。
⑦模板下口爬升高出上层楼面标高600~800mm左右。支楼板底模板,绑扎楼板钢筋,浇注楼板混凝土。但应注意的是筒体内模要比外模底且要充分考虑与下层混凝土墙体有效搭接等。
⑧紧固墙模,浇注墙体混凝土,重复⑤~⑦程序。
6.2.2爬模爬升程序示意图:
6.2.3防偏与纠偏
本工程为采用爬模工艺施工的高层建筑,结构复杂,模板爬升总高度较高,对主体工程垂直度的要求高,故以防偏为主,纠偏为辅。
1)防偏措施:
①严格控制支承杆标高、限位卡底部标高、千斤顶顶面标高,要使他们保持在同一水平面上,做到同步爬升。每隔1000mm调平一次。
②操作平台上的荷载包括设备、材料及人流应保持均匀分布。
③保持支承杆的清洁、稳定和垂直度,定位用的埋入式支承杆用短钢筋同结构钢筋焊接加固。
④注意混凝土的浇灌顺序、匀称布料和分层浇捣。
2)纠偏方法:
①在偏差方向将提升架立柱下部的纠偏丝杠滑轮顶紧墙面,向偏差反方向纠偏。必要时采用3/8钢丝绳和5T手动葫芦,从一个墙角的提升架或圈到另一个墙角的门洞(加钢管)或穿墙螺栓洞(加钢筋)上,向偏差的反方向拉紧。
②纠偏前应认真分析偏移或旋转的原因,采取相应措施,如:荷载不均匀,应先分散或撤除荷载等,然后再进行纠偏,纠偏过程中,要注意观测平台激光靶的偏差变化情况,纠偏应徐缓进行,不能矫正过枉。当采用钢丝绳纠偏时,应控制好钢丝绳的松紧度,纠偏完成浇注混凝土后,要及时放松钢丝绳。
6.2.4模板的清理和
①一般情况下,当模板脱开混凝土50-80mm后即可进行清理,清理的主要方法是:定员定岗,分段包干,对于模板上口的积垢,用铲刀除掉。对于板面用长柄铲刀除掉,然后用清水冲洗。必要时,墙体模板可以尽量向外退400-500mm。其方法是拆除角模和平模的连接和分段背楞之间的连接,拆除提升架立柱与横梁的钢销和斜撑的连接螺栓,依靠立柱上端的滑轮,向外推动或用平移丝杠向外顶动。此时,工人可以进入钢筋与模板之间进行清理。
②模板脱模剂要采用专用M75脱模油剂或M73化学脱模剂等。
③对于模板上的脱模器和支腿的调节丝杠应经常清理和注油。
7结束语
液压千斤顶自动爬模施工技术通过在本项目核心筒体施工过程中的现场实践发现,其有效的解决了目前国内纯钢筋混凝土结构核心筒与周边复杂梁板结构施工工序合理衔接的问题,施工质量符合并满足国家规范和相关技术标准的要求,施工工艺符合超限高层建筑施工中先竖向结构、后水平结构的常规做法,并使立面结构施工简单化、标准化和程序化,减少了按常规施工所需的大量反复装拆、吊运和更换所带来的时间消耗和成本损失,并能使塔吊有更多的时间来进行钢筋和其它周转材料的运输,大大提高了施工功效。在后续施工过程中针对爬模分区控制、整体爬升的协调性、同步性和统一性方面我们还需就区间爬升时间与回路油压的平衡进一步完善相关技术措施。另外,钢筋绑扎搬运时要穿过井架,井架结构还可进一步优化,且区段可自成独立整体工作平台,以便减轻重量,节约材料,便于区段提升,利于工序提前穿插。
参考文献:
[1]模板与脚手架工程施工技术措施.作者:北京土木建筑协会.2005年6月版.
[2]建筑业10项新技术(2005)应用技术指南.
[3]混凝土结构工程施工工艺标准.作者:中建总公司.2003年7月版.
关键词:逆作法高层建筑设计
一、工程概况
十甫名都商厦位于广州市第十甫路和第十八甫路交接处,地上十五层,地下三层,基坑深度14.3米,建筑平面约为长90米宽29米的矩形。由于场地西边为西关风情民居,距用地红线不足3米,北边为第十甫路步行街,距离约4米。规划部门明确指示,必须严格控制基坑水平位移及竖向沉降,绝不允许出现邻近房屋产生裂缝或路面开裂、下沉的情况。另一方面,甲方从商业角度出发也提出要求,一是地下室的边线应尽量贴近用地红线,以取得最大使用空间;二是要求尽量缩短工期,力求比邻近同类建筑先封顶,以便售楼。在这种情况下,逆作法施工技术便充分体现其优越性。
二、地质情况
该场地地质分布情况自上而下大致如下:
1、淤泥质粘土,流塑,饱和,平均厚度1.9米,c=10KPa,φ=6~8°;
2、中粗砂及粉砂层,饱和,松散,平均厚度7.5米,c=0,φ=28~30°;
3、粉质粘土层,饱和-稍湿,可塑-坚硬,平均厚度5米,可塑土c=30kPa,=14º。硬塑土c=31kPa,=18º;
4、全风化泥质粉砂岩,平均厚度3米;
5、强风化泥质粉砂岩,平均厚度5.5米;
三、设计思路
针对工程设计要求和地质条件,工程师结合逆作法的特点,确定了以下几个重要设计措施:
1、为了有效地控制基坑变形,采用地下连续墙作为基坑支护手段,可同时具备挡土和止水作用。利用地下室各层楼面的梁板体系作为水平侧向支撑,地下连续墙将与内衬墙一起构成地下室外墙,成为永久性构件。
2、为了争取时间,最大限度缩短工期,从首层楼面开始,向上下两个方向同时施工,争取地下室与上部结构同时完工,具体施工步骤将在下一节介绍。
3、出于逆作法施工需要,地下室竖向构件采用钢管柱。长度3层楼高,一次吊装到位。
4、人工挖孔桩从现地面开挖,为了准确安装钢管柱,钢管柱底以上的空段部分应考虑工人到桩底定位钢管柱时的操作面,一般操作面不小于60cm,故空段部分桩径为钢管柱直径加上1.2米,而基桩部分直径按承载力要求确定。
当以上几个因素明确后,设计方案便基本明朗。
四、逆作法步骤
1、施工地下连续墙。经计算地下连续墙厚度800mm,标准槽段长度6米,深度18米左右,即到达基坑底面以下3-5米,且下端进入强风化层不少于1.5米,以确保止水效果。槽段之间采用工字钢刚性接头。
2、施工人工挖孔桩。人工挖孔桩分为基桩部分与上部空段两部分。当基桩部分浇灌到桩顶设计标高以下1米时,便由工人下去安装定位环并调校水平,然后由工人在下面扶正,卡位,保证其垂直度后,在地面用十字架固定钢管柱上端,用高抛法浇筑管内高强混凝土。
3、开挖至-4.5m标高。此时地下连续墙处于悬臂状态,现场监测得最大水平位移发生顶点处,约3.7mm,平面位置在矩形长边中部。施工首层楼面梁板及上部普通混凝土柱,在平面靠近第十八甫路处预留10米X10米出土口,方便运输。
4、开挖至-7米标高,施工负一层楼面梁板及上部结构。在二层楼面梁安装吊车梁,设计该梁时应考虑吊运土方和机械时的最大荷载,负一层楼面出土口位置与首层一致。对于地下连续墙而言,首层和负一层楼面的水平刚度可视为两个铰支座。但是出土口处的槽段应设置腰梁和钢支撑。现场监测得最大水平位移发生顶点处,约5.3mm。此时上部结构施工至三层楼面。
5、开挖至-14.3米标高(地下室底板底),从-9.5米开始即采用盆式开挖,即在周边留有4.5米左右的反压土,以控制连续墙的位移,保证基坑安全。此时地下连续墙可视为下部为连续的弹性支座,上部两个铰支座的连续梁,受荷形态简化为上三角形下梯形。现场监测得最大水平位移发生在-9.7米标高处,约13.2mm。此时上部结构施工至七层楼面。
6、施工负二层楼面主梁梁格,即楼板及次梁暂不施工,以便吊土,通过主梁和腰梁系统为连续墙提供一定的侧向支承,其概念类似于对撑系统。
7、完成其余土方工作,施工底板和负二层楼面,吊出挖土机,封闭出土口。至此地下室土建主体已完工,同时上部结构也已封顶。在整个施工过程中,地下连续墙最大位移为14.3mm,位置在-11.3米标高处,远小于规范限值。基坑周边场地未发现明显下陷,邻近房屋未见明显裂缝,保护效果非常理想。
五、心得体会
在整个逆作法的设计与施工过程中,笔者从成功中获得很多经验,也碰到不少问题,现就这一工程几个关键技术问题的处理方法作了整理,以供参考:
1、设计中应进行逆向思维。在正作法中,地下室的剪力墙如核心筒、人防墙及地下室外墙等作为竖向构件承担荷载。但在逆作法中,剪力墙是先施工上一层,再施工下一层,受力模式已发生变化,故建立计算模型时应按大梁输入。
2、钢管柱与梁板的连接。本工程采用环梁节点,须预先在钢管上焊接抗剪环箍,且定位要求精确。当施工期间地下室标高发生改动时,其处理措施相当麻烦,因为现场补焊环箍操作困难,而且管内混凝土可能因温度过高而影响受力性能。
3、钢管柱吊装的垂直度控制。由于逆作法的施工工艺的特殊性,决定了地下室的竖向构件必须采用钢管柱或格构式钢柱,而吊装这一竖向构件时如何控制垂直度成为关键因素,本工程先在桩顶标高以下1米处安设一定位钢板,定位钢板有三个调节螺栓,以调节钢板水平,钢管柱中部采用钢筋制成笼状定位架,在地面也设有井字形定位木架,实践证明,这种定位方法取得较高的精度,可以满足工程需要。
4、地下室楼面梁与连续墙的连接。在逆作法工程中。内衬墙尚未完成,边跨的楼面梁一端支承在钢管柱上,另一端则必须支承在地下连续墙上。原设计思路在地下连续墙钢筋笼中预埋钢筋,地下室开挖后凿去砼保护层后,扳出钢筋与梁钢筋焊接即可,但由于施工误差及建筑方案修改,这些预埋钢筋位置偏差太大而失去作用,实际施工中采用植筋的办法解决,因连续墙中钢筋太密,将梁端弯矩适当调幅到跨中。
5、底板周边连续墙连接处止水措施。这个部位的止水成功与否对整个地下室的止水乃至使用安全有着决定性作用。本工程地下连续墙钢筋笼中与底板位置预埋一竖向钢板,浇筑底板前焊接一水平止水钢板,实际效果非常理想,底板周边未发现渗漏现象。
6、桩基类型的确定。从钢管柱安装定位的要求来看,人工挖孔桩是较好的选择,笔者曾在另一个工程中使用钻孔灌注桩,由于泥浆的扰动,钢管柱难以保证垂直度,开挖后发现偏心较大。就本工程的地质情况而言,淤泥层和砂层比较厚,本来并不适合采用挖孔桩。但是,笔者认为当连续墙进入不透水层(强风化层)并且围合之后,进行坑内抽水,在没有水压力的情况下挖桩发生涌土、流沙的可能性不大。事实证明,这一措施是有效的。
七、小结
十甫名都商厦已封顶并投入使用,从该工程实例看,逆作法与常规的施工方法相比有着不可替代的优势,例如:
1)显著地缩短了工程施工的总工期,经计算,本工程采用逆作法比采用正作法缩短了至少两个月工期,取得巨大的商业效益;
2)基坑变形小,相邻建筑物影响小,实测结果显示基坑顶点变形不足20mm,周边路面沉降量也极小,未造成不良影响;
1.1绿色建筑的基本内涵
绿色建筑在中国是一个新型概念。早在十九世纪中叶欧洲工业革命之际,工业化对人们的生产和生活带来了巨大便利和进步的同时,也为自然环境带来了巨大的灾难。人们逐渐在享受工业革命的狂欢中冷静下来,开始思索生活的意义和真谛。伴随着人本主义的理性回归,人们开始更加关注生活质量,热衷于环境保护,在此基础上逐渐形成了绿色建筑的概念和雏形。随着现代化的不断发展,人们对绿色建筑开始从模糊到清晰,从感性到理性,最终形成了一套系统的绿色建筑设计理论。该理念倡导在建筑物的生命周期内,尽可能减少其对自然环境和生态的影响和破坏,并通过一系列措施,如:节约能源、节约水电、节约物料等,到达节约能源保护环境。持有该观点的理论家认为,绿色建筑设计旨在为居民打造一个生态、健康、舒适的生活环境。也就是说,虽然绿色建筑尽最大可能建设对生态环境的影响,但是,它并不能影响人们对居住舒适度的追求,体现了以人为本的设计理念。
1.2绿色建筑的设计准则
按照绿色建筑学家所倡导的理念,绿色建筑希望达到人与自然和谐共生的局面。因此,实践中,其设计准则体现在以下几个方面:1.节约资源;2.遵循气候条件;3.以人为本;4.系统的规划理念;5.提高建筑资源的利用率;6.充分结合项目所在地的场地条件。具体来说,绿色建筑设计理念应当以当地场地条件与整体设计结合起来,建筑物要适合当地条件的自然法则,根据气候、地质、水文等多方面、多角度进行考量,减少对环境的破坏和影响。当然,先进的科学技术和新型材料的使用也能够有效实现节能、环保的要求。
2绿色建筑设计在高层民用建筑中的具体应用
2.1项目选址
民用高层建筑一定要以居民生活质量和舒适度为选址第一要旨,既不要紧邻大道和城市中心区域,也不能选址在杳无人烟的偏僻山区。在选择过程中,要对备选地的气候、地质等条件进行仔细调研,充分利用场地原有的自然环境和有利条件,对施工设计进行充分论证和分析,进而规划居民的朝向及规格。
2.2建筑节能
我国人口的爆发式增长使得民用高层建筑物越来越受人们重视。通常情况下,人们比较喜欢居住在20米以下的建筑物中,但是由于当前用地紧张及经济核算指标等多方面因素的影响,很多高层民用建筑物都已经超过20米。但是,人类对高考环境会普遍产生畏惧和不适应,因此必须设计一个平衡、舒适的高空居住环境。当前,解决这个问题的普遍做法是,提高公共区域的绿化率,增加环保节能材料的使用等都能破解这个难题。
1)建筑物要尽量多个角度向阳。
很多居民选择住宅的第一个要求时就向阳。在现代节能科技中,通常采用追逐阳光的办法来实现居民的这一要求。高层民用住宅具有非常鲜明的高低差异,同时又有非常丰富和可供选择的户型格局,使得各个房间的日照时间具有很大差异。设计者为了尽可能满足环保节能的要求,同时为居民创造更多的光照时间,在工程设计时,要控制好每个楼的楼间距,设计更多的南北通透型房子,确保单个住宅都有规定的光照时间,满足居民采光需求。
2)要善于利于自然风。
建筑节能设计中充分利用风能来满足居民对冬暖夏凉的要求,在设计过程中应充分利用自然风,通过合理的规划建筑物之间的间距,根据当地的风向,合理布局,尽量减少对夏季自然风的阻挡,避免冬季有过多的风吹向建筑。在建筑内部形成过堂风,使得住宅内的空气流动顺畅。通过对自然风的有效利用,尽量减少使用空调和地暖等能源,起到节能减排的作用。
3)学会利用保温层。
随着外墙保温技术以及屋面保温技术的发展,在高层民用建筑设计过程中,应在建筑物的外墙、屋面、墙、梁、柱等部位采取保温技术,起到冬暖夏凉的作用。
4)科学设计阳台。
目前绿色节能建筑设计中,广泛采用挑出式阳台设计,这种设计在提高建筑面积的同时,还可以为高层住宅形成遮阳区,不仅起到了节能的作用,同时起到了平衡建筑内部的生态系统的作用。第五,使用节能窗户。随着建筑高度的不断提高,建筑所受到的风力、气压也在不断地增长。对窗户的隔声、防风、抗压也有了更高的要求,安装合适的节能窗可以有效地降低能耗,减少光污染。第六,善于利用水资源。在进行高层民用建筑的绿色设计时,根据建筑所处的地理环境,设计规划出合理的给排水系统,充分利用水的流向和回收。对雨水和中水进行回收利用,通过对雨水的收集、节流、储存、处理进而实现水资源的循环使用,实现建筑设计的节能、生态、绿色发展。
3经典绿色建筑设计赏析———纽约Narbiry大厦
纽约Narbiry大厦是美国民用绿色建筑设计的经典案例,它在距离主城区约5公里的地方,设计160层,近一千米高,是一个新型摩天楼设计。Narbiry大厦是一个城市综合体概念,其中建有酒店、公寓、室内娱乐、餐饮、艺术中心、大型shoppingmall等。该建筑的设计师以绿色环保为设计理念,将整个建筑建造成为具有环保作用作用的复合型建筑,因此也获得了美国绿色建筑协会的褒奖。从该大厦的整体结构来看,大厦以自然、生态为设计基本理念,为大厦设计各种环保节能型硬件设施。例如,在大厦的能源来源途径中,几乎一半是风能,在绿色屋顶、室内温度、水质转化等方面都采用了节能环保材料。同时,还采用了节能环保技术,降低碳排放和绿色隔离系统。纽约Narbiry大厦在设计之初,就充分论证了各种生态技术在其中的使用,大胆采用具有低碳、节能、环保的绿色材料,推动了国际建筑节能设计的发展。
4结语
关键词:高层建筑;冲孔灌注桩;设计;施工
近年来我国城市快速发展使得可用城市土地越来越少,而城市人口的不断增加,使得原本不多的人均土地变得更少。为了缓解城市人口增加带来的人均土地减少,市政部门一方面扩大城市面积,将原有近郊开发,提高城市土地面积。另一方面积极进行老城区改造,通过高层建筑的建设将土地使用率提高。在进行高层建筑时冲孔灌注桩是高层建筑桩基工程中使用比较广泛的一种桩型。高层建筑物,因其对地基和基础的承载能力和变形(竖向下沉及水平位移)的要求较高,大直径、深长或嵌岩灌注桩往往成为高层建筑地基处理的主选方案。
一、我国高层建筑冲孔灌注桩应用现状分析
在高层建筑、旧城改造的桩基础中,冲孔灌注桩以其低噪音、对周围环境影响较小、无挤土效应等特点被广泛应用。传统的冲(钻)孔灌注桩的施工工艺在成孔中,为避免塌孔必须采用泥浆护壁,但由于泥浆护壁所形成的泥皮影响了桩侧摩阻力的发挥;同时由于施工工艺上的原因,孔底沉渣不易清除,也影响了桩端阻力的发挥。因此目前较为常用的方法是在冲孔灌注桩上采用后压浆技术,其主要目的就是减轻或消除桩侧泥浆护壁和孔底沉渣对单桩极限承载力的影响,提高单桩承载力。采用冲(钻)孔灌注桩,可穿越所有土层,但成孔时要采用泥浆护壁会影响桩的承载力,桩底沉渣也不易清除,如果桩端要进入风化岩层则造价较高。如果将桩端持力层选择在砾卵石层上,同时采用后压浆技术,则可大大缩短桩的长度,通过注浆可消除或挤密桩侧泥皮和桩底沉渣并提高砾卵石层的桩端承载力,从而较大幅度地提高单桩承载力,减少工程造价。
二、高层建筑冲孔灌注桩基础设计
在进行高层建筑冲孔灌注桩的设计前,要根据当地施工经验和可选的基础形式结合场地地质情况,并对工程要求进行设计。
(一)高层建筑冲孔灌注桩基础设计
在进行高层建筑冲孔灌注桩基础设计时,要通过对工程所在地地质进行勘探,确定建筑物地质情况。然后确定桩基的选用,对于建筑物所受荷载大、变形控制严格以及工程拟建地地质较差的情况,要通过多种灌注桩的复合使用来达到建筑目的。通过分析和调查确认冲孔灌注桩位置与根数,然后对其进行有效计算。首先对桩长进行确定,然后估算单桩极限承载力。通过标准公式Quk=Qsk+Qpk=u∑qsikli+qpkAp(d<800mm),(d≥800mm)计算桩的竖向极限承载力标准值。另外还要多注意对各分项系数进行考虑。随着活载变异系数的增大,桩侧阻、端阻和承台底土反力分项系数均减少,恒载分项系数也相应减小,而活载分项系数则随之增大。随着承台底土摩擦角或粘滞力的变异性增大,桩侧阻、端阻、恒载效应、活载效应的分项系数均随之减少,承台底土反力分项系数相应增加。
在高层建筑冲孔灌注桩设计完成后为确保桩基质量万无一失,需从总数桩中按1%的比例且不应小于3根(工程总桩数在50根以内时不应少于2根)抽选工程桩作为试验桩,待试桩静载检测合格后方可全面施工桩基。
(二)高层建筑冲孔灌注桩设计中关于质量控制的注意事项
高层建筑冲孔灌注桩质量控制的注意事项,首先要对造孔进行质量控制。造孔质量包括:孔位偏差、桩孔垂直度偏差、孔径偏差及孔深与孔底沉渣厚度问题等。根据相关规范中的允许值对设计要求进行规定,在实际工程施工过程严格按照规定进行控制。对于冲孔灌注桩质量影响的另一个因素是清孔质量,在钻孔达到设计深度后,在灌注混凝土之前,孔底沉渣厚度应符合下列规定:端承桩≤50mm;摩擦端承、端承摩擦桩≤100mm;摩擦桩≤300mm。为此,在清孔过程中应不间断地置换泥浆,直至浇注水下混凝土,并保持孔底500mm以内的泥浆比重<1.25,含砂率≤8%,粘度≤28s。这些数据及要求在进行灌注桩设计的时候都要考虑进去,以此来确定孔深等数据。另外对于混凝土拌制质量在设计时也应考虑进去,由于灌注混凝土工艺的特殊性,其对混凝土的性质及拌制质量有如下一些特定要求:①混凝土的强度应比设计强度提高5MPa;②混凝土的坍落度宜为18~22cm,并有一定的流动保持率,坍落度降至15cm的时间不宜小于1h,扩散度宜为34~38cm;③混凝土的初凝时间应满足整个灌注过程(从搅拌第1斗混凝土开始至灌完最后1斗混凝土并拔出导管为止),一般为3~4h,如运输距离较远,一般宜在混凝土中掺加缓凝剂。
(三)关于高层建筑冲孔灌注桩灌注设计分析
由于高层建筑冲孔灌注桩是整个工程质量的关键,因此针对混凝土的灌注也应在事前进行优良的设计,根据有关规定的相关要求,设计出适宜工程的混凝土混合比例、灌注量、混凝土搅拌时间等,根据不同的地质情况及工程情况进行合理的设计。设计良好的混合量,将灌注间歇时间控制在15min之内,最多不得超过30min,每根桩整个灌注过程应尽可能控制在4~6h以内完成,以保证混凝土的均匀性。这就要求在施工前将单根桩及所用混凝土进行计算,通过前期的设计规划及施工前的计算做好混凝土的混合工作。而且混凝土滞留空气的时间对于混凝土的强度有一定的影响,因此根据混凝土应在1.5h内灌注完毕,夏季应在1.0h内灌完的要求,要结合灌注桩的要求进行混凝土混合,否则应掺加缓凝剂。混凝土应灌注至设计桩顶标高以上规定的高度,以保证设计桩顶标高以下混凝土的质量。三、高层建筑冲孔灌注桩试桩过程——设计效果的检验
一般在进行高层建筑冲孔灌注桩工程施工中,工程压浆管多用钢管制作,压浆管固定焊于钢筋笼上,上端止于距地表0.2-0.3m,以防移机或调换机具钻杆等情况下被损坏,桩端压浆管低于桩端50mm,并用特制的桩侧压浆阀和桩端压浆阀与压浆管相连。为防堵管,可以将把桩端压浆管改为大口径主桩端压浆管和小口径次桩端压浆管,以防堵管影响压浆质量。为保证注浆通道的通畅,检查注浆管是否连通,并将泥渣及泥皮的细粒推至,注浆前必须进行压水试验。同时记录压水试验的稳定压力,其稳定的注水压力可作为注浆施工的初始注浆压力。压水压力以压通为准,个别不通畅的注浆管,压水压力采用10MPa,多次反复进行直到压通,以保证注浆的顺利进行,确保注浆质量。成桩1周后进行注浆,每根桩注浆时间为1—2小时。压力注浆以压水试验的稳定压力1.5MPa为初始注浆压力,以终压浆压力大于2.5MPa和注浆量为1000kg水泥量作为施工的控制指标。对个别桩注浆压力低于2.5MPa,灌入量较大的桩,当地面未出现冒浆时,可适当提高水泥的灌入量,一般控制在2000kg左右;对注浆压力高于7MPa,可灌性差的桩,现场采用浓浆、慢速灌注及注注停停间歇注浆的办法,其终止时间以注浆压力控制,最大注浆压力不高于10MPa,且水泥量不少于800kg。每根桩注浆完毕,立即将注浆管拧上堵头,以防回浆,影响注浆效果。最终通过检测来测试高层建筑冲孔灌注桩设计时候达到工程要求。
结论
高层建筑冲孔灌注桩是整个工程设计与施工的重点,其对于整个工程质量有着重要的影响。因此在进行高层建筑冲孔灌注桩的设计时,要充分考虑建筑拟建地的地质情况与建筑施工地区的气候特点,将灌注中的各个环节充分考虑进去,以保障工程施工的质量。
参考文献
[1]陈中华.实用桩基工程手册[M].中国建筑工业出版社,2005,1.
[2]张海华.建筑桩基技术规范及实施[J].建筑科技,2006,11.
[3]赵旭.高层建筑冲孔灌注桩设计纲要[J].建筑工程,2004,11.
关键词:高层建筑;反弧悬挑结构;模板支撑;施工技术
1工程概况
湖南怀化某工程总建筑面积25358m2,由两栋对称单体建筑组成,地下一层,地上十六层,框架剪力墙结构,该项目融商业、住宅和地下停车一体,平面布局别具一格,整个立面阳台均为弧形设计,同时在屋面东西两侧设计了两个反弧装饰结构,左右对称,形成了不凡的立面装饰效果。
2施工难点分析
反弧挑檐位于屋面结构标高56.7m处,曲面半径3.8m,计三跨共24m长,由四根挑梁支撑,结构从主立面向外悬挑3.412m,自重达40.3t,倾覆力矩为705kN/m。因此,必须认真做好模板支撑设计,在安全可靠的基础上,确保经济合理。反弧挑檐设计为清水混凝土,外置涂料,对挑檐底面混凝土成型质量要求较高,因此,必须严格组织好模板支撑体系的放样、定型及施工测量工作。
弧形曲面混凝土浇筑,应认真解决好混凝土密实度、曲面混凝土浇捣流淌问题。
3模板支撑体系选型
通过各种方案的比较,该工程采用型钢悬挑、底部架设钢管斜撑,与挑梁焊接构成悬挑三角架,其上安排型钢排梁,形成模板支撑的空中基础;该方案搭拆方便,场地空间利用率高,组装杆件较少,内力分配明确,且Ⅰ16组杆拆除后,可作为本工程16层铝饰板主钢骨架(设计为Ⅰ16),重复利用。具体做法是:从15层楼面构设120b@2000钢梁,外挑4.0m,内附楼面2.0m,钢排梁采用3排Ⅰ16,用φ16高强螺栓与钢挑梁联结。为减少钢挑梁对楼面负荷,于挑梁下部14层、13层楼面分别挑出钢管斜撑与挑梁焊接,构成三角钢架,上搭钢管扣件式脚手架,完成挑檐结构施工承力体系(见图1)。
4结构计算
4.1基本假定
4.1.1假定钢挑梁根部锚筋与楼面联结无相对位移,钢挑梁近似为一端固定,一端自由的悬臂件。
4.1.2假定钢管斜撑集中作用于悬臂钢梁端部,暂不考虑中部顶撑,斜撑简化成悬臂梁端支承。
4.2荷载计算
4.2.1圆弧自重(含挑梁、三角联系梁):
F1=403kN(16.8kN/m)
4.2.2脚手支撑及模板自重力:
F2=250N/m2
4.2.3施工荷载:
F3=2500N/m2
4.2.4框架梁自重:
F4=6.2N/m(考虑框架梁自重一半作用于支撑平台)
4.2.5挑梁自重:
F5=31.05kg/m
4.2.6钢排梁自重折合:
F6=17.23kg/m
则作用于钢挑梁的荷载分配如图2。
5施工方案的实施
5.1搭设步骤
5.1.1根据前述挑架布置方案,于13、14层斜撑位置预埋“”形φ25限位筋。
5.1.2预埋固端锚栓:当结构施工至15层结构平面时,钢挑梁相应位置,预埋M20螺栓,螺栓锚固端与15mm钢板顶焊并与梁主筋焊接。
5.1.3搭设斜撑,固定钢挑梁。
5.1.4搁置型钢挑梁,搭脚手架支撑,并张好安全网。
5.2结构及支撑加固措施
5.2.1在15层结构施工时,于挑梁固端锚栓位置增设一根小梁250×350,上配4φ16,下配3φ16加强(因本工程室内吊井,故增加梁不影响室内效果)。
5.2.2为确保15层楼面安全,将M20螺栓间隔改为φ16拉筋,穿过15层结构预留孔,锚固于14层楼面,将挑梁对15层的拉力传递到14层,减少楼面负载。
5.2.3为缩短斜撑有效长度,于14层框架梁内设置穿梁钢管与斜撑扣接,另之间增设一根通长钢管与室内棒架相联,以增强支撑系整体受力性能。
5.2.4最外侧斜撑杆。采用双肢钢管,旋转扣件扣接。
5.2.5支撑体系中挑架安全储备最低,故于挑梁上部最大应力处焊接鱼尾钢板加劲。
5.3模板设计、安装
圆弧曲面底部成型质量要求,故考虑采用300mm宽十一夹板模组拼,用50mm宽薄胶带贴缝,并均涂隔离剂。圆弧曲面模板支撑龙骨采用φ20弧形@400钢筋骨架,内侧半径为3945mm,拆除后,钢筋调直后可重复利用。
5.4模板放样
模板安装采用直角坐标法进行测放,以外挑水平距离为横坐标(Xi),以模板底面标高为纵坐标(Yi),利用既定的每50cm水平距离,求出模板底标高(如图3),测放时,用水准仪测出Yi:500的水平面,并弹出曲面边缘线,然后架设水平钢管,敷设弧形钢筋骨架,并与水平钢管焊接,形成曲面网状承力系,上铺模板。
6混凝土浇捣
曲面混凝土浇捣突出矛盾就是混凝土流淌及混凝土密实度问题,经过多方案比较,采取如下措施:
6.1优化混凝土配合比,在混凝土标号不变的前提下,减少混凝土坍落度,掺加适量减水剂,并适当提高石子(连续级配)粗粒径含量,以减缓流淌。
6.2掌握二次振捣时间,布料后,先用铁楸拍振出浆,然后过60min后,再用小型高频振动棒振捣(振动棒不可长时间振击模板),木抹搓平(60min指振动界限,由现场根据混凝土参数、气温和浇捣条件等因素实验确定)。
6.3混凝土浇捣时,由下至上进行。布料时,应左右均匀布料,严禁集中下料,以免打弯或踩弯面层钢筋。
6.4振动密实后,用定制的弧形刮尺刮平,并注意经常性检查曲面混凝土厚度及弧度,以确保成形质量。
7模板拆除
待混凝土达到拆模强度后,申请拆模。拆模时,首先拆除最上一步支撑,待气割割离钢筋龙骨与钢管的联结(要保留最上一根两者之间的联结,以保证其整体性),并用搭机吊钩勾住钢筋网架,另系一根保险绳进行调节,然后依次退后拆除模板,掉落在满铺50mm厚木板的支撑平台上。型钢挑架的拆除,同样用搭机及气割配合,各组装杆件逆顺序依次拆除。拆模过程中,要认真组织、确保安全。
8实施效果评价
经浇捣过程中的跟踪检查及拆模后实测,曲面上各点弧度一致,沿同一圆弧素线上各点标高最大差值为8mm,曲面底部平滑密实,无明显接缝。
9结语
综上所述,悬挑构件施工,必须认真做好模板支撑设计,通过挑、撑、拉等形式构成荷载传力架,在确保结构自身安全度的前提下,施工方案达到经济、安全、合理。对于大面积反弧挑檐等构件施工,要重视施工过程中的雨水等尚未预见的荷载,本工程每块挑檐长24m,深0.6m,宽1.5m,在拆模前,雨水管未导通的情况下,存水可达20t之多,这部分不小的荷载在施工前,也经过了认真的考虑,并及时采取了排放措施,避免了在施工过程中可能出现的隐患。
参考文献:
[1]王伟,张金生.结构力学[M].武汉,武汉大学出版社,2000.
[2]JGJ812-2002.建筑钢结构焊接技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2003.
[3]GB500102-2002.混凝土结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2003.