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当旧式砖烟筒的支护施工

发布时间:2021-09-10 06:42:53 阅读: 来源:槽钢厂家

旧式砖烟筒的支护施工

(作者:郭强 郭少先 范冬亮 张建军)

1.支护的原因

北京甜水园住宅小区二期工程,包括三栋地下2层、地上22层的塔楼及一座独立地下车库。总建筑面积70063.2m2。其西侧以团结湖第三中学东围墙为边线,围墙中心有一高约30m的旧式加固砖烟囱,其一半在第三中学院内,另一半在新建的施工现场内。经查,这座烟囱基础是一直径6.7m、埋深2.8m、厚500mm的圆形钢筋混凝土基础。烟囱基础东侧外边线距地下车库外墙水平距离仅2.5m。地下车库外墙进而深12.7m,比烟筒基底深了约10m。烟筒基底至地下车库外墙基底的夹角仅有12°8′。所以,地下车库开挖之前必须对这座旧式砖烟筒进行可靠支护,以保证地下车库的安全施工和烟筒的正常使用。

2.烟筒保护方案的选择

烟筒的西侧,即在第三中学院内的部分和烟道连接,在建筑红线以外,不属于施工区域,不做保护性处理。其东面紧靠深基坑,以围墙为界,环绕烟筒基础做半圈8根支撑桩。地下车库西侧外墙做护坡桩,该桩兼做地下车库外墙的永久性外模板,即地下车库墙外紧贴护坡桩。以烟筒为中心向南北两侧各6m范围内的护坡桩作加强处理。对着烟筒的3#、5#、7#、9#四根护坡桩和其对应的烟筒支撑桩用钢筋混凝土连梁拉结,形成刚构框架。护坡桩设两道预应力锚杆,共同受力,抵抗基坑开挖后的烟筒荷载侧压力(详见图1和图2),确保地下车库施工期间,这座旧式烟筒的安全使用。

图1 工程平面示意图

图2 工程剖面示意图

2.1烟囱基础支撑桩

距离烟筒基础边缘200mm,增设8根ф600钢筋混凝土支撑桩,桩顶标高与烟筒基础标高相同。桩长12.9m,嵌固深度2.9m,桩间距0.9m,配筋10ф20,箍筋ф6@200,混凝土强对我国的聚甲醛行业造成很大冲击度C20。8根桩呈半圆环状均匀分布在烟筒基础东侧。在8根支撑桩顶部设600×400mm的冠梁。梁内配主筋上下各3ф20,箍筋ф6@200,混凝土强度同支撑桩。

2.2地下车库的护坡桩

考虑到烟囱处荷载和侧压力都较大,故在烟囱南北各6m范围内,采取一桩两锚的加固措施。

护坡桩采用桩径600mm,混凝土强度C20的灌注桩。桩顶标高2.8m、桩底标高17.3m,桩长14.5m,嵌固深度4.5m ,桩间距1.2m,配筋10ф20,箍筋ф8@200,固定筋ф16@2000。护坡桩顶设冠梁,其截面尺寸为600×400mm,配主对曲折实验机了解多少筋3ф20+3ф20,箍筋ф8@200,混凝土强度与护坡桩相同。在3#、5#、7#、9#护坡桩上的冠梁设置连梁,与烟筒支撑桩上的冠梁相拉结,其截面尺寸同冠梁。

在冠梁和其下3.4m处分别各设一道预应力锚杆。第一道锚杆,自由段长5m,锚固段长15m,锚杆采用5根强度级别为1860MPa的фs15.2钢绞线,锚杆倾角15°。第二道锚杆设在冠梁下3.4m处,先固定一道用2根20#槽钢做成的腰梁(见图3)。然后制作第一道预应力锚杆,锚杆自由段长5m,锚固段长9m,锚杆采用3根强度级别为1860MPa的фs15.2钢绞线,锚杆倾角15°。

图3 锚杆示意图

2.3桩间土的处理

护坡桩兼做地下车库混凝土外墙的永久性模板,且在其上作外贴防止层。护坡桩之间净空600mm的桩间土需做强化处理。基坑开挖时,桩间土宜于进行挖削,其深度为桩径的五分之一。桩间土表面用骑马钉固定铅丝、抹1:2水泥砂浆,分层压实赶光,然后做防水层及防水保护层(见图4)。

图4 防水层及保护层示意图

2.4烟筒支护计算

烟筒支护计算包括护坡桩、支撑桩和预应力锚杆的受力分析,采用了经典法和m法。内力分析如表1:

烟筒支护计算表 表1

支护后的位移计算分析见表2:

预应力锚杆参数及受力分析表 表2

预应力锚杆的参数和受力分析见表3

预应力锚杆参数及受力分析表 表3

滑移面圆心坐标:x=4.235m,y=5.819m,半径R=11.825m。

整体稳定安全系数1.377,抗倾覆安全系数1.18,抗管涌安全系数3.98。

3.施工工艺及方法

根据场地工程地质条件及水文地质条件,场地地下水埋深10m左右,有很厚的砂层,常用灌注桩施工方法很难成孔。烟筒基础支撑桩和护坡桩采用了螺旋钻孔压浆成桩施工工艺。现场使用一台ZKL800长螺旋钻机施工。

3.1钻如将石墨烯和其他纳米材料分散到热固性树脂或热塑性树脂中所需的混合和加工技术孔压浆成桩施工

钻孔压浆桩施工工艺流程如下

3.2成孔及注浆

测放孔位后,长螺旋钻机就位,再次校核孔位,合格后开钻,并详细记录地层情况,钻出的土随时清理孔口以外。如果一次钻进不能达到设计深度时,可根据地层情况分两次钻进,注意第一次提钻深度应保证提钻后不塌孔。钻到设计深度后,稍稍向上提起钻头,然后连通钻杆上的注浆管与注浆泵,通过钻杆向孔底注浆,一边注浆一边提升钻杆,注浆到达塌孔高度以上1.0m左右后,迅速提出钻头至地面。同时测量孔深、孔径,合格后放入钢筋笼,并按事先计算好的比例投入碎石,补充水泥砂浆中的粗骨料。最后进行灌注商品混凝土工作。

3.3支撑桩和护坡桩的检测

由于烟筒支撑桩和护坡桩使用了钻孔压浆成桩施工工艺,桩身下部易塌孔区段采用后注粗骨料的方法,为检验其桩身完整性,现场使用SY-1型加速度传感器和RSM24FD型信号采集分析仪,应用“反射波法”对桩体进行检测。用反射波的波形、相位、振幅、频率及波的到达时间等特征推定桩身混凝土的完整性、缺陷类型及位置。检测结果,Ⅰ类桩占到80%多,其余为Ⅱ类桩。符合烟筒支护方案的技术要求。

3.4冠梁和预应力锚杆施工

烟筒支撑桩和车库的护坡桩施工完结后,进行冠梁和预应力锚杆施工。先凿去支撑桩和护坡桩桩顶约600mm的浮浆段、调直桩顶露出的钢筋,保证桩顶钢筋(3)强化阶段过了屈服阶段以后进入冠梁后有足够的锚固长度。随后,进行预应力锚杆的成孔、注浆。在预应力锚杆钻HD-90锚杆机。钻孔开始前,现场测量并确定孔位、钻机角度,钻进成孔。钻孔完毕后,立即插入钢绞线和注浆管。注浆管应距离孔底约250mm。为使钢绞线居中,每2m设置一个钢制定位器,同时也保证钢绞线之间的间距。注浆采用直径20mm塑料管,注浆时使用小泵量缓慢注入,以保证水泥浆体的整体性。水泥强度等级为P.0.32.5,水灰比1:0.5,参入适当外加剂。为保证非锚固段能自由伸缩,锚杆的非锚固段使用塑料膜缠裹。注浆完毕后,启动锚杆钻机,退出跟进套管。当最后一根套管卸下时,对锚孔适当补浆,封堵锚孔孔口。此时,开始绑扎冠梁和联梁的钢筋、支设模板、两道冠梁和四道联梁同时灌注混凝土,确保冠梁和联梁的整体性,满足支护设计的构造和刚度要求。混凝土强度达到100%时,施加张拉应力(低于钢绞线强度级别的70%),然后用锚具锁定钢绞线。

4.工程监测

从烟筒支撑桩、护坡桩和两桩之间的连梁施工开始就对烟筒的变形、位移进行监测,直到预应力锚杆张拉、基坑开挖、地下结构完成、回填完毕,全过程均实施了监测。及时将现场监测所得的数据与设计值进行比较,并及时反馈,实施信息化施工管理,命名施工组织得以优化,确保支护结构更加安全可靠和经济合理。

4.1监测项目

监测项目包括三方面的内容,支护结构的水平位移;烟筒本身位移、变形;周围建(构)筑物在沉降及水平位移。其中,最主要的是监测烟筒本身位移和变形,此项工作是在第一根烟筒支撑桩施工时就开始进行。支护结构的水平位移,是在护坡桩冠梁完成后监测其桩身位移和变形,此项工作是在第一根烟筒支撑施工时就开始进行。支护结构的张拉施工是重点监测时段。监测周围建(构)筑物的沉降及水平位移,是对烟筒位移和变形监测的一种辅助措施。综合各监测信息,预测、预控,确保烟筒支护安全。

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