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钢支撑轴力自动补偿系统在上海梦中心F地块的应用
发布时间:2018-5-8  作者:顾佳铭  来源:《中国高新科技》杂志  浏览量:1391
摘要:文章详细介绍了钢支撑轴力自动补偿系统在上海梦中心F地块靠近地铁车站旁基坑内的应用,包括项目概况、工作方式、应用过程、应用成果、注意事项等,能够为同类工程提供借鉴。 关键词:钢支撑轴力自动补偿系统;上海梦中心;应用情况 

近年来,随着城市建设的迅速发展,城市建筑密度增大,大面积深基坑大量涌现。在地下工程施工过程中,如何减少基坑变形,保护周边环境,控制周边建筑物沉降已成为一大难题。根据上海经验,将临近地铁的深大基坑进行合理的分区,先开挖大坑,再开挖小坑。在小坑内采用“钢支撑轴力自动补偿系统”,取代过去人工预加钢支撑轴力,有效克服传统钢支撑后续轴力变化不完全知道、不可控、不便于调整等缺点,实现了轴力的自动化检测、加减压,动态管理。

本文着重介绍了钢支撑轴力自动补偿系统在地铁周边项目上海梦中心F地块3个小坑的成功应用。

1 钢支撑轴力自动补偿系统介绍

1.1 概念

又名钢支撑轴力自动伺服系统,在传统钢支撑上,增加液压千斤顶,再通过机电液一体化自动控制技术、计算机信息处理技术以及可视化监控系统等高新技术手段,对钢支撑轴力进行全天候不间断监测,并对支撑轴力进行适时的自动补偿,通过轴力的控制和调整,来有效控制基坑变形。

而传统钢支撑加预应力一次性人工加好,后续变化不完全知道,后续基本不调整,基坑变形无法有效掌控。

1.2 优点

1)钢支撑轴力自动补偿系统具有精度高、安全、可靠、性能稳定、操作方便、维护方便等特点。

2)与传统钢支撑相比,钢支撑轴力自动补偿系统可以有效控制围护结构的最大变形及最大变化速率,在正常情况下,地下三层内可将围护结构最大累计变形值控制在±10mm。

3)基坑使用钢支撑轴力自动补偿系统的道数越多,控制基坑围护水平位移变形的能力越强,控制变形的效果越佳。

4)可以有效防止和杜绝深基坑施工由于支撑等各种因素引起的施工事故,确保施工安全。

5)施工中,做到随挖、随撑和随补,可以极大提高控制效果,减少位移变形。

2 梦中心F地块应用情况

2.1 工程概况

上海黄浦江南延伸段地块项目北临规划七路、南临黄石路、西临云锦路、东临龙腾大道,其中规划有九块地,地下连成整体,均为地下3层,其中梦中心F地块位于西侧中间位置,其西侧为地铁11号线龙耀路车站。项目总平面图如图1所示。

  

 

 1 项目总平面图

梦中心F地块总面积约10060㎡,均为地下3层,开挖深度为16.05~17.25m。为了保护西侧地铁车站,将其分为F1、F2-1、F2-2和F2-3共4个区进行施工。F1区为大坑,先开挖,完成B1板后再开挖F2-1区,F2-1区完成顶板后再开挖F2-2区,F2-2区完成顶板后再开挖F2-3。

邻近地铁区域的F2区基坑竖向均设置5道支撑体系,其中第一道为钢筋混凝土支撑,第2~5道支撑为轴力自动补偿水平钢支撑体系。共有钢支撑172根,其中F2-1区76根,F2-2区40根,F2-356根。每根钢支撑均安装轴力自动补偿系统,共需要千斤顶累计总数为172个。

第2~5道钢支撑设计预加轴力分别为1200kN、1500kN、1800kN、2000kN。

F地块分区平面图、剖面图、钢支撑平面图如图2~4所示。

 

2

 

3

    

4

2.2 施工部署

挖土流程、顺序及方式应严格按施工组织设计进行,不得超挖,开挖面的高差应控制在3m以内,并宜按不大于1:1.5放坡;开挖面的高差超过3m,则应设置二级放坡,二级放坡之间应设置宽度不小于6m的平台。若坡体留设时间相对较长,还应在挖土平台保留期间持续降水并增加及加强其坡体的变形观测。

小坑轴力补偿设备布置液压站、电控柜和中央控制中心(集装箱式),布置的原则:不影响开挖、车辆通行、混凝土浇筑,利于设备保护、使用、管理和维护,一般将系统设备放于挖机装土侧的对面。

本工程小坑内设计有栈桥,在小坑的东侧,挖机和土方车在栈桥上工作,因此,轴力补偿设备的地面设备放在小坑的西侧,相应的,千斤顶也放在每根支撑的西侧(图6中为左侧)。 

 

5 

 

6

钢管对撑的安装绝对时间为每根2小时,每根施加轴力的时间为0.5小时。

钢支撑的安装进度需与挖土的速度配合进行,原则以每段12小时为限制。如挖土慢,则每段的长度需减小。第2、3层土方开挖相对较快,一般12小时可以完成2幅地连墙4根对撑区域的施工。第4、5层土方开挖相对较慢,一般12小时可以完成1幅地连墙2根对撑区域的施工。从第2层土方开挖到完成底板,必须24小时连续作业,挖土、混凝土凿除、钢支撑安装、施加预应力必须密切配合。具体根据挖土进度、施工区域、工作面等情况来及时跟进。

支撑拆除则须遵循“下道混凝土结构养护达到设计强度后拆除上道支撑”。每根钢支撑拆除前,需用吊车吊住钢支撑,再松开机械锁,回油将油压降为零,千斤顶缩回去,然后卸除油管,再整根或分两段将钢支撑吊出基坑,再用于下一个基坑或出场。

2.3 投入的设备和人力

2.3.1 钢支撑轴力自动补偿设备清单

1 钢支撑轴力自动补偿设备清单

序号

设备名称

规格型号

数量

1

中央控制中心

集装箱,内置计算机

1套

2

千斤顶

300t

78只

3

钢套箱及搁架

内置千斤顶

76套

4

液压站

1拖6或8

12

5

电控柜

1拖3或1拖1

6台

6

 

手操箱

专用

1套

7

油管

1030m长

200根

8

数据线

专用,长20m

16

9

通讯线

专用,长100m

8根

10

手动叉车

 

1台

11

对讲机

 

2对

2.3.2 人员配置计划

2 人员配置计划

序号

机台班组

工种

施工阶段(人)

1

轴力补偿

班长

1

2

2

技术员

1

轴力补偿设备安装由钢支撑班组人员完成,轴力补偿专业人员在设备吊装到位后连接油管、加力以及之后的设备维护。安装时,跟着钢支撑施工人员一起工作,吊装完成1根,立即加力1根。

拆除时,也和钢支撑施工人员一起工作,吊住1根,立即退力1根,拆除油管,然后由钢支撑人员负责吊出基坑。

2.4 施工情况记录

施工期间,必须密切关注基坑围护靠近地铁侧地连墙的监测数据,主要关注围护测斜变形数据,当变形较大或不够稳定,立即与设计商讨,调整加力值。在调整轴力值的时候要遵循“上道支撑轴力数据小于下道支撑轴力数据,第一道混凝土支撑轴力值严禁产生负数数据”。

2.5 总包的管理措施

1)在小坑开挖前,召集项目参建各方,包括业主、设计、监理、地铁监护、监测单位、总包管理人员、各相关分包单位及班组(包括土方单位、降水单位、钢支撑安装单位、轴力补偿单位、混凝土凿除班组等)等,组织进行小坑开挖条件的验收会议暨动员大会,统一思想,明确小坑开挖的流程、计划、具体安排、施工难度、各单位和班组的工作界面、注意事项、应急预案等,使各方均心中有数,并协调各方提出的问题。

2)要求土方单位提前落实卸点、备用卸点,充足的挖土和运输机械。

3)每一个小坑施工前按施工进度计划提前准备好相应的支撑材料、轴力补偿设备、合理配备好机械设备,根据总包的要求提前3天进场。

4)施工过程中,挖土单位、混凝土凿除班组、钢支撑施工单位要密切配合,相互沟通,支撑施工及时跟上,避免因支撑施工不及时而影响挖土;根据挖土单位每天挖土工况,现场多配备2~3天的支撑量进场。如遇特殊原因,支撑无法及时施工,应通知挖土暂停施工,以避免支撑与挖土脱节。

5)施工中如与土方施工发生矛盾,总包进行协调,并进行统一的管理

6)某段挖土完成,要求及时凿出地下连续墙上预埋钢板。如有混凝土鼓包,则需请总包增加凿除人手,尽早提供工作面。

7)每天及时了解监测数据,并根据监测数据及时与设计和轴力补偿专业人员沟通,调整轴力加力数值,以确保基坑变形的稳定。

8)拆除支撑时,总包负责搭设临时脚手和凿除活络端的遗落砼渣。

2.6 变形控制效果

3个区靠近地铁侧围护地连墙墙体测斜变形最大点的变形数据详见表3~表5,从变形数据来看,最大的变形在9mm左右,非常好的保证了基坑安全,控制了围护变形。而且,整个小坑开挖过程,地铁车站和附属设施的沉降不到3mm,对其没有任何不利影响。

3 F2-1区围护变形最大点的变形情况

序号

日期

工况

围护最大水平位移(mm)

具体位置

1

2016-4-26

第二层土开挖前

0.00

P47

2

2016-5-1

完成第二道钢支撑安装

1.3

3

2016-5-5

完成第三道钢支撑安装

3.8

4

2016-5-9

完成第四道钢支撑安装

2.7

5

2016-5-15

完成第五道钢支撑安装

5.7

6

2016-5-22

完成底板浇筑

8.3

7

2016-5-29

完成第五道支撑拆除

9.1

4 F2-2区围护变形最大点的变形情况

序号

日期

工况

围护最大水平位移(mm)

具体位置

1

2016-7-13

第二层土开挖前

0.00

P55

2

2016-7-20

完成第二道钢支撑安装

2.6

3

2016-7-23

完成第三道钢支撑安装

3.7

4

2016-7-25

完成第四道钢支撑安装

4.0

5

2016-7-27

完成第五道钢支撑安装

6.2

6

2016-8-5

完成底板浇筑

8.8

7

2016-8-9

完成第五道支撑拆除

8.3

5 F2-3区围护变形最大点的变形情况

序号

日期

工况

围护最大水平位移(mm)

具体位置

1

2016-10-9

第二层土开挖前

0.00

P62

2

2016-11-6

完成第二道钢支撑安装

3.2

3

2016-11-9

完成第三道钢支撑安装

5.2

4

2016-11-12

完成第四道钢支撑安装

6.0

5

2016-11-19

完成第五道钢支撑安装

7.8

6

2016-12-9

完成底板浇筑

7.1

7

2016-12-13

完成第五道支撑拆除

6.9

2.7 开挖阶段相关照片

 


3 结论

1)通过本工程的应用可以看出,钢支撑轴力自动补偿系统控制基坑变形的效果是非常明显的,它可以将开挖15m以内的基坑围护变形可以控制在±10mm。而且,通过其他项目的应用,已经得到了广泛的认可和使用。

2)钢支撑轴力自动补偿设备和配套技术目前已经成熟。

3)钢支撑轴力自动补偿系统开始应用于地铁周边项目,用于保护地铁设施,现在已经慢慢延伸到保护基坑周边的各类设施,包括民房、隧道、桥梁、重要管线等。目前,很多地铁车站项目也在应用。

4)作为基坑变形控制和周边保护的有效措施,该系统会适当增加费用,但可使基坑变形可控,更加安全,有效避免了各类损失,规避了各类矛盾,消除了某些隐患,起到了事半功倍的作用。

以上是钢支撑轴力自动补偿系统在上海梦中心F地块的应用情况,总体非常理想,为项目的顺利推进起到了重要作用,是项目绿色环保施工的一个重要举措,也为后续相关项目的实施积累了丰富的经验。

 

参考文献

[1]华东建筑设计研究院有限公司对于本工程的全套围护设计资料.

[2]上海善于建筑科技有限公司对于本工程钢支撑轴力自动补偿系统编制的专项施工方案.

[3]上海建工集团股份有限公司对于本工程实施整理的施工资料.

[4]上海岩土工程勘察设计研究院有限公司对于本工程监测的资料.


收稿日期:2018-03-17

作者简介:顾佳铭(1985-),男,浙江湖州人,上海建工集团股份有限公司总承包部第七项目管理公司副总经理,工程师,研究方向:项目管理。

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