解决新增上跨结构抗浮施工工法.docx

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1、解决新增上跨结构抗浮施工工法1.前言近年来，我国城市化水平的不断提高，城市人口急剧增加，随着 TOD 模式的提出，地铁周边商 业大厦、写字楼等也随之建立。部分地铁车站的客运组织能力已经不能满足运营与城市发展的需要， 面临车站拓宽、出入口改造，将车站与周边商业区、写字楼等配套设施连接的扩能改造施工。在我 国有抗浮需求的地铁车站施工中，一般采用配重、抗拔桩、压顶梁、抗浮脚趾等措施，施工工艺成 熟，抗浮效果好。xx城市音乐厅地铁通道工程施工任务为车站站厅层加宽，并新建连接xx城市音乐厅地下连接通 道， 该新建通道有部分上跨原车站风亭顶板结构。原风亭顶板覆土约 4m，风亭顶板为新建通道底 板，新建通道

2、宽 8m，高 2.85m，顶板覆土约 0.6m，丰水期地下水位约 2m 深，新建通道上方为新增 市政道路，管线密集。通道南侧紧邻四维村小区围墙，施工场地狭小，新建通道覆土浅、顶板高于原车站冠梁，仅靠顶板覆土及围护桩摩擦阻力无法满足抗浮需求，且新建通道上跨既有结构，无法 施作抗拔桩，因车站改造施工场地狭小，无法扩大开挖面积采用抗浮脚趾悬挑土方来解决新增结构 的抗浮。针对这类上跨既有结构工程的特点，依据既有线施工的安全及进度要求，提出利用既有围 护结构解决新建改造部分的抗浮施工工法，并将此工法应用与xx城市音乐厅地铁通道工程及以后的 车站改造施工中。2.工法特点2.1 操作简便，无需增加抗拔桩、抗

3、浮脚趾等抗浮措施。2.2 节约施工场地，抗浮效果好，抗浮措施远离地面，对后期道路管线路径无影响。2.3 利用围护结构部分成为了永久结构，在原围护结构底部开槽，削弱了围护结构强度。2.4 侧墙防水施工困难，防水质量要求高。3.适用范围适用于地下水位丰富，有抗浮要求，上跨既有结构，原结构采用围护桩或地连墙，无法施作常 规抗浮措施车站改造施工中。4.工艺原理通过在原结构围护桩底部开槽，在新建通道侧墙与围护桩开槽位置设置底梁，形成抗剪槎，将 新建通道与原结构围护桩有效连接起来，形成整体，利用结构及围护桩自重、围护桩与周围土体的 侧摩阻力来抵抗地下水的浮力作用。5.施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺

4、流程施工工艺流程见图 5. 1图 5.1-1 抗浮底梁施工工艺流程图5.1.2 抗浮验算上跨风亭段结构尺寸起点里程起点底板面标高 BS起点净跨 LS终点里程终点底板面标高 BE终点净跨 LE0.000487.41215.4001.000487.41215.400计算平均底板面标高 B2=（BS+BE)/2487.412计算平均净跨 L1=（LS+LE)/215.400侧墙厚 t1底板厚 t2顶板厚 t3内隔墙总厚 t4内部板总厚 t5围护桩桩径0.50.60.70.50.61围护桩长 C1坑深 C2=(B1-B2)+t2地面标高 B4围护桩顶标高 B1节段总长 L2结构净空 h113.0961

5、0.118497.530497.00819.8围护桩间距 t72平均顶板标高 B3497.008回填至标高 B4497.530结构尺寸及重量计算侧墙底板顶板V 侧=2t1 (h1+t2+t3)L2V 底=t2 L1 L2V 顶=t3 L1 L211.19.2410.78内隔墙内部结构板围护桩V 隔=t4 h1 L2V 内=t5 (L1-t4)L2V 桩=（t6/2）*C1/t74.258.945.140混凝土结构自重 G 自=（V 侧+ V 底+V 顶+V 隔+V 内+V 桩 ）*25= 1236.25（kn ）覆土重量覆土厚度= h2=B4-B3=0.522（m ）G 覆= 18h2 L1=

6、9.396（kn）总重量 G=G 自+ G 覆= 1293. 15（kn ）围护结构摩阻力计算围护桩外侧总摩阻力 T 计算：土层号土层名称层底标高hi(m)fi(kpa)fi.hi（1-1）杂填土497.008（13.60）2.100.000.80.00（2-3）粉土494.908（11.50）1.1020.000.817.60（2-6-1）松散卵石493.808（10.40）2.0080.000.8128.00（2-6-2）稍密卵石491.808（8.40）3.80120.000.8364.80（2-6-3）中密卵石488.008（4.60）3.50200.000.8560.00（2-6-4

7、）密实卵石484.508（1.10）1.10250.000.8220.00（5-2）强风化泥岩483.408（0.00）0.00100.000.80.0013.6001290.40围护桩外侧总摩阻力 T= fi.hiL2=1290.40（kn）结构总浮力计算抗浮地下水位标高 B 水=494.57。重要性系数0= 1则总浮力 F= 100（(L12t1)L2(B 水-B2+t2)+V 桩）=1323.71（kn ） 抗浮验算抗浮系数 K=(G+T)/F= 1.951. 1，满足抗浮要求。5.2 操作要点5.2.1 测量放样原结构风道顶板上方防水保护层破除并清理干净后，根据图纸，采用全站仪放样，墨

8、斗弹控制 线，进行开槽位置控制。 围护桩开槽部位上方开口成 30倾斜角，开槽部位下口成水平， 以方便人 工采用风镐对围护桩进行破除，并保留原有围护桩钢筋。为保证围护结构安全，人工开槽最深位置 不得大于 0.5 倍桩径，并分段施工抗浮底梁。原风道顶板沿新建侧墙外扩 0.03m 弹线，人工采用风 镐进行破除，破除深度不宜过深，开槽后至少保证原结构侧墙主筋 15d 位于风道顶板内。5.2.2 人工开槽围护桩位置开槽为保留围护桩主筋，采用人工风镐方式进行破除。凿除时应比墨线向内 0.03m，采用人工凿除 剩余部分混凝土，防止风镐凿除引起周边混凝土松动，影响需保留混凝土的结构强度，且利于尺寸 的控制，先

9、破除围护桩表皮混凝土，露出围护桩钢筋，根据围护桩钢筋分布，在钢筋间隙继续破除， 直至围护桩钢筋完全露出后，割除影响凿除的围护桩螺旋箍筋，并保留主筋。风道顶板位置开槽保留原风道结构钢筋，开槽宽度比新建侧墙宽度宽 0.03m，凿除方式与与围护桩位置开槽凿除 方式相同。开槽位置及尺寸见图 5.2- 1。风道顶 图 5.2-1 开槽位置示意图5.2.3 开槽位置处理为保证新旧混凝土结合紧密，对原结构围护桩开槽界面进行严格清理，开槽完成后，将围护桩 钢筋上的混凝土采用钢刷进行清理，人工凿除松动混凝土块、砂砾，原围护桩混凝土的蜂窝、麻面 和酥松部分人工清除。将开槽界面人工凿成凹凸面，凿毛深度不小于 0.0

10、06m ，凿毛范围不小于开槽 界面的 90%， 以保证新老混凝土结合牢固。凿毛后露出新鲜石子，混凝土表面坚实、干净、无酥松 等显现，然后采用高压水将凿除的碎末，粉尘冲洗干净，冲洗时水枪斜向从一侧往另一侧冲洗，冲 洗完成后立即采用高压风吹去积水及散落浮渣。5.2.4 开槽界面防水处理围护桩开槽位置防水处理了/图 5.2-2 围护桩开槽位置防水示意图开槽界面位置的防水处理是该工法的重难点， 因要保留原围护桩钢筋，无法铺设防水卷材，且 新旧混凝土结合位置易形成渗漏点， 防水卷材铺设至围护桩开槽处设置防水加强层，并采用 0.05m 宽通长铝压条收口，加钉 M8200 固定，并用密封胶进行密封。其防水连

11、接大样如图 5-3-2 所示。开槽位置界面处理完成后，为了增强新旧混凝土结合强度，在开槽界面位置清理后的基面，涂 刷界面涂料。为保证新旧混凝土结合效果。采用水泥基界面处理剂进行涂刷，涂刷前对原围护桩破 除界面用水进行自然浸透，防止水泥基界面处理剂涂刷后失水干燥不能起到新老混凝土的黏结作用， 因围护桩开槽位置呈 90 , 需多层涂刷，控制单次涂刷厚度，避免涂刷过厚导致水泥基界面剂出现 流淌，过薄影响新旧混凝土结合质量。水泥基界面处理剂施工工艺质量检查表见表 5.2- 1。表 5.2-1 水泥基界面处理济施工工艺质量检查表检查项目界面凿毛 处理界面湿润 程度覆盖间隔时间涂刷均匀 性涂刷厚度涂刷后的

12、防护检查方法目测目测时间控制目测标点控制目测水泥基界面处理剂要求坚实完整 洁净饱和无明 水静止 30min均匀无漏 涂2mm符合设计要求原风道顶板开槽位置防水处理原风道顶板开槽位置与新建通道侧墙形成施工缝，为保证新旧结构钢筋连接，开槽位置无法设 置镀锌钢板止水带。开槽位置凿毛及冲洗完成后，涂刷水泥基渗透结晶型防水涂料，并在施工缝两 侧设置两道遇水膨胀止水条，施工缝中间设置可反复注浆注浆管进行防水处理。靠围护桩侧设置防 水加强层，并采用密封胶进行密封。其防水施工大样图如图 5.2-3 所示。图 5.2-3 原风道顶板开槽位置防水处理示意图涂刷水泥基渗透结晶型防水涂料施工要点：1 水泥基渗透结晶型

13、防水涂料涂刷时要用专用半硬尼龙刷。2 涂刷时需来回用力涂刷，确保凹凸处满涂，并厚薄均匀。3 开槽位置阴角处涂刷时，不能有过后的沉淀，防止水泥基渗透结晶型防水涂料开裂。 水泥基渗透结晶型防水涂料需涂刷两道， 当第一道达到初步固化（约 1h 2h）后，进行第二道涂料涂刷。 当第一道涂料干燥过快时，应洒水湿润再进行第二道涂料涂刷。5.2.5 开槽位置钢筋连接原风道结构顶板开槽位置新、 旧混凝土结合面形成了必然的混凝土施工缝，为保证新、 旧结构 结合紧密及旧结构稳定性，且保证原风道结构的稳定性，新建通道侧墙主筋与原风道侧墙主筋采用 焊接， 因焊接接头位置无法错开，则必须保证焊接质量。 围护桩底部开槽位

14、置，为保证主体结构与 围护桩有效连接，起到抗浮作用，在围护桩位置施作压底梁，开槽位置压底梁箍筋采用开口矩形箍 筋，连接围护桩主筋与新建通道侧墙主筋，满足斜截面抗剪强度。其余位置采用封闭矩形箍筋，钢 筋连接示意图如图 5.2-4 所示。图 5.2-4 开槽位置钢筋连接示意图5.2.6 混凝土浇筑为确保混凝土浇筑密实及新老混凝土结合紧密，开槽位置混凝土采用补偿收缩细石混凝土，并 相对于原结构混凝土提高一个标号，根据规范进行养护。5.3 劳动力组织因地铁周边多为住宅、商业聚集点，人工开槽噪音较大，本工程采用白天作业，按不同的分工 配备劳动力组织见表 5.3- 1。表 5.3-1 人员配置表序 号工序

15、作业人数班 次任务分工1测量放样开槽边线确定2测量人员两名，根据图纸要求，利用全站 仪放样，墨斗弹边线。2人工开槽凿除开槽位置 混凝土83开槽位置人工破除，每组两人，共 4 组，采用风镐破除，圆锹清理。3开槽位置处 理清理酥松的石 子、凿毛等61将开槽位置凿成凹凸面，并清理干净。4开槽位置防 水处理贴止水条、刷水泥基防水涂料62止水条铺设，开槽位置刷水泥基渗透结晶型防水涂料，防水卷材断开位置密封胶封 闭。5开槽位置钢 筋连接钢筋绑扎、焊接83将新建通道钢筋与原风道侧墙钢筋焊接，绑扎底梁钢筋。6混凝土浇筑底梁混凝土浇 筑61底梁及新建通道侧墙浇筑补偿收缩型混 凝土，并较原结构提高一个标号。合计3

16、66.材料与设备6.1 材料本功法所需材料均为常规材料，市场上多且易采购。6.2 施工机械设备配置压底梁主要设备配置表见表 6.2- 1。表 6.2-1 施工机械设备配置表序号名称规格型号单位数量备注1电动空压机W-3.0/5台2风镐破除提供动力2风镐个4开槽位置凿除3电焊机台2钢筋焊接4振捣棒个2混凝土振捣5全站仪21开槽边线确定6墨斗个1开槽边线弹墨线7.质量控制7.1 开槽界面处理质量控制风镐凿至边线位置 0.03m 处，采用人工凿除。人工清理松动的石子，并用高压水枪对开槽界面进行冲洗。7.2 防水处理质量控制围护桩开槽位置防水卷材断开位置采用 0.05m 铝压条收口， M8200 钢钉

17、固定，并采用密封 胶进行封闭。开槽位置涂刷水泥基渗透结晶型防水涂料必须符合设计及规范要求。对开槽位置凿毛，将开槽位置凿成凹凸面，增加新旧混凝土的结合面积。7.3 钢筋连接质量控制原风道顶板开槽位置，风道侧墙钢筋与新建通道侧墙钢筋连接时，钢筋连接接头无法错开， 则必须保证焊接质量，焊接参数满足设计及规范要求。压底梁箍筋采用开口箍筋，将围护桩钢筋及新建通道侧墙钢筋形成整体，开口箍筋必须满扎。8.安全措施8.1 围护桩及原风道顶板开槽，破坏了原结构的整体性，需对围护桩、原风道顶板及周边建构 筑物加强监测，施工期间增加监测频率，确保基坑安全。8.2 在使用风镐期间，每周至少拆卸两次，用清洁的柴油清洗、

18、吹干，并涂以润滑油，再装配 和试验，发现易损件严重磨损或失灵时，应及时调换。8.3 在风镐破除时，不得用力过猛，防止飞落的碎石伤人。风镐和风带必须连接牢固，拧紧拧牢，并用铁丝将风带与风镐手柄固定牢靠， 以防风带脱落伤人。8.4 钢筋焊接时，应穿电焊工作服、绝缘鞋，佩戴电焊手套、防护面罩等安全防护用品。8.5 钢筋焊接时，应先检查焊机和工具，如焊钳和焊接电源的绝缘、 电焊机外壳保护接地和电 焊机的各接地点等，确认安全合格后方可作业。8.6 电焊机启动后，必须空载运行一段时间。调节焊接电流及极性开关应在空载下进行。 直流 焊机空载电压不得超过 90V，交流焊机空载电压不得超过 80V。8.7 焊接

19、时临时接地线头严禁浮搭，必须固定、压紧，用电工胶布包裹严实。8.8 焊把线无破损，绝缘良好。焊把线必须加装电焊机触电保护器。9.环保措施9. 1 落实文明施工现场责任区，制定相关规章制度，确保文明施工现场管理有章可循，项目经理 对文明施工现场实行定期和不定期检查。9.2 将风镐破除等噪音较大的工序集中至白天施工，并做好降噪措施，破除时采用雾炮机降尘， 做好工地施工文明。9.3 将破除的弃渣等固体废弃物运输至制定地点堆弃，施工完成后应做到 “工完、料尽、场地 清”。10.效益分析10.1 经济效益利用既有围护桩解决新建上跨风亭段通道抗浮的施工工法，较原设计比较。 由于不对原冠梁结 构进行破除，避

20、免冠梁上方燃气、 自来水、通讯等管线迁改，节约迁改费用约 200 万元；减少了冠 梁、围护桩破除工程量，及土方开挖数量，节约破除及开挖费用 8 万元。10.2 社会效益利用既有围护桩解决新建上跨风亭段通道抗浮的施工工法在地铁车站改造施工中有相对广阔的应用前景。技术经济指标：在不增加工程造价的基础上，通过浮力计算，建立模型试验，合理调整 等，满足新建通道上跨风亭段结构的抗浮要求及既有结构安全， 同时不增加相应的施工工期，降低 施工风险，提高经济效益。本工法的提出，能够避免既有结构上方新建通道后上浮给车站结构及上 方道路带来的安全隐患，减少了对社会的危险因素；在通道下方施作抗浮措施，不占用后期管线

21、施 工路径，减少了不必要的管线迁改。其产生的社会经济效益，随着时间会逐步增长，并得到推广。11.应用实例11.1 工程概况xx地铁 3 号线磨子桥站xx城市音乐厅地下通道项目，新建通道部分上跨磨子桥站原风亭结构，上方 为待建的品竹路，上跨风亭段顶板距品竹路路面约 0.6m（顶板局部上翻梁位置距离品竹路路面约 0.3m）。上跨风亭段施工场地狭窄，北侧为高出地面的磨子桥车站风亭组，南侧紧邻四维村小区，小区 （七层）围墙距基坑最小距离约 3.6m ，房屋基础为砖砌条形基础，年代较为久远，基础高于磨子桥 站风亭冠梁，现有围护桩冠梁上方覆土约 1.5m，冠梁与围墙间（后期品竹路人行道位置） 需埋设 DN219 燃气管、DN400 自来水管、DN800 污水管。11.2 工法应用效果依据原设计的抗浮措施：凿除原风道冠梁，将新建通道顶板与原风道冠梁连接成整体。该做法 影响后期我方施工的品竹路管线路径，且破除原风道冠梁使四维村小区围墙存在坍塌风险，我部提 出了利用既有围护桩解决新增通道抗浮施工工艺，在围护桩底部设置底梁，来解决通道结构的抗浮， 不仅保证了四维村建（构）筑物的安全，破除量较原设计明显减少，节约了工期，且不占用后期管 线路径，得到了设计、监理等单位的一致认可。11.3 工法应用施工照片原风道结构顶板凿槽开槽位置钢筋连接围护桩凿槽开槽位置钢筋连接围护桩位置钢筋连接原风道顶板钢筋连接