围护结构斜抛撑设计优化

第页围护结构斜抛撑设计优化一、典型案例项目概述工程情况介绍：临港科技城E03-01地块项目，总占地面积45940.2㎡，总建筑面积136528.32㎡。本工程包含15个单体,分别为2个高层及配套裙房,11个多层,1个垃圾收集间，以及一层地下车库，地上部分3#、10#楼为钢结构，其他为装配式混凝土结构。该项优化情况介绍：本项目基坑开挖深度为5.85m，西侧基坑临边原设计为后置斜抛撑，斜抛撑区域需要留置土方，等相邻底板施工完毕后设置牛腿钢管斜抛撑，对整体的施工组织及进度安排影响较大。拟将该类型抛撑优化为土体前置抛撑，不影响土方开挖及底板施工，便于施工组织，加快施工进度，减少施工措施费用。二、“双优化”实施情况传统斜抛撑施工时，需要先将首开区底板浇筑完成后，通过首开区底板上的牛腿架设斜抛撑。在此过程中，西侧基坑需预留土方，待西侧地库底板施工完成后，方能拆除斜抛撑。因此，整个施工过程是较为繁琐的。变更前撑式注浆钢管工艺后，围护桩及圈梁的方案不变，区别在于将斜抛撑取消，替换成前撑式注浆钢管工艺。根据本工程条件，采用18m长∅325×8钢管，钢管角度45°，每根钢管注浆量不小于3.5t，钢管水平间距4.8m。坑边施工7m宽200厚C30配筋垫层。采用新工艺方案后，前撑式注浆钢管工艺在围护桩施工阶段就统一施工完成，不需要等待首开区底板完成，不需要设置额外的支撑立柱，整个西侧基坑一次性整体开挖。进行上述技术优化后，由于底板一次性施工不需要分段施工、分段养护，因此大幅度减少了地下室底板施工所需时间。从围护桩施工到支撑拆除，总工期由原先的144天较少到104天，节省了40天工期。同时，采用新技术后基坑开挖前，内撑注浆钢管已经支设完成，因此开挖过程中变形较少。另外，内撑注浆钢管与圈梁间采用整体浇筑，连接效果好，整体性强，基坑的安全性大大提高。基坑围护平面图（传统斜抛撑方案）基坑围护平面图（前撑式注浆钢管工艺方案）南侧采用工法桩+斜抛撑的围护形式，围护桩采用3φ850@1200三轴搅拌桩，桩长16.4m，内插H700×300型钢，插一跳一布置，桩长13.0m。圈梁尺寸1200×800；斜抛撑采用∅609×12钢管，钢管长度18.6m左右，斜抛撑中间需架设1排H400×400型钢立柱。南侧原围护剖面图如下图：南侧传统斜抛撑方案斜抛撑施工时，需要先将首开区底板浇筑完成后，通过首开区底板上的牛腿架设斜抛撑。在此过程中，南侧基坑需预留土方，待南侧地库底板施工完成后，方能拆除斜抛撑。因此，整个施工过程是较为繁琐的。本工程如采用前撑式注浆钢管工艺，围护桩及圈梁的方案不变，区别在于将斜抛撑取消，替换成前撑式注浆钢管工艺。根据本工程条件，建议采用18m长∅325×8钢管，钢管角度45°，每根钢管注浆量不小于3.5t，钢管水平间距4.8m。坑边施工7m宽200厚C30配筋垫层。则B剖面采用新工艺方案后，支护剖面图如下图所示：南侧新工艺方案采用新工艺方案后，前撑式注浆钢管工艺在围护桩施工阶段就统一施工完成，不需要等待首开区底板完成，不需要设置额外的支撑立柱，整个南侧基坑一次性整体开挖。三、“双优化”实施中质量、安全、环保情况施工中传统工艺需要在底板上预先施工钢筋砼牛腿，而且底板需分块施工、分块浇筑，预留后浇带，因此底板施工质量无法保证。另外，由于斜抛撑较长，且角度较小，距离坑底较矮，因此基坑土方开挖过程将会较为麻烦，挖机很容易碰到支撑钢管，这会显著影响南侧土方开挖进度。前置抛撑无需在底板上预先施工牛腿，注浆钢管施工完成后，可以整块浇筑底板，无需采用分块浇筑，施工简单方便。保证底板施工质量，由于注浆钢管仅设置在坑边，因此坑内土方可以一次性整体开挖，开挖极为便利。基坑安全方面，传统斜抛撑工艺要求坑边预留土方，如果施工单位未按设计要求预留土方或开挖过早，会导致基坑变形过大；另外，斜抛撑焊接于预埋件，通过预埋件与圈梁和牛腿连接，则斜抛撑施工质量会受到预埋件质量和焊接质量的影响。采用前抛撑围护，则在基坑开挖前，内撑注浆钢管已经支设完成，因此开挖过程中变形较少。另外，内撑注浆钢管与圈梁间采用整体浇筑，连接效果好，整体性强，安全性高。四、创新点1、代替了原有复杂的支撑体系，施工内容大大减小。2、施工速度较快，且可实现土方的敞开式开挖，施工工期大大节约。3、无支撑施工、养护和拆除工况，地下结构施工可连贯进行。4、无换撑工序。节约成本及工期。5、有利于基坑的风险控制。内抛式支撑可在基坑回填后割除，基坑变形完全可控。6、绿色环保，环境及社会效益明显。钢筋、混凝土等材料用量远少于常规方案，又避免了拆撑时对环境的二次噪音、粉尘污染。五、适用范围与应用前景本优化方案适用于基坑开挖深度10米以内，基坑变形要求一般的基坑围护工程，或常规重力坝及斜抛撑等围护形式受限时。六、获得的经济效益情况本工程中，采用斜抛撑的范围如下图所示，针对该部分区域进行经济技术性对比。由于其他区域的围护方案基本一致，因此仅需对比斜抛撑及前撑式注浆钢管工艺的造价。图3.3经济性对比范围因此根据初步测算，本工程斜抛撑每延米造价约为xx元，明细如下：传统斜抛撑造价项目名称计量单位每延米工作量综合单价（元）合计（元）备注斜抛撑t0.80526002093南侧斜抛撑范围连杆t0.044220096.8立柱t0.32365002099.5牛腿个0.1563000468放坡m216.811202017.2总计6774.5而采用新工艺，则前撑式注浆钢管工艺的每延米造价约为6795元，明细如下：前撑式注浆钢管工艺造价项目名称计量单位每延米工作量综合单价（元）合计（元）备注前撑式注浆钢管工艺m3.751700xx替换为新工艺配筋垫层m31.4300xx总计xx注：考虑到原有垫层，因此配筋垫层单价仅需考虑垫层增厚及增加钢筋网片的费用。因此，本基坑采用新工艺，则南侧支撑造价与斜抛撑工艺造价相差不大。但是，由于采用新工艺不需要分块施工底板和开挖土方，因此采用传统斜抛撑，型钢租赁期需要增加1个月左右（这个在后续的工期分析中可以体现）