6种提高建筑基础和地下空间施工效率的施工技术

6种提高建筑基础和地下空间施工效率的施工技术

一、深基坑土方开挖用贝雷梁式钢栈桥施工技术

1.概述

随着建筑朝着深、高、难多向发展的今天，地下深基坑施工占用施工工期长，尤其是土方开挖阶段，如何加快深基坑土方出土速度是需要解决的施工难题。土方开挖工期，一般占地下施工阶段的1/3工期，提高土方出土效率，减少土方施工时间是降低地下施工造价的简易方法。在深基坑施工中采用贝雷梁组装式的钢栈桥可有效解决土方运输问题，提升出土效率，贝雷梁组装式的钢栈桥可重复周转利用，是一种绿色节能的施工技术。本快速建造技术成功地运用于福建省泉州市和昌贸易中心项目，该项目土方开挖需结合内支撑进行施工，总工期为100日历天，钢栈桥需配合基坑支护及土方开挖施工历时85天，节约工期15天。

2.工艺流程

3.操作要点

3.1 栈桥立柱桩基施工

栈桥立柱的桩基成孔按照设计的桩型选用对应的桩基施工机械进行成孔，常见的栈桥桩基有旋挖桩、冲（钻）孔桩及锤击桩等。桩基施工中应按照各类设计桩型进行桩基施工质量控制，确保桩基施工质量。其中桩基施工阶段的栈桥钢管立柱预埋进入桩身长度应满足设计要求，并在桩基施工过程保证钢管立柱不上浮、不下沉、不倾斜、不偏移，同时桩基允许偏

差应符合各桩基施工相应的规范规定要求。

3.2 土方开挖

为提供栈桥施工工作面，一般在土方开挖中进行超前开挖栈桥施工工作作业面。在土方开挖过程中应做好开挖边线及深度控制，根据土层选择合理的放坡系数，按照栈桥允许分段施工的原则，土方开挖范围及深度亦可以按照分段施工要求进行合理的施工安排，超前开挖的土方开挖深度宜控制在 3m 内，特殊地质等条件允许时则可以适当调整。除保证土方开挖安全外，开挖过程中应注意保护钢管立柱不被机械所伤，同时应开挖出立柱施工面要求，详见图 1.6.2。常见栈桥设计坡度为 8%～12%，在土方开挖中应按照坡度进行开挖，控制开挖深度，提供合理的栈桥钢管立柱施工作业面。

（1-立柱；2- 挖土面；h1- 挖土面至柱顶最大高度，一般不大于 2m ；h2- 挖土面至柱顶最小高度，一般不小于 50cm））

3.3 标高引测，钢管立柱处理

根据设计图纸，在已开挖出的钢管立柱上进行钢管顶标高引测，标高点应醒目，每根钢管立柱上应有对称的 2 点。超长部分钢管立柱宜采用气焊切除，同时根据设计图纸中主梁的尺寸放样于钢管立柱上，后再立柱上进行主梁位置切割成型凹槽及加强板焊接。常见的凹槽尺寸及加强板设计图见下图。

钢管立柱顶主梁限位凹槽（1－12 加劲肋；2 －12 加劲肋；3－横梁I40a(2 排并列) ；4－钢管桩顶标高详平面标注；5－纵梁）凹槽成型宽度尺寸偏差不宜大于20mm，深度尺寸偏差不应大于 5mm。凹槽放样气焊切割前应采用拉线及卷尺复核后方可进行切割。为保证型钢主梁安装后的水平及标高，每排立柱顶端凹槽成型后的底标高应一致。

3.4 安装型钢主梁

型钢主梁规格一般为2根I40a并列，两根型钢钢梁需先焊连在一起后安装。安装完成的主梁应焊接固定牢固，型钢面应在一条坡度线上。

3.5 安装固定贝雷梁

采用10#工字钢焊成的“U”型卡来连接贝雷片与主梁，其连接大样详见后附图1.6.4。贝雷片与贝雷片之间纵向连接处采用螺栓连接，横向连接每两跨设置一道剪刀拉杆连接，拉杆连接接头为螺栓。

（1-8mm 厚钢板U型卡；2-贝雷片；3-次梁）

3.7 安装行车桥面板

行车桥面板采用8mm 厚的花纹钢板，花纹钢板与次梁的连接采用电弧焊的方式进行连接固定。花纹钢板垂直次梁方向铺设，每块花纹钢板之间预留100mm间隙以进行清理桥面垃圾。面板安装完成后不能翘曲，变形。栈桥面板的设计大样见下图。

（1-8mm 厚花纹钢板；2-B25 螺纹钢筋@300 ，沿行车方向满布）

3.8 焊接防滑钢筋条及防护栏杆

面板的防滑条设计采用B25钢筋，钢筋间距 300mm，钢筋与钢板之间的连接采用电弧焊连接，每间隔300～400mm焊接长度为200mm的焊接连接点。防护栏杆采用16#工字钢与48×3.5的钢管组合而成，工字钢高度1.2m。

3.9 试车、验收使用

整个栈桥组装完成后首先应进行试车运行检测各连接点连接质量、焊缝的焊接质量，确保施工过程使用安全。试车根据设计的极限荷载来组织试车。试车从空车开始至两辆满车运行，每次试车的试验车来回运行次数不小于10个轮次，并对试车过程的沉降观测点进行观测，对各连接点质量进行全面核查完毕后，参与各方签字确认后进行验收开始使用。试车是检验栈桥承载力、安全性的最主要的步骤之一，未进行试车监测应严禁使用。

3.10 水平拉杆、剪刀撑安装

根据设计图纸，当土方开挖至足够深度时应及时设置钢管立柱之间的水平拉杆，保证栈桥底部的整体性，同时设计的竖向剪刀撑位置开挖完成后及时焊接设置，以满足栈桥底部的稳定性。水平拉杆一般设计采用直径273×8.0mm的钢管，剪刀撑采用I20a。

3.11 维护、拆除

栈桥在土方开挖使用过程中应对栈桥的沉降进行监测，对防滑条、栈桥面板连接点、防护栏杆等进行日常检查，对贝雷梁与主梁、次梁连接固定的U型卡进行观察，有脱落的位置及时补焊。每3～5天进行一次安全巡查，及时对栈桥进行维护。栈桥在土方开挖完成后根据项目后期使用计划方案要求及时组织拆除，拆除顺序一般为防滑条及面板→防护栏杆→次梁→贝雷梁→主梁→剪刀撑、水平拉杆→钢管立柱。

二、GRC 水泥板代替砖胎模施工技术

1.概述

传统的基础地梁、独立承台、集水坑等侧模不易拆除部位，一般单独挖土，采用砌筑砖胎模作为模板。但是砖胎模砌筑工程量较大，投入人力较多，成本较高且不利于保证工期。本技术提出采用GRC水泥板代替砖胎

模施工，可以有效地起到节约成本、节约工期、降低劳动力投入等效益。GRC属于水泥基复合材料，如果将其作为永久性模板，与混凝土之间的粘结作用主要通过粘结力、机械咬合力以及混凝土与玻璃纤维增强水泥板表面的凹凸不平之间的摩阻力来实现的，能够与现浇混凝土形成良好的界面结合，共同承担荷载，GRC水泥板作为结构的一部分具有很好的复合效果。本技术成功地应用到天津市北辰医院项目，总建筑面积约48505.83m2，基础结构采用桩基筏板基础，采用GRC水泥板替代砖胎模，工期比传统砖胎模施工工艺缩短3d左右，工期节省40%，工程造价节省20%。

2.工艺流程

3. 操作要点

3.1 施工准备

1）项目经理部组织专业施工队伍，并进行施工前技术、安全培训，培训合格后方准入场。2）基坑（槽）必须开挖到位，并按设计和规范要求对基坑（槽）底、侧处理完毕。3）施工测量放线等均已在现场弹出，并经验收、复核并办理好复核手续。4）基坑及基槽周边堆土固化处理完毕，避免施工土方坍塌或夹砂等污染作业面。

3.2 垫层施工

基槽验收合格后，尽快施工承台及地梁垫层，垫层比承台及地梁边线两边分别外扩100mm。

3.3 测设承台及地梁边线

垫层强度达到1.2MPa即能上人时，弹出地梁及承台外边线，以作水泥板安装的边线用。

3.4 水泥板的安装

水泥板运输到工地采用塔吊吊装到基坑内，选择较平整部位放置，根据尺寸大小可以人工抬置施工部位进行安装，在开挖好的梁及承台体侧面嵌入大头木楔并拉线找直，把GRC水泥模板贴紧，梁及承台侧面木楔用大钉子加固。如梁及承台自身截面尺寸过大、过高，可用木方进行内支撑或外加固；在梁及承台连接的地方，水泥板可以根据现场需要切割成符合要求的尺寸。水泥板衔接时要严丝合缝，可在侧面用木方连接加固在一起，

测其垂直度要符合要求，见下图。

3.5 水泥板外侧土方回填及夯实

水泥板加固完成后，水泥板与边坡之间可用2：8灰土进行填充并分层夯实，但要注意勿扰动水泥板，若有扰动，重新加固，保证截面尺寸符合要求。

3.6 基础底板垫层施工

土方回填完毕，尽快施工基础底板垫层。垫层混凝土在振动过程中，尽量不碰及水泥板附近，可人工修整完好。

3.7 底板垫层及水泥板衔接处理

水泥板加工时考虑到防水的抹灰，要做成圆角，所以水泥板加工单在提计划时可设置为高度比梁高度低20mm；也可以把地梁、承台水泥板与筏板垫层交接处阴阳角抹灰成圆角。水泥板顶端亦可以用打磨机打磨成圆角，避免对防水层的破坏。

3.8 质量验收

水泥板安装加固牢固后，经项目部自检合格后报监理验收，合格进行下一道工序—防水层施工、钢筋绑扎、混凝土浇筑。不合格，返工重新进行处理。

三、金刚绳锯静力切割混凝土内支撑梁施工技术

1.概述

深基坑混凝土内支撑梁的拆除常常采用静力切割的办法。静力切割技术与传统的风镐拆除、机械炮头拆除相比具有噪音小、粉尘少、速度快、效率高等特点，与爆破拆除技术相比具有振动小、对周边安全影响小以及审批手续简单等特点。该方法既能提高混凝土内支撑梁的拆除效率，同时也能减少对周边环境的污染，实现绿色环保施工的目的。本快速建造技术成功地运用到位于福建省泉州市和昌贸易中心工程，原计划每层结构和拆撑施工合计需要45天，其中每道撑完全拆完需要25天，采用静力切割技术后，每道内支撑梁拆除仅耗费14天，节约工期近一半，实现地下室单层面积16500㎡结构施工时间仅25天。

2.工艺流程

3.操作要点

3.1 施工准备

混凝土内支撑拆除前，首先应按照换撑设计要求施工完成换撑结构并达到设计强度，切割拆除施工方案得到设计、监理、建设等单位同意并审批，采用的液压控制机台和操作工人进场，临时用水用电线路准备就绪，吊运吊车和叉车准备到位，按照拆除方案要求对内支撑梁底支撑卸荷到位，支撑通常做法为：内支撑梁底距离结构板面600mm 高差时采用枕木进行支撑，当高差大于600mm小于2000mm 时采用双排支撑钢管架,2000mm 以上时采用3排支撑钢管架，支撑架严格按方案进行搭设。在施工支撑架体的同时应对梁进行切割段划分放样，放样的依据为叉车以及吊车的运力，一般以1m3砼块为宜。

3.2 腰梁钻孔

根据施工段的划分腰梁的边界，从边界开始每间隔2500mm 放样取孔点，间距应满足吊运的重量限定要求，即切割完成后的砼块重量不能超过叉车及吊运设计重量。同时，保证切割的刀数即切割截面面积最小，放样完成后应进行核样确定取孔样，保证与要求尺寸无大偏差。

3.3 切割施工

段内的内支撑梁切割的顺序一般先次梁后主梁，先内梁后腰梁顺序。在刚开始切割时容易出现卡绳现象，甚至会出现绳锯被卡断等，这是由于内支撑梁原残存应力变形挤压的结果。梁切割时要注意配合梁的叉车转运，一般梁中段切割线要组成倒八字便于梁段的抽出，否则容易出现梁在叉车转或直接吊运时卡住造成砼块掉落板面风险，需要严格控制。切割完成面的效果见下图。

金刚绳锯梁切割效果图切割过程中，要加强基坑监测，根据监测结果来判断换撑是否有效，一旦出现监测异常或超过允许值，立即停止支撑拆除并查找原因。

3.4 吊运出场

梁切割完成一定数量后可以开始吊运出场，为节约吊车费用，尽量减少吊车的移动。同时为保证吊车的施工安全，一般不在吊车吊重半径覆盖范围内的梁段均采用叉车进行转运，叉车转运要控制梁段的平衡，避免梁段砸到楼板。同时严禁叉车将梁段叠加放置在楼板上。一般地下室结构均有后浇带，需要采用10mm以上厚钢板制成临时通道板，避免损伤楼板结构。电梯井、楼梯间等空洞处需要搭设叉车通道，严格按照计算的立杆或型钢间距进行安装，确保叉车平稳。吊车在调运时应有专职指挥，并保证司机不疲劳作业。同时，每部土方车运输不得超载。梁块叉车转运及吊装实景见下图。

砼梁块吊运出场

3.5 垃圾清理

为了比较快捷地完成切割留下的水泥浆的清运，可以增加人工数量进行装运，并安排3-6个1.5m3容量的料斗，塔吊配合垂直运输和装车。一般采用叉车转运砼块的楼地面均铺上麻袋或土工布，清理时将养护用材料清理干净即可。

四、地下结构逆作法施工技术

1.概述

逆作法是指在地下结构施工中采用自上而下逐层施工的方式，即先沿着建筑物地下室四周施工排桩或地下连续墙，将其作为基坑的围护结构，有时也可用作地下室外墙，同时在建筑区域内部施工中间支撑桩，组建竖向承重体系，随后土方分层从上向下开挖，浇筑该层地下室的梁板结构。逆作法工艺与常规顺作法相比，具有可以缩短工期、对周边环境影响小、节省建筑成本等优点。逆作法主要适用于市区建筑密度大，邻近建筑物及周围环境对沉降变形敏感，施工场地狭窄，施工工期紧张，地基软土层厚等情况，对于三层及以上的地下室效果尤为明显。

本技术成功的运用到福建省厦门市厦门世侨中心工程项目，工程以地下室逆做法施工为主要关键线路，上部主体结构同步进行，大幅度的缩短工期3个月。

2.工艺流程

3.操作要点

3.1 差异沉降问题

在施工基础底板前，全部的结构和施工荷载主要依靠中柱桩和地下连续墙承担。但是，随着上部结构施工层数的增加，对中柱桩和地下连续墙的荷载也增加，而中柱桩和地下连续墙的承载能力在减少，势必导致相邻中柱桩之间的差异沉降，这种差异又反过来改变上部结构和地下室的内力分布，引起附加应力。因此，逆作法施工中，在地下室基础底板完成前，地下连续墙和中柱桩直接受力，未直接受力的工程桩之间的相互影响依然

存在，如果各根中柱桩之间或地下连续墙之间有较大的差异沉降，己浇筑的楼板与梁系就会产生裂缝，将危及上部结构的安全。所以，逆作法设计和施工中，必须计算中柱桩间和边桩与地下连续墙间的沉降，以及如何通过实测控制他们的差异沉降。根据目前的施工经验整个结构相邻两跨的中柱桩沉降差不超过2cm，可确保结构的安全，也有以L/400(L 为柱跨距)作为控制差异沉降的标准。由此可见，对软土地基，逆作法的设计和施工关键就是如何设计和控制沉降差的问题，同时也涉及上下部结构的共同作用问题。研究表明差异沉降的控制设计可能是比沉降控制的设计更重要、更待研究的方面。

3.2 桩承载力问题

当前高层建筑桩(筏)基础与地基工同作用的理论可分为，高层建筑桩箱(筏)基础的常规设计理论-强度设计理论和高层建筑桩(筏)基础变形控

制设计理论。逆作法施工期间基坑开挖土体应力释放，坑内土体回弱，带动立柱桩上移：地下室及上部结构施工后，桩身承担的向下荷载增加。整个过程中，桩身所承受的荷载包括桩身自重、上部荷载、正摩阻力、负摩阻力、桩端阻力，这些力共同作用的结果，使桩发生沉降与抬升的变形。这是一个复杂的受力过程，为分析方便，可将桩身受力分成2部分，即不考虑桩身自重及上部荷载的作用与只考虑桩身自重及上部外荷载的作用，然后运用叠加原理求得基坑开挖对立柱桩竖向位移的影响结果。不考虑桩身自重及下部荷载的作用，进桩好像“浮”在土中。基坑开挖后，坑底应力释放，坑内土体回弹，带动听立柱桩上移，桩身上部承受向上的正摩阻力，桩被抬升，桩身下部土体阻止桩的上移，对桩产生向下的负摩阻力，正、负摩阻力最终达到平衡。桩在正、负摩阻力的作用下，产生弹性伸长。下部土体对桩产生向下的负摩阻力，由反作用力，桩对下部土体有向上的作用力，致使桩周与桩端土体垂直应力减小，导致桩端土体应力释放，产生膨胀，桩也随之上升。

3.3 “盆”边土宽度问题

在地下连续墙边需留设合理的土体宽度，采用盆式开挖可提高机械挖土效率，减少人工挖土量，是加快挖土速度、控制地墙变形的有效方法。

在盆式开挖阶段地墙的变形增量并不大，但是在盆边抽条挖土时，变形要比盆式开挖阶段的变形值大，发展速率快。另一方面，在挖土施工时在坑内部留有足够宽度的盆边土，坑内局部留土的合理分布可以有效增大被动区的被动土压力，可用此部分土体产生的被动土压力来平衡基坑外部的主动土压力。要在理论上计算出合理的留土宽度，并分析盆中土和留土开挖对两边管道及地铁等的影响，对比在目前留土宽度的情况下计算结果与实测结果，计算出留土宽度的变化规律，这些都是值得考虑的问题。

五、钢管混凝土格构式高桩承台塔吊基础施工技术

1.概述

随着建筑业的不断发展，以及施工工艺的进步，超高层钢结构工程的增多，要求塔吊的起重量越来越大，塔吊的选型也朝大型方向发展，这对塔吊基础设计提出了更高的要求。传统的塔吊基础形式不利于深基坑施工，而近几年出现的角钢格构式塔吊基础虽适用于深基坑，但刚度较弱，不适用于大型塔吊。本技术采用的钢管混凝土格构式高桩承台塔吊基础施工技术，塔吊基础的安全性比角钢格构式塔吊基础更佳且施工也更加方便。大型塔吊可以在土方开挖之前进行安装，便于塔吊提前投入使用，不仅为土方开挖、基坑支护结构施工及混凝土底板浇筑提供了垂直和水平运输的机械，从而大大节省工期、提高工效。

该技术成功地应用到了福建省福州市海西商务大厦工程项目，该工程采用钢管混凝土格构高柱承台组合式塔吊基础，结构坚固安全可靠，且在土方开挖前进行了塔吊安装，加快了施工速度、降低了施工成本，节省了工期1个月左右，取得了很好的社会效益和经济效益。

2.工艺流程

2.1 施工工艺流程

3.操作要点

3.1 塔吊基础的定位

1）根据拟施工建筑物的特点、塔吊性能参数说明书及施工场地周边环境，来确定拟选用塔吊的型号以及平面布置位置。2）塔吊定位时，塔身尽量避开地下及地上主体结构的主次梁，塔吊位置预留洞口应留置在楼板上，并应符合施工技术规范要求，尽可能的利用建筑物的预留洞口。

3.2 钢管采购

1）采购的钢管规格、壁厚、质量应符合设计要求，质量证明材料齐全，分批次进场。2）进场的钢管材料应该进行验收，项目材料部门及时向监理工程师呈报材料进场合格证，材料供应商资质证明等。

3.3 混凝土灌注桩钢筋笼制作

混凝土灌注桩的钢筋笼制作工艺与一般混凝土灌注桩相同。

3.4 混凝土灌注桩冲孔（钻孔）

混凝土灌注桩具体成孔方式与一般冲（钻）孔灌注桩相同。

3.5 钢筋笼、钢管焊接及放置就位

1）吊放钢筋笼入孔时，应对准孔位轻放，入孔后应徐徐下放，不得左右旋转。若遇阻时，严禁高起猛落强行下放。2）钢筋笼对接完成全部入孔后，应按设计要求检查停放位置。3）起吊钢管，放入钢筋笼中，缓慢降至钢管与钢筋笼搭接长度处，钢管与钢筋笼进行焊接固定（见下图）。

1－钢管混凝土格构立柱（内灌混凝土）；2－环形止水钢板；3－基础底板；

4－混凝土灌注桩；

4）调整钢管与钢筋笼垂直度，从下往上对接（焊接）钢管，焊接钢管时，要保证钢管对接全部满焊；为了保证钢管对接质量，钢管对接焊接完成后，在钢管焊缝部位外侧增加钢套管，钢套管壁厚与钢管相同，钢套管