懸掛式結(jié)構(gòu)施工技術(shù)在某窯洞工程中的應(yīng)用

王 虎

河南省第一建筑工程集團(tuán)有限責(zé)任公司（450014）

1 工程概況

某工程觀光電梯廳位于獨(dú)立的山體內(nèi),其結(jié)構(gòu)形式為直徑10.8m、筒壁厚35 cm、高21.6m的鋼筋混凝土筒狀結(jié)構(gòu),筒體下部為原有的窯洞。鑒于工程位于一座獨(dú)立的山體內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)保條件制約，無(wú)法采用放坡開(kāi)挖的方式施工。由于結(jié)構(gòu)位于的土體以濕陷性黃土為主,無(wú)法采用傳統(tǒng)的錨桿支護(hù)體系進(jìn)行支護(hù)和開(kāi)挖；筒壁下部為中空的窯洞，也無(wú)法采用傳統(tǒng)逆作法進(jìn)行施工。

課題組通過(guò)總結(jié)各種基坑施工方法,在逆作法施工的基礎(chǔ)上，采用樁基作為支撐結(jié)構(gòu)，利用基坑混凝土護(hù)壁或結(jié)構(gòu)自身的維護(hù)結(jié)構(gòu)抵抗地下水平力,從而創(chuàng)新出一種新型的地下基坑施工技術(shù)——懸掛式結(jié)構(gòu)施工技術(shù)。

2 工藝原理

懸掛式結(jié)構(gòu)施工技術(shù)是一種集地下基坑支護(hù)和地下構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)施工為一體的新型逆作施工工藝,該技術(shù)通過(guò)利用工程結(jié)構(gòu)本身的8根扶墻圓柱作為豎向承重構(gòu)件，將豎井筒體作為支護(hù)結(jié)構(gòu)懸掛于扶墻圓柱上;豎井筒體結(jié)構(gòu)承擔(dān)結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中的基坑支護(hù)作用，逆向進(jìn)行懸掛結(jié)構(gòu)施工。

3 工藝流程

該窯洞工程采用懸掛式結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的工藝流程為:定位放線→人工挖孔圓柱施工→鄰近窯洞支撐加固→第一模環(huán)板、環(huán)梁施工→施工依次各?！G洞內(nèi)條基礎(chǔ)施工→筒壁內(nèi)附屬結(jié)構(gòu)施工。

4 施工工藝要點(diǎn)

4.1 測(cè)量定位

該工程窯洞內(nèi)和山體上不能通視,無(wú)法一次性對(duì)電梯井圓心進(jìn)行定位。需要構(gòu)建多個(gè)輔助測(cè)量導(dǎo)線對(duì)山頂筒壁圓心和窯洞內(nèi)筒壁圓心進(jìn)行測(cè)量和復(fù)核,必須確保上下點(diǎn)的精確照準(zhǔn)；另外，山體與給定坐標(biāo)基準(zhǔn)點(diǎn)間高差較大，且水平距離較近（僅30m）,在如此陡峭的測(cè)量環(huán)境中進(jìn)行角度、距離控制如采用傳統(tǒng)的鋼尺和經(jīng)緯儀進(jìn)行,測(cè)量精度不易保證。工程使用全站儀進(jìn)行測(cè)量定位，由電子測(cè)角、電子測(cè)距、電子計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元等組成的三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)量結(jié)果能自動(dòng)顯示，并能與外圍設(shè)備交換信息的多功能測(cè)量?jī)x器。用全站儀向山上投影,投影到山上后定出觀光電梯井的圓心。

4.2 人工成孔施工地下圓柱

圓柱開(kāi)挖前首先固定柱位,按圖紙要求測(cè)定柱位及標(biāo)高，然后用水泥砂漿砌120mm圍脖。圓柱土方采用人工挖孔，使用工具為洛陽(yáng)鏟。人工挖孔開(kāi)始時(shí)每根柱可出1人操作，挖深后改為二人操作，用洛陽(yáng)鏟從上到下逐層進(jìn)行，土裝入吊土包后，用轆轆提出。挖土次序先從中間后周邊，柱孔直徑1m來(lái)控制截面，擴(kuò)底部分采用先挖圓柱體，再按擴(kuò)底尺寸從上至下削土修成喇叭形來(lái)滿足設(shè)計(jì)要求。

每根柱成型后，要及時(shí)清理凈洞口周圍的存土，檢查成孔質(zhì)量后，用板蓋好洞口，為下一道工序做準(zhǔn)備。安放鋼筋籠，澆筑圓柱混凝土。

4.3 加固方案與鑿除方案

為防止在觀光電梯廳施工時(shí)對(duì)周圍臨近窯洞形成破壞，根據(jù)本工程的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際特點(diǎn)實(shí)施加固。

4.3.1 使用材料

觀光電梯廳相鄰窯洞加固主要采用砌筑磚墻填實(shí)支撐方式和搭設(shè)滿堂腳手架支撐，模板采用鋼模和木模兩種。支撐系統(tǒng)由定型空腔龍骨（桁架梁）、立桿、橫桿、斜桿、立桿墊座、立桿可調(diào)底座、木方組成。

4.3.2 圓柱施工時(shí)臨近窯洞的加固措施

在筒壁圓柱外1500mm處垂直與洞壁砌筑磚墻,一直砌筑到與原有土體接觸，即從圓柱以外1.5m處到原有土體（除圓柱預(yù)留空間以外的）所有空間全部砌筑磚墻填實(shí)，磚墻填實(shí)以外部分，全部搭設(shè)滿堂腳手架。腳手架與拱頂之間用模板和方木頂托。腳手架立桿間距為400mm,橫桿500mm。

4.3.3 鑿除方案

本工程在施工中有一部分筒壁穿過(guò)窯洞，需對(duì)原有窯洞混凝土進(jìn)行剔鑿,原有窯洞洞頂、洞底混凝土厚度為400 mm，墻壁混凝土厚度為500 mm，設(shè)計(jì)圖紙要求施工時(shí)如遇到原有結(jié)構(gòu)，盡量用機(jī)械切割和剔鑿的方式敲除，敲除后應(yīng)用高一級(jí)的膨脹混凝土與擬建結(jié)構(gòu)共同澆筑,在剔鑿前已對(duì)原有窯洞進(jìn)行加固。

4.4 土方開(kāi)挖

本工程土方開(kāi)挖采用人工開(kāi)挖的形式，首先把建筑物范圍內(nèi)的山體與土方由29.5 m挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高21.6 m,新挖土方用手推車搬運(yùn)到施工工作面以外，土方隨山體拋土而下，回填采用三七灰土分層夯實(shí)。然后用人工開(kāi)挖預(yù)挖工程中間部位直徑約1m的出土洞，主體筒壁施工時(shí)就由此處從洞內(nèi)下土，人力手推車運(yùn)土到窯洞口出土處，再用自卸汽車運(yùn)至甲方指定位置。

基坑開(kāi)挖前應(yīng)作出系統(tǒng)的開(kāi)挖監(jiān)控方案,監(jiān)控方案應(yīng)包括監(jiān)控目的、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、監(jiān)控報(bào)警值、監(jiān)測(cè)方法及精度要求、監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置、監(jiān)測(cè)周期、工序管理和記錄制度以及信息反饋系統(tǒng)。

4.5 模板的支設(shè)與拆除

4.5.1 模板的支設(shè)

1）第一模2.44 m，水平圍梁每道墻設(shè)置四道，上平水圍梁距模板底200mm，上平水圍梁距模板上口200mm，中間三道圍梁均分設(shè)置。第二模以后依此類推。

2）采用鋼管定型腳手架搭設(shè)，并鋪設(shè)架板,安裝澆筑的操作平臺(tái)。對(duì)于窯洞內(nèi)園柱的施工，采用10mm厚鋼護(hù)筒或定型鋼模板，由于原有窯洞在施工拱圈時(shí)回填不實(shí)，因在開(kāi)挖園柱時(shí)距原有窯洞上方出現(xiàn)1.5～2.8 m不等高度的塌孔現(xiàn)象,且柱與柱之間塌孔部分連通，所以圓柱施工時(shí)應(yīng)采取增加鋼護(hù)筒的施工方法。對(duì)于護(hù)筒以外塌孔處，采取灌筑混凝土或塞磚的方法進(jìn)行有效的加固。

3）施工前，先在圓心位置挖直徑1 m孔至基底，預(yù)埋鋼管16根，可與筒壁內(nèi)腳手架拉結(jié)和固定，同時(shí)在打筒壁混凝土?xí)r，在筒壁上預(yù)埋16根鋼管，間距1.5 m、高1.2 m，作為防護(hù)欄桿，同時(shí)還可固定筒壁模板使用。

4.5.2 模板的拆除

1）側(cè)模拆除:在混凝土強(qiáng)度能保證其表面及棱角不因拆除模板而受損后，方可拆除。

2）拆裝模板的順序和方法，應(yīng)遵循先支后拆，后支先拆；先拆不承重的模板，后拆承重的模板；自上而下，支架先拆側(cè)向支撐，后拆豎向支撐等原則。

3）模板工程作業(yè)組織，應(yīng)遵循支模與拆模統(tǒng)由一個(gè)作業(yè)班組執(zhí)行作業(yè)。支模就考慮拆模的方便與安全，拆模人員熟知情況，易找拆模關(guān)鍵點(diǎn)位，對(duì)拆模進(jìn)度、安全、模板及配件的保護(hù)都有利。

4.6 混凝土澆筑

本工程采用商品混凝土,用臂架式泵車輸送,并人工配合翻漿至澆筑現(xiàn)場(chǎng),必要時(shí)配地泵進(jìn)行施工。澆筑筒壁混凝土?xí)r，混凝土必須通過(guò)溜槽，在筒壁內(nèi)搭臺(tái)，人工翻漿進(jìn)行。

考慮澆筑及振搗的原因，澆筑口形成喇叭口，但此道工序在立模板時(shí)難度較大,若模板支撐不夠或支撐稍有不對(duì)稱，則極易產(chǎn)生“爆?！?。所以在筒壁（尤其是第一模筒壁）進(jìn)行澆筑時(shí)，要特別注意對(duì)稱澆筑，每邊混凝土澆筑一次不得高于40 cm，振搗時(shí)也應(yīng)對(duì)稱進(jìn)行。先澆混凝土下方，將其做成向里方向的傾角,在后澆的模板上部設(shè)置高30 cm的漏斗型的澆筑口，當(dāng)混凝土澆筑至此高度時(shí)，依靠澆筑壓力（需0.4 kg/cm2）和振搗器將混凝土縫隙填充密實(shí)。待漏斗部分的混凝土硬化后,表而修鑿平整。由于混凝土的硬化會(huì)產(chǎn)生下沉，上部會(huì)產(chǎn)生縫隙，宜采取二次振搗方式確保接縫的嚴(yán)密性。

5 效益分析

采用懸掛式結(jié)構(gòu)施工工藝進(jìn)行基坑支護(hù)的施工,一方面省去了單獨(dú)設(shè)立的圍護(hù)墻,另一方面可最大限度增加豎井有效使用面積。圍護(hù)墻的支撐體系由豎井本身代替，省去大量支撐費(fèi)用。而且解決了傳統(tǒng)的豎井采用沉井結(jié)構(gòu)對(duì)周圍地形的破壞，受力更加合理。采用懸掛式結(jié)構(gòu)施工具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，一般可節(jié)省地下結(jié)構(gòu)總造價(jià)的25%～35%。

6 結(jié)語(yǔ)

該窯洞工程施工完畢后，工程的主體結(jié)構(gòu)垂直度小于18 mm及1/1000總高；沉降量均勻，混凝土澆搗密實(shí)，防水性能良好?；蛹爸車h(huán)境未造成任何安全隱患。懸掛式結(jié)構(gòu)施工技術(shù)目前建筑行業(yè)現(xiàn)行的逆作法施工工藝相比，無(wú)須大型施工機(jī)械，工藝簡(jiǎn)單，造價(jià)相對(duì)較低，環(huán)保效益顯著，具有廣闊的發(fā)展前景。