基坑腰梁鋼管帶換撐施工工法

1 前言

1.0.1 內支撐體系作為常見的支護形式經常在基坑支護工程中應用。錨桿加基坑腰梁是一種簡便的過渡性的內支撐體系，隨著結構的上升，原有的腰梁體系便成為結構上升的阻滯，這一臨時性的支撐系統將被全面拆除，必須及時轉換支護方式，以便施工順利進行。一般腰梁內支撐轉換常用全板式轉換，將腰梁承擔內力傳遞于底板，但該轉換方式成本高，工藝相對復雜。腰梁板帶式內支撐轉換具有受空間限制較小，工序簡單，施工時間短，材料損耗低，施工質量好，轉換效果明顯可靠，不影響其它分項工程施工等特點。綠城清水灣棕櫚苑項目基坑腰梁拆除后采用在結構底板后澆帶上埋設鋼管帶進行換撐傳力至底板。工藝簡單實用，成本較低，取得了良好經濟效益和社會效益。經總結形成工法。

本施工方法通過采取一系列技術措施，使在拆除內支撐腰梁后水平應力進行換撐，保證基坑的安全及地下室的正常施工，施工工期比混凝土梁式，全面板式大大縮短，節點工期如期實現，同時材料成本及損耗都大大降低，取得了明顯經濟效益。鋼管用材、工藝簡便，成本低，比使用其它型鋼（槽鋼、H型鋼、角鋼）要低10%；鋼管帶換撐比全面板式換撐成本低10%。綜合比較，總換撐成本降低20%。鋼管帶、樓板換撐傳力穩定；分段施工，提高勞動效率。要求施工場地小，施工效率高；施工的工藝、設備、勞動力等因素與其他措施相比相對簡易。

1. 特點

• 結構底板預留施工后澆帶，節省施工時間，提高施工效率；

2.0.2 鋼管帶、樓板換撐傳力穩定；

2.0.3 鋼筋與鋼管焊接以固定鋼管位置；

2.0.4 后澆帶處鋼筋保持連接

2.0.5 分段施工，提高勞動效率。要求施工場地小、施工效率高；

2.0.6 施工的工藝、設備、勞動力等因素與其他措施相比相對簡易。

3適用范圍

本施工工法適用于基坑工程腰梁拆除采用在結構底板受力轉換進行換撐的情況。

4 工藝原理

本工法提供一種基坑腰梁鋼管帶換撐施工方法，用于拆除內支撐腰梁后水平應力傳遞至其他結構的情況。腰梁是設置在基坑支護結構中上部（地下一層底板至基坑頂部之間）傳遞結構與錨桿支點力的鋼筋混凝土梁。當基坑壁面緊貼地下室外墻時，地下二層結構施工完畢后，突出于基坑壁面350mm的腰梁阻礙了地下一層的施工，必須拆除。拆除前應對腰梁承受的荷載進行換撐傳力。此時，地下一層底板施工完畢，且留有后澆帶，可將腰梁受力通過在地下一層底板后交帶位置埋設鋼管，鋼管采用φ50壁厚3.0鋼管@500，兩端各錨入后澆帶兩側樓板250mm。通過鋼管帶將力傳遞至底板，然后拆除腰梁。

5 施工方法

5.1施工工藝流程及操作要點

模板架設→鋼筋排放→鋼筋與鋼管焊接→澆筑混凝土、養護→拆除模板，垃圾清運

拆除回頂→換撐

5.2 操作要點

5.2.1 施工準備

1. 施工前認真分析現場條件和整個施工長度安排；
2. 檢查并準備好相應的模板、混凝土和鋼筋等材料及現場待接入的水電系統，材料設備采購入庫，相應施工機具準備到位；
3. 組織安排施工人員熟悉工藝流程、安裝要領，進行安全技術交底，提供作業指導；
4. 材料驗收：檢查產品合格證、出廠檢驗報告、進行外觀檢查；
5. 操作人員持證上崗。

5.2.2 后澆帶處的模板支撐

1 施工模板必須具有足夠的強度、剛度，以保證結構物的幾何尺寸均勻、斷面的一致，模板表面要求平整光潔，強度高、耐腐蝕。對模板的接縫要求接縫嚴密，不允許漏漿。模板工程必須從施工放線、模板的選材、設計、制作與安裝、澆筑過程控制。

2 為確保結構支撐體系的安全，后澆帶模板采用獨立的支撐體系，與平臺模板連接處斷開，不影響平臺模板的拆除。后澆帶龍骨與相鄰板塊斷開，長度不得影響兩側板塊的模板拆除。

3 后澆帶兩側梁屬于懸臂結構，應在梁底中間部位采取加密支撐鋼管。后澆帶的留槎在梁的部位使用雙層孔眼鉛絲網，背面用鋼筋固定牢靠；在板的部位使用竹夾板根據鋼筋的間距鋸口支設，以確保鋼筋保護層的準確。

4 后澆帶跨內的梁板在后澆帶二次澆筑混凝土前,兩側結構長期處于懸臂受力狀態,在施工期間本跨內的模板和支撐不能拆除

5 模板和支撐必須待二次澆筑混凝土強度達到其設計值的75%后,按從上往下的順序進行拆除。因此,在施工中應注意將后澆帶的模板及支撐與周圍結構的模板及支撐分開,避免誤拆除。

6 在后澆帶二次澆筑混凝土前后,要在一定時間內進行沉降監測,并記錄在案。

7 原結構設計為簡支梁板時，由于后澆帶的留置，結構受力轉變為懸挑梁板，因此在后澆帶處需要設支撐，避免因結構受力的變化造成梁頂開裂。

后澆帶模板施工

后澆帶模板鋼筋施工

5.2.3 鋼筋工程

1 鋼筋下料前必須反復審核圖紙，確定規格型號無誤后按設計要求排放準確，質量合格

2 加工機械必須經過檢測合格方可使用，操作人員均為專業工人，持證上崗。

3 基礎鋼筋開始綁扎前，基礎底線必須驗收完畢，特別是在墻體、柱插筋位置、基礎4 梁或墻邊線等位置線用油漆在墨線邊及交角位置劃出不小于50mm寬、150mm長的標記。

5 底板澆筑并保留后澆帶，沿后澆帶埋設φ48 mm壁厚3.5 mm鋼管@500，兩端各錨入后澆帶兩側樓板250mm；

6 底板鋼筋綁扎時，需將鋼管預埋到后澆帶板中線位置，并采用Φ18 mm鋼筋將鋼管與板底縱筋進行焊接，固定鋼管。

7 鋼筋綁扎確保位置、規格正確，鋼筋接頭位置須保證同一截面接頭數量要求，對長短不一的接頭位置進行調整。鋼筋的搭接長度和錨固長度必須滿足設計和施工規范的較小長度要求。

8 對與設計要求的在后澆帶處的加密鋼筋，必須在第一次施工后澆帶一側鋼筋綁扎時完成；

9 焊接過程中應及時清渣，焊縫表面應光滑， 焊縫余高應平緩過渡，弧坑應填滿。搭接焊形成焊縫中引弧；在端頭收弧前應填滿弧坑， 并應使主焊縫與定位焊縫的始端和終端熔合。

10 鋼筋綁扎成型后搭設人行走道，防止直接在鋼筋上面行走造成板筋塌陷，并派專人負責隨混凝土澆筑隨檢修。

11 后澆帶部分結構鋼筋不切斷，并配置適量的加強鋼筋（不少于垂直后澆帶處主筋面積的一半）。

后澆帶預埋鋼管剖面

后澆帶鋼筋綁扎圖

5.2.4換撐施工準備

1、破除方案?？紤]到工期、作業環境條件，。采取靜力破碎+人工破拆法，控制施工范圍，確保周圍建筑及絲網的安全。

2、 技術準備。做好實地勘察工作，對所拆除的構筑物結構情況都必須有較為詳細的了解。在對所拆除的構筑物結構進行細致了解的基礎上，制定切實可行的拆除措施；對臨近建（構）筑物，根據現場情況做好各項保護措施；

3、技術交底。拆除支撐時做好對主體梁板的產品保護措施，由于腰梁距離負一層樓板高度為2m左右,在支撐梁拆除前必須在已澆筑的負一層混凝土樓板上面，腰梁下部搭設腳手架操作平臺，該操作平臺高1.5m，寬2m沿腰梁布設。

腰梁剖面

5.2.5 腰梁破除順序

1、按設計的程序安排，配合主體結構的施工進度劃分區域，分塊、逐段進行拆除。結合本工程的實際情況，拆除腰梁采取從東西向向北推進，當負一層梁板混凝土達到養護期后即開始拆除，清運鋼筋混凝土塊工作在實施拆除的第二天即開始同步進行，使混凝土塊粒徑小于40厘米，腰梁破碎結束后采用人工清理結合塔吊吊運至基坑外側臨時垃圾堆放場地，再有裝載車直接裝車外運出去，清運工作在破碎結束后2－3天完成。

2、拆除時，甲方及監理部門，可進行監測，發現情況及時聯系研究，以確保在安全前提下完成支撐拆除工程。

3、每天的靜力破碎時間，根據協調會上各單位負責人協商后確定，破碎前作好安民告示工作和做好警示以及控制范圍工作。

傳力鋼管與坑壁節點大樣

錨索剖面圖

5.2.6 換撐工藝流程措施

1、換撐帶布絲網工

1）、地下一層樓板支模，預留后澆帶，沿后澆帶埋設φ48壁厚3.5鋼管@500，兩端各錨入后澆帶兩側樓板250mm。

2）、澆注地下一層樓板混凝土。

3）、地下一層樓板混凝土達到80%強度時，開始拆除腰梁。

2、靜力破碎

1）、操作前準備：首先確定當天氣溫、藥劑溫度、拌合水溫度、巖石溫度、容器溫度是否與產品要求相符合；檢查藥劑包裝是否破損。操作前確定已準備好以下材料物品：

a、藥劑；b、潔凈拌和水；c、盛水桶、拌和盆和水瓢；d、捅棍（水平灌裝）；e、防護眼鏡；f、橡膠手套；h、備用潔凈水和毛巾。

2）、臨控面確定：

布眼前首先要確定至少有一個以上臨空面（自由面），鉆孔方向應盡可能做到與臨空面（自由面）平行；同一排鉆孔應盡可能保持在一個平面上。臨空面（自由面）越多，單位破石量就越大，經濟效益也更高。

孔距與排距布置：孔距與排距的大小與混凝土強度及布筋有直接關系，硬度越大、混凝土強度越高、布筋密鋼筋粗時，孔距與排距越小，反之則大。見附圖。

3)、鉆孔

a．鉆孔直徑與破碎效果有直接關系，鉆孔過小，不利于藥劑充分發揮效力；鉆孔太大，易沖孔。本工程采用直徑為38mm的鉆頭。

b．鉆孔內余水和余渣用高壓風吹洗干凈，孔口旁應干凈無土石渣。

4)、裝藥

a、向下的眼孔，可在藥劑中加入22-32%(重量比)左右的水（具體加水量由顆粒大小決定）拌成流質狀態（糊狀）后，迅速倒入孔內并確保藥劑在孔內處于密實狀態。用藥卷裝填鉆孔時，應逐條捅實。粗顆粒藥劑水灰比調節到0.22-0.25時靜態破碎劑的流動性較好，細粉末藥劑水灰比在32%左右時流動性較好，也可以不通過捅實過程。

b、砼剛開裂后，可向裂縫中加水，支持藥劑持續反應,可獲得更

好效果。

c、采用多分灌裝小組的方式。每小組由主副兩名灌裝手組成。取藥攪拌時，主灌裝手負責取藥份量和攪拌，副灌裝手負責藥劑在攪拌過程中加水。灌裝時，主灌裝手負責灌裝進孔，副灌裝手負責確保藥劑搗實，完成后用舊麻袋覆蓋孔口。各小組采用“同步操作，少拌勤裝”的方式操作。即：每組施工工人在每次操作循環過程中負責裝孔的孔數不能過多。每次拌藥量不能超過實際能夠完成的工作量。各灌裝小組在取藥、加水、拌和、灌裝過程中應基本保持同步，可以讓每個孔內藥劑的較大膨脹壓基本保持同期出現，有利于砼的破碎。

d、每次裝填藥劑，都要觀察確定:1、砼；2、藥劑；3、拌和水的溫度是不是符合要求。灌裝過程中，已經開始發生化學反應的藥劑（表現開始冒氣和溫度快速上升）不允許裝入孔內。從藥劑加入拌合水到灌裝結束，這個過程的時間不能超過五分鐘。

3、人工破拆混凝土

1）先由塔吊將手持電動工具及氣動工具吊至操作平臺上，對已采用靜力破碎的腰梁進行機械破碎。為加快破拆進度，宜采取多組作業人員作業，當腰梁破碎后再人工將腰梁鋼筋進行切割。

2） 腰梁切割時，待同跨段支撐切割并吊裝完畢，再進行腰梁與連續墻之間密排鉆孔，腰梁以一定距離作為一次吊裝，密排鉆孔完成時，采用繩鋸分別從兩端進行切割，切割完畢立即組織進行吊裝．

3） 首先從中間將混凝土支撐切剖，當中間塊兩條切割縫施工完畢，立刻組織吊裝。當同跨內支撐拆除完畢方可進行本區域內腰梁的切割。本工程采用75噸履帶吊進行吊裝，吊裝時鳴哨警示，吊裝區必須停止其他作業，專人指揮進行混凝土塊吊裝，然后將混凝土塊體吊放到指定堆放場地。吊裝時，速度要均勻，構件要平穩，混凝土塊體下放時須慢速輕放。對于轉角部位，由于上部支撐較密，無法直接吊出的，利用下部支架平臺，先用吊機逐步平移，然后再垂直吊出。

5.2.7 地下室底板后澆帶傳力換撐計算驗算

后澆帶換撐處板鋼筋預留，混凝土后澆，梁和該層結構一起澆筑完成。后澆帶位置鋼筋不容許斷開，地下二層梁板（地下一層底板）鋼筋綁扎時，需將鋼管預埋到后澆帶板中線位置。采用Φ18鋼筋將鋼管與板底縱筋進行焊接，固定鋼管。

待地下一室底板澆筑結束并均達到設計強度，地下室周邊密實回填，方可拆除腰梁。

進行腰梁破除施工時，在腰梁下架設圓木進行支撐，為保證圓木的整體穩定性，圓木采用鋼管進行拉結。

該體系用于承受腰梁的自重及上部活荷載。然后進行該區域腰梁的混凝土的破碎拆除，減少腰梁破除時對支護樁的擾動影響。確保腰梁破除時腰梁不會整體墜落。

1、計算內容（換撐驗算）

1）壓力計算

根據設計圖紙，錨索間距24000mm，共220/2.4=92根，抗拔力設計平均值為400 KN，腰梁支撐較大內力為36800KN。

負一層后澆帶加強傳力鋼管布置間距500mm，后澆帶總長度170米。

則鋼管根數（170000/500+1）=341根，每根受力F=36800/341=108KN。

2）抗壓力計算

查鋼管參數表，材質Q235，公稱直徑DN50，壁厚3的鋼管參數：

慣性矩I=4.591×10cm4,

抗彎截面系數（截面抵抗矩）=6.529cm3，

I與W取其較小值I=1.861×10cm4 ,

鋼材Q235彈性模量E=200GPa

長度系數μ的取值，長度系數與壓桿兩端的約束條件有關，即：

兩端固定：μ=0.5

一端固定一端鉸接：μ=0.7

兩端鉸接，μ=1

一端固定一端自由，μ=2

由于本工程兩端固定，則其長度系數取值為μ=0.5

由歐拉臨界應力公式可得：

P=π2EI/(2μ)2=π2×200×109×1.861×10×10-8/(0.5×2)2 = 350KN

3）抗壓安全系數

K=P/F=350/108=3.24>1.2

故經驗算，后澆帶內埋設鋼管支撐滿足換撐受力要求。

6、材料與設備

機械設備計劃

物資計劃

7 質量控制

7.1 質量標準

7.1.1 除滿足設計圖紙及施工方案外，還必須遵守《混凝土結構工程施工質量驗收規范》（GB50204-2002）的有關規定。

7.2 質量保證措施

1. 7.2.1 模板必須滿足結構工程周轉使用、混凝土側壓力的要求，從而確保在施工中模板不變形、不錯位、不脹模。模板的制作必須板面平整，無翹曲、無卷邊、無毛刺。
2. 在模板安裝過程中，加固用的穿墻螺栓必須具備足夠強度，且安裝時螺桿上螺栓必須擰緊。當混凝土強度達到拆模強度后，由技術負責人簽發拆模令，方可脫模，以確保脫模后混凝土表面及其棱角不被損壞。
3. 模板拆除時支撐梁作業范圍內底下底板已滿鋪舊模板進行成品保護;
4. 混凝土只能按工程當時需用的數量拌制，已初凝的混凝土不得使用，不允許用加水或其他辦法變更砼的稠度，澆筑時坍落度不在規定界限之內的混凝土不得使用。
5. 混凝土初凝之后模板不得振動，伸出的鋼筋不得承受外力。各部位混凝土的澆筑日期、時間及澆筑條件應保持完整的記錄。
6. 混凝土澆筑完成后，應立即對混凝土養護，養護期應較少保持7天，預應力混凝土的養護期應延長至施加了足夠預應力為止。
7. 后澆帶的獨立支撐模板中途不得拆除，必須等后澆帶混凝土澆筑后達到設計強度的100%方可拆除支撐模板。
8. 對基坑進行每日監測，及時掌握所拆范圍內的各項監測指標，重點關注墻體測斜變形情況，及時分析監測數據，各項監測指標趨于穩定時，方可進行支撐拆除。
9. 安裝綁扎：鋼筋就位前都要核對鋼筋型號、形狀、數量，有無配錯筋、漏配。鋼筋間距、長度必須準確。
10. 操作人員必須持證上崗，焊接頭經過試驗合格后，才允許正式作業，在一批焊件中，進行隨機抽樣檢查，并以此作為加強對焊接作業質量的監督考核。

7.2.11 對每一道板帶式支撐構件暗梁的施工，必須保證其與支護樁能緊密連結，以確保暗梁能起到均衡傳遞應力的作用。

7.2.12 留取同條件養護混凝土試件，在同條件養護試件，試壓達到設計強度的80%以上才拆除相應部位的腰梁。

8 安全措施

1. 進入施工現場的操作人員必須戴好安全帽，扣好帽帶。操作人員嚴禁穿硬底鞋及有跟鞋作業。
2. 安裝模板時操作人員應有可靠的落腳點，并應站在安全地點進行操作，避免上下在同一垂直面工作。操作人員要主動避讓吊物，增強自我保護和相互保護的安全意識。
3. 支模應按規定的作業程序進行，模板未固定前不得進行下一道工序。嚴禁在連接件和支撐件上攀登上下。
4. 模板上施工時，堆物（鋼模板等）不宜過多，且不宜集中一處。
5. 地下室頂模板，支撐需考慮機械行走、材料運輸、堆物等額外載荷的要求，頂撐及模板的排列必須考慮施工荷載的要求。
6. 作業前應檢查各部位，操縱開關、調整手柄、手輪、控制桿、旋塞等位置正確，液壓系統無泄漏，電氣線路絕緣良好，接線正確，開關無損壞，有重復接地和觸電保護器，安全閥，壓力表等各種儀表正常有效。
7. 澆筑混凝土出料口的軟管應系扎防脫安全繩（帶），移動時要防碰撞傷人。
8. 各部位操縱開關、調整手柄、手輪、控制桿、旋塞等均應復位，液壓系統應卸荷，拉閘切斷電源，鎖好電箱。
9. 起吊鋼筋骨架，下方禁止站人，必須待骨架降到距模板1m以下才準靠近，就位支撐好方可摘鉤。
10. 支撐拆除完后做到工完料清，及時清理現場，為下道工序提供工作平臺。
11. 拆除工程施工過程中，當發生重大險情或生產安全事故時，應及時排除險情、組織搶救、保護事故現場，并向有關部門報告。嚴禁將所拆除的砼支撐堆放在基坑邊沿1m范圍內．
12. 基坑內必須有足夠照明，照明線應架在上層樓板下方，并使用低壓電氣設備。當進行高處吊裝作業或司機不能清楚地看到作業地點或信號時，設置信號傳遞人員。在光線不足的工作地點或者在夜間進行工作，都應該設置足夠的照明設備。
13. 在板帶式支撐構件下進行其他工序施工時，必須做好通風排氣工作，以保證空氣流通。板帶式支撐構件以下未進行回填時，臨邊及孔洞較多，要設圍護欄桿，上下要設有專門上、下人梯。

9 環保措施

1. 在施工過程中，自覺形成環保意識，較大限度減少施工中產生的噪音和環境污染，

認真落實施工組織設計中環保措施，其針對性、可操作性要強；

1. 做好施工現場環境保護的監督檢查工作，每月初、月中和月末對環境各項工作進行一次檢查，對存在的問題，及時解決，并做好文字記錄和存檔工作。
2. 施工現場設立密閉的垃圾堆放場地，施工產生的施工垃圾及時堆放至密閉垃圾堆放場，并每日安排及時清運。
3. 設立專門現場場容衛生清理負責人，隨時保證現場垃圾清理。
4. 對出現場的運輸車輛，進行嚴格的清掃、防遺灑工作。對松散易飛揚物采取遮蓋，車輛出現場不得遺撒和夾帶泥沙。
5. 保持施工區域和生活區域的環境衛生，及時收集和處理各種生活、生產垃圾，施工、生活污水需經處理后才能排入市政污水井。
6. 施工中產生的施工垃圾采用袋裝搬運至封閉垃圾站，并及時清運。
7. 施工現場道路平整，做到不積水；現場污水及攪拌砂漿產生的污水設兩級沉淀后，再排放到污水管線；
8. 加強對運輸土方車輛及人員管理，施工場地及道路應硬地化，并經常灑水保持清潔，工地出入口設置洗車槽，運輸車輛要采取覆蓋措施，確保市區環境不受污染。
9. 機電設備進行日常保養，確保設備處于完好狀態，避免使用設備時損壞，產生意外漏油、污染現場。
10. 結合周圍實際情況，確定在施工過程中應予以充分重視的環境因素，以及極端氣象條件可能對絲網和周圍環境產生重大影響的環境因素，貫徹“預防為主，防治結合”的方針。
11. 由于挖土施工時噪聲較大，所以要嚴格按當地建設行政主管部門規定施工時間進行施工，并在施工中采取隔音降噪措施。

10 效益分析

本工法通過采取一系列技術措施，使在拆除內支撐腰梁后水平應力進行換撐，保證基坑的安全及地下室的正常施工，施工工期比混凝土梁式，全面板式大大縮短，節點工期如期實現，同時材料成本及損耗都大大降低，鋼管帶、樓板換撐傳力穩定；分段施工，提高勞動效率。要求施工場地小，施工效率高；施工的工藝、設備、勞動力等因素與其他措施相比相對簡易。施工現場取得了明顯經濟效益。鋼管用材、工藝簡便，成本低，比使用其它型鋼（槽鋼、H型鋼、角鋼）要低10%；鋼管帶換撐比全面板式換撐成本低10%。綜合比較，總換撐成本降低20%。

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