解锁地下结构分部工程施工方案的优化之道

关键词:地下结构;施工方案;钢筋混凝土剪力墙;施工部署

摘要:本文详细阐述了某地下结构分部工程的施工方案,包括工程概况、施工部署、主要分部分项工程施工方法等内容。该工程采用钢筋混凝土剪力墙结构,由七栋十九层商务写字楼及一栋两层管理处构成。通过合理的施工部署和科学的施工方法,确保了工程的质量、进度和安全。

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一、引言

随着城市化进程的加快,地下空间的开发利用越来越受到重视。地下结构工程作为城市基础设施建设的重要组成部分,其施工质量直接关系到整个建筑物的安全性和稳定性。本文以某地下结构分部工程为例,详细介绍了其施工方案,以期为类似工程提供参考。

二、工程概况

2.1 工程规模

本工程采用钢筋混凝土剪力墙结构,由七栋十九层的商务写字楼(包括A2-A4型商务写字楼、B1-B4商务写字楼)及一栋两层管理处构成。总建筑面积达85451平方米,其中地上建筑面积为70433平方米,地下建筑面积为15018平方米。地下层层高范围在4.0至5.1米之间,首层层高为5.10米(结构层高则为5.9米),二层至十九层标准层层高均为5.15米,建筑物总高度达到105.58米(含最高处装饰架顶面)。首层室外结构楼板面标高最低处为-3.3m(针对A2-A4型写字楼)。本工程按抗震烈度7度进行设防,建筑结构安全等级为二级。

2.2 结构概况

2.2.1 结构设计简介

本工程桩基采用PHCΦ500×100A型预制管桩,桩端持力层选定为强风化花岗岩。桩基施工采用静压沉桩法,单桩竖向承载力特征值设定为2200KN。基础垫层采用C15预拌混凝土,承台混凝土强度等级为C30。侧模采用240厚砖墙砌筑。地下室底板厚度为500mm,混凝土强度等级为C30,抗渗等级为P8;地下室挡土墙混凝土强度等级为C55,抗渗等级同样为P8;地下室骨架柱、剪力墙混凝土强度等级为C55;±0.00楼板厚度分别为核芯筒150mm、塔楼部分200mm、露天部分300mm,混凝土强度等级为C30,抗渗等级为P8。

2.2.2 结构用料

  • 混凝土强度等级:根据不同部位的需求,设定不同的混凝土强度等级和抗渗等级。

  • 钢筋:除特别说明外,框架柱和剪力墙的边缘构件中的纵向钢筋接头需遵循特定规定。当钢筋直径d≥25时,推荐采用直螺纹套筒机械连接接头。框架梁、柱及剪力墙钢筋绑扎接头的搭接长度需参照相关规定执行,确保钢筋搭接接头面积百分率不超过50%。

  • 钢材:选用一般建筑用钢。

  • 焊条:Ⅰ级钢筋及3号钢材焊接采用E43焊条,二级、三级钢筋焊接则采用E50焊条。

  • 砖砌体材料:基础砖模、挡土墙防水保护砌体均采用MU10蒸压灰砂砖,并使用M7.5水泥砂浆进行砌筑。

2.3 现场条件

本工程开挖范围与周边道路及管线保持较远距离,工程基坑外围的止水桩及桩基础均已施工完毕。这为地下工程施工的安全提供了保障,同时降低了土方支护工程的费用,为大型土石方开挖施工创造了便利条件。施工用水接入口管径为DN100,电力由建设方提供1000KVA电力,可随时投入使用。现场已布置4台QTZ80 (5515)型塔吊,具体设置详见塔吊布置方案。

三、施工部署

3.1 结构分区

针对整个地下室结构特点,地下室底板结构以后浇带为界划分为八个施工段进行施工。划分顺序以B1为第一施工段,依次为B2、B3、B4、管理处、A2、A3、A4。

3.2 施工分段顺序

施工顺序严格遵循先下后上、先主后次的原则进行确定。具体顺序为:地下室承台及底板施工→地下室墙柱施工→首层梁板施工。

3.3 各单项工程施工顺序

  • 地下室承台底板施工:复核放线→承台砖模→底板卷材防水施工→承台、底板钢筋绑扎→集水井、核芯筒模板安装→底板防水混凝土浇筑→混凝土养护。

  • 地下室墙柱施工:放线→地下室墙柱钢筋绑扎→地下室墙柱模板安装→地下室墙柱混凝土浇筑。

  • 首层梁板施工:首层梁板模板安装→首层梁板钢筋绑扎→首层梁板混凝土浇筑→首层梁板混凝土养护。

3.4 工程项目管理机构

设立项目经理部,建立以项目经理为首的工地管理机构,全面承担施工全过程的质量、工期、安全以及文明施工等组织协调和管理工作。

四、主要分部分项工程施工方法

4.1 基坑监测与变形控制

  • 监测要求:地下工程施工过程中,必须对基坑进行持续监测。监测工作以仪器(全站仪或经纬仪和水平仪)观测为主,目测为辅,结合仪器观测和目测调查。需密切关注基坑地质情况、施工方法,以及基坑周围水管渗漏、道路及地表开裂等情况,并做好详细资料记录和整理。

  • 数据分析与处理:及时对观测数据进行分析整理,一旦发现超出安全临界线的情况,需立即通知有关部门,并迅速组织抢险工作。

4.2 垫层、砖模施工

  • 砖模施工:底板外边四周设置240厚砖模,高度与底板面平齐。承台高度≤1000的砌筑240砖模,承台高度≥1000的砌筑370砖模,高度至底板底。集水井同样设置240厚砖模,高度至底板底。砖模采用MU10蒸压灰砂砖和M10水泥砂浆砌筑。

  • 垫层施工:砖模砌筑完毕并检查合格后,砖背回填细砂土,并压实、找平垫层底细砂土,随后浇筑100厚C15垫层混凝土,随浇随提浆抹平。地下室基坑内四周边设置排水沟和集水井,以便基坑排水。

4.3 地下室底板、挡土墙防水施工

  • 防水材料选择:地下室底板、挡土墙外防水采用EVA高分子复合自粘防水卷材。

  • 防水层施工顺序

    • 底板防水施工顺序:素土夯实→100㎜厚C15预拌混凝土垫层→涂刷基层处理剂一道→2厚EVA高分子复合自粘防水卷材→50厚C20细石混凝土保护层→500㎜厚C30P6抗渗混凝土底板。

    • 挡土墙防水施工顺序:C55P6抗渗混凝土挡土墙→20厚1:2.5水泥砂浆找平层→2厚EVA高分子复合自粘防水卷材→35厚挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板→聚醋酸乙烯胶粘剂粘贴保护层→粘土或三分七灰土分层夯实。

    • 外露部分地下室顶板防水施工顺序:P6混凝土地下室顶板→30厚CL7.5轻集料混凝土填充找坡层→20厚1:2水泥砂浆找平层→基层处理剂一遍→2厚EVA高分子复合自粘防水卷材→350号石油沥青油毡一层→70厚C20细石混凝土保护层。

  • 施工注意事项:施工操作中需按程序弹标准线,确保与卷材规格相符。操作中需齐线铺贴,使卷材接搭长边不小于100mm,短边不小于150mm。施工时基层应充分干燥,卷材铺设应均匀压实,避免空鼓。管根处防水层需清理彻底干净,操作时将卷材压实,不得有张嘴、翘边、折皱等现象。附加层应仔细操作,保护好接槎卷材,搭接应满足宽度要求,确保特殊部位的施工质量。

4.4 模板工程

模板安装需严格遵循国标GB50204《混凝土结构工程施工及验收规范》第二章模板工程的有关规定执行。

4.4.1 柱模板

矩形柱模板采用18厚夹板制作。由于柱截面较大,为防止爆板,竖向采用80×80木枋贴紧模板,横向采用2φ48钢管压实,并用穿墙螺栓收紧的方法夹紧牢固。80×80木枋间距为300mm,钢管间距为500mm。当柱边长大于800mm时,需设置φ12穿墙螺栓拉固,间距为500mm,以加强模板刚度。柱与梁接头处的开口位模板必须制作至楼板模板的底面,确保接头处支模平整、不变形。在施工缝面位置开设100×100mm生口模板;柱模板底脚应留设≥200×200mm生口模板,以便清理柱内杂物。

4.4.2 墙模板

地下室底板混凝土达到一定强度后,即可进行柱、墙施工。墙柱钢筋、模板需严格按弹出的柱、墙位置墨线进行安装,先绑扎钢筋后装模板。墙模安装除立竖板、横板、竖档、横枋、斜撑外,内墙需设置φ12对拉螺栓,挡土墙则设置中间加钢板止水环的φ12穿墙螺栓。模板拆除后需凿掉预埋木介子,将螺栓端凸出部位切除,再用防水砂浆补平。柱模要求边线通直,每隔500mm设置φ12对拉螺栓。设置斜撑需保证柱、墙身垂直,并控制好轴线,使其垂直度偏差不大于+3mm,轴线位移不超过5mm。柱、墙模板底脚需设200×200mm清扫口,以清除杂物。墙模板采用φ12穿墙螺杆两端焊短钢筋限位,短钢筋之间的宽度与墙宽相同,以保证墙体混凝土的几何尺寸。有管道穿过墙身时,应预先安装防水翼环套管,避免日后打洞。挡土墙模板的拆除必须在挡土墙混凝土浇完七天之后进行。

4.4.3 梁板模板

梁板模板系统由18厚木夹板、80×80枋木、门字架等组成。当梁跨度大于或等于4m时,跨中需按设计要求起拱,或按梁跨度的千分之一至三起拱。梁支撑设水平拉杆2~3道,另当梁高大于或等于750mm时,梁侧模需加φ12@600对拉螺栓。

4.4.4 核芯筒模板

核芯筒模板的安装方式与内墙模板安装相同,井洞内模板采用钢管加可调支顶支撑。

4.5 钢筋工程

4.5.1 钢筋制作

钢筋制作将在现场加工成型后,由塔吊运至作业点进行安装。钢筋的抽料、加工需严格按图纸要求进行,成型钢筋制作后由专人及时进行验收、整理、按编号规格分类堆放,并作好标志。堆放场地需保持干燥,钢筋由木块或木枋垫起离地10~15cm。为减少材料的二次搬运,钢筋的堆放需与现场施工顺序相配合。

4.5.2 直螺纹机械连接接头

本工程剪力墙、楼面梁钢筋≥Φ25的采用直螺纹机械套筒接头施工。凡参与接头施工的操作工人、技术管理和质量管理人员,均应参加技术规程培训;操作工人应经考核合格后持证上岗。钢筋应先调直再下料,切口端面应与钢筋轴线垂直,不得有马蹄形或挠曲,不得用气割下料。直螺纹连接套应有产品合格证,两端平孔应有密封盖,套筒表面应有规格标记。加工的钢筋直螺纹丝头的平度、牙形、螺距等必须与连接套的平度、牙形、螺距一致,且经配套的量规检测合格。加工钢筋直螺纹时,应采用水溶性润滑液,不得用机油作润滑液或不加润滑液轧压。操作工人应按要求逐个检查钢筋丝头的外观质量,并填写钢筋直螺纹加工检验记录,按规格分类堆放整齐待用。连接钢筋时,钢筋规格和连接套的规格应一致,并确保钢筋和连接套的丝扣干净完好无损。对正轴线将钢筋拧入连接套,然后用扳手拧紧。拧紧后的接头应作上标记。

4.5.3 钢筋绑扎

绑扎钢筋时,由质安员和现场施工员事先考虑支模和绑扎的先后顺序,注意钢筋的型号、位置、搭接长度及保护层厚度,以及负弯矩钢筋位置的准确性。钢筋绑扎时必须严格控制高度,避免超厚增加结构的荷重和浪费混凝土。每层柱及墙在楼面采用加设一道箍筋或拉筋电焊固定,以确保墙柱钢筋位置准确。板面筋或负筋安装前必须完成各种设备的预埋管工作,并多次复核确保无遗漏。为保证钢筋保护层厚度,需设置1∶2水泥砂浆垫块。梁、板、墙、柱按不同的保护层厚度设置,以保证保护层厚度符合设计和施工规范要求。钢筋的接头及搭接部位和数量均严格按设计图纸和国家现行施工验收规范要求进行。梁柱节点是框架结构极重要的部位,该部位的箍筋对于保证框架有足够的强度至关重要。本工程中梁柱接头加密柱箍采用先将柱箍套在竖筋上,穿完梁钢筋并同时沉落,调整位置高度后才绑扎固定的做法。钢筋绑扎完毕后,混凝土浇灌前要做好隐蔽工程验收工作,并应先进行公司的三级检查,符合图纸、设计、规范要求并通过后,才通知发包方、监理、设计到现场验收,签认后方可进行下一工序施工。

4.6 混凝土工程

地下室混凝土强度等级为:底板及承台采用C30混凝土,抗渗等级为P6;地下室挡土墙采用C55混凝土,抗渗等级为P6;地下室内墙、柱采用C55混凝土。本工程采用商品混凝土泵送作业。混凝土浇灌前,除对材料供应、机具设备、劳动力组织安排就绪外,还应对模板的强度、刚度、稳定性作认真检查。钢筋、预留孔洞、预埋管线等应与监理人员办好隐蔽验收手续。

4.6.1 底板混凝土浇筑

按地下室结构分区,浇筑顺序定为地下室底板结构以后浇带为界分为八个施工段进行施工,划分顺序以B1为第一施工段,依次分别为B2、B3、B4、管理处、A2、A3、A4。每一段的混凝土需一次浇筑成型。混凝土的配合比试配及混凝土的供应均由专业的商品混凝土公司提供。针对底板结构的特点,混凝土在满足强度等级的前提下,采用低坍落度、低水化热、缓凝时间长(8小时以上)、早期强度高的混凝土。

  • 浇筑方法:混凝土浇筑采取“由南向北,一次浇筑,一个坡度,薄层覆盖,循序渐进”的方法。这种自然流淌的浇筑方式能较好地适应泵送效率,避免输送管道经常拆除冲洗和接长,提高泵送效率。另再利用塔吊辅助浇筑,进一步避免形成冷缝。

  • 振捣方法:根据混凝土泵送时自然形成坡道的实际情况,在两个浇筑带的前后布置两道振动器。第一道布置在混凝土出料点,主要解决上部的振捣;第二道布置在混凝土坡角处,确保下部混凝土的密实。为防止混凝土集中堆积,先振捣出料口处混凝土,形成自然流淌坡度,然后全面振捣。振捣混凝土时要快插慢拔,严格控制振捣时间、移动间距和插入深度,并尽量不要振动钢筋。

  • 表面处理:混凝土浇筑后2~5小时,初步按标高用长刮尺刮平,然后用木搓板反复搓压数遍,使其表面密实。在初凝前再用铁搓板压光,控制混凝土表面龟裂,减少混凝土表面水份散发,促进养护。

  • 养护方法:为防止混凝土内外温差过大,造成温度应力大于同期混凝土抗拉强度形成裂缝,养护工作尤其重要。本工程采取湿养护措施,混凝土终凝后即面盖湿润麻袋,保证混凝土在全湿状态下养护,养护时间不小于14天。

4.6.2 墙柱混凝土浇筑

墙柱混凝土浇筑在梁板模板安装完毕,并清理模板面杂物后,梁板钢筋绑扎前进行,以减轻工人的劳动强度,节省工期。墙柱混凝土一次连续浇灌的高度不宜超过0.5m,待混凝土沉积后再进行第二次浇灌,但要在前层混凝土初凝前将次层混凝土浇灌完毕。振捣时要控制振捣时间,不得震动钢筋及模板。墙柱混凝土浇灌至梁底,浇灌时混凝土的自落高度不得超过2m,防止混凝土离析。核芯筒壁混凝土的浇筑方法同内墙混凝土浇筑。

4.6.3 梁板混凝土的浇筑

混凝土浇筑前在板四周模板弹出板厚水平线,并钉上标记。在板跨中每隔1.5m焊制平水标记筋,并在钢筋端头油上红漆,作为衡量板厚和平水的标记。浇筑楼面混凝土采用A字凳搭设水平走桥,严禁施工人员踩压钢筋。楼板混凝土采用混凝土泵输送布料,采用平板振动器振实,并随打随压光。当混凝土面收水后再进行二次压光,以减少裂缝产生。混凝土浇筑方向一般平行次梁方向推进,不留施工缝。为保证混凝土的密实,梁浇筑采用振棒振捣时,要快插慢拔,间距应控制在500mm左右,插入时间控制在10秒左右,以表面翻浆冒出气泡为止。楼梯浇混凝土时,不能将混凝土直接泵送在楼梯模板上,应打铲浇筑,自下而上均匀布料,并用灰匙清理执平。楼面浇筑时要专门派泥工把高出的混凝土铲出、抹平,同时在模板边“插浆”,消除蜂窝。混凝土终凝前,严禁人员上落。各结构部位浇筑混凝土时要注意保持钢筋位置准确和混凝土保护层控制,特别要注意负筋的位置,发现偏差及时校正。墙柱、梁板混凝土的养护采用浇水湿养护。

4.6.4 混凝土泵的使用

混凝土泵的熟练、规范使用,是保证混凝土浇筑的连续性的关键。

  • 管道布置要求:凡输送管经过位置要求平整,管道接驳口处应用木枋或支架承托巩固,不能直接放在钢筋、模板上,避免影响钢筋和模板质量。

  • 泵送前准备:泵送混凝土前,应先泵送适量清水以湿润泵料斗、泵室和管道。经检查管路无异常后,再泵送1∶2水泥砂浆以润滑管壁(一般每100m管约需0.5m3砂浆润滑),然后才正式泵送混凝土。

  • 泵送过程控制:泵送开始后,泵送工作要连续进行。如发生供应脱节,不能连续泵送时,泵机应每隔5分钟交替进行正转和反转两个行程,以防止管内混凝土泌水、离析。如果预计泵停歇时间将超过45分钟或当混凝土出现离析现象时,应立即用压力水或其它方法排除管道内的混凝土,经清洗干净管道后,再重新泵送。在泵送过程中,混凝土泵料斗内经常保持有足够量的混凝土。料斗内混凝土不宜低于料斗上口200mm,以防止吸入空气,造成泵送无力而引起管道堵塞。如遇吸入空气,应立即反泵,将混凝土吸入料斗中重新搅拌除气后,再行泵送。在泵送过程中如出现泵送困难,泵的压力急剧升高或输送管线产生较大振动时,这往往是输送管道堵塞的征兆。此时,不宜强行提高压力进行泵送,应对管道进行检查,并采用反泵措施或放慢泵送速度排除,以防止管道阻塞。输送管被阻塞时,可用木槌敲打等方法查明堵塞部位,拆卸下被堵塞管段,将堵塞物除掉。重新将管道接上泵送时,应将管内空气排尽后,才能将拆卸过的管段接头夹箍拧紧。混凝土泵使用完毕后,要及时清洗。清洗用水不得再排入已浇筑的混凝土内。清洗前要反泵吸料,降低管线内的剩余压。

4.7 后浇带和施工缝施工

4.7.1 后浇带施工

  • 挡土墙后浇带垂直施工缝:施工缝处用密目钢丝网隔断混凝土,墙中设置钢板止水带。在挡土墙混凝土施工前,先在挡土墙后浇带外侧处砌筑370厚砖墙,砖墙砌筑长度以每边比后浇带宽出500为宜。砖墙内侧按设计要求做好卷材防水层,以便地下室挡土墙防水施工完成后能及时回填土。

  • 底板及首层梁板后浇带:底板及顶板梁板混凝土后浇带用密目钢网隔断混凝土,做成“〈”型。底板板中设置钢筋板止水带,其中底板后浇带位做成U型,以保证如有杂物、混凝土渣掉进后浇带内无法清理时都能保持底板厚

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