旧式砖烟筒的支护施工

旧式砖烟筒的支护施工旧式砖烟筒的支护施工 作者 郭强 郭少先 范冬亮 张建军 1 支护的原因 北京甜水园住宅小区二期工程 包括三栋地下 2 层 地上 22 层 的塔楼及一座独立地下车库 总建筑面积 70063 2m2 其西侧 以团结湖第三中学东围墙为边线 围墙中心有一高约 30m 的旧 式加固砖烟囱 其一半在第三中学院内 另一半在新建的施工 现场内 经查 这座烟囱基础是一直径 6 7m 埋深 2 8m 厚 500mm 的圆形钢筋混凝土基础 烟囱基础东侧外边线距地下车 库外墙水平距离仅 2 5m 地下车库外墙进而深 12 7m 比烟筒 基底深了约 10m 烟筒基底至地下车库外墙基底的夹角仅有 12 8 所以 地下车库开挖之前必须对这座旧式砖烟筒进行可靠 支护 以保证地下车库的安全施工和烟筒的正常使用 2 烟筒保护方案的选择 烟筒的西侧 即在第三中学院内的部分和烟道连接 在建筑红 线以外 不属于施工区域 不做保护性处理 其东面紧靠深基 坑 以围墙为界 环绕烟筒基础做半圈 8 根支撑桩 地下车库 西侧外墙做护坡桩 该桩兼做地下车库外墙的永久性外模板 即地下车库墙外紧贴护坡桩 以烟筒为中心向南北两侧各 6m 范围内的护坡桩作加强处理 对着烟筒的 3 5 7 9 四根 护坡桩和其对应的烟筒支撑桩用钢筋混凝土连梁拉结 形成刚 构框架 护坡桩设两道预应力锚杆 共同受力 抵抗基坑开挖 后的烟筒荷载侧压力 详见图 1 和图 2 确保地下车库施工 期间 这座旧式烟筒的安全使用 图 1 工程平面示意图 图 2 工程剖面示意图 2 1 烟囱基础支撑桩 距离烟筒基础边缘 200mm 增设 8 根 600 钢筋混凝土支撑桩 桩顶标高与烟筒基础标高相同 桩长 12 9m 嵌固深度 2 9m 桩间距 0 9m 配筋 10 20 箍筋 6 200 混凝土强度 c20 8 根桩呈半圆环状均匀分布在烟筒基础东侧 在 8 根支撑桩顶部 设 600 400mm 的冠梁 梁内配主筋上下各 3 20 箍筋 6 200 混凝土强度同支撑桩 2 2 地下车库的护坡桩 考虑到烟囱处荷载和侧压力都较大 故在烟囱南北各 6m 范围 内 采取一桩两锚的加固措施 护坡桩采用桩径 600mm 混凝土强度 c20 的灌注桩 桩顶标高 2 8m 桩底标高 17 3m 桩长 14 5m 嵌固深度 4 5m 桩间距 1 2m 配筋 10 20 箍筋 8 200 固定筋 16 2000 护坡桩顶 设冠梁 其截面尺寸为 600 400mm 配主筋 3 20 3 20 箍筋 8 200 混凝土强度与护坡桩相同 在 3 5 7 9 护坡 桩上的冠梁设置连梁 与烟筒支撑桩上的冠梁相拉结 其截面 尺寸同冠梁 在冠梁和其下 3 4m 处分别各设一道预应力锚杆 第一道锚杆 自由段长 5m 锚固段长 15m 锚杆采用 5 根强度级别为 1860mpa 的 s15 2 钢绞线 锚杆倾角 15 第二道锚杆设在冠 梁下 3 4m 处 先固定一道用 2 根 20 槽钢做成的腰梁 见图 3 然后制作第一道预应力锚杆 锚杆自由段长 5m 锚固段 长 9m 锚杆采用 3 根强度级别为 1860mpa 的 s15 2 钢绞线 锚杆倾角 15 图 3 锚杆示意图 2 3 桩间土的处理 护坡桩兼做地下车库混凝土外墙的永久性模板 且在其上作外 贴防止层 护坡桩之间净空 600mm 的桩间土需做强化处理 基 坑开挖时 桩间土宜于进行挖削 其深度为桩径的五分之一 桩间土表面用骑马钉固定铅丝网 抹 1 2 水泥砂浆 分层压实 赶光 然后做防水层及防水保护层 见图 4 图 4 防水层及保护层示意图 2 4 烟筒支护计算 烟筒支护计算包括护坡桩 支撑桩和预应力锚杆的受力分析 采用了经典法和 m 法 内力分析如表 1 烟筒支护计算表 表 1 支护后的位移计算分析见表 2 预应力锚杆参数及受力分析表 表 2 预应力锚杆的参数和受力分析见表 3 预应力锚杆参数及受力分析表 表 3 滑移面圆心坐标 x 4 235m y 5 819m 半径 r 11 825m 整体稳定安全系数 1 377 抗倾覆安全系数 1 18 抗管涌安全系 数 3 98 3 施工工艺及方法 根据场地工程地质条件及水文地质条件 场地地下水埋深 10m 左右 有很厚的砂层 常用灌注桩施工方法很难成孔 烟筒基 础支撑桩和护坡桩采用了螺旋钻孔压浆成桩施工工艺 现场使 用一台 zkl800 长螺旋钻机施工 3 1 钻孔压浆成桩施工 钻孔压浆桩施工工艺流程如下 3 2 成孔及注浆 测放孔位后 长螺旋钻机就位 再次校核孔位 合格后开钻 并详细记录地层情况 钻出的土随时清理孔口以外 如果一次 钻进不能达到设计深度时 可根据地层情况分两次钻进 注意 第一次提钻深度应保证提钻后不塌孔 钻到设计深度后 稍稍 向上提起钻头 然后连通钻杆上的注浆管与注浆泵 通过钻杆 向孔底注浆 一边注浆一边提升钻杆 注浆到达塌孔高度以上 1 0m 左右后 迅速提出钻头至地面 同时测量孔深 孔径 合 格后放入钢筋笼 并按事先计算好的比例投入碎石 补充水泥 砂浆中的粗骨料 最后进行灌注商品混凝土工作 3 3 支撑桩和护坡桩的检测 由于烟筒支撑桩和护坡桩使用了钻孔压浆成桩施工工艺 桩身 下部易塌孔区段采用后注粗骨料的方法 为检验其桩身完整性 现场使用 sy 1 型加速度传感器和 rsm24fd 型信号采集分析仪 应用 反射波法 对桩体进行检测 用反射波的波形 相位 振 幅 频率及波的到达时间等特征推定桩身混凝土的完整性 缺 陷类型及位置 检测结果 类桩占到 80 多 其余为 类桩 符合烟筒支护方案的技术要求 3 4 冠梁和预应力锚杆施工 烟筒支撑桩和车库的护坡桩施工完结后 进行冠梁和预应力锚 杆施工 先凿去支撑桩和护坡桩桩顶约 600mm 的浮浆段 调直 桩顶露出的钢筋 保证桩顶钢筋进入冠梁后有足够的锚固长度 随后 进行预应力锚杆的成孔 注浆 在预应力锚杆钻 hd 90 锚杆机 钻孔开始前 现场测量并确定孔位 钻机角度 钻进 成孔 钻孔完毕后 立即插入钢绞线和注浆管 注浆管应距离 孔底约 250mm 为使钢绞线居中 每 2m 设置一个钢制定位器 同时也保证钢绞线之间的间距 注浆采用直径 20mm 塑料管 注浆时使用小泵量缓慢注入 以保证水泥浆体的整体性 水泥 强度等级为 p 0 32 5 水灰比 1 0 5 参入适当外加剂 为保证 非锚固段能自由伸缩 锚杆的非锚固段使用塑料膜缠裹 注浆 完毕后 启动锚杆钻机 退出跟进套管 当最后一根套管卸下 时 对锚孔适当补浆 封堵锚孔孔口 此时 开始绑扎冠梁和 联梁的钢筋 支设模板 两道冠梁和四道联梁同时灌注混凝土 确保冠梁和联梁的整体性 满足支护设计的构造和刚度要求 混凝土强度达到 100 时 施加张拉应力 低于钢绞线强度级别 的 70 然后用锚具锁定钢绞线 4 工程监测 从烟筒支撑桩 护坡桩和两桩之间的连梁施工开始就对烟筒的 变形 位移进行监测 直到预应力锚杆张拉 基坑开挖 地下 结构完成 回填完毕 全过程均实施了监测 及时将现场监测 所得的数据与设计值进行比较 并及时反馈 实施信息化施工 管理 命名施工组织得以优化 确保支护结构更加安全可靠和 经济合理 4 1 监测项目 监测项目包括三方面的内容 支护结构的水平位移 烟筒本身 位移 变形 周围建 构 筑物在沉降及水平位移 其中 最 主要的是监测烟筒本身位移