¿Explora el método de construcción semi-inversa para estructuras subterráneas al lado del metro?
Hay muchos proyectos de construcción cerca del metro y las tuberías subterráneas circundantes y los edificios existentes, que requieren una alta estabilidad del pozo de cimentación y protección ambiental circundante. El método de construcción inverso y el método de construcción semi-inverso se utilizan cada vez más en la construcción de pozos de cimentación. Basado en la práctica de la ingeniería, este artículo presenta los métodos de proceso y las condiciones aplicables del método de construcción semi-inverso de pozos de cimentación profundos cerca del metro, analiza las dificultades en la secuencia de construcción y toma las medidas técnicas correspondientes, que pueden servir de referencia para la construcción. de proyectos similares.
1 Descripción general del proyecto
Cierto edificio está ubicado en una zona céntrica y es un proyecto de renovación del antiguo distrito. Consta de edificios principales 1# y 2# y edificios de podio, con una superficie de 7040,6 m2, un área de construcción de 58136,0 m2, un área de construcción subterránea de 9408,2 m2 y un área de pozo de cimentación de 4730m2 aproximadamente. Se utiliza principalmente para negocios, apartamentos con servicios, etc. Los edificios principales 1# y 2# tienen 28 plantas sobre rasante y dos plantas subterráneas. El podio tiene cuatro plantas sobre rasante y dos plantas subterráneas. Todo el sótano está integrado. Se adopta una base de pilotes y se utilizan pilotes perforados como base de pilotes. La estructura principal es una estructura de tubo con núcleo de marco de hormigón armado, y el podio es una estructura de marco de hormigón armado. Los dos pisos subterráneos son garajes, que sirven como proyectos de defensa aérea civil de nivel seis durante tiempos de guerra y se utilizan tanto en tiempos de paz como en tiempos de guerra.
El pozo de cimentación tiene aproximadamente 93 m de largo de norte a sur y 59 m de ancho de este a oeste, con una forma irregular. La altura del piso subterráneo es de 4,5 m, la altura del piso subterráneo es de 3,7 m, el espesor del piso del edificio principal es de 1,6 m y el espesor del piso del podio es de 0,7 m. La profundidad de excavación del pozo de cimentación del edificio principal es de 9,45 m (incluido un cojín de 0,20 m de espesor) y la profundidad de excavación del podio es de 8,55 m (incluido un cojín de 0,20 m de espesor). El pozo de cimentación de este proyecto es un pozo de cimentación de primer grado.
El túnel de la línea de metro se sitúa en el lado oeste de la base y se distribuye en dirección norte-sur. La distancia libre del túnel entre los bordes del pozo de cimentación es de aproximadamente 6 m, la distancia paralela es de aproximadamente 80 m, la profundidad de la parte superior del túnel del metro es de aproximadamente 11 ~ 15 m, el túnel φ es φ6,2 m, hay muchos Tuberías municipales y edificios de gran altura adyacentes alrededor de la base.
Según el informe del estudio de ingeniería geotécnica de este proyecto, el sitio del proyecto es muy arenoso. Aproximadamente entre 1,5 y 14 m por debajo del suelo natural hay un suelo arenoso con un rico contenido de agua y un gran coeficiente de permeabilidad.
2 Plan de construcción del pozo de cimentación
Basado en una consideración integral de factores como el área del pozo de cimentación, distribución de los sótanos, profundidad de la excavación, entorno real y período de construcción. , costo, etc., finalmente se determina el pozo de cimentación. La construcción es un plan de construcción semi-inverso. El podio se construye hacia abajo y el edificio principal (parte del tubo central) se construye hacia arriba a ±0,000 después de que se forma el piso de cimentación.
La idea general del diseño del cerramiento de utilizar vigas y losas estructurales de muro continuo subterráneo para reemplazar el soporte horizontal del edificio principal de arriba a abajo y el podio de abajo a arriba, es decir, el continuo subterráneo; Las paredes sirven como cerramientos temporales y las vigas y losas estructurales sirven como soportes horizontales. Para el soporte, se utilizan columnas temporales como sistema de soporte vertical del pozo de cimentación. La estructura subterránea del podio se construye utilizando el método de construcción inverso. Si el edificio se va a construir hasta el sótano, se utiliza el método de construcción inverso. Durante la fase de construcción del método inverso, para facilitar la excavación de tierra y acelerar la construcción, se establecen aberturas de excavación en las escaleras y escaleras mecánicas de la estructura subterránea del podio y en el muro de corte central del edificio principal. Las vigas alrededor de las aberturas de la excavación también se utilizan como soportes temporales. Se refuerzan y se colocan soportes temporales de acero dobles en forma de H en el medio.
2.1 Sistema de soporte horizontal
La placa de viga estructural se utiliza como soporte horizontal durante la etapa de excavación del pozo de cimentación. Su rigidez de soporte es grande y es muy efectiva para controlar la horizontal. deformación. Al mismo tiempo, también evita el impacto adicional de la tensión secundaria y la deformación secundaria del muro de contención en el medio ambiente durante la instalación y remoción de una gran cantidad de soportes temporales, garantizando en gran medida la seguridad del pozo de cimentación. En las vigas estructurales del primer piso, se colocan canales de conducción de vehículos de construcción especiales y vigas de apilamiento que sirven como plataformas de excavación y canales de transporte de vehículos para maquinaria de construcción. Se reservan aberturas de excavación en ubicaciones locales del edificio principal y el podio para la construcción inversa. La excavación por etapas brinda gran comodidad, ayuda a acelerar el progreso de la construcción y ahorra el período de construcción.
2.2 Sistema de soporte vertical
Este proyecto utiliza como estructura de cerramiento del foso de cimentación un muro pantalla subterráneo, de 800mm de espesor y 20m de profundidad, como sistema de soporte vertical durante la Etapa de excavación del pozo de cimentación. Las columnas de celosía de acero temporales están hechas de acero en ángulo de 4L160 mm × 14 mm con una sección transversal de 470 mm × 470 mm, y los pilotes de ingeniería debajo del marco estructural del edificio principal se utilizan como cuerpos de carga.
2.3 Protección de muros y tierra de contención de excavación
Este proyecto Jihang tiene un área grande, una profundidad de excavación profunda y altos requisitos de protección ambiental alrededor del pozo de cimentación, especialmente porque los túneles del metro construidos son Distribuido en el pozo de cimentación lado oeste.
Para controlar aún más la deformación del pozo de cimentación y el abultamiento de rebote del sótano causado inevitablemente por la excavación y descarga a gran escala, y para minimizar el impacto de la excavación del pozo de cimentación en el entorno circundante, la estructura de viga-losa de cada capa Primero se construye el sótano y luego el método de excavación de la zona central de una cuenca. Al mismo tiempo, considerando las condiciones de excavación del segundo y tercer piso del pozo de cimentación, es decir, después de que cada techo y estructura de capa intermedia se forma y excava hasta el pozo de cimentación, el tramo de exposición vertical de la estructura del cerramiento es mayor. Para reducir la luz de la estructura del cerramiento, para controlar su deformación, excave el suelo alrededor del pozo de cimentación hasta la elevación del fondo del pozo, luego excave el suelo alrededor del pozo de cimentación en etapas, vierta rápidamente la capa de cojín para formar una soporte cruzado y finalmente vierta rápidamente la capa intermedia y la capa base para control. Especialmente cuando se excavan tres pisos, debido a los diferentes espesores de las placas inferiores estructurales y las capas de cojín que no están a la misma elevación, es difícil formar una función de soporte, por lo tanto, el piso estructural se compone de tres partes; Primero, excave el área del podio entre los dos edificios principales hasta el sótano, retenga el suelo en las áreas del edificio principal en ambos lados, forme rápidamente la capa estructural del podio y forme un soporte relativamente rígido en el centro del pozo de cimentación; luego excave; el suelo en las áreas principales del edificio en ambos lados, y luego verter la losa de piso estructural (Figura 1).
3 Preparación técnica e implementación
3.1 Características de diseño del método de construcción inversa
La construcción de arriba hacia abajo requiere una estrecha integración del diseño y la construcción. Según la práctica de ingeniería actual, el método inverso es adecuado para:
(1) El pozo de cimentación tiene un área grande, gran profundidad, un entorno circundante complejo y estrictos requisitos de deformación.
(2) La forma estructural debe ser una estructura de marco tanto como sea posible para minimizar la construcción de arriba hacia abajo de muros de corte.
(3) El sótano tiene una gran altura; con rejillas de columnas regulares y gran espacio entre columnas. Si se adopta el método de construcción de arriba hacia abajo, la altura del primer piso también debe ser alta (para la construcción de maquinaria y vehículos excavados);
(4) La elevación y la altura de las vigas de cada piso desde el el techo debe ser lo más uniforme posible, regular y, si es posible, puede diseñarse en un piso plano para reducir la diferencia de altura en la excavación en el mismo piso;
(5) Si hay pilotes de ingeniería debajo del columnas, intente organizar columnas temporales verticales "una columna, una pila", reduzca la cantidad de pilares en el foso. Cuando la capacidad de carga diseñada del pilote es grande, se puede diseñar como un pilote de gran diámetro para aumentar la capacidad de carga de un solo pilote. El tamaño de la sección transversal de la columna debe ser grande y las "columnas anchas y vigas estrechas". utilizarse tanto como sea posible;
(6) Área pesada Debe disponerse en el techo de la estructura para facilitar el estacionamiento y movimiento de maquinaria y vehículos pesados de construcción.
3.2 Estado del diseño de este proyecto
Debido a que hay tres unidades de diseño para la estructura subterránea de este proyecto (diseño principal, diseño del recinto, diseño de defensa aérea civil), falta de coordinación y combinación necesarias en el proceso. Además, el diseño original del cuerpo principal se consideró secuencialmente desde la etapa de planificación hasta la etapa de dibujo de construcción, sin considerar en absoluto las características de diseño del enfoque inverso; Esto se refleja principalmente en los siguientes puntos:
(1) El piso del sótano es bajo y la altura libre es pequeña;
(2) La red de columnas no es lo suficientemente regular y la el espacio entre columnas es pequeño. Al disponer las columnas temporales en el diseño del cerramiento, algunas columnas se eliminaron sin disponer las columnas temporales, lo que hizo que la red de columnas estructurales fuera diferente de las condiciones de trabajo normales en las condiciones de construcción de la estructura subterránea, y las vigas y losas estructurales tuvieron que recalcularse de acuerdo con la construcción. condiciones;
(3) Hay demasiadas elevaciones de losas de piso y pisos intermedios, y las alturas de las vigas son diferentes;
(4) No hay pilotes debajo de la mayoría de las columnas, por lo que solo Se pueden utilizar "una columna, dos pilotes" y "una columna" Tres pilotes", aumentando el número de columnas en el pozo de cimentación. Las vigas entre pilotes complejizan las uniones estructurales viga-columna. Las dimensiones de la sección transversal de la columna son generalmente menores, mientras que las vigas se ensanchan debido a restricciones de altura, formando un tipo "columna estrecha y viga ancha";
(5) Original La unidad de diseño principal debe trabajar junto con la unidad de diseño del cerramiento y la unidad de construcción para optimizar el diseño de las vigas y las áreas de carga pesada del techo alrededor de la toma de agua.
3.3 Preparación técnica y despliegue
De acuerdo con las condiciones específicas del método de construcción semi-inversa de este proyecto, realizamos los siguientes preparativos técnicos y despliegue antes de la construcción:
( 1) De acuerdo con las condiciones de conducción del vehículo en el sitio y las necesidades de construcción de la excavación, determine el área de carga pesada y la carga del piso y envíelos a la unidad de diseño para su verificación.
(2) De acuerdo con los requisitos de la viga del anillo de la estructura de contención, el préstamo del suelo. Verifique y optimice las vigas alrededor de la entrada.
(3) Verifique y optimice el sistema de transmisión de fuerza horizontal de la placa de la viga, especialmente en el piso; cambios de elevación, para evitar que se produzcan vigas y columnas durante el proceso de transmisión de fuerza horizontal. Falla por torsión o corte;
(4) Dado que hay muchas columnas en este proyecto, la disposición de las columnas debe optimizarse para facilitar la excavación de tierra. tanto como sea posible;
(5) Optimizar "una columna y un pilote" "La sección de columnas de la estructura permite que las columnas temporales se incorporen a las columnas con desviaciones razonables;
>(6) Optimice el diseño de la viga entre las columnas originales de "una columna, dos pilotes" y "una columna, tres pilotes". Simplifique los nodos del marco tanto como sea posible;
(7) Dado que el diseño estructural la red de columnas bajo las condiciones de construcción de este proyecto es diferente de las condiciones de uso normal, se requiere una verificación integral de las vigas y placas estructurales bajo las condiciones de construcción;
(8) El refuerzo de las uniones viga-columna debería profundizarse y replicarse.
(9) Sobre la base de comprender completamente la intención del diseño del enfoque semi-inverso para el diseño del cerramiento, la secuencia de construcción del cerramiento y las estructuras subterráneas de este proyecto se implementa por completo, como se muestra en la Figura 2. .
Control de verticalidad de 4 columnas
Controlar la desviación de la verticalidad de la columna es una de las dificultades técnicas en el método de construcción inverso. Según la práctica de ingeniería actual, un método eficaz para controlar la desviación de la verticalidad de la columna es utilizar un marco de corrección de posicionamiento dedicado. El marco de corrección de posicionamiento se fija en el suelo duro con pernos de expansión de alta resistencia. El centro del marco puede coincidir con el centro de la posición del pilote usando un instrumento de medición que se puede utilizar para; fije con precisión la posición de la columna (incluida la posición central y la rotación del plano). Utilice gatos en la parte superior del marco para corregir la verticalidad de las columnas (Figura 3).
5 Deshidratación de pozos de cimentación
La deshidratación de pozos de cimentación de este proyecto adopta una deshidratación de pozos profundos al vacío. Dado que la capa de arena en el sitio de este proyecto es profunda, el contenido de agua es alto, el coeficiente de permeabilidad del suelo es grande y las condiciones de precipitación son excelentes, pero el efecto de la precipitación afectará directamente el buen progreso de la excavación de tierra e incluso la seguridad. del pozo de cimentación. En otras palabras, la deshidratación exitosa del pozo de cimentación puede mejorar en gran medida las propiedades físicas y mecánicas de la arena, haciéndola propicia para la construcción de excavaciones, de lo contrario, traerá grandes dificultades para la construcción de excavaciones e incluso conducirá al fenómeno de tuberías de arenas movedizas; , poniendo en peligro la seguridad del pozo de cimentación.
6 Excavación de tierra
La excavación de tierra es otra dificultad técnica en la construcción inversa. Dado que la excavación de tierra de arriba hacia abajo adopta el método de excavación subterránea, la altura libre de la excavación y la disposición de las columnas tienen una gran influencia en la excavación suave de la tierra. La investigación teórica y la práctica sobre el impacto de la excavación de tierra en las estructuras de soporte y el medio ambiente, especialmente el establecimiento de la teoría del "efecto espacio-tiempo", proporciona un diseño conceptual para la construcción de excavaciones de tierra en pozos de cimentación profundos.
La excavación de movimiento de tierras de este proyecto generalmente se divide en tres capas de excavación de acuerdo con la secuencia de construcción de la estructura subterránea y los requisitos de las condiciones de diseño. En los trabajos de excavación de cada capa se sigue el concepto de excavación "tipo maceta" y la excavación se realiza por secciones, es decir, primero se reserva una cierta anchura de pendiente del suelo alrededor del pozo de cimentación para potenciar la presión pasiva del suelo. de la estructura del cerramiento. Excave el centro del pozo de cimentación hasta la elevación de diseño; luego excave los taludes de contención alrededor del pozo de cimentación en secciones para reducir el tiempo de exposición de la estructura de soporte sin soporte (muro continuo subterráneo). El cojín de hormigón se vierte junto con la excavación para formar conexiones tanto como sea posible para reducir el tiempo de exposición del suelo en el fondo del pozo y evitar que el suelo rebote.
Debido a la mayor profundidad de la tercera capa (la capa más baja), la excavación tendrá un mayor impacto en la estructura del cerramiento y el medio ambiente. Sin embargo, el espesor de las losas del piso del edificio principal y del podio son diferentes, y el sótano no está a la misma altura, por lo que la plataforma de concreto es difícil de sostener. Por lo tanto, la excavación de la estructura de tres pisos y el piso se lleva a cabo en secciones, es decir, primero se excava la sección central del pozo de cimentación (área del podio), se vierte el piso del podio y luego las áreas principales del edificio en ambas. Se excavan los lados del pozo de cimentación. Durante cada excavación, siga el método de excavación de "cuenca".
7 Información sobre el plan de emergencia y construcción
En la construcción de pozos de cimentación profundos, el monitoreo del pozo de cimentación y el entorno es un requisito previo necesario para garantizar la seguridad del proyecto y también proporciona la información necesaria para la construcción; Los datos de primera mano del monitoreo de los pozos de cimentación se pueden utilizar para guiar la organización específica de la construcción, controlar los cambios en la velocidad de la construcción y juzgar el estado actual de la construcción. Los planes y programas de construcción no son estáticos, sino que se revisan y modifican constantemente a través de la retroalimentación de la información de monitoreo.
Un plan de emergencia es un plan y despliegue de división organizacional del trabajo, preparación de materiales y medidas de respuesta en caso de posibles peligros basados en experiencias pasadas en la práctica de ingeniería. Si ocurre un peligro, el plan de emergencia se puede activar inmediatamente para mantener la construcción del proyecto bajo control. La preparación de planes de emergencia deberá ser revisada y aprobada por la unidad de diseño y otras unidades relevantes.
8 Método semiinverso de construcción estructural
8.1 Construcción de barras de acero en uniones de vigas y columnas
La dificultad del método semiinverso de construcción estructural radica en la construcción de barras de acero en uniones viga-columna. En términos generales, las uniones viga-columna son áreas donde las barras de acero son relativamente densas. En el método de construcción inverso, los tubos de hormigón moldeados in situ, los tubos vibratorios y los tubos de lechada para columnas de hormigón deben disponerse en los nodos viga-columna. Algunos nodos viga-columna también están equipados con columnas temporales, lo que facilita la disposición de. barras de acero particularmente difíciles. El método de construcción inverso requiere que planifiquemos cuidadosa y cuidadosamente las uniones viga-columna, dispongamos razonablemente barras de acero longitudinales, tuberías fundidas en el lugar, tuberías vibratorias y tuberías de lechada, y determinemos razonablemente el estilo de los estribos.
8.2 Construcción de encofrado
En la construcción inversa, básicamente no hay diferencia entre la construcción de encofrado y la construcción inversa. La clave radica en la determinación de la forma y altura del bastidor de la plataforma, lo que implica el cálculo de la profundidad de excavación y las condiciones de diseño de cada capa. Bajo la premisa de cumplir con las condiciones y los cálculos de diseño, se debe determinar razonablemente la profundidad de excavación de cada capa y la altura del bastidor de la plataforma. La forma y altura de las estanterías están relacionadas con la mano de obra de la construcción, el uso racional de los materiales de construcción y la calidad de la construcción. Debido a la limitación del cálculo de las condiciones de diseño, el marco de la plataforma construido por el método inverso es generalmente bajo. Se debe considerar la conveniencia de quitar el encofrado en el proceso de determinar el plano del marco.
8.3 Construcción con hormigón
En el método de construcción inverso, el vertido de hormigón de componentes estructurales verticales como paredes y columnas es el foco del control de calidad de la construcción. Dado que el vertido de hormigón de componentes estructurales verticales, como paredes y columnas, se realiza a través de tubos de hierro incrustados en la estructura y el diámetro de los tubos de hierro es pequeño, la velocidad de vertido es generalmente lenta, por lo que es necesario reforzar el control y la vigilancia. Vibración durante el proceso de vertido de hormigón. Al mismo tiempo, para evitar que el hormigón se contrajera, aparecieron grietas en la unión del hormigón nuevo y viejo en la parte superior de paredes y columnas. Durante todo el proceso, desde el fraguado inicial hasta el fraguado final del concreto, se realiza lechada para llenar la parte superior de paredes y columnas con lechada.
9 Conclusión
A través de la práctica de construcción de este proyecto, nos damos cuenta de que la clave para la construcción inversa es "finura y precisión".
"Fine" significa meticuloso. El método de construcción inversa requiere que seamos meticulosos en la tecnología de la construcción, lo que se refleja específicamente en la comprensión de las condiciones de diseño, la preparación técnica y el despliegue antes de la construcción, la disposición de la secuencia de construcción, el diseño de los nodos de vigas y columnas, etc.
"Fine" significa preciso. La dificultad del método de construcción inverso es que los requisitos de precisión de la construcción son muy altos y algunos son incluso mucho más altos que las especificaciones nacionales de aceptación de la construcción. Ésta es la verdadera dificultad de la construcción de arriba hacia abajo. Se deben tomar una serie de medidas técnicas para garantizar los requisitos de precisión de la construcción. La planificación y aplicación de medidas técnicas requiere nuestra exploración, práctica y resumen de ingeniería a largo plazo.
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