建筑施工之基坑工程现场施工设施

'建筑施工之基坑工程现场施工设施基坑工程在施工过程中有大量机械设备、材料需要堆放及转运，而在基坑施工阶段，现场大部分场地已被开挖的基坑占去，周围可供的施工用地往往很小，这种情况在闹市区或建筑密集地区更为突出。因此，在施工时除对现场应做好合理布置外，还应根据现场条件、工程特点及施工方案做好施工布置，如起重机基础或开行道路、大型设备（如混凝土泵车）的停放点、挖土栈桥或坡道、临时施工平台等，以保证施工的顺利进行。现场施工设置，有的在基坑工程施工前就应布置完成，有的在基坑工程施工中逐步布置，因此，在基坑工程施工前应做好详细方案及设计。1．塔吊及其基础的布置对于高层建筑或多层建筑其上部结构施工一般都需要塔吊，如能在基坑工程施工前就将塔吊布置好，则整个基坑工程的施工，包括围护墙、支撑、挖土、凿桩及钢筋、模板等工程均可使用塔吊作为垂直与水平运输工具，从而可大大提高工效。基坑工程的塔吊布置位置，有两种情况：一是布置在基坑边；二是布置在基坑内。塔吊的基础可做成桩基、混凝土块体基础，也可设在地下室底板上。（1）基坑边塔吊的设置当采用附着式塔吊且基坑面积与上部建筑面积相近时，基坑施工阶段的塔吊通常布置在基坑边。基坑边的塔吊基础设置与常规塔吊的区别主要有两方面：①基坑边有围护墙体，如搅拌桩、灌筑桩、地下连续墙或土钉等；②基坑开挖后塔吊基础往往容易随围护墙体的变形而发生位移，这在重力式及悬臂式围护墙中尤为显著。基坑边的塔吊布置大致有以下三种：1）常规方法如果塔吊基础位于围护墙体外，且计算围护墙的位移很小（如不大于10mm），可按常规方法设置塔吊基础并架设塔吊。但塔吊基础部位的围护墙体及支撑设计，应考虑塔吊的附加荷载。此法一般不宜用于重力式或悬臂式支护结构，由于它们的位移往往较大，会引起塔吊的位移与倾斜。 2）水泥土基础在水泥土重力式支护结构中，由于水泥土墙的宽度较大，且格栅式布置的水泥加固土其承载力也较高，因此可利用水泥土墙，在其上再浇筑塔吊混凝土块体基础。工程实践证明，这是一个很有效的方法，而且也较经济。这种布置方法应注意的是，由于重力式挡土墙的位移较大，这对塔吊的稳定带来隐患，因此控制水泥土墙的位移十分重要，通常可采用加宽水泥土墙与加大其入土深度，必要时还可在塔吊部位的坑底采取加固手段，以减小其位移。此外，虽然塔吊设在水泥土墙上，增加了挡墙的自重，对其稳定是有利的，但它对水泥土墙的下卧层增加了荷载，应进行下卧层地基强度的验算。同时，在土方开挖时特别是开挖初期应加强对塔吊监测，包括位移，沉降及垂直度，保证其偏差在安全范围内。图6-181是水泥土墙上设置塔吊基础的示意图。图6-191水泥土墙上设置塔吊基础1-塔吊基础下加宽水泥土墙；2-塔吊基础；3-坑底加固；4-塔吊3）桩基础当基坑边水泥土墙计算位移较大，塔吊直接置于水泥土墙顶上可能发生危险，则应在塔吊基础下设置桩基础，以确保安全。塔吊基础桩一般可设置4根，该桩主要受水平力，桩断面与桩长应计算确定，一般可取桩400mm×400mm或φ600左右，桩长12~18m。 对于排桩式围护墙或地下连续墙，往往塔吊位置会坐落在围护墙顶上，如直接设置塔吊基础，会造成基底软硬严重不均的现象，在塔吊工作时产生倾斜。此时，应在支护墙外侧另行布置桩基，一般布置2根即可（图6-212）。该桩验算以沉降为主，由于围护墙处有排桩或地下连续墙，在纵向都连成整体，其沉降量是很小的，而围护墙外侧的桩数较少，相对沉降较大，设计时应使其沉降差控制在5mm内，以保证塔吊的正常工作。图6-192塔吊桩基布置1-塔吊基础；2-支护墙；3-止水帷幕；4-塔吊桩基；5-塔吊（2）基坑中央的塔吊布置随着地下空间的利用，有很多地下室不局限设在上部主体结构以下的范围内，而是比上部建筑面积大得多，如，几幢高层或多层建筑下的地下室连成一片的地下室，基坑面积很大。此时塔吊的布置往往不能设在基坑边，而需设在基坑中央。此外，如采用内爬式塔吊的工程，在基坑施工阶段的塔吊设置往往也需设在基坑中，以便上部主体结构施工至若干层后，直接改为内爬式，而不再拆装转移。基坑中央的塔吊设置，可在地下工程施工前进行，其施工顺序为：1）确定塔吊的布置位置基坑内塔吊的布置位置主要根据上部结构施工的需要及所选塔吊类型确定。如采用附着式塔吊，应根据上部结构的施工状况，将塔吊布置在地上部结构的外墙外侧的合适位置，并根据附着装置确定具体定位尺寸。塔吊位置应避免设在地下室墙的部位、支护结构支撑的部位、换撑的部位及其他与支护结构或主体结构施工有影响的部位。如采用内爬式塔吊，一般根据上部结构电梯井或预留塔吊爬升通道的位置设置塔吊。2）塔吊桩基及支承立柱施工 由于在地下结构施工前就需将塔吊安装完成，而以后基坑又将开挖，故基坑中央设置的塔吊需采用桩基并用支承立柱将其托起（图6-193）。支承柱上端设置塔吊承台，因此桩基一般采用钻孔灌柱桩，在浇筑混凝土前插入支承立柱。也可采用H型钢等桩柱合一的形式。图6-193基坑中央塔吊的设置（a）灌筑桩及钢筋混凝土承台；（b）钢桩及钢结构承台1-灌筑桩；2-格构式支承立柱；3-混凝土承台；4-塔吊塔身；5-钢梁；6-牛腿；7-H型钢桩（与支承柱合一）；8-钢主梁；9-箱形钢次梁；10-塔吊十字底座；11-系杆钻孔灌筑桩桩基一般用4根，桩顶设在基底标高处，桩长应根据计算确定。桩径不宜小于φ700，需考虑支承立柱的插入，配筋可采用半桩长配置方法。支承立柱一般采用格构式，也可采用H型钢。常用的格构式截面为400×400或450×450，主肢采用4L125×10或4L140×10。桩基也可采用H型钢等打入，采用这种方法把桩基与支承立柱合为一体，下端插入基坑底下，上端搁置塔吊承台。由于施工过程中支承立柱需穿过底板，在地下室底板施工前需做好立柱的防水处理，可在立柱边焊接止水钢板。3）塔吊承台 支承立柱顶部设置塔吊承台，其形式可采用钢筋混凝土结构，也可采用钢结构。4）塔吊安装由于塔吊安装是在基坑开挖前进行，其安装与常规平地安装类似。5）基坑开挖与系杆安装塔吊安装经验收后即可投入施用，但在基坑开挖过程中，应随基坑开挖自上而下逐层安装系杆，将4个支承立柱连成整体以保证支承立柱的稳定性。一般情况下塔吊立柱应自成体系，尽可能不要与支护结构的支撑体系连接，以免支撑体系受力复杂化，特别是钢支撑，其刚度较小，不可作为塔吊立柱的水平系杆，对于钢筋混凝土立柱，也应谨慎处置。2．行车通道及大型设备停放（1）行车道路基坑开挖时有大量运输车辆开行，特别是土方机械及运土卡车运输开行十分繁忙。在考虑施工方案时，应使主干道尽可能远离基坑的位置，但由于施工场地的限制或施工方法的需要，在基坑边免不了有车辆频繁开行，因此应做好坑边的行车通道。行车通道上荷载较大，且属动荷载，因此在设计支护结构时就应充分考虑。对于重力式支护结构，水泥土墙外侧的动荷载对墙体稳定及侧向位移不利，可以采用加宽围护墙宽度，使之成为行车通道，使车辆直接开行在水泥土墙顶上。对于悬臂式支护结构，支护结构外侧可铺设路基箱或浇筑一定厚度（200~300mm）的刚性路面，以分散荷载，减小对悬臂桩的影响。对于有支撑的支护结构，由于支撑的作用，一般位移可得到有效的控制，如设计中考虑了车辆行驶的荷载，在支护墙后铺设一般的混凝土路面即可。土方运输车辆在挖土过程中需进出基坑，该区段的支护结构应相对加强，钢板桩支护墙上可铺设路基箱，水泥土墙、灌筑桩等则可在顶面加厚路面，并设置斜坡，防止车辆上下的撞击。（2）大型设备停放大型设备如混凝土泵车、混凝土搅拌运输车、履带式起重机、发动机等，一般应尽量远离坑边停放，如停放位置距围护墙背的水平距离大于基坑深度的2倍，则可不采取特殊措施，否则，应采取一定措施。 如荷载较大、有振动或相对固定的荷载，宜对其下土层进行加固，采用水泥加固土是较有效的方法。对设备荷载较小的或经常移动的设备，也可采用混凝土路面或铺设路基箱的方法。3．施工平台基坑工程中常常遇到坑边场地狭窄，施工用地紧张的情况，在基坑支护结构的内侧搭设施工平台，是解决用地紧张的一个方法。（1）悬挑式平台当基坑外边的场地或道路偏小，需向基坑内拓宽，而拟拓宽的宽度不大时，可采用悬挑式平台。悬挑式平台可用钢结构或钢筋混凝土结构。悬挑梁宜与冠梁、路面等连成整体，以防止倾覆。由于施工堆载及车辆等荷载较大，悬挑平台外挑不宜过大，一般不宜大于1.5m，如外挑较大，应采取搁置式平台。图6-194是悬挑式平台的示意图。图6-194悬挑式平台示意图（a）钢平台；（b）钢筋混凝土平台1-围护墙；2-冠梁；3-路面；4-悬挑钢结构；5-混凝土悬挑梁；6-栏杆（2）搁置式平台当施工平台需挑出坑内距离较大时，不宜采用悬挑式平台，应采用搁置式平台。搁置式平台具有结构可靠、荷载量大、平台面积大等优点，工程中被广泛运用。有些场地非常紧张的工地，还在搁置式平台上搭设二层的临时办公用房。搁置式平台多用钢结构，其一端搁置在冠梁上，另一端则搁置在支承立柱顶部的横梁上。支承立柱可采用格构式或H型钢等，可置于基础底板面上，也可插入坑底的立柱桩 内，如支承采用H型钢的，可直接插入坑底土层中（图6-195）。图6-195搁置式钢平台（a）支承立柱设于底板面；（b）支承立柱擂入坑底土层1-支护墙；2-地下室底板；3-预埋铁板；4-支承立柱；5-横梁；6-平台梁；7-施工平台；8-灌筑桩；9-栏杆支承立柱置于地下室底板上，其施工较方便。在立柱位置处埋设预埋铁板，立柱直接固定在其上，上端搁置横梁，在横梁与冠梁间即可铺设平台。这种方法的缺点是，必须在基础底板施工后并达到一定强度方可架设平台，在底板施工前则无法使用平台。支承立柱插入立柱桩内或直接插入坑底土层中，其施工较复杂，但从基坑工程挖土开始便可使用平台。支承立柱可采用格构式钢结构，截面应进行验算，通常材料可选用4L100×10或4L120×10，截面300mm×300mm或400mm×400mm，立柱桩也采用钻孔灌筑桩，桩顶标高与坑底标高相同，桩径φ600~700，桩长应根据平台荷载计算确定，软土中一般为15m左右，支承柱采用H型钢的则可直接插入坑底土层中，但需用打入法施工。4．施工栈桥与坡道（1）挖土栈桥大型基坑挖土施工时，合理地设置栈桥，对解决施工场地紧张，便于挖土机械及运土车辆的开行是十分有效的。当采用抓铲施工时，栈桥的作用更为显著。挖土栈桥一般与上道支撑合二为一，这样可充分利用支撑结构。计算荷载应考虑动荷载的效应系数，但不必考虑移动荷载及各跨荷载分布的不利组合，这是因为施工中是按限定施工顺序进行开挖的。 栈桥的宽度应考虑机车的最大宽度并增加1~2m的行车间隙，一般可取5m左右。这样的宽度对路基箱的受力较为有利，栈桥的纵向跨度应根据立柱设置状况确定，一般可取6~9m。主支撑间宜设置联系梁，使其连成整体。专为栈桥设计的立柱桩应进行验算，如利用工程桩，则一般可不作验算，因为与主体结构相比，栈桥施工阶段作用于立柱桩的荷载要小得多。（2）挖土坡道在多道支撑条件下开挖土方，由于受支撑的影响，下层土方运输十分困难，有时需用多台反铲挖土机驳运，大大影响施工效率，设置挖土坡道，使运土车辆下坑，既便于运土，又大大提高运输效率，但由于卡车爬坡的速度不能过大，因此坡道需有一定的长度，故在小型基坑中难以实现。挖土坡道多采用钢结构。在坡道两侧设置支承立柱，其上架设钢析架，再铺设路基箱，由此组成一个挖土坡道，在土方开挖过程中，支承立柱间加设系杆，以保证坡道的整体稳定。支承立柱的设置与栈桥立柱相同，也可采用格构式或H型钢等，前者则需另设立柱桩。坡道的坡度不宜大于10°，一般取6°~8°，坡道过陡，会使卡车爬坡困难。为便于卡车上坡，应在坡面上焊接棍肋防滑，此外，在两侧应安装防护栏杆。坡道的宽度应保证车辆正常行驶，可取车身宽度加2m。坡道底端应有平台，以便挖土机械及卡车回转。'