超高层深基坑地下室核心筒大跨度大区域换撑施工方法与流程

本发明涉及核心筒建筑施工领域，尤其涉及一种超高层深基坑地下室核心筒大跨度大区域换撑施工方法。

背景技术

当核心筒根据相关要求需要进行功能设计变更，核心筒及外延区域需分期施工时，地下一层楼板(b1)及地面一层楼板(l1)相应核心筒区域结构暂缓施工，待后期整体地下结构完成后，再另行实施。该工况造成在地下结构回筑期间b1板及l1板存在巨大的空洞，就要求在核心筒大跨度大面积区域进行换撑。

因此就需要采取相应的技术处理措施，在不影响外框的施工及满足相关工况情况下，满足核心筒大跨度大区域换撑要求，保证地下室结构施工阶段、土方回填前保证基坑支护结构处于安全、稳定状态。

技术实现要素：

鉴于现有技术中存在或潜在的一些问题，本发明提供了一种超高层深基坑地下室核心筒大跨度大区域换撑施工方法，

本发明实现上述目的采用的技术方案是：

一种超高层深基坑地下室核心筒大跨度大区域换撑施工方法，其包括步骤：

于筏板基础上逐层设置型钢立柱，直至暂留核心筒区域的下一层的结构板；

于所述下一层同步施工型钢立柱和满堂脚手架，各层的所述型钢立柱上下对齐；

于所述满堂脚手架上施工所述暂留核心筒区域所在层的周边结构梁的钢筋结构；

于所述型钢立柱上施工所述暂留核心筒区域的型钢换撑梁，所述型钢换撑梁固定于所述型钢立柱和所述周边结构梁的钢筋结构；

进行所述周边结构梁的混凝土浇筑施工；

于所述暂留核心筒区域的上一层同步施工型钢立柱和钢管脚手架；

于所述钢管脚手架上施工所述上一层的周边结构梁的钢筋结构；

于所述型钢立柱上施工所述上一层的型钢换撑梁，所述型钢换撑梁固定于所述型钢立柱和所述上一层的所述周边结构梁的钢筋结构；以及

进行所述上一层的所述周边结构梁的混凝土浇筑施工。

较佳地，所述型钢立柱的顶部设有封头板，所述封头板与对应层的结构板之间采用混凝土填实。

较佳地，所述型钢换撑梁至少包括沿不同方向布置的第一方向换撑梁和第二方向换撑梁，所述第一方向换撑梁和所述第二方向换撑梁位于同一水平面上，于连接处断开其中之一并采用拼接板加焊连接。

较佳地，所述型钢立柱于与所述型钢换撑梁的交界处向外伸出牛腿，所述型钢换撑梁固定于对应的所述牛腿上。

较佳地，在施工所述周边结构梁时预埋连接钢板；

并且，在施工所述型钢换撑梁时，将所述型钢换撑梁的端部固定于所述连接钢板。

较佳地，在施工所述周边结构梁时预埋连接牛腿；

并且，在所述周边结构梁的背对所述型钢换撑梁的一侧设置斜撑，所述斜撑固定于所述连接牛腿。

较佳地，在浇筑施工所述周边结构梁的混凝土时，于所述钢筋结构中预设硬质胶管，所述硬质胶管表面开槽，将振捣棒插设于表面开槽内，所述硬质胶管于所述钢筋结构的内部形成串筒，混凝土自所述串筒向下输送，且所述串筒和所述振捣棒随混凝土的上浮逐渐上提。

较佳地，在浇筑施工所述周边结构梁的混凝土时，于周边结构梁与所述型钢换撑梁的连接节点处的结构梁顶面模板上开设通气槽。

较佳地，所述通气槽中内衬钢丝网。

较佳地，所述暂留核心筒区域为地下一层。

本发明由于采用上述技术方案，使其具有以下有益效果：

1、在核心筒大跨度大区域需换撑的条件下，采用型钢立柱加型钢换撑梁的形式，有效传递侧向受力及换撑，相比传统的混凝土支撑加格构柱形式，在很大程度上节约了材料和工期。

2、为满足上部核心筒功能变更要求，地下室深基坑条件下，采用型钢立柱加型钢换撑梁的形式，以外区域可合理组织流水施工。

3、本方法采用型钢施工方便，安装速度快，经济环保，同时型钢立柱与型钢换撑梁之间采用高强螺栓连接或焊接，便于安装拆卸，待复工时便于立即组织施工。

4、本方法解决了型钢换撑梁与混凝土结构连接处结构梁混凝土浇筑难题，保证了水平换撑受力可靠性，具有推广价值。

5、本方法节能环保：传统钢筋混凝土作为传力带所使用的材料无法进行回收，不符合绿色施工要求，而采用型钢换撑梁作为传力带可在使用后进行回收。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明超高层深基坑地下室核心筒大跨度大区域换撑施工方法的主要施工工艺流程图。

图2为本发明应用在地下4层地下室时的实施例的施工工艺流程图。

图3为本发明实施例中的型钢立柱的平面布置图。

图4为本发明实施例中的核心筒大跨度换撑区域的型钢立柱的示意图。

图5为本发明实施例中的型钢立柱顶部封头板的连接结构示意图。

图6为本发明实施例中的型钢立柱底部封底板的连接结构示意图。

图7～9为本发明实施例中的h型钢使用腹板及翼缘连接板进行加长时的正面和侧面示意图，其中，图7为腹板连接板的正面示意图，图8为腹板连接板的侧面示意图，图9为翼缘连接板的正面示意图。

图10和图11为本发明实施例中的h型钢换撑梁截断处的节点连接结构的正面和侧面示意图，其中，图10为正面示意图，图11为侧面示意图。

图12和图13为本发明实施例中的型钢换撑梁与型钢立柱交界处的牛腿连接结构的俯视和侧面示意图，其中，图12为俯视示意图，图13为侧面视图。

图14和图15为本发明实施例中的型钢换撑梁与周边结构梁的连接节点结构示意图，其中，图14为整体示意图，图15为细部放大示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细地说明。

本发明旨在提供了一种超高层深基坑地下室核心筒大跨度大区域换撑施工方法，在核心筒大跨度大区域需换撑的条件下，采用型钢立柱加型钢换撑梁的形式，有效传递侧向受力及换撑，相比传统的混凝土支撑加格构柱形式，在很大程度上节约了材料和工期。

参阅图1所示，为本发明超高层深基坑地下室核心筒大跨度大区域换撑施工方法的主要施工流程，具体包括：

步骤101：于筏板基础上逐层设置型钢立柱，直至暂留核心筒区域的下一层的结构板；

步骤102：于上述下一层同步施工型钢立柱和满堂脚手架，各层的型钢立柱上下对齐；

步骤103：于上述满堂脚手架上施工暂留核心筒区域所在层的周边结构梁的钢筋结构；

步骤104：于型钢立柱上施工暂留核心筒区域的型钢换撑梁，型钢换撑梁固定于型钢立柱和周边结构梁的钢筋结构；

步骤105：进行周边结构梁的混凝土浇筑施工；

步骤106：于暂留核心筒区域的上一层同步施工型钢立柱和钢管脚手架；

步骤107：于钢管脚手架上施工上一层的周边结构梁的钢筋结构；

步骤108：于型钢立柱上施工上一层的型钢换撑梁，型钢换撑梁固定于型钢立柱和上一层的周边结构梁的钢筋结构；以及

步骤109：进行上一层的周边结构梁的混凝土浇筑施工。

以上为本发明超高层深基坑地下室核心筒大跨度大区域换撑施工方法的主要施工工艺，下面以地下一层(以下简称b1层)和地面一层(以下简称l1层)作为核心筒区域的暂缓施工区域，来具体阐述本发明的具体施工方案。其中，b1层为上述暂留核心筒区域，l1层为上述暂留核心筒区域的上一层，l1亦为一暂留核心筒区域，其施工方案与b1层基本相似。

因核心筒根据相关要求需要进行功能设计变更，核心筒及外延区域分期施工，b1板及l1板相应核心筒区域结构暂缓施工，待后期整体地下结构完成后，再另行实施。该工况造成在地下结构回筑期间b1板及l1板存在巨大的空洞，就要求在45m×45m核心筒大跨度大面积区域进行换撑。可充分利用型钢力学性能好，承载能力大，截面稳定性好的特点，采取型钢立柱+型钢换撑梁的形式作为换撑传力带形式，合理布置型钢立柱及型钢换撑梁，对各层梁柱节点处进行受力分析，对于结构连接处节点进行设计，并采取相应的技术处理措施，在不影响外框的施工及满足相关工况情况下，满足核心筒大跨度大区域换撑要求，保证地下室结构施工阶段、土方回填前保证基坑支护结构处于安全、稳定状态。

如图2所示，为本实施例的超高层深基坑地下室核心筒大跨度大区域换撑施工方法流程。

(一)b4、b3层型钢立柱支撑系统施工

根据设计要求，公寓楼施工至b2层后，核心筒及外延区域分期施工，b1板及l1板相应区域结构暂缓施工，待后期整体地下结构完成后，再另行实施。该工况造成在地下结构回筑期间b1板及l1板存在巨大的空洞，需采取相应的换撑措施，确保换撑荷载的有效传递。需在楼板上设置h型钢立柱11共52根，为保证避免应力集中，直接将h型钢立柱11支撑在筏板基础上，受力稳定，减小对楼面结构的影响，但由于h型钢立柱荷载过大，其反力约70kn，原超出结构楼板设计，为此，需将立柱荷载传递到筏板基础，b2层以上则采用满堂脚手架施工。其型钢立柱平面布置及相关节点大样如图3所示。

如图4和图5所示，h型钢立柱11采用h400mm×400mm×13mm×21mm，换撑型钢梁12亦采用h400mm×400mm×13mm×21mm规格，b2层楼板以下型钢立柱11顶部设置封头板111，封头板111采用500mm×500mm×20mm规格，封头板111与对应的上一层的结构板之间采用c20微膨胀细石混凝土114填实。

如图6所示，型钢立柱11的底部设置封底板112，封底板112采用500mm×500mm×20mm规格，封底板112与对应的下一层的结构板或筏板基础之间采用m12膨胀螺栓113连接固定。

钢材除注明外，均采用q345b，焊条采用e43型。如图所示的型钢立柱的安装示意图，图中焊缝高度除特别注明外均为8mm，周边满焊。型钢立柱11的设计仅考虑图中所示的型钢换撑梁、型钢立柱11自重及临时不上人轻钢屋面的自重荷载(0.5kpa)，不得作用除此以外的任何荷载。

(二)b2层钢立柱施工及满堂脚手架搭设

临时暂停施工核心筒区域为(2100+26100+1900)×(2300+25950+2100)＝913.535平方米，东西方向间距为11200、8750、10150.满堂脚手架随型钢立柱一同施工，为了保证型钢立柱施工安全，其立杆间距为1000mm，步距为1000mm，托架内主龙骨应为双钢管，才能满足上部荷载要求。

(三)b1层钢对撑安装

钢对撑跨度较大，安装时采用公寓楼stt553塔吊吊装到指定位置，与预先施工完成的型钢立柱准确对接，保持连接节点准确到位，确保荷载向下传递。

根据现场情况，当型钢长度不够时，需进行拼接连接，h型钢使用腹板连接板115及翼缘连接板116对多段h型钢进行连接加长，且腹板连接板115及翼缘连接板116需保证焊接质量，焊缝hf应大于等于8mm，其节点详图如图7～9所示。

为了保证换成梁锚固到该层梁或楼板内，h型钢换撑梁12应在同一水平面上，这就要求部分型钢换撑梁12在交叉处处于断开位置，单根正交型钢支撑需采用拼接板121加焊缝形式，保证焊接质量前提下才能满足水平换撑要求，节点处的连接结构如图10和图11所示。

如图12和图13所示，h型钢换撑梁12与型钢立柱11交界处采用牛腿13形式处理，型钢立柱11与钢换撑梁12之间应错开一个位置，由型钢立柱11向外伸出牛腿13，将型钢换撑梁12固定于对应的牛腿13上，通过焊缝保证竖向荷载的传递。

参阅图14和图15所示，型钢换撑梁12与周边结构，如周边结构梁14的连接。水平支撑与边缘结构大梁进行可靠连接，在周边结构大梁浇筑时预埋连接钢板15，亦同时施工完连接牛腿16(连接牛腿位于周边结构梁的背对待连接型钢换撑梁的一侧)，保证水平力可靠地传递到结构楼层上。

(四)b1层除核心筒区域混凝土浇筑

1、混凝土是核心筒换撑施工的关键环节，影响到水平受力稳定性相关因素，由于换撑梁与外部结构特殊造型造成混凝土施工有以下几个难点：

(1)周边结构梁箍筋较密，且由于连接处预埋连接钢板15导致空间较小，混凝土在向下输送过程中，拌合物中的砂浆易被箍筋挂住，造成梁底部混凝土缺少砂浆。

(2)由于周边结构梁均为大梁深梁，且钢筋较密，振捣棒很难输送至大梁底部，在提升过程中，振捣棒容易被箍筋卡住，而且没有重新插棒的机会。

(3)振捣过程中，混凝土中产生的气泡不易排出，会积聚在顶面模板下，造成顶面混凝土蜂窝、麻面，影响混凝土观感。

针对以上难点，本发明实施例采取以下措施：

(1)浇筑混凝土前在局部连接处内插一根直径为150mm的硬质胶管，并在胶管表面开一宽度为100mm的槽，将振捣棒放在槽内，随提升振捣棒随提升胶管，保持振捣棒始终在胶管内。同时胶管作为串筒，向下输送座底砂浆和底部混凝土。

(2)选用作用半径较大的70mm(半径)的振捣棒，浇筑混凝土前将振捣棒和胶管先插入斜撑中，随浇筑混凝土随提升振捣棒和胶管，每根斜撑振捣一次。

(3)严格控制混凝土拌合物的坍落度和扩展度，现场在斜撑混凝土大面积施工前先浇筑了局部作为实验，根据实验结果总结出混凝土拌合物坍落度在210mm-230mm，扩展度在370mm-450mm间浇注的外观质量是最好的。大面积施工时以此作为控制依据，在每个连接位置浇筑前均检测坍落度和扩展度，符合要求的混凝土才允许进行浇筑。

(4)在节点处大梁顶面模板间隔2000mm开通气槽。通气槽高度30mm，宽度200mm，内衬细钢丝网。在浇筑斜撑混凝土时，设专人在顶面模板用50mm(半径)振捣棒轻振模板，同时观察通气槽的气泡，尽量使气泡从通气槽排出。

(五)首层(即地面第一层或地下室顶板)钢管脚手架支撑系统搭设

为了保证钢支撑施工安全，其立杆间距为1000mm，步距为1000mm，托架内主龙骨应为双钢管，才能满足上部荷载要求。

(六)首层钢对撑安装及顶部处理

钢对撑跨度较大，安装时采用公寓楼stt553塔吊吊装到指定位置，与预先施工完成的钢立柱准确对接，保持连接节点准确到位，确保荷载向下传递，其安装节点如同b1层施工。针对过程中及当时的监测数据情况决定是否可进行，在支撑施工时如监测数据异常，立即停止施工。在方案设计及施工过程中已经避免并不考虑地下室框架来承受和传递外侧土压力。

施工时需采取必要的防腐、防火措施并满足相关规范要求。若等待时间超过3年，需对此换撑结构进行评估，并另行加固。

(七)检查验收

1、型钢与型钢连接处，检查该位置腹板钢板及翼缘钢板焊接质量，不可漏焊或焊接质量不符合质量要求；支撑型钢下料允许偏差控制在80mm以内；全熔透坡口焊接接头的焊缝余高应满足0～4mm以内。

2、检查型钢梁与预埋钢板焊接处的焊接质量，焊缝应为坡口焊，且要按照方案进行钢板加强；

3、通过现场预留的同条件试块预压报告值，来控制连接处大梁支撑拆除时间，一般控制在85％强度左右，浇筑结构混凝土前可加入适量的早强剂。

4、支撑或连接件等附属支承构建的制作单位应提供原材料、产品的质量合格证书。

本发明超高层深基坑地下室核心筒大跨度大区域换撑施工方法在核心筒大跨度大区域需换撑的条件下，采用型钢立柱加型钢换撑梁的形式，有效传递侧向受力及换撑，相比传统的混凝土支撑加格构柱形式，在很大程度上节约了材料和工期。

为满足上部核心筒功能变更要求，地下室深基坑条件下，采用型钢立柱加型钢换撑梁的形式，以外区域可合理组织流水施工。

本方法采用型钢施工方便，安装速度快，经济环保，同时型钢立柱与型钢换撑梁之间采用高强螺栓连接或焊接，便于安装拆卸，待复工时便于立即组织施工。

本方法解决了型钢换撑梁与混凝土结构连接处结构梁混凝土浇筑难题，保证了水平换撑受力可靠性，具有推广价值。

本方法节能环保：传统钢筋混凝土作为传力带所使用的材料无法进行回收，不符合绿色施工要求，而采用型钢换撑梁作为传力带可在使用后进行回收。

需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。