一种在双排支护桩体系深基坑边进行吊装的施工方法与流程

本发明涉及建筑施工
技术领域：
，具体涉及一种在双排支护桩体系深基坑边进行吊装的施工方法。
背景技术：
：在深基坑施工中，材料及构配件的由坑外向坑内转运一直是施工中常面临的难题。常规的施工方案有三种：一是在基坑内安装塔吊；二是修筑斜坡后，吊车驶入坑内吊装；三是采用超大型吊装设备在地面安全区域进行吊装；但是以上方法都存在缺陷：地下室砼结构施工阶段安装的塔吊型号一般较小，无法满足大型钢构件的吊装要求，且塔吊基础会占用较大的基坑面积，影响底板施工；采用修筑斜坡的方案时需要占用地下室底板区域，对结构的整体施工会产生很大的影响，进而耽误施工工期；采用超大型吊装设备时成本过高，并且因超大型吊装设备资源有限，进行租赁时会影响施工进度。综上，对于特殊情况下的基坑边吊装，例如本发明应用的双排支护桩体系的深基坑内，如果缩小吊装半径，将汽车吊直接支设在基坑边，则可以选用较小的汽车吊，能够有效避免超大型吊装设备的资源和成本问题。但是汽车吊在基坑边作业及起重吊装都属于危大工程，且支护桩的施工质量不易保证，国内外发生吊车倾覆坑内的案例屡见不鲜，所以寻求一种安全的基坑边汽车吊吊装方法，并通过试吊的方式来验证桩基的施工质量，保证施工安全，有非常重要的意义。本发明针对一种地下室地段的深基坑的构件吊装施工的情况，在使用塔吊施工及边坡施工时需要较长的施工周期，施工成本较高的情况下，提供了一种在双排支护桩体系深基坑边进行吊装的施工方法，相较于上述三种施工方法，能够有效节省施工周期，具有时间和经济上的优势。本发明通过模拟计算作为理论支持，结合地面试吊实验验证支护桩的施工质量，综合实时位移监测共同保证施工时地下室结构的稳定安全，并确保施工操作的安全。技术实现要素：本发明提供一种在双排支护桩体系深基坑边进行吊装的施工方法，针对双排支护桩体系的深基坑内构件的吊装施工的情况，通过理论和实践双重验证来保证地下室结构的稳定安全，也确保施工操作安全可靠。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种在双排支护桩体系深基坑边进行吊装的施工方法，针对双排支护桩体系的深基坑内的构件的安装，在基坑旁边的地下室结构的地面上进行构件的吊装施工，采用汽车吊直接在基坑边进行吊装施工的操作方式，包括以下步骤：s1，安全性理论计算验证：对汽车吊施工方法进行模拟计算，包括以下步骤：a：设备选型：根据具体工况，选用符合施工要求的汽车吊型号；b：受力模拟计算：根据选用汽车吊型号及吊装构件的重量，模拟吊装工况，得出旋转至一定角度时汽车吊受力最大支腿为后排支腿，以及此时后排支腿对地的最大作用力f1；c：汽车吊设置位置选择：根据地下室结构及吊装位置的实际情况，选择地下室的支护桩上方的地面作为汽车吊后排支腿的支撑位置：d：模拟计算支护桩安全性：根据支护桩的位置和结构，结合土体压力及汽车吊对地压力，对支护桩进行受力分析，理论验证汽车吊施工方法的安全性；计算时，将汽车吊后排支腿的对地作用力f1代入公式及模拟软件中进行验证；e：结果对比：将模拟计算结果与支护桩承载力做对比，计算结果小于支护桩承载力，理论计算结果为支护桩结构安全，汽车吊施工方法理论验证安全；s2，汽车吊就位：展开汽车吊支腿，并将汽车后排支腿支撑在支护桩对应的地面上；s3，试吊预压：在预吊装位置进行试吊，进一步通过试吊实验验证汽车吊施工方法的安全性；试吊时，试吊构件及起重臂方向都位于基坑外地面的上方，在试吊过程中，对地下室结构变形及汽车吊的状态进行实时监测；实际试吊实验结果为支护桩结构安全，汽车吊施工方法实验验证安全；s4，正式吊装：理论计算及试吊实验的结果均安全，正式进行吊装。进一步地，所述步骤s1中，汽车吊受力模拟计算的计算方法如下：a：根据公式①计算总竖向荷载：q＝g1+g3+g2公式①其中，g1，g2和g3分别为吊车自重，吊车吊重和吊车配重；b：根据公式②计算总力矩m：m＝g2l2-g3l3公式②其中，g1，g2和g3分别为吊车自重，吊车吊重和吊车配重，l1、l2和l3分别是荷载g1，g2，g3与回转中心之间的力臂长度；c：根据公式③、④计算总力矩m分解为x和y方向两个力矩mx和mymx＝mcosα公式③my＝msinα公式④其中，α为总力矩与x轴之间的夹角；d：根据公式⑤计算后排支腿对地作用力f1：其中，l4为前后排支腿间距，l6为前排支腿到回转中心的力臂长度，l7左右两条支腿的间距。进一步地，所述步骤s1中，模拟验证支护桩安全性的计算步骤如下：a：建立基坑支护理论计算模型；b1：依据岩土层物理力学参数，根据公式⑥、⑦计算主动土压力f2：其中，φ为土的内摩擦角，γ为土的重度，h为挡土墙的高度；然后将主动土压力按照一定的比例分配到前排桩和后排桩；b2：计算汽车吊前排支腿对土体的扩散作用力：根据s1中汽车吊受力模拟计算中的公式计算前排支腿对地作用力并计算前排支腿对土体扩散作用力f3；c：将后排支腿对地作用力f1、分配后的主动土压力f2和前排支腿对地作用力的扩散作用力f3导入midasgen软件，得出模拟计算结果，并与支护桩承载力对比，验证支护桩的安全性。进一步地，所述步骤s3中，试吊时，将起重臂及起吊重物至于汽车吊的侧面，使吊装重物及起重臂位于地面的上方，且吊装重物距地面不超过100mm，通过改变汽车吊的工作半径和/或吊重，使得汽车吊后排支腿对地的作用力f4≥f1。进一步地，所述步骤s3、s4中，进行试吊实验和正式吊装时，使用测量装置对支护桩、地面及基坑进行观测，所述测量装置包括水平尺、激光测距仪、水平仪和经纬仪。进一步地，所述步骤s1中，所述支护桩为衡重式双排桩，包括采用全套管咬合桩的前排桩和采用旋挖桩的后排桩。进一步地，所述汽车吊后排支腿设在后排桩上方的地面上，前排支腿设在远离后排桩基坑边的地面上。进一步地，所述测量装置设有报警机制，所述支护桩、地面及基坑的持续变形或累计变形超过10mm时发出报警提示。本发明有益效果如下：将汽车吊后排支腿设置在支护桩上，保证地下室结构满足承载要求，保证地下室结构的稳定安全。在预吊装位置的地面上进行试吊，验证地下室结构的承载能力，进一步确保地下室结构的稳定安全。试吊及正式吊装时，均实时监控并设置报警机制，保证施工进度的安全。本发明从理论计算及试吊实验两个方面验证地下室地段的基坑的吊装作业的安全性，避免因地下室支护结构的不确定性给施工安全带来隐患，并且相较塔吊施工、边坡施工和超大型吊装设备施工，大幅缩短施工周期，降低施工成本，有效降低施工过程的时间和经济成本。附图说明图1为本发明的吊装状态示意图；图2为本发明的施工区域示意图；图3为本发明的汽车吊受力分析图。附图标记：1-汽车吊，11-后排支腿，12-前排支腿，2-前排桩，3-后排桩。具体实施方式下面将结合说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。如图1、2、3所示，一种在双排支护桩体系深基坑边进行吊装的施工方法，针对双排支护桩体系的深基坑内的构件的安装，在基坑旁边的地下室结构的地面上采用汽车吊的施工方式直接进行构件的吊装施工；地下室地段深基坑边的吊装施工，存在较大的安全风险，在选择施工方法时，要求确保安全稳妥，但在实际施工时由于条件限制，塔吊施工及边坡施工的成本过高，施工周期过久，不适用于本发明应用的实际情况，因此选择在地下室基坑边的地面上采用汽车吊的施工方法进行施工，并采用理论计算和试吊实验的双重验证，来保证施工过程中地下室结构的稳定安全和施工操作的安全。施工时具体包括以下步骤：s1，安全性理论计算验证：对汽车吊施工方法进行模拟计算，包括以下步骤：a：设备选型：根据具体工况，选用符合施工要求的汽车吊1型号；本发明的实施例优选的，选用的汽车吊1为160t汽车吊，其自重g1为55t，配重g3为60t，回转半径l3为2.6m，臂长35.7m，工作半径l2为28m，后排支腿11与前排支腿12间距l4为7.8m，两个前排支腿12的间距l7为8m；吊重g2为12t。b：受力模拟计算：根据选用汽车吊型号及吊装构件的重量，模拟吊装工况，得出旋转至一定角度时汽车吊1受力最大支腿为后排支腿11，以及此时后排支腿11对地的最大作用力f1；c：汽车吊1设置位置选择：根据地下室结构及吊装位置的实际情况，选择地下室的支护桩上方的地面作为汽车吊1后排支腿11的支撑位置：d：模拟计算支护桩安全性：根据支护桩的位置和结构，结合土体压力及汽车吊1对地作用力，对支护桩进行受力分析，理论验证汽车吊施工方法的安全性；计算时，将汽车吊1后排支腿11的对地作用力f1代入公式及模拟软件中进行验证。e：结果对比：将模拟计算结果与支护桩承载力做对比，计算结果小于支护桩承载力，理论计算结果为支护桩结构安全，汽车吊施工方法理论验证安全。进一步地，在模拟计算结果与支护桩承载力做对比时，计算结果大于支护桩承载力，支护桩的结构稳定性无法支撑汽车吊进行吊装施工时，为保证安全，采用以下技术手段：一；对地下室地面的土体进行加固，增强地下室结构强度和土体稳定性，采用加固方式一般为现有施工时对基坑主动区加固的方式；二；在汽车吊支腿下设置垫块或垫板，增大底面接触面积，增大受力面积，分散作用力；之后继续进行理论模拟计算，如果模拟计算结果小于支护桩承载力，则采用汽车吊的施工方法进行施工；如果模拟计算结果仍大于支护桩承载力，则放弃汽车吊的施工方法，选择另外的可行的施工方法进行吊装工作，保证施工过程的安全以及建筑结构的安全。根据理论计算结果，采用汽车吊施工方法满足理论计算的要求，理论上初步确定对现有工况采用汽车吊的施工方法可行。s2，汽车吊1就位：展开汽车吊支腿，并将汽车吊1后排支腿11支撑在支护桩对应的地面上；本实施例优选的，后排支腿11设置在后排桩3上方的地面上。s3，试吊预压：在预吊装位置进行试吊，进一步通过试吊实验验证汽车吊施工方法的安全性；试吊时，试吊构件及起重臂方向都位于基坑外地面的上方，在试吊过程中，对地下室结构变形及汽车吊1的状态进行实时监测；实际试吊实验结果为支护桩结构安全，汽车吊施工方法实验验证安全；在基坑外的地面上进行试吊操作，在监测基坑变形的同时，既可以验证地下室结构的稳定性，也可以保证试吊的安全性。根据试吊预压结合实时监测结果，采用汽车吊施工方法满足实际实验的要求，实际确定采用汽车吊的施工方法可行。进一步地，进行试吊预压时，在采用了土体加固和汽车吊增大受力面积的技术手段之前，地下室结构变形及汽车吊1的状态的监测数据显示，无法满足施工要求，则增加上述技术手段保证施工的安全；在采用了土体加固和汽车吊增大受力面积的技术手段后仍无法满足施工要求，则选择另外的可行的施工方法进行吊装工作，保证施工过程的安全以及建筑结构的安全。s4，正式吊装：理论计算及试吊实验的结果均安全，汽车吊的施工方法在当前工况下可以安全的进行，正式进行吊装。进一步地，所述步骤s1中，汽车吊1受力模拟计算的计算方法如下：a：根据公式①计算总竖向荷载q：q＝g1+g3+g2公式①其中，g1，g2和g3分别为吊车自重，吊车吊重和吊车配重，本实施例中，总竖向荷载q＝1270kn；b：根据公式②计算总力矩m：m＝g2l2-g3l3公式②其中，g1，g2和g3分别为吊车自重，吊车吊重和吊车配重，l1、l2和l3分别是荷载g1，g2，g3与回转中心之间的力臂长度，本实施例中，总力矩m＝1800kn·m；c：根据公式③、④计算总力矩m分解为x和y方向两个力矩mx和mymx＝mcosα公式③my＝msinα公式④其中，α为总力矩与x轴之间的夹角，本实施例选择的汽车吊的夹角为45.73°，得出mx＝1256kn·m，my＝1289kn·m；d：根据公式⑤计算后排支腿11对地作用力f1：其中，l4为前后排支腿的间距，l6为前排支腿12到回转中心的力臂长度，l7左右两条支腿的间距；本实施例优选的，l4＝7.8m为前后排支腿间距，l6＝5.56m为前排支腿12到回转中心的力臂长度，l7＝8m左右两条支腿的间距；得出f1＝614kn·m。进一步地，所述步骤s1中，模拟验证支护桩安全性的计算步骤如下：a：建立基坑支护理论计算模型；b1：依据岩土层物理力学参数，根据公式⑥、⑦计算主动土压力f2：其中，φ为土的内摩擦角，γ为土的重度，h为挡土墙的高度；然后将主动土压力按照一定的比例分配到前排桩和后排桩；优选的，本实施例具体计算时，采用下列工况系数进行计算，并取最大值。后排桩分配系数前排桩分配系数0.70.30.50.50.30.7b2：计算汽车吊1的前排支腿12对土体的扩散作用力：根据s1中汽车吊1受力模拟计算中的公式计算前排支腿12对地作用力并计算前排支腿12对土体的扩散作用力f3；本实施例优选的，前排支腿12对地作用力为177kn·m，前排支腿12对地作用力通过路基板传递至混凝土垫层以及下部填土表面，根据填土表面局部荷载作用下的附加土压力计算方法得出后排支腿12对土体的扩散作用力为33kn/㎡，偏安全选取50kn/㎡。c：将后排支腿11对地作用力f1、分配后的主动土压力f2和前排支腿12对地作用力的扩散作用力f3导入midasgen软件，得出模拟结果，并与支护桩承载力对比，验证支护桩的安全性。本实施例优选的，后排支腿11对地作用力方向为竖直向下作用于后排桩3上，分配后的主动土压力f2方向为垂直于后排桩3，前排支腿12对土体的扩散作用力方向为垂直于后排桩3，将上述参数分别代入midasgen软件得出弯矩分布图、剪力分布图和变形图；本实施例中支护桩的承载力的选取根据已完工的支护桩的内力设计值，所述支护桩的内力设计值采用双排桩受力分析及计算模型得出，将模拟结果与支护桩的内力设计值进行对比。进一步地，所述步骤s3中，试吊时，将起重臂及吊重置于汽车吊的侧面，使吊重及起重臂位于地面的上方，且吊重距地面不超过100mm；为进一步保证施工安全，避免吊装构件的高度过高，在出现基坑变形、地下室地面变形或支护桩形变超出预警值时，可快速停止操作，保证施工安全。通过改变汽车吊1的工作半径和/或吊重，使得汽车吊1的后排支腿11对地的作用力f4≥f1。进一步地，所述步骤s3、s4中，进行试吊实验和正式吊装时，使用测量装置对支护桩、地下室地面及基坑进行观测，所述测量装置包括水平尺、激光测距仪、水平仪和经纬仪。采用测量装置来监测前排支护桩是否发生倾斜，基坑边是否有水平变形，以及基坑上部土体是否有下陷。测量装置与报警装置连接，在支护桩、地下室地面及基坑出现肉眼不可见的变形，并超出警戒状态时，报警提示操作人员，停止操作，保证施工安全。进一步地，所述步骤s3中，试吊过程中，所述吊装构件离地高度不大于100mm。如图1所示，进一步地，所述步骤s1中，所述支护桩为衡重式双排桩，包括采用全套管咬合桩的前排桩2和采用旋挖桩的后排桩3。优选的，所述前排桩2和后排桩3的上部设有连接板，并通过连接板将前排桩2和后排桩3连接在一起。进一步地，所述汽车吊后排支腿设在后排桩上方的地面上，前排支腿设在后排桩远离基坑的地面上。将受力最大的位置设置在后排桩上方，并将前排支腿设置在远离地下室悬空位置，保证施工过程中结构能够承受施工时的作用力，保证施工安全，并保护已完工结构。进一步地，所述测量装置设有报警机制，所述支护桩、地面及基坑的持续变形或累计变形超过10mm时发出报警提示。设置报警机制，在结构变形超出安全阈值时提醒并停止作业，保证安全。进一步地，在正式吊装时，要缓慢进行作业，将待吊装构件安装至吊装位置，并且需要一次性完成，在吊装过程中不可停顿，保证地下室结构的稳定性和安全性。本发明对于地下室地段的双排支护桩体系的深基坑吊装施工具有较好的适用性，采用理论计算和实验验证的双重保证来确保施工的安全性，进一步地保证理论计算时的余量以及吊装安全，能够有效缩短施工周期，降低施工成本。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。当前第1页12