悬挂式竖井施工规程 [附条文说明] JGJ/T370-2015 建标库

4.2  竖向支承结构

4.2.1  竖井施工过程中依靠挂壁桩来承受竖井节段和其他荷载,因此挂壁桩设计时需充分考虑各个施工阶段的荷载效应组合,并按照最不利的荷载效应组合确定挂壁桩的承载力,避免因挂壁桩承载力不足而出现质量、安全事故。

4.2.3  本条强调挂壁桩需均匀布置,能有效避免竖井施工过程中出现不均匀下沉,同时也方便了挂壁桩的数量设计,针对转角等应力集中部位,通过增设挂壁桩的方法,大大提高了结构的稳定性、安全性。

4.2.4  挂壁桩的基桩形式经试验采用钢筋混凝土灌注桩较好,但本规程不强制规定,施工单位可根据情况选择其他基桩形式,但其承载力及相关技术参数需满足本规程的挂壁桩要求。

4.2.5  经实践发现挂壁桩距离井壁边缘过薄的情况下容易造成受剪能力不足破坏,故本条强调挂壁桩直径和基本位置,保证挂壁桩同井壁之间不发生破坏。

4.2.6  经过现场大量试验,发现挂壁桩长度过短时有可能造成桩基嵌固长度不够,形成安全隐患。本规程要求挂壁桩长度要同时满足承载力计算及1.5倍竖井高度要求,因此桩长要求不能放松。

4.2.8  在总结大量工程实践经验的基础上得出该公式,适用于一般黏性土层、粉质黏土层等一般土质,实际施工过程中要针对现场情况和设计要求根据土力学原理进行施工计算,避免因挂壁桩承载力不足而出现质量、安全事故。

4.2.10  施工过程中由于竖井的分节段施工、周围土体的作用,使得挂壁桩的受力状况较为复杂,结合结构力学的计算理论,建立了竖井分节段施工时挂壁桩的水平受力模型。编制组在实际竖井施工过程调研中发现:开挖过程中挂壁桩周边的土体剥离不均匀时传递至挂壁桩上的水平作用;浇筑过程中出现土体变形传递的水平作用;下节段施工过程中上部土体出现变形时,由井体传递的水平作用。编制组认为该作用在施工过程中存在,虽然不是全过程,考虑到结构计算应满足施工和结构自身安全的特点,要求在施工节段的设计中须考虑该作用。

    1  施工首节段时可能出现该节段位于地表位置或位于地表以下某个位置,此时节段高度范围内的挂壁桩承受新浇筑混凝土侧向水平力和土质变形产生的水平力,此时下部桩体埋入土体中长度较长,此处挂壁桩可作悬臂结构。

    2  首节段浇筑完成后竖井与节段周围土体形成完整结合,此时开挖下部土体,挂壁桩在开挖部分处于裸露状态,上部节段在挂壁桩的支撑下克服了竖井自身重力引起的下滑力,与挂壁桩形成整体结构,既稳固了首节段周围土体,也为下节段施工创造了安全的施工环境;此时由于挂壁桩下部埋深远大于外露桩体长度,上部井壁节段过小但起到了一定的固结作用,按上部简支下部固定支座受力模式计算。

    3  当竖井施工至下部进行封底段时,此时挂壁桩在开挖部分处于裸露状态,上部浇筑完成后竖井与节段周围土体形成完整结合且深度较深,同时挂壁桩下部埋深远大于外露桩体长度,按两端固定受力模式计算。

4.2.14  悬挂竖井施工的关键是井壁与挂壁桩的连接强度,一般利用两者之间的摩擦力进行控制,但由于各种原因摩擦力不足于抵抗悬挂竖井的重量和外部荷载,容易造成失稳破坏,需对挂壁桩进行特殊处理,经实践发现增加挂壁筋是其提高连接强度的最有效方式。

4.2.15  节段间的水平接缝处理是悬挂式竖井施工的一个重要环节。针对如何做好水平接缝的问题,查阅了相关的井体、水池等类似结构物的相关规范,并结合大量的现场测试得知,接头处做成“V”形,倾角控制在20°~30°时,接缝的水密性、气密性、抗剪切能力等方面较好,经注浆后效果更好,同时能够充分保证井壁强度,因此提出了本条的水平接缝构造方式。

    由于混凝土的硬化会产生收缩,上部会产生缝隙,所以这个方法要与注浆法合用。混凝土浇筑后产生的沉降收缩,在浇筑后30min时大约完成80%,1h时大约完成95%;沉降收缩量因混凝土的配合比、捣固程度以及模板的变形等而异,一般来说,坍落度为200mm的普通混凝土,沉降收缩量可达到0.6%~0.9%。实际上沉降收缩量还受模板的水密性、钢筋的约束以及浇捣高度、浇捣时间(先浇完的混凝土已发生沉降)等的影响,所以实际的沉降收缩量往往是上述数据的1/5~1/10。当后浇混凝土的高度是1.5m,沉降量也会有2mm~4mm,这一缝隙不容忽略,需用注入法将缝填实。

    预埋注浆管原理:混凝土浇筑过程中,在承受外部混凝土压力时,包裹在注浆管外侧的橡胶盖条由于压力的作用紧紧贴在中心轴管的注射出料孔上,从而关闭整个系统,防止浇筑过程中混凝土浆液混入注浆管。在注浆过程中,当注浆管管道内部的压力达到一定程度时,浆液可在压力作用下顶起橡胶盖条,从注射出料孔溢出,从而对混凝土空洞处进行填塞,达到止水密封的作用。

    浆液注入时用压力泵,压力为(0.4~0.8)MPa,从一个注入孔注入,另一个注入孔流出,封堵并保持注入压力5min,完成注入作业。另外,在注入以前,需采用压送空气或水的方法对孔道进行疏通、开口,且这些水最后要被完全排出。

    实验表明,充填法、环氧树脂注入法、水泥浆注入法(缝隙3mm)处理的接头,它们的抗剪强度、抗渗能力无大差别,几乎与整体的相同,可根据实际情况选用。