1-武钢二热轧旋流池逆作法施工技术总结(修改版)

大型钢筋砼旋流池逆作法施工技术在武钢二热轧工程中的应用技术报告中冶实久建设有限公司2009-04-30目录1.前言2.国内外研究现状3.采取的技术路线4.研究内容与结果5.与国内外技术比较6.成果创造性、先进性7.成果推广应用前景8.研究小组名单及分工9.结论10.经济社会效益分析11.应用实例大型钢筋砼旋流池逆作法施工技术在武钢二热轧工程中的应用1、前言冶炼、化工等建设项目的水处理工程，通常均设有旋流池，热轧旋流池是钢厂热轧生产工艺线必不可少的工程组成部分，它是利用浊循环水对工艺设备进行喷水冷却，浊循环水先集中到冲渣沟内，再集中冲入旋流池内，在旋流池内利用水的冲击旋流，将杂质及养化铁皮等产生沉淀进行集中抓取利用，从而使浊循环水经过沉淀及过滤后进行反复利用。旋流池属于大型地下钢筋混凝土构筑物，其埋置深度都较深（20m-35m），且易受到现场场地及临近建（构）筑物不同程度的限制和影响，因此，只有采用科学合理的施工方法，才能达到使取土量最少，对临近建（构）筑物的影响最小，既节约投资，又能缩短工期和确保质量安全的目的。武钢二热轧旋流池，同样具有上述共性，该项目为重院总包，我方属于低价中标，该项目外径：Φ31.6m，内径：29.0m，底板底面标高：▽-29.334m，为当时国内同类项目中直径和深度之最，由于受到厂区铁路及场地、单价、工期、地质条件等的影响，因此按传统的施工方法（大开挖、沉井）无法组织施工，为此，从工程的初步设计开始，我单位即时成立科技攻关小组，与设计人员一起共同研究施工方案和设计方案，我公司通过不断优化施工方案，采取一系列行之有效的技术措施，最终确定：采取逆作法施工的技术方案，并确定该项目作为一项科技成果进行立项、研发、实施。通过对施工技术方案的确定，与设计人员的沟通、对设计的优化，与现场的具体情况，对技术方案进行了反复的优化设计，并通过现场施工的不断完善和技术总结，使逆作法施工过程得以顺利进行，达到了预定目标，真正实现了国内先进水平的逆作法施工作业。此次逆作法施工，将各项技术措施有机结合，克服了许多困难，成功的解决了此类工程防水、沉降、抗浮等技术难题，其施工技术水平已达到国内先进水平，刷新了国内同类工程施工记录，本项目在冶金建筑工程中率先采用了全逆作法施工技术，为掌握该项新技术提供了契机。值得认真总结成功的经验，通过总结，使之成为科技成果，真正能转化为生产力，服务于同类项目的施工技术。2、国内外研究现状逆作法—是一项近几年发展起来的新兴的基坑支护技术。它是施工高层建筑多层地下室和其他多层地下结构的有效方法。在国外如美、日、德、法等国家，已广泛应用，收到较好的效果。在辽宁、上海、广州这类地区应用逆作法施工高层建筑深基坑较多。目前，逆作法已颁列入2001年颁布的中华人民共和国国家标准建筑地基基础设计规范；各地也陆续公布了地下室逆作法施工工法（YJGF02-96）和（YJGF07-98），由此可说明逆作法施工已日趋成熟，其在深基坑支护中的前景乐观。3、采取的技术路线本逆作法---主要指旋流池外筒池壁的防水钢筋混凝土结构的施工，从设计的最顶面标高开始分节向下施工至池底结构的全部完成。先施工外筒池壁措施桩，外筒池壁分为若干段节，从上往下分节施工，当上节砼强度达设计强度70%时，利用机械与人工相配合，将池内及外筒池壁下的土方挖取，并吊装出池外，然后进行下级外筒池壁的钢筋、模板及混凝土施工，如此循环，外筒池壁施工完后，施工底板结构，再从下往上施工池内内筒、平台及附属结构等。4、研究内容与结果4.1施工技术方案及实施情况4.1.1工程概况武钢二热轧旋流池结构工程为：地下钢筋混凝土构筑物，内外双圆筒砼结构。本旋流池直径和深度目前属国内少见。且底板特殊：倒锥形。有两个接口：铁皮沟和电缆沟。本旋流池外径：Φ31.6m，内径：29.0m，外筒为1.3m厚的圆环钢筋混凝土结构；内筒为500mm厚的圆环钢筋混凝土结构，内筒内壁为整体保护钢板，内径：6.5m、外径：7.5m。底板底面标高：▽-29.334m，顶板顶面标高▽0.500m。本旋流池主要由内、外筒，顶层平台(厚度为300mm、▽0.500m)，泵站平台(厚度为800mm、▽-11.890m)，吸水槽(▽-17.890m、12根环梁L-7)平台，以及池内铁皮沟组成。砼设计强度为C30防水混凝土，抗渗等级为1.2Mpa倒锥形底板上设计有ф200（M30水泥砂浆）抗浮锚杆327根，锚杆桩尖进入中风化泥岩（地层代号⑥2）深度：不小于2000mm。主要工程实物量：土方量:12516m3，石方量:6623m3,混凝土：6438m3,圆钢：24.949t,螺纹钢：850.881t,钢构件：131.5t。武钢第二热轧带钢厂水处理区域旋流沉淀池结构工程位于水处理区域北端，东侧为热轧中路、磨辊间，南侧为热轧西路、平流沉淀池，西北角为武钢厂区铁路。业主要求工期300天。采用逆作法施工，其中,逆作法施工池外筒及底板:工期190天.其它80天,节省工期30天。地质情况：表层±0.00~-1.00m为杂填土，系人工弃土，质地松散。下面为Q3土层-1.00~-16.20，棕黄色，内含白色高岭土及黑色铁锰氧化物，质地密实坚固系数1.0~2.0，稳定性好，但迂水浸后软化。16.2以下为强风化泥岩，-17.00m以下为中风化泥岩，灰白色或黄褐色片状结构紧固系数4~6，稳定性较好。场地内地下水有潜水和上层滞水二种类型。水处理区域地下水位标高：▽-1.500m。▽-17.0m以下为中风化，要进行坑内爆破作业。环工道路施工道路入口形施施工道路材料机具堆场明排水沟降水井中心线红旗吊软水站磨辊间铁皮沟二热轧中路材料机具堆场明排水沟武钢铁路线武钢耐火材料仓库武钢铁合金仓库平流沉淀池主厂房二热轧西路武钢二热轧水处理旋流沉淀池施工平面布置图安全栏杆配电箱给水阀吨塔式吊机塔吊轨道沿池周铺轨三分之二4.1.2、技术方案特点1.本旋流池外筒采用从上往下，分节分段的逆作法施工方法，突破了传统的施工方法，具有新颖性的特点。2.在池外筒内设置措施桩，在施工缝的内侧浇注环形牛腿，成功的解决了防沉降、防水、抗浮等技术难题，具有独具匠心的施工方法和结构特色。3.挡土、支护、防水截渗效果好。充分利用了池壁具有自身强度高、刚度大和抗渗性能好的特点。4.施工速度快。外筒池壁分节从上往下进行制作，除土方工程吊装量大外，各种资源趋于均衡，便于组织协调，有助于施工工效的提高，促进了施工进度。5.结构抗渗性能好。在井壁环形施工缝的内侧浇注环形牛腿止水结构造型，解决了水平施工缝的渗漏问题。6.协调性好。每节施工工艺，工作量大致均衡，材料、机具、人员、工期能较好地协调。7.结构整体性好，池中心线与垂直度能有效控制。分节施工井壁砼均为一次浇筑成型，竖向未留设任何施工缝，同时有措施桩的支承，可悬空作业，故池内土石方采用机械开挖与人工相配合的方式，石方可松动爆破，池体不会产生倾斜、位移等，无须进行纠偏等。4.1.3、施工工艺流程场地平整→测量放线→措施桩→开挖第一节基坑土石方→外筒壁土模修整、措施桩护壁分离、地基夯实铺砂隔离层→钢筋、内模、混凝土施工→养护、拆除内模→第二节外筒池壁结构施工→第三、四……节外筒池壁结构施工→底板结构施工→再从下往上施工池内内筒、平台及附属结构等→管道、设备安装→辅助设施施工。4.1.4、技术方案要点1、措施桩施工采用逆作法施工：从上往下、分段（基本段3.3m一节）施工，每节砼的自重约1020吨，如何确保从上往下一节一节地施工，当施工下一节时，上一节能够保持稳定、不沉降和悬空是问题的关键。因此，本方案大胆引进了措施桩来进行支撑，本方案设计了：20根直径800人工挖孔桩作为措施桩，桩长约24.5m,措施桩嵌入中风化岩和▽-18.890下5500mm并兼作后期水池结构的锚桩（水池形成后，水对水池产生的浮力），底部标高：-24.5m。根据地质资料、地下水、土质分布情况、外筒池壁的结构及分段高度，计算出外侧自然土模的摩擦力、桩基的承载力，在此基础上，根据砼结构的荷，对支撑情况进行验算，确定桩基数量的增减情况。武钢二热轧水处理系统场地岩土工程勘察报告（摘要）时代与成因地层名称状态或名称人工挖孔桩（￠800）极限端阻力标准值（Kpa）人工挖孔桩（￠800）极限侧阻力标准值（Kpa）Q4-1al可塑55Q3al粉质粘土可塑65硬塑190080Q2al粉质粘土硬塑180076Qal粉质粘土硬塑75S-D泥岩或粉砂质泥岩强风化2200150S-D中风化30002002）荷载计算外筒池壁自重，考虑17m以上由池壁外侧摩擦力及措施桩承重:(外筒外直径：31.6m，外筒池厚：1.3m)G=3.14(R2-ｒ2)*Hｐ=3.14(15.82-14.52)*17*25=52566KN2）池壁外侧摩擦力由于场地地质层状复杂，在直径30m、深15-16.5m范围内，土层变化较大，各孔位计算摩擦力相应变化较大，为安全因素考虑，设计取K9、K10、K12计算摩擦力中的小值（极限标准值）。Fuk9=2*3.14*R*hi*uki=2*3.14*15.8*[2.8*80+2.3*65+8.3*80+0.8*75+1.21*150]=126758KNfuk10=2*3.14*R*hi*uki=2*3.14*15.8*[15.9*80+0.83*75]=132390KNfuk12=2*3.14*R*hi*uki=2*3.14*15.8*[6*55+7.5*80+0.8*75+1.1*150+0.65*200]=127503KN综上所述，fumin=126758KN容许值：fa=fumin/2=63379KN3）池壁承载力计算根据上述计算，池壁自身侧阻力容计值fa＞G,即仅靠池壁侧阻力即能满足施工需要，但考虑周边建构筑物、地下水及施工、地下石方爆破作业等不确定因素，为确保池壁不产生不均匀沉降而偏移，同时考虑场地地质层状变化多产生的侧阻力不均匀影响，设计考虑沿池壁均匀布置20根直径800人工挖孔桩作为池壁支撑桩，桩长24.5m，桩头嵌入中风化岩层5.5m。单桩承载力容许极限标准值为：Pu=3.14*0.42*3000=1507KN单桩承载力容许值为：Pa=pu/2=754KN桩基容许承载力容许值为：￡Pa=20*754=15080KN竖向承载安全系数为：K=（fa+￡Pa）/G=(63379+15080)/52566=1.49满足要求。XYm5964.126XYm5955.521Ym5977.377XYm5950.875XYm5972.731XYm5966.488XYm6047.891X结构断面(1-1)3300宽铁皮沟中心线旋流池措施桩和锚桩定位及编号布置图措施桩锚桩措施桩配筋按方案执行措施桩和锚桩一次性施工完成锚桩配筋按设计执行度数距中风化岩层顶面措施桩：800厚砖护壁池外筒壁主筋16螺旋筋加筋箍措施桩施工详图（有梁的位置控制在梁底）旋流池措施桩祥图措施桩的设计和施工必须控制在外筒池壁的中心上，桩径必须小于外筒池壁的厚度，同时要满足外筒池壁内外层钢筋的位置及保护层的厚度。桩基采取人工挖孔桩，尽量嵌入岩石层，护壁采用红砖护壁，施工时要严格控制桩径和垂直度。在结构施工时，要破除桩基的护壁并清理干净，以便与外筒池壁紧密结合。2、基坑开挖采用逆作法施工：从上往下、分段（基本段3.3m一节）施工，基坑内设一台挖土机开挖、外筒下每节约400m3的土石方采取人工掏挖，土石方用吊车垂直吊至坑外，工作量大、占用工期长，降排水困难（采取坑内明排水方式，如地下水实在丰富，可在外围设计多个人工挖桩孔Φ800mm，作为降水井）。除第一节自然大开挖和第二节搭设坡道绝大部分土方直接运输外，其他各节的土方均要通过垂直运输至地面后运走。因此，土方开挖的关键是垂直运输问题，且挖土机只能停在坑内分节等待开挖，直至土方完成后才能吊出坑外。垂直运输选用：2台2t—6t塔式吊布置在池外壁。挖土机选用：1.0m3单斗挖土机1台，自卸运输汽车多台。施工顺序：单斗挖土装入吊斗塔吊提升装入自卸翻斗车运至业主指定弃土场。外筒池