桩筏板基础坑中坑施工措施研究

任一哲,王凯, ,罗垟

摘要：坑中坑桩筏基础深度较大，施工难度大，施工质量难以保证，对施工工艺乃至后续的大体积混凝土养护均有严格的要求，通过深入研究项目基础形式，精细做好施工策划，合理安排施工部署，综合考虑混凝土浇筑和养护措施。本文主要以某高层项目最深8.2m坑中坑桩筏基础现场施工措施进行介绍。

关键词：坑中坑；筏板基础；大体积混凝土；

引言

本项目属于桩基筏板基础，局部负二层，并有集水坑，最深位置8.2m深，属于坑中坑结构体系，施工复杂，为保证现场顺利施工保证筏板的施工质量及防水质量，保证现场的施工安全针对坑中坑施工进行简述。

一建筑工程实例

某高层建筑局部地下2层，大面地下一层结构，基础为桩筏基础，防水采用自粘胶膜防水卷材。最复杂位置为地下一层筏板下3.6m为地下2层，有2个集水坑间距很近深度分别为1.8m和3m，坑下1.6m厚的筏板，钢筋共有5层，支模困难，钢筋绑扎困难，防水施工困难，混凝土浇筑困难。

二筏板基础施工技术

1、垫层施工

筏板基础下部为10cm厚垫层，采用60°放坡的形式浇筑垫层。

2、防水施工

垫层施工完成后，施工自粘胶膜防水卷材。

3、钢筋绑扎

由于钢筋层数较多，采用槽钢马凳进行现场施工。

基础底板钢筋施工流程：筏板底筋绑扎→架设临时支撑→筏板面筋绑扎→架设槽钢马凳支撑→拆除临时支撑

1）绑扎筏板底部钢筋，形成钢筋网。

2）搭设架设槽钢马凳支撑，支撑中间位置与筏板构造钢筋焊接，以增强支撑稳定性，槽钢底部使用不小于150*150*5mm钢板焊接封闭。

3）如有失稳情况及时搭设普通钢管架作为临时支撑，待槽钢马凳支撑架设完成后，逐步拆除临时支撑。

4、马凳施工

1）马凳选择8号槽钢作为立柱，L50角钢或8号槽钢作为横梁，横距2m，纵距2m，纵距1.9m。当中间层有结构钢筋网时焊接槽钢作为横梁，当中间层无钢筋网片时横梁仅起连接立柱作用时焊接角钢作为横梁。（如下图所示）

2）立柱下与钢板垫板满焊，横梁与立柱至少单面满焊且焊缝合格。为保证施工安全，面层槽钢横梁必须直接搭设槽钢立柱上且焊缝饱满。

3）现场如有斜坡位置需要立立杆时，则在斜坡位置钢筋网片位置进行立杆下钢板焊接，需要在该处钢筋网片位置及坡脚位置钢筋网片位置采用高强混凝土点开且进行加密处理。

4）现场焊接作业时需要采用防火毯，无法布设防火毯时需要对防水卷材浇水处理，且有看火人及防水施工作业人员在场防止破坏防水卷材并及时对受损卷材进行修复。

5、模板工程

桩承台位置采用砖胎膜的形式进行施工，沉井位置模板采用钢管内撑模板的形式，上部压放重物或下部焊接下拉铁措施筋的形式进行加固。

6、混凝土施工组织

现场由于筏板深度较大，采取两次浇筑。第一层浇筑至负二层楼面以上500mm位置，筏板外侧采用多放坡的形式，并在外缘位置埋设止水钢板。止水钢板应连续且焊接合格。第一次浇筑完成后进行大体积混凝土保温，养护1-2天待混凝土强度起来，进行凿毛，继续钢筋网片绑扎作业，钢筋马凳可直接接上一阶段槽钢位置，也可在已浇筑混凝土面上重新焊立。

7、混凝土浇筑

1）提前根据现场进行混凝土配合比计算。

2）采用2台汽车泵形式进行浇筑。

3）砼振捣及收光要求

混凝土在初凝前用刮尺刮平，木抹子收光，终凝前进行二次抹压、收光，闭合混凝土收水裂缝。混凝土浇筑接近尾声时，采用水泵将泌水抽出。

浇筑方法采用“斜向分层，薄层浇筑，循序退浇，一次到底”连续施工的方法。为了保证每一处的混凝土在初凝前就被上一层新的混凝土覆盖，采用斜面分段分层踏步式浇捣方法，按1:6坡度自然流淌，分层厚度不大于500mm，分层浇捣使新混凝土沿斜坡流一次到顶，使混凝土充分散热，从而减少混凝土的热量，且混凝土振捣后产生的泌水沿浇灌混凝土斜坡排走，保证混凝土的质量。

振捣器的操作要做到“快插慢拔”。快插是为了防止先将表面混凝土振实而与下面混凝土发生分层、离析现象；慢拔是为了使混凝土能填满振动棒抽出时所造成的空洞。对于半硬性混凝土，有时还要在振动棒抽出的洞旁不远处，再将振动棒重新插入才能填满空洞。在振捣过程中，宜将振动棒上下略为抽动，以使上振下捣密实均匀。

混凝土分层灌注时，每层混凝土的厚度应不超过振动棒长的1.25倍；在振捣上一层时，应插入下一层混凝土中5cm左右，以消除两层之间的接缝，同时应在下层混凝土初凝前振捣上层混凝土。

每一插点要掌握好振捣时间，一般不超过3分钟，过短不易捣实，过长可能引起混凝土产生离析现象，对水灰比较大的混凝土尤其要注意。一般每一振捣点的振捣时间为20S~30S为宜，以混凝土表面不再显著下沉、不再出现气泡、表面泛出灰浆为准。

根据超厚混凝土施工过程中的流淌铺摊面及收头等因素，考虑混凝土的初凝时间控制在12h以上，两层混凝土之间的浇筑时间差不得大于8h。

大流动性混凝土在浇筑和振捣过程中，必然会有游离水析出并顺混凝土坡面下流至坑底。为此，在基坑边设置集水坑，通过垫层找坡使泌水流至集水坑内，用小型潜水泵将过滤出的泌水排出坑外。同时在混凝土下料时，保持中间的混凝土高于四周边缘的混凝土，这样经振捣后，混凝土的泌水现象得到克服。当表面泌水消去后，用木抹子压一道，减少混凝土沉陷时出现沿钢筋的表面裂纹。

由于泵送混凝土表面水泥浆较厚，浇筑后须在混凝土初凝前用刮尺抹面和木抹子打平，可使上部骨料均匀沉降，以提高表面密实度，减少塑性收缩变形，控制混凝土表面龟裂，也可减少混凝土表面水分蒸发，闭合收水裂缝，促进混凝土养护。在终凝前再进行搓压，要求搓压三遍，最后一遍抹压要掌握好时间，以终凝前为准，终凝时间可用手压法把握。

8、大体积混凝土养护

在底板浇筑完成后，边收光边用塑料薄膜全覆盖，确保不漏气，再铺设棉毡，待2-3天后薄膜内水珠消失后再进行洒水养护。混凝土应一直保持湿润不少于7d，最好能保持14d以上。

1) 如果砼内部升温较快，表面保温效果不好，砼内部与表面温度之差有可能超过控制值时，及时增加保温层厚度。

2) 当昼夜温差较大或天气预报有暴雨袭击时，现场准备足够的保温材料，并根据气温变化趋势以及砼内部温度监测结果及时调整保温层厚度。

3) 当砼内部与表面温度之差不超过20℃，且砼表面与环境温度之差也不超过20℃时，逐层拆除保温层，当砼内部与环境温度之差接近内部与表面温差控制值时，方可逐步撤掉保温层。

三 计算书

8.2m钢筋支架计算书

1、计算依据：

《钢结构设计标准》GB50017-2017

2、参数信息

钢筋支架（马凳）应用于高层建筑中的大体积混凝土基础底板或者一些大型设备基础和高厚混凝土板等的上下层钢筋之间。钢筋支架采用钢筋或型钢焊接制的支架来支承上层钢筋的重量，控制钢筋的标高和上部操作平台的全部施工荷载。计算书采用底筋外钢筋重量合并顶部钢筋进行计算。

钢筋支架示意图

型钢支架一般按排布置，立柱和上层一般采用型钢，斜杆可采用钢筋和型钢，焊接成一片进行布置。对水平杆，进行强度和刚度验算，对立柱和斜杆，进行强度和稳定验算。

作用的荷载包括自重和施工荷载。

钢筋支架所承受的荷载包括上层钢筋的自重、施工人员及施工设备荷载。钢筋支架的材料根据上下层钢筋间距的大小以及荷载的大小来确定，可采用钢筋或者型钢。

1）基本参数

钢筋层数	2	支架横梁间距la（m）	2.00
除底层钢筋外,从上到下各层钢筋依次自重荷载（kN/m2）	1.1	施工人员荷载标准值（kN/m2）	0.50
施工设备荷载标准值（kN/m2）	0.50

2）横梁参数

横梁材质	8号槽钢	横梁的截面抵抗矩W（cm3）	25.300
横梁钢材的弹性模量E（N/mm2）	2.06×105	横梁的截面惯性矩I（cm4）	101.000
横梁抗弯强度设计值f（N/mm2）	205

3）立柱参数

立柱总高度H（m）	8.200	立柱计算步距h（m）	1.900
立柱抗压强度设计值f（N/mm2）	205	立柱间距l（m）	2.00
立柱材质	8号槽钢	横梁与立柱连接方式	焊接
角焊缝焊脚尺寸hf（mm）	6	角焊缝计算长度lw（mm）	150
焊缝强度设计值ffw(N/mm2)	160

2 顶层支架横梁的计算

支架横梁按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，支架横梁在小横杆的上面。

按照支架横梁上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算支架横梁的最大弯矩和变形。

1）均布荷载值计算

静荷载的计算值  q1=1.2×1.10×2.00=2.64 kN/m

活荷载的计算值  q2=1.4×0.50×2.00+1.4×0.50×2.00=2.80 kN/m

支架横梁计算荷载组合简图(跨中最大弯矩和跨中最大挠度)

支架横梁计算荷载组合简图(支座最大弯矩)

2）强度计算

最大弯矩考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的弯矩

M1max=0.08q1l2+0.101q2l2

跨中最大弯矩为

M1=(0.08×2.64+0.101×2.80)×2.002=1.976 kN·m

支座最大弯矩计算公式如下:

M2max=-0.10q1l2-0.117q2l2

支座最大弯矩为

M2=-(0.10×2.64+0.117×2.80)×2.002=-2.366 kN·m

我们选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：

σ=2.366×106/25300.00=93.534 N/mm2＜205 N/mm2

满足要求！

3）挠度计算

最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度

计算公式如下:

νmax=（0.677q1+0.990q2）l4/100EI

静荷载标准值q1=2.20kN/m

活荷载标准值q2=0.50×2.00+0.50×2.00=2.00 kN/m

三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度

νmax=(0.677×2.20+0.990×2.00)×2000.004/(100×2.06×105×101.00×104)=2.6680mm＜Min(2.00×103/150,10)=10.00mm

满足要求！

3 支架立柱的计算

支架立柱的截面积 A=10.24cm2

截面回转半径 i=1.27cm

支架立柱作为轴心受压构件进行稳定验算：

σ = N/φA ≤ [f]

式中:

σ──立柱的压应力；

N──轴向压力设计值；

1）长细比验算：

根据立杆的长细比 λ=h/i=190.00/1.27=150.00≤150

满足要求！

2）稳定性验算：

φ──轴心受压杆件稳定系数,根据立杆的长细比λ=150,经过查表得到,φ=0.308；

[f]──立杆的抗压强度设计值，[f]＝205 N/mm2；

采用第二步的荷载组合计算方法，可得到支架立柱对支架横梁的最大支座反力为

Nmax=1.1Σq1l+1.2q2l

经计算得到 N=1.1×[1.2×2×(1.1)]×2+1.2×2.8×2=12.528kN；

σ=12.528×1000/(0.308×10.24×100)=39.722N/mm2＜205.00N/mm2

满足要求！

4 立柱与横梁连接节点验算

顶层横梁最大支座反力：R1=1.1q1静l+1.2q2活l=1.1×2.64×2+1.2×2.8×2=12.528kN

中间层横梁最大支座反力：R2=1.1q2静l=1.1×2.88×2=6.336kN

横梁最大支座反力R=max(R1,R2)=max(12.528,6.336)=12.528kN

1）焊缝强度验算

R/(0.7hflw)=12.528×103/(0.7×6×150)=19.886N/mm2＜ffw=160N/mm2

满足要求!

参考文献：

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[2]冯君伟.超高层建筑大体积混凝土浇筑及养护施工技术[J].山西建筑,2017,43(02):101-102.DOI:10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2017.02.052.

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