寶鋼五冷軋帶鋼工程軋機設備基礎施工技術

王 鵬

1 概況

寶鋼五冷軋帶鋼工程是寶鋼“十一五”規劃重點項目之一。軋機機組是該工程的核心機組。軋機設備基礎由中冶南方工程技術有限公司設計,中國二十冶建設有限公司施工。基礎普遍埋深-8.2 m～-10.7 m,局部埋深達到-12.7 m。基坑長約122 m,寬約85 m。基礎北側為軋機電氣室、東側為軋后庫、南側為電纜隧道、西側與酸洗機組出口段銜接。基礎±0.00 m以下設計采用C30 S6防水混凝土,±0.00 m以上的基礎為C30混凝土,全部采用商品混凝土,總量約1.8萬m3。基礎和四周存在大量PHC管樁,基坑開挖邊坡穩定及PHC管樁保護工作為本工程的重點和難點。根據工程特點及施工總體安排,該深基坑采用半開挖半支護的形式。即基坑-5.0 m以上采用放坡開挖卸載,-5.0 m以下采用重力式水泥攪拌樁擋墻支護。根據工期安排及設計圖紙交付進度,2006年5月初開始水泥攪拌樁施工,6月初開始降水施工,7月1日開始土方卸荷,10月1日酸軋區主廠房鋼結構開始安裝,2007年1月10日±0.00 m以上所有軋機設備基礎墩施工完畢。

2 地質情況

根據中冶集團武勘院地質勘探報告,場地土類型為軟弱土,屬長江口三角洲沉積層,建筑場地類別為Ⅳ類,具有土質顆粒細、含水量高、透水性差的特點。土層構成及特性如表1所示。

3 施工技術

3.1 重力式水泥攪拌樁圍護結構施工

基坑東側和西側水泥土墻寬5.2 m,樁頂標高-5m,長16.2m(根入深度9.3 m),-5 m以上卸荷平臺寬11 m;與電氣室銜接部位中間擋墻寬5.2 m,樁頂標高-5 m,長13 m(根入深度7.3 m);與電氣室銜接部位兩端擋墻寬3.2 m,樁頂標高-5 m,長10 m(根入深度6.8 m);對四個柱基礎深坑(-12.7 m)布置3.2 m寬,5.3 m深的坑底攪拌樁加固。水泥攪拌樁采用2φ700,中心間距500 mm,相鄰樁體搭接200 mm,格柵式排列。采用32.5級普通硅酸鹽水泥,摻量為14%,水灰比0.5,上做150 mm厚的φ4@100鋼筋混凝土壓頂板。攪拌樁經養護30 d后進行基坑開挖。開挖時要求水泥土30 d齡期的無側限抗壓強度不小于0.8 MPa。水泥攪拌樁水泥土總量約2.7萬m3,使用10臺SJB-2型攪拌機分區段同時施工,采用兩攪兩噴施工工藝,水灰比通過計量和比重計控制,注漿量和攪拌速度用流量計實時監控。

3.2 降水施工

采用UPVC管材降水施工新技術,目標是將地下水位降至基底以下0.5 m。根據基坑特點,在基坑外圍設置一級輕型井點封住四周地下水源,在基坑中間設置真空大井控制地下水位,降水坡度按1/10取值。6月初施工輕型井點,6月底開始施工大井。輕型井點施工采用導桿式沖槍成孔,大井采用鉆孔施工。井點采用粗砂填充,黏土封口,派專人負責日常運轉維護和記錄。7月1日第①塊土方開挖前,測得地下水位為-9.75 m;7月30日第②塊土方開挖前,測得地下水位為-13.3 m,均滿足開挖條件。

3.3 土方施工

設計將軋機基礎劃分為E塊和F塊,其中E塊為軋機本體,F塊為軋機通風機房。為方便施工,將其劃分為第①塊～第⑤塊,其中第①塊對應F塊,第②塊～第⑤塊對應 E塊(見圖1)。根據到圖情況,首先開挖第①塊,利用第②塊作為挖土道路,待第①塊底板施工結束后,再開挖第②塊土方;接著開挖第③塊～第⑤塊土方。軋機電氣室土方隨攪拌樁土方卸荷挖完,由于挖土時軋機電氣室結構圖紙沒到,所以先進行100 mm厚墊層施工。-5.00 m以上開挖采用一級挖土;-5.00 m～-8.00 m采用二級接力挖土,-8.00 m以下采用三級接力挖土。基坑挖土時,對前期施打的大量PHC管樁(約600套)的保護是重點。采用對所有施工人員詳細技術交底、在樁頭插小紅旗和專人指揮挖機作業,并對土方邊坡及深基坑開挖所暴露的淺基礎樁,露出2.0 m～2.5 m時,在頂部設一道φ48腳手管拉結,超過3.5 m～4.0 m時設第二道拉結。開挖過程中,基坑整體變形是穩定的。

表1 土層構成及特性

3.4 設備基礎施工

1)施工縫劃分。設備基礎施工,大致分為三個階段,第一階段施工底板和柱基礎,底板與側墻之間施工縫留置在側墻底板標高以上300 mm處,采用3.00 mm厚、300 mm寬鋼止水板止水;第二階段施工側墻,施工縫也采用上述鋼止水板;第三階段施工頂板。不同底板板塊塊間施工縫采用鋼止水板和“快易收口網”模板相結合的方式,以加強新舊混凝土之間的粘結,加快施工進度。該基坑標高眾多、斷面復雜,施工縫劃分難度大。

2)鋼筋工程。鋼筋在現場集中加工制作,以機械加工(Φ8以上)為主,人工加工為輔(Φ8及Φ8以下)。接長采用閃光對焊、綁扎搭接、焊接搭接、錐螺紋接頭等形式。分階段就綁扎順序、鋼筋規格間距、位置、搭接長度、錨固長度以及彎鉤形式等向施工班組進行技術交底。底板為雙層鋼筋網,在上下層鋼筋之間設置鋼筋馬凳,板厚500 mm以上時采用角鋼固定架,以保證上層鋼筋位置的正確和兩層鋼筋之間距離。采用自制鋼筋卡尺,確保鋼筋間距的準確。根據設計要求制作不同厚度墊塊,確保不同保護層厚度使用不同規格的墊塊。

3)模板工程。底板、側墻采用組合鋼模,尺寸不足部分采用木模,頂板采用木模板。側墻、頂板內模采用新模板。對用過的模板再次使用前,模板維護質量必須經過項目部專檢人員的確認。模板接縫采用密封條,以防漏漿。模板平整度、垂直度隱蔽驗收按照項目部的內控標準2 mm進行檢查。鋼腳手管背楞采用φ14@750對拉螺桿對拉緊固,結構的整體穩定采用頂拉措施。支撐系統采用單管支柱,板厚500 mm以下的間距為1 000 mm;板厚500 mm～1 000 mm的間距為800 mm;板厚1 000 mm以上的間距為400 mm。預埋件與模板采用M6螺栓進行固定,以防止混凝土澆筑時預埋件跑偏。

4)混凝土工程。混凝土采用商品混凝土。軋機各塊底板厚度為 1.2 m～1.7 m,每次澆筑混凝土量平均約 1 200 m3,屬于大體積混凝土。為防止由水化熱和混凝土收縮產生的裂縫,根據大體積混凝土早期收縮及降溫速度的特點采取“抗放兼施,先放后抗,以抗為主”的“分塊跳倉澆筑綜合技術措施”的施工工藝。實際上由于本工程工期比較緊,設備基礎無法采用跳倉施工,而是采取相鄰兩塊底板混凝土用“快易收口網”模板隔離,中間設一鋼止水板,相鄰兩塊混凝土的澆筑時間至少控制在10 d～15 d的辦法。

澆筑方式以水平輸送管為主,局部配以布料泵車及溜槽作輔助澆筑。混凝土采用斜面分層退澆的方式進行,每層厚度控制在500 mm以內,保證基礎混凝土的強度及密實性一致。混凝土工程實行責任掛牌制,明確現場協調人、坍落度測試人、振搗工、養護人等,做到責任到人。大體積混凝土施工中,采用后備一家商品混凝土攪拌站、1臺～2臺泵車,并控制澆筑順序和振搗,避免施工中產生冷縫。混凝土養護采用覆蓋一層塑料膜一層麻袋并澆水養護,防水混凝土養護時間大于14d,其余養護時間大于7 d。對大體積混凝土采用測溫指導養護法(見圖2),確保混凝土內部溫度與外界環境溫差在25℃以內,避免有害裂縫的產生。

[1] 呂首琦,張 瑜.關于汽輪發電機組基礎計算設計總結[J].山西建筑,2009,35(3):141-142.