长沙湘江欢乐城冰雪世界项目项目具有项目创意世界唯一、项目设计世界一流、项目建设两型典范的特点。这样一个设计创意让人拍案叫绝的项目,其施工难度世界罕见!!
下面小编就该项目难点进行分析,并介绍针对难点制定的施工方案及其实施效果。
看完小编秒跪!!
难度一:百米深坑建大楼
冰雪世界项目依托百米深矿坑而建。矿坑上宽下窄,坑内面积约2.7万m2,坡角约80°~90°,矿坑最大深度达100m。坑底标高不一,独立基础嵌岩深度1.5~15m不等。要在百米深坑里建一栋大型建筑,四周都是悬崖峭壁,故基坑开挖难度大。
针对基础嵌岩部分的开挖方式,提出爆破法和机械配合人工开挖的方式。
水钻实体
切割机实体
切割机尺寸
冰雪世界工程现场地形复杂,可将独立基础、基础连系梁分为2大类:①基础、连梁位于平坦地段;②基础、连梁坐落于有错台位置,即高低平台高差达10m以上。
一、无错台(无高落差)基础切割
1)对于边长≤2.8m的独立基础,采用水钻沿基础外沿“无间距取芯”,使该部位岩石与周围岩石分离,取芯深度600mm,中间用风钻钻眼,间距400mm。由于基础嵌岩深度要求≥1.5m,垫层厚度为150mm,故基坑开挖深度≥1.65m。考虑岩面凹凸不平,分3层开挖,每层开挖深度为600mm,最终满足设计嵌岩要求。
基岩无间距取芯
2)对于边长>2.8m的独立基础,采用圆盘锯对基础进行切割。基础中部切割间距为0.5m,每层切割深度为500mm,为防止过量切割致基础边角损伤,四角向两侧400mm范围采用水钻取芯。鉴于坑底岩面高低不平,基础须切割3~4次,才能保证基础最低点嵌岩深度≥1.5m。另一方面,由于切割机轴承凸出锯盘50mm,因此,现场放线前需预判切割次数,计算出每边须预留的操作空间为50n(n为切割次数)。
基础四个角切割示意
切割示意
基础连系梁切割示意
二、有错台(高落差)基础切割
以16,17,24号柱为例,高低平台高差最大为9m。
现场位置
在基础周边自上而下搭设扣件式钢管操作架。
操作架
切槽采取自上而下的方式。
错台基础圆盘锯切割平面示意
冰雪世界工程基础均切割完毕,基础成型效果好,未对周边岩质产生影响。现场基础岩石切割,采取流水施工作业,有效确保了坑内施工作业的进度。
难度二:百米深坑输送混凝土
坑面至坑底落差近100m,混凝土泵送距离约达200m,若采用一次泵送的方法会导致堵管、爆管和混凝土离析等故障的发生。
经过多次的反复试验,每一次都要重新画图、测量布管、试验、分析。最终,项目才确定“溜管+常规泵送”的方案。
试验现场
最终方案
方案确定后,还需要配套的溜管设计、受料斗设计、人行检修通道、保温及缓冲措施、工作性能及混凝土强度保证措施等支撑。
为了降低管道的温度,减小混凝土输送过程中的水分损失,确保混凝土和易性,在管道上安装保湿喷水管,包缠1层土工布,喷水确保管道表面湿润。喷水管采用Φ50mm的PVC管制作,在管上间隔20cm设置一个直径2~3mm的喷水孔。将制作好的喷水管安装固定在输送管上方,有孔的一面朝下。
长距离大落差溜管输送混凝土施工工艺在项目中的具体实施及效果如下。
16m平台以下混凝土输送施工难点如下:①从坑顶至坑底只有一条干道通行,大量混凝土搅拌车运送会影响其它材料(包括贝雷片、立柱、模板、钢筋等)进出,并降低混凝土施工效率;②下坑底干道坡陡路窄(最大纵坡达18%,最窄路宽仅4m),混凝土运输车不能满载通行,降低了车辆运输效率;③下坑底道路坡陡弯急,一旦下雨,会造成路面湿滑,增大了行车风险,存在安全隐患;④本工程工期紧,混凝土浇筑量大,最大日浇筑量达1 230 m3。
选用长距离大落差溜管输送混凝土施工工艺,将混凝土溜至坑底后,再采用混凝土输送泵水平及向上泵送至浇筑点。
一、工艺流程
溜管向下输送商品混凝土→混凝土运输车运送混凝土至坑底堆场输送泵停靠处(含二次搅拌)→泵送至施工区域(水平泵送最远达200m,向上泵送最高达60m)。
工艺流程
二、输送装置
主要由主溜管、受料斗、支撑设施及人行通道组成。溜管分为3节,各节间通过料斗承接混凝土,受料斗底部与溜管口通过焊接相连。溜管全貌全长81m,高差近50m。
溜管全貌
1)溜管设计 溜管依地形而设,采用直径219mm、壁厚6mm的钢管(DN219)拼接而成。管身按3m长为一标准节进行设计加工,便于吊装。节与节间通过法兰盘用M20螺栓连接,接头处采用橡胶垫圈密封。溜管通过支撑固定装置与岩壁相连。
2)受料斗设计 在坑顶及管道布置弯度较小(≤90°)的地方,均布置受料斗,用15mm厚钢板焊接而成,钢板背面采用型号为∟63×6的角钢作为背楞,间距为20cm。受料斗上口尺寸1 200mm×1 200mm,下口尺寸为200mm×200mm,高度为1 500mm,下口与溜管进口焊接连接,并设手动阀门。料斗设1顶盖,以防混凝土飞溅。坑顶料斗设置4根支柱通过地脚螺栓与路面相连。
3)人行检修通道 检修通道由爬梯及扶手组成,均采用L63×6的角钢,钢爬梯横向联系间距为30cm,钢扶手立柱间距为1.5m,钢扶手立柱高度根据现场地形和相关标准而定。
4)溜管固定装置 溜管固定装置由角钢(长约1m)、螺纹钢筋锚杆及U形抱箍组成,间距为1.5m。锚杆深度视地质情况而定,一般锚固1.5m深。
5)保湿措施 为了降低管道的温度,减小混凝土输送过程中的水分损失,确保混凝土和易性,在管道上安装保湿喷水管,包缠1层土吸水海绵,喷水确保管道表面湿润。喷水管采用Ø50mm的PVC管制作,在管上间隔20cm设1个直径2~3mm的喷水孔。将制作好的喷水管安装固定在输送管上方,有孔的一面朝下。
6)缓冲措施 溜管底部设1根1m长的橡胶软管,在输送混凝土前置入混凝土运输车内。
7)防离析措施 通过试验调整混凝土的配合比,提高混凝土抗离析性。在坑底设置二次搅拌装置,通过试验确定合理的搅拌时间。
三、高性能混凝土
冰雪世界长距离大落差输送混凝土主要涉及C60P10,C40P10混凝土。经试验分析,常规混凝土经溜送后,已经发生离析,黏聚性和保水性差,即使通过短暂的二次搅拌,其工作性亦无法满足施工需求。
针对长距离大落差溜管输送工艺特点,以优化混凝土的配合比,形成了适合该工况的高性能混凝土。
1)采用5~25mm碎石、5~31.5mm卵石改为5~20mm连续级配碎石,严控针片状碎石含量及级配,以改善混凝土的匀质性。混凝土粗骨料级配设计如图5所示。
2)采用紧密堆积密度法,5~20mm连续级配碎石与细度模数2.5的湘江河砂复配,调整砂率。
3)调整胶材体系及外加剂组分,降低C60P10混凝土黏度、改善C40P10混凝土的黏聚性:①调整黏度调节剂用量,降低C60P10混凝土黏度,减少浆体运动黏滞阻力、改善C40P10黏聚性改善混凝土黏聚性,提高混凝土抗离析性能;②调整混凝土含气量,保证二次搅拌站后混凝土的和易性及包裹性;③增加保坍组分用量,降低混凝土二次搅拌工作性损失。
高性能C60P10混凝土溜送前后对比
高性能C40P10混凝土溜送前后对比
工艺可确保混凝土经长距离大落差向下输送后仍能保持良好的工作性,能满足后续施工的要求,且工艺流程简单,成本低,易推广,可为地下工程,尤其是地铁、隧道以及城市地下综合体等深坑项目提供参考。
难度三:岩壁陡峭
矿坑坑口呈不规则椭圆形,长轴约440m,短轴约350m,深度达100m。矿坑上宽下窄,坡度较陡,坡角为80°~90°。
矿坑施工只有唯一1条下坑道路,且绕坑长达700余m,作业人员下坑一次需耗费40min,严重制约工作效率。为解决矿坑内人员、少量材料的垂直运输问题。
鉴于此,决定在矿坑岩壁区域安装施工电梯。
项目部通过常规附着式施工电梯和间接附着式施工电梯的设计方案的比选,确定间接附着式施工电梯为最优设计方案,即塔式起重机标准节附着方式。
一、塔式起重机标准节作间接附着概念设计
间接附着方式的概念设计,即将施工电梯附着于塔式起重机标准节,塔式起重机标准节附着于崖壁。施工电梯标准节与塔式起重机标准节采用槽钢与高强度螺栓连接。
塔式起重机标准节与刚性墩连接示意
从坑壁至塔式起重机标准节边设置钢栈桥。
钢栈桥平面
二、间接附着方式工艺流程
塔式起重机基础制作→塔式起重机安装→底部附着杆安装→顶部附着杆安装→施工电梯基础制作→施工电梯标准节安装→施工电梯附着→施工电梯电梯笼安装→检测与验收。如图14所示。
施工流程
间接附着式的施工电梯施工方案创新地解决了冰雪世界百米深矿坑内施工人员及少量材料的垂直运输问题,提高了冰雪世界现场施工和管理的效率,降低了项目相应的成本,取得了一定的社会效益。
难度四:主体结构庞大
整个建筑就像在矿坑上盖了个盖子。因为坑底面积约2万m2,60m平台2.8万m2,顶部3万m2,远远看过去又像一朵‘喇叭花’绽放在巨坑之上。
冰雪世界主体结构主要由竖向支撑、平台和屋盖三部分组成。
竖向支撑为混凝土结构,由高达37~60m的48根墩柱和18道剪力墙组成,墩柱最大直径4.3m。
混凝土平台(绝对标高+16m)长220m,宽175m,面积约3万m2,距坑底最深达60m。
屋盖为钢结构,长240m,宽164m,面积3万m2,总用钢量1.8万t。
整个冰雪世界的“大盖子“,重达20余万t,要安全、稳定地落坐矿坑之上,仅由48根墩柱,18道剪力墙和贝雷架支撑起来,想起来就觉得不可思议。
这是一个什么概念?一根的高度相当于一个20层的住宅楼!
这个难度世界罕见的项目将于2018年建成开放,这个“不是鸟巢,堪比鸟巢”的宏伟建筑值得期待!!
来源:中建五局三公司,《施工技术》2017年第8期
=========================
发表评论
◎欢迎参与讨论,请在这里发表您的看法、交流您的观点。