长期以来,我国建筑地下支护施工受传统工艺影响,大多采用一次性钢筋混凝土浇筑进行支护,不仅造成了严重的资源浪费,还大大提高了施工成本、工人劳动强度,同时因地下开挖完工后需对混凝土进行破碎,又产生了大量粉尘和噪声,令周边居民苦不堪言。针对这种现状,近年来,瑞马丸建(安徽)工程支护科技有限公司(下称瑞马)紧跟国家推进节能减排、促进产业升级重要战略步伐,借鉴国外先进技术,开发出符合国内技术规程的AHS装配式H型钢支撑体系,并成功应用在北京国家会议中心二期项目、南京国际博览中心三期工程等100多个重点项目工程中,充分彰显了该公司在节能环保、绿色施工、工期缩短、结构安全等方面的显著优势。
建筑基坑一旦开挖,每天会有地下积土被取出,随着基坑取土量的增加,围护体(墙体)挤压支撑的受力会越来越大。同时,在温度场的作用下支撑因热胀冷缩带来外形的变化,对基坑的影响也是巨大的;传统混凝土支撑在受到维护体挤压时,只能通过增大支撑断面结构尺寸,增加安全冗余来满足轴力的稳定。
对于紧邻重要建筑物或地铁线路等对变形控制要求非常高的构筑物来说,支护的目的不仅是满足基坑安全要求,而且需要确保基坑周边被保护对象的形变与位移安全。由于混凝土支撑结构无法使用伺服技术进行动态控制,传统混凝土支护方案方法短板明显,加之混凝土支撑是一次性的,破碎肢解必然造成大量浪费和污染周边环境。从降低碳排放方面来讲,节约1吨钢筋混凝土就相当于减少二氧化碳排放1吨,试想全国那么多建筑基坑施工都淘汰传统混凝土支撑,要节约多少混凝土资源、减少多少碳排放?所以,从节能环保减排的角度来说,建筑基坑淘汰落后的传统混凝土支护工艺不得含糊。事实上,世界发达国家建筑领域混凝土支撑早已很少使用。
由于认知不足,我国在建筑领域基坑支护中仍有设计和施工单位采用传统落后的混凝土工艺。自2016年以来,由瑞马丸建公司与中建八局工程研究院、安徽省城建设计研究总院、安徽省建筑科学研究院、同济大学地下空间领域资深教授应惠清设计团队共同研发的装配式型钢支撑、装配式栈桥板、预应力伺服控制系统所组成的中国最先进的AHS绿色基坑支护技术体系,成功应用在全国100多项重点工程中。
以南京国际博览中心三期工程为例,该工程采用瑞马钢支撑和栈桥板后,减少混凝土使用3000立方米,造价节省15%,工期缩短2个月,达到安全、经济、效率高目标。人们发现这种钢支撑构件安装、拆卸高效快捷,节点布置丰富、多样,可灵活组合搭配,非常适用于超大型深基坑;采用液压千斤顶动态补偿工艺,整体受力趋于一致,基坑支护更加稳定可靠;每吨构件每次使用可替代钢筋混凝土2立方米~3立方米,降低排放超过90%。构件可反复使用30次~50次,使用寿命长达20年~30年,报废时也可作为宝贵的废钢资源回到钢厂,回炉再生产。在栈桥板的应用中,通过在现场进行对比,装配式栈桥板具有以下特点:
一是具有结构自重轻特点。基坑常用混凝土厚度300毫米,按单块钢栈桥(面积6米×1.524米)计算,混凝土栈桥板面自重为6.858吨,而同等面积的钢质栈桥板自重仅为2.743吨,约轻60%。
二是承载能力强。钢质栈桥板采用花纹H型钢为主材制作,经检测,钢质栈桥板可承受荷载为35千牛/平方米,而基坑栈桥设计荷载一般为25千牛/平方米~30千牛/平方米,钢质栈桥板完全可以满足要求。
三是防滑效果好。花纹H型钢翼缘表面轧制形成网络状凸起纹路,凸起高度达2毫米~2.5毫米。
四是作业省时省工。钢质栈桥板施工无需支模和养护,铺装完毕即可作业,节省了大量时间,相对于混凝土栈桥,可大大节省人工和工期。
五是循环使用,降本增效。装配式钢栈桥构件体系完善,无需现场切割,使用损耗率极低,可多次循环使用,使用寿命高达20年,综合成本与传统混凝土栈桥相比优势巨大。
六是绿色环保,节能减排。装配式钢栈桥均为回收周转性材料,钢质栈桥板可100%回收。
为响应国家节能减排的产业政策,由多家设计单位参与起草的《装配式H型钢基坑水平内支撑标准设计》《装配式钢支撑基坑支护技术标准》分别于2020年10月份和2020年6月份由安徽省住房和城乡建设厅、安徽省市场监督管理局批准实施。与传统混凝土支护体系相比,上述标准采用了相关的国内先进装配式支撑与栈桥工艺,使得建筑基坑支护施工可以大量减少不可回收资源的投入和建筑垃圾的产生,改善施工环境,减少碳排放。有关标准的制定与实施让装配式基坑支护的先进工艺成为改善环境提高效率的好帮手。
内容来源:中国冶金报