1、轿车五厂冲焊联合厂房冲压车间新型工艺情况介绍轿车五厂位于芜湖市经济技术开发区凤鸣湖路西侧，银湖北路东侧，泰山路北侧，冲压车间长 192 米,宽 173 米，为 33216，车间内压机地沟 6 条,废料输送地沟 1 条，占地面积约为 15880，地沟开挖深度达到 8.500m，地沟长边达到 52.00m，属于深基坑。冲压车间有采用了两个新型施工工艺，分别是基坑支护采用真空预压+遮帘管桩的施工工艺和钢结构柱采用圆钢管内包混凝土柱。一、基坑支护：真空预压+遮帘管桩本工程地沟开挖深度达到-8.5m，属于一级深基坑。纵观近几年的深基坑施工情况，基坑坍塌事故频发，而且重大伤亡事故所占比例较高，仅去年一年内
2、基坑坍塌事故发生 12 起、死亡 49 人，事故起数与死亡人数分别占总数的 63.2%和 65.3%，这其中直接原因是由于设计方案选择不当的所占比例约有 1/3。因此安全顺利且经济地做好一个基坑工程，设计方案的选择的首要的。本工程地沟支护方案采用真空预压结合遮帘管桩支护，该方案是一个全新的基坑支护方案，该方案的实施也是采用一种全新的施工工艺进行施工。选用该方案有两个原因，第一该方案在实施过程中能同时通过真空预压排水使得土体固结，有效地提高地基承载力，解决了本工程 33000 平米的地基加固问题，节省工期；第二通过核算，很大程度解决的地基加固和基坑支护的成本。1.工程地质条件：冲压车间场地位于芜
3、湖开发区内，临近长江属长江漫滩地貌，原为农田、沟塘及民宅，现经整平回填，场地平整，根据岩土工程勘察报告，场地自上而下地层分布如下： 层：杂填土，含大量建筑垃圾，厚度 0.207.00 米。层：粉质粘土，为芜湖地区常见“硬壳层” ，可塑状，局部缺失，顶板埋深0.203.30 米，厚度 0.604.20 米。层：淤泥质粉质粘土，青灰色，软流塑，饱水，含有机质及腐植质，局部夹粉土。韧性低，无摇振反应，干强度中等。顶板埋深 0.607.00 米，厚度 3.3015.00 米。层：粉质粘土，黄褐色，硬塑，局部缺失，韧性高，干强度高，顶板埋深0.305.40 米，厚度 2.207.50 米。层：粉细砂，青
4、灰色，稍密状，局部中密状，含有机质，局部缺失，韧性低，有摇振反应。顶板埋深 0.607.00 米，厚度 0.1017.50 米。层：粉质粘土夹粉土，灰褐色，可塑软塑状，湿，含少量云母片。韧性低，弱摇振反应，干强度中等 。顶板埋深 17.7033.50 米，厚度 0.3012.20 米。层：粉质粘土，黄褐色，可塑硬塑状，含 Fe、Mn 质氧化物结核，韧性较高，干强度高。顶板埋深 17.7033.50 米，厚度 2.0016.00 米。层：粉细砂，灰色，中密状，局部稍密，含粉土及砾石。韧性低，有摇振反应，干强度中等。顶板埋深 26.7037.00 米，厚度 0.7016.20 米。层：砾卵石，灰青
5、色，夹 1cm2cm 大小颗粒的砾石，密实。顶板埋深 40.3046.00米，揭穿厚度 1.307.40 米。 根据上述工程地质条件及现场踏勘的情况，冲压车间地面以下 15 米地基土为软土，地下水十分丰富，地基承载力 70kPa，不能满足模具堆放区的使用要求，应进行处理，处理深度至第层土底面。冲压地沟区地坪使用荷载为 50kPa，根据经验，原地基土条件下，使用期将发生一定量的沉降，可能影响使用，应进行适当的处理，先期消除沉降。冲压地沟开挖时，放坡大开挖和基坑支护都是可行的选择，从施工现场管理及经济性方面考虑，应选择基坑支护进行地沟的施工。 2真空预压的原理：真空排水预压法加固软土地基的原理是利
6、用大气作为荷载，抽真空时在密封膜内外形成压力差，这个压差称之为“真空度” 。砂垫层中形成的真空度，通过排水板逐渐向下延伸，同时真空度又由排水板向四周土体中扩展，引起土中孔隙水压力降低，形成负的超静孔隙水压力。由于土体的总应力不变，根据有效应力原理，孔隙压力降低即为有效应力的增加，土体在有效应力增量的作用下固结，土的抗剪强度也随之提高。3真空预压加固软土地基具有以下几个特点：（1）由于真空预压加固软基的过程中作用于土体的总应力并没有增加，降低的仅是土中的孔隙水压力，而孔隙水压力是一个球应力，所以不会产生剪切变形，发生的只是收缩变形，不会发生侧向挤出情况，仅有侧向收缩，因此真空荷载无须分级施加，可
7、以一次快速施加而不会引起地基失稳。（2）真空预压法是利用大气来加固软基，因此和堆载相比不需要大压的预压材料，使得施工现场能保持文明整洁、不会产生雨、雪天施工现场的泥泞不堪，可以减少施工干扰。（3）在真空吸力的作用下易使土中的封闭气泡排出，从而使土的渗透性提高，固结过程加快。（4）真空预压时，地基周围的土体是向加固区内移动的，而堆载预压则相反，土体是向外挤出的，所以二者发生同样的重直变形时，真空预压加固的土体其密实度要高。4本工程中所应用的原理：地沟开挖前，真空预压作用使加固区内的土体产生向沟外侧方向的位移趋势，这时遮帘桩可以抵消一部分向沟外侧的侧向位移，减小真空作用引起水泥搅拌桩墙的侧向位移，
8、有效保护水泥搅拌桩墙不被剪断；地沟开挖后，沟壁内侧的土压力突然降低，在不设内支撑的前提下，内外的土压力差需依靠真空作用、遮帘桩和水泥土桩墙来支撑，遮帘桩不仅抵消一部分作用在水泥土桩墙上的土压力，而且还增大了基坑开挖的安全系数，如下图所示。5本工程思路采用遮帘管桩真空护面的地沟基坑开挖方法。该方法是在基坑四周下半段设置钢性或半钢性桩抵抗土体的侧向位移，同时在基坑四周土体中形成真空负压，使基坑内大气和基坑外侧土体中的流体形成压力差，充分利用大气压力的球应力特性，使力的矢量指向基坑外侧，从而抵抗土体因基坑开挖产生的侧向土压力，达到用大气压力支护基坑的作用，同时，还解决了基坑开挖中的降水问题。对本工程
9、而言，同时也使地沟基坑四周的地坪地基得到了预压加固，控制了地坪使用期的工后沉降。可谓一举两得。遮帘管桩位置布置示意图：6 地沟开挖时的安全稳定控制为了确保工程安全，本工程地沟必须严格按要求分层开挖，在地沟开挖时需要进行实时监测，本工程中主要通过孔隙水压力、地表沉降，水泥搅拌桩墙顶位移、沟壁外侧的深层土体水平位移等监测项目来监控地沟的稳定现状。本工程的开挖顺序示意图7加固效果检测加固效果可以通过加固前后土体的物理力学指标、土体强度、土体的固结度等来判断。其中固结度可由孔隙水压力的消散、地表沉降、土体强度增长等指标来求取。8与其它的方案比较分析比较项目软基处理方案工期 优缺点遮帘管桩真空护面较短施
10、工工艺稍为复杂，属于新工艺、新技术，技术难度大，需要严格控制施工环节。地沟内不需要进行支撑，不影响地沟结构的施工，节省施工时间。可同时处理了地沟之间的软土地基，节省移动工作台的二次处理费用。 该方案造价较低，并解决基坑降水问题。 冲压地沟区灌注桩水泥搅拌桩支护最短施工工艺成熟，效果可靠。地沟开挖时需要边开挖边支护，同时支护结构将会影响地沟模板的施工速度。该方案施工后，移动工作台仍需进行地基处理，进一步增加了工程造价。 该方案造价较高，但基坑内仍需设置降水井。 9各处理方案的费用比较总表项 目各功能区处理方案处理区域折算综合单价（元）合价（万元）真空预压 148.43 212.41地基处理 水泥
11、土桩 14310m2 346.42 495.73遮帘管桩+真空护面 3487.26 254.57冲压地沟区 基坑支护 灌注桩+水泥搅拌桩 +支护730 延米 11368.15 829.88二、柱结构体系：圆钢管内包混凝土柱：根据生产工艺要求，冲压车间的柱间距最大跨度达到 32m，且运行桁车重达 50 吨，因此钢构柱采用圆钢管内灌混凝土柱而未采用常规的 H 型钢柱，所谓钢管混凝土，就是指在钢管内填充混凝土而形成的组合材料。圆钢管混凝土柱是我国近年来施工中应用最为广泛的结构之一，尤其是在工业厂房中，钢管柱体现了其美观，施工快捷等突出优点。在采用圆钢管内灌混凝土柱代替常规的 H 型钢柱时，我们对这两
12、种柱进行了详细地比较，发现圆钢管内灌混凝土柱相对于 H 型钢柱具有以下优势：1、钢管混凝土结构能够更有效地发挥钢材和混凝土两种材料各自的优点，同时克服了钢管结构容易发生局部屈曲的缺点。2、采用钢管混凝土代替结构钢，可大幅度地节省钢材、减小结构自重，理论分析和实践表明，钢管混凝土与钢结构相比，在保持自重相近和承载能力相同的条件下，可节省钢材约 50。3、焊接工作量可大大减少。4、钢管内浇筑了热容量较大的混凝土，发生火灾时能够吸收热量，从而延长了钢管的耐火极限。5、从支撑结构上来说对于单层工业厂房轻钢混凝土组合结构，由于采用钢管混凝土柱承受竖向荷载及 50 吨吊车的荷载，屋架及支撑均可采用轻型钢构件，因而其支撑布置方式与普通钢结构厂房类似。即采用柱间支撑及屋盖水平垂直支撑来保证厂房及屋盖的整体稳定性。6、圆钢管内灌混凝土柱相对于 H 型钢柱的另一优点就是节点构造部位施工方便。
