深基坑悬挂马道施工技术

王 加 薛建房

中国建筑第八工程局有限公司西南分公司 四川 成都 610041

1 工程概述

北京市西城区金融街G6地块，东邻中国石油国际实业大厦、国信证券股份有限公司办公楼、总政歌舞团住宅，南邻成方街，西邻金融大街，北邻西盛街。总建设面积130 000 m2，东西长106 m，南北宽136 m，基坑深度约为25 m，基坑边线距离结构边线1.5 m，为保证工期节点，现场无法采用放坡坡道。根据现场情况，为了满足人员进出基坑作业方便及满足紧急情况下人员疏散的需要，在基坑的北侧及南侧各安装1套悬挂马道，悬挂马道由2榀三角托架（托架之间由横梁连接）、十字盘塔梯、连墙件构成，悬挂马道最大悬挂高度为25.5 m，防护棚高度为3.5 m。

2 方案确定

为保证悬挂马道三角托架端部的有效受力，马道安装之前，在三角托架端部位置浇筑混凝土梁作为基础，梁内预留埋件，将三角托架通过埋件固定于基础墩上，护坡桩的冠梁作为三角托架的支点承受整个马道的荷载，三角支架的支腿利用拉结杆与护坡桩相连，增加稳定性。将事先装配好的十字盘塔梯用塔吊一次整体吊装就位固定于三角托架上，二者采用螺栓进行连接，为了保证塔梯的整体稳定性，塔梯采用附墙装置与支护桩进行拉结。随着地下结构施工的进行，对马道由下而上进行拆除，当拆除底部一跑马道时，上部整个马道处于悬空状态，为了进一步保证马道的稳定性，悬挂位置的马道采用立柱回顶支撑于结构楼板之上[1]。

3 悬挂马道安拆施工

3.1 混凝土基础墩施工

为保证三角托架端部的稳定性，浇筑1条1 000mm×900mm×6 000mm的C30混凝土梁作为三角托架的锚固端，混凝土梁内预埋4根φ25mm的长螺栓，预埋深度400mm，螺栓与三角架横梁（双16#槽钢）连接。

当混凝土强度达到100%时，方可进行三角托架的安装。

3.2 三角托架施工

三角托架是整个马道的受力结构，分为锚固段和悬挑段，锚固段长度为3.2 m，悬挑段长度为4.8 m。

三角托架由主梁、立杆、附墙撑和斜撑组成，各钢件之间均通过螺栓连接，根据塔梯的搭设宽度，将三角托架设计成2榀，托架主梁由双16#槽钢焊接而成，其他杆件采用角钢连接而成。

锚固段主梁一端放置在基础梁上，靠预埋螺栓将二者固定，支点落在护坡桩冠梁上，由于冠梁与基础梁存在高差，托架主梁与冠梁之间的空隙由槽钢填满，缝隙采用木楔挤紧。为增加悬挑段的刚度，在托架主梁的悬挑段设计由立杆和斜杆组成的三角撑，三角撑的立杆与护坡桩通过附墙撑进行有效拉结，进一步增强了三角托架的稳定性（图1）。

图1 三角托架安装节点

3.3 十字盘塔梯施工

3.3.1 塔梯拼装

1）三角托架固定完毕后，开始拼装十字盘马道。拼装场地应该平整，立杆采用十字盘扣架，4根立杆大头朝下，下部垫通长脚手板。由于马道拼装较高，故应采取临时固定措施，保证竖向稳定性。拼装流程：安装立杆→安装横杆→安装梯子和斜杆→依次安装扶手、平台栏杆、挡脚板及防护网等（图2）。

图2 塔梯拼装示意

2）下部马道拼装好后，将2根双16#槽钢与立杆连接件通过螺栓连接，一边伸出55 cm，用立杆连接销固定上下梯子立杆。为安全起见，将25.5 m的马道上部的护头棚4根立杆先装起高3 m立杆，并将四周水平杆安装起来，形成封闭的安全空间，然后将马道整体通过塔吊或吊车一次提升到三角托架上，再用4个横纵梁连接件将三角托架的横梁和次梁固定。

3）十字盘塔梯吊装。通过塔吊对预先配装好的塔梯进行整体吊装（图3），吊装就位后用螺栓与三角托架主梁进行连接。

4）拉结做法。为保证马道整体的稳定性，设置马道附墙装置，对马道进行拉结（图4），附墙装置的高度方向距离不宜大于6 m。

图3 马道整体吊装示意

图4 马道拉结节点示意

3.3.2 防护棚安装

悬挂马道吊装完毕后，最后安装防护棚、施工便道，至此，基坑马道整体安装完毕。

3.3.3 马道拆除

随着基础结构的施工，马道由下而上进行拆除，由于各构件采用螺栓进行连接，所以拆除较简单。首先拆除外部围挡片，仅剩下立杆以及水平连接杆，然后拆除水平连接杆，再拆除销钉连接的立杆，最后当下一跑马道全部拆除后，为保证悬空马道的稳定性，下一跑马道采用钢管立柱进行回顶（图5）。由于悬挂式马道的受力点在基坑上端，所以工人拆除时基本不存在安全问题。

图5 拆除过程示意

3.3.4 其他防护措施

为了使人员上下马道更方便、安全，悬挂马道可以采用可调底座及φ60mm钢管将4根立杆进行生根处理。通过可调底座调整高度，将马道的部分荷载卸载在底板或楼板上。

在最下一跑楼梯高度处用φ48mm钢管搭设1∶3坡道，用于人员上下。

4 结构安全验算

4.1 荷载计算

4.1.1 塔梯自重

塔梯下挂部分共25.5 m，塔梯每米自重2 000 N，防护网每米自重1 300 N，护头棚与跳板总重为9 300 N，分项系数取1.35。则塔梯下挂部分总重为68.85 kN，防护网总重为44.75 kN，护头棚及跳板自重为12.56 kN。

4.1.2 活荷载计算

塔梯荷载按满载计算（总限载50人，每人800 N），荷载分项系数取1.4，则下挂塔梯活荷载为56 kN。

4.2 施工阶段受力计算

4.2.1 荷载施加说明

塔梯总荷载为：68.85＋44.75＋12.56＋56=182.16 kN，有4个支点，故每个点传到槽钢次梁上的力为182.16/4=45.54 kN。

本工程单榀三角托架设置2个锚固点，计算时取第2个锚固点作为受力最不利情况计算。将次梁支反力作用于三角托架上。

4.2.2 主要受力杆件验算

经验算，本工程主要受力杆件均满足要求。

4.2.3 三角架主梁的受力验算

主梁为双16#槽钢，经验算，应力满足要求。

4.2.4 三角架立杆的验算

立杆为双16#槽钢，经验算，应力满足要求。

4.2.5 支座反力

本工程节点处支座最大反力为75.06 kN，方向水平向左；竖向反力为41.27 kN，方向竖直向上（图6）。

图6 计算简图

三角托架通过锚栓固定在新浇筑混凝土梁上，锚栓强度需满足计算中锚固节点支反力需求。本工程单榀三角架设置2个锚固点，保险起见，计算时仅对单个锚固点最大抗拔力进行计算。

锚固强度计算时，应考虑一定的安全度，锚固强度应按下式计算：

式中：F——锚固力，即作用于地脚螺栓上的轴向拔出力，本工程为41.27 kN；

d——地脚螺栓直径，本工程为25mm；

h——地脚螺栓在混凝土基础内的锚固深度，本工程为400mm；

[τb]——混凝土与地脚螺栓表面的黏结强度和容许黏结强度，一般在普通混凝土中取1.5～2.5 MPa，安全起见，本工程取1.5 MPa计算。

经计算，F=58.88 kN＞41.27 kN，满足要求。

锚杆为φ25mm的45#钢，其抗拉强度为ft=295 MPa，则拉应力σ=F/A=84.12 MPa＜295 MPa，满足要求。锚杆剪应力τ=N竖向/A=153 MPa＜170 MPa，满足要求。

4.2.6 下挂塔梯立杆与立杆连接件节点处销轴抗剪计算

塔梯下挂部分总荷载为182.16 kN，塔梯立杆与立杆连接件节点用φ16mm的销轴连接，共有4个节点，则单个销轴所受剪力为182.16/4=45.54 kN（图7）[2]。

图7 塔梯立杆与立杆连接件节点

插销为φ16mm的45#钢，因此剪应力τ=N竖向/2A=113.31 MPa＜170 MPa，即插销满足要求。

4.2.7 混凝土配重梁验算

新浇筑混凝土梁的混凝土强度等级为C30，混凝土自重取25 kN/m3，经验算，混凝土梁配重大于锚固装置拔力，满足设计要求。

5 结语

本工程通过对悬挂马道安装过程中的每个环节进行把控，深入学习，发现其中的创新点，并运用科学的方法、新的思维模式，科学有效地进行技术管控，在整个安装过程中达到了预期效果，得到了业主、监理单位的一致好评，为今后类似深基坑工程的马道施工提供了借鉴。