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高層建筑中深基坑逆作法施工技術(shù)建筑工程論文
導(dǎo)讀：逆作法是一項(xiàng)近幾年新興的基坑支護(hù)技術(shù)，它是施工高層建筑多層地下室和其他多層地下結(jié)構(gòu)的有效方法。逆作法則解決了這一難題，它的工藝原理是：先沿建筑物地下室邊軸線施工地下連續(xù)墻、支護(hù)樁或其他支護(hù)結(jié)構(gòu),同時按設(shè)計(jì)支撐圖在建筑物內(nèi)部的有關(guān)位置澆筑或施工中間支承樁和柱,作為施工期間于底板封底之前承受上部結(jié)構(gòu)自重和施工荷載的支撐。由于逆作法的施工工藝的特殊性，決定了地下室的豎向構(gòu)件必須采用鋼管柱或格構(gòu)式鋼柱，而吊裝這一豎向構(gòu)件時如何控制垂直度成為關(guān)鍵因素，先在樁頂標(biāo)高以下1m處安設(shè)一定位鋼板，定位鋼板有三個調(diào)節(jié)螺栓，以調(diào)節(jié)鋼板水平，鋼管柱中部采用鋼筋制成籠狀定位架，在地面也設(shè)有井字形定位木架，實(shí)踐證明，這種定位方法取得較高的精度，可以滿足工程需要。
關(guān)鍵詞：逆作法，原理，施工工藝
隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高層建筑越來越多，建筑物基礎(chǔ)也越建越深，對深基坑的開挖支護(hù)技術(shù)提出了新的要求。逆作法是一項(xiàng)近幾年新興的基坑支護(hù)技術(shù)，它是施工高層建筑多層地下室和其他多層地下結(jié)構(gòu)的有效方法。
1.工藝原理
逆作法是相對于建筑物施工的常規(guī)順序而言的。施工多層地下室傳統(tǒng)的的方法是開敞式施工，即用支護(hù)結(jié)構(gòu)圍護(hù)后垂直開挖，或用大放坡開挖，挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后澆筑鋼筋混凝土底板，再由下而上逐層施工地下室結(jié)構(gòu)，待地下結(jié)構(gòu)完成后再進(jìn)行地上結(jié)構(gòu)施工。上述施工方法地下室施工耗費(fèi)的時間占了整棟樓相當(dāng)大的比例。逆作法則解決了這一難題，它的工藝原理是：先沿建筑物地下室邊軸線施工地下連續(xù)墻、支護(hù)樁或其他支護(hù)結(jié)構(gòu),同時按設(shè)計(jì)支撐圖在建筑物內(nèi)部的有關(guān)位置澆筑或施工中間支承樁和柱,作為施工期間于底板封底之前承受上部結(jié)構(gòu)自重和施工荷載的支撐。然后先施工首層的梁板結(jié)構(gòu),作為地下連續(xù)墻第一道水平支撐,隨后逐層向下開挖土方和施工地下各層結(jié)構(gòu),直至底板封底。同時,由于首層結(jié)構(gòu)已完成,為上部結(jié)構(gòu)施工創(chuàng)造了條件,因此在往下施工的同時可以順作向上逐層進(jìn)行地上結(jié)構(gòu)的施工。如此地上、地下同時進(jìn)行施工,直至工程結(jié)束。
實(shí)踐證明，逆作法適用于市區(qū)建筑密度大，鄰近建筑物及周圍環(huán)境對沉降變形敏感，施工場地狹窄，施工工期緊張，地基軟土層厚等工程情況，對三層及以上的地下室工程尤其明顯。
2.施工工藝特點(diǎn)
逆作法施工可分為全逆作法、半逆作法，部分逆作法和分層逆作法。免費(fèi)。與傳統(tǒng)順序施工方法比較，用逆作法施工高層建筑多層地下室或地下結(jié)構(gòu)有下述技術(shù)特點(diǎn)：
2.1縮短工程施工的總工期。傳統(tǒng)方法施工時，其總工期為地下結(jié)構(gòu)加地上結(jié)構(gòu)，再加上裝修等總工期，而用“逆作法”方法施工時，一般只有地下第一層占絕對工期，其他各層地下室可與地上結(jié)構(gòu)同時施工，不占絕對工期，因此可以縮短工程的總工期。地下結(jié)構(gòu)層數(shù)愈多，用“逆作法”施工則工期縮短越顯著。
2.2可節(jié)省支護(hù)結(jié)構(gòu)的支撐。傳統(tǒng)方法施工，需設(shè)置強(qiáng)大的內(nèi)部支撐或外部拉錨，這樣會增加費(fèi)用，而在用“逆作法”施工時，土方開挖后是利用地下室結(jié)構(gòu)本身來支撐，作為支護(hù)結(jié)構(gòu)的連續(xù)墻可省去支護(hù)結(jié)構(gòu)的臨時支撐。
2.3基坑變形小，相鄰建筑物沉降少。減小基坑變形及相鄰建筑物等的沉降在“逆作法”施工中，是利用逐層澆筑的地下室結(jié)構(gòu)作為周圍支護(hù)結(jié)構(gòu)地下連續(xù)的內(nèi)部支撐。由于地下室結(jié)構(gòu)與臨時支撐相比剛度大得多，所以地下連續(xù)墻在側(cè)壓力作用下的變形就小得多，同時，由于中間支撐柱的存在，使底板增加了支點(diǎn)，澆筑后的底板成為多跨連續(xù)板結(jié)構(gòu)，與無中間支承柱的情況相比跨度較小，從而使底板的隆起也減少。因此“逆作法”施工能減少基坑變形，且能使相鄰建筑物、道路和地下管線等的沉降減少。
2.4使底板設(shè)計(jì)趨向合理。在地下結(jié)構(gòu)中，鋼筋混凝土底板要滿足抗浮要求。用傳統(tǒng)方法施工時，底板澆筑后支點(diǎn)少，跨度大，上浮力產(chǎn)生的彎矩值大，有時為了滿足施工時的抗浮要求而需加大底板的厚度，或增強(qiáng)底板的配筋。而當(dāng)?shù)叵潞偷厣辖Y(jié)構(gòu)施工結(jié)束，上部荷載傳下后，為滿足抗浮要求而加厚的混凝土，反過來又作為自重荷載作用于底板上，因而使底板設(shè)計(jì)不盡合理。而在用“逆作法”施工時，施工中底板的支點(diǎn)增多，跨度減小，比較容易滿足抗浮要求，可以減少底板配筋，使底板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更趨向合理。
2.5逆作法存在的不足。免費(fèi)。逆作法支撐位置受地下室層高的限制，無法調(diào)整高度，如遇較大層高的地下室，有時需另設(shè)臨時水平支撐或加大圍護(hù)墻的斷面及配筋。結(jié)構(gòu)先預(yù)留需后接的節(jié)點(diǎn)及施工縫較多,技術(shù)處理較難。由于挖土是在頂部封閉狀態(tài)下進(jìn)行，基坑中還分布有一定數(shù)量的中間支承柱和降水用井點(diǎn)管，目前尚缺乏小型、靈活、高效的小型挖土機(jī)械,使挖土的難度增大。不利于樁基礎(chǔ)的檢測,若待開挖完畢后再檢測,則需考慮上部結(jié)構(gòu)不斷加載所帶來的風(fēng)險,且開挖后樁基檢測時受樓層高度操作空間的限制,增加因采取措施進(jìn)行檢測的成本。但這些技術(shù)問題相信很快會得到解決。
3.工藝流程要點(diǎn)
3.1設(shè)計(jì)中應(yīng)進(jìn)行逆向思維。傳統(tǒng)做法中，地下室的剪力墻如核心筒、人防墻及地下室外墻等作為豎向構(gòu)件承擔(dān)荷載。免費(fèi)。但在逆作法中，剪力墻是先施工上一層，再施工下一層，受力模式已發(fā)生變化，故建立計(jì)算模型時應(yīng)按大梁輸入。
3.2鋼管柱與梁板的連接。采用環(huán)梁節(jié)點(diǎn)，須預(yù)先在鋼管上焊接抗剪環(huán)箍，且定位要求精確。當(dāng)施工期間地下室標(biāo)高發(fā)生改動時，其處理措施相當(dāng)麻煩，因?yàn)楝F(xiàn)場補(bǔ)焊環(huán)箍操作困難，而且管內(nèi)混凝土可能因溫度過高而影響受力性能。
3.3鋼管柱吊裝的垂直度控制。由于逆作法的施工工藝的特殊性，決定了地下室的豎向構(gòu)件必須采用鋼管柱或格構(gòu)式鋼柱，而吊裝這一豎向構(gòu)件時如何控制垂直度成為關(guān)鍵因素，先在樁頂標(biāo)高以下1m處安設(shè)一定位鋼板，定位鋼板有三個調(diào)節(jié)螺栓，以調(diào)節(jié)鋼板水平，鋼管柱中部采用鋼筋制成籠狀定位架，在地面也設(shè)有井字形定位木架，實(shí)踐證明，這種定位方法取得較高的精度，可以滿足工程需要。
3.4地下室樓面梁與連續(xù)墻的連接。在逆作法工程中。內(nèi)襯墻尚未完成，邊跨的樓面梁一端支承在鋼管柱上，另一端則必須支承在地下連續(xù)墻上。原設(shè)計(jì)思路在地下連續(xù)墻鋼筋籠中預(yù)埋鋼筋，地下室開挖后鑿去砼保護(hù)層后，扳出鋼筋與梁鋼筋焊接即可，但由于施工誤差及建筑方案修改，這些預(yù)埋鋼筋位置偏差太大而失去作用，實(shí)際施工中采用植筋的辦法解決，因連續(xù)墻中鋼筋太密，將梁端彎矩適當(dāng)調(diào)幅到跨中。
3.5底板周邊連續(xù)墻連接處止水措施。這個部位的止水成功與否對整個地下室的止水乃至使用安全有著決定性作用。地下連續(xù)墻鋼筋籠中與底板位置預(yù)埋一豎向鋼板，澆筑底板前焊接一水平止水鋼板，實(shí)際效果非常理想，底板周邊未發(fā)現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。
3.6樁基類型的確定。從鋼管柱安裝定位的要求來看，人工挖孔樁是較好的選擇，曾在另一個工程中使用鉆孔灌注樁，由于泥漿的擾動，鋼管柱難以保證垂直度，開挖后發(fā)現(xiàn)偏心較大。
4.國內(nèi)外應(yīng)用及發(fā)展
推廣應(yīng)用逆作法，能夠提高地下工程的安全性，可以大大節(jié)約工程造價，縮短施工工期，防止周圍地基出現(xiàn)下沉，是一種很有發(fā)展前途和推廣價值的深基坑支護(hù)技術(shù)，在遼寧、上海、廣州這類地區(qū)應(yīng)用逆作法施工高層建筑深基坑較多。較典型的有上海特種基礎(chǔ)工程研究所辦公樓，位于上海西南角徐家匯天鑰橋路。該建筑物地下2層，地上5層，底板埋置深度為-7.30m。為了探索基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與上部結(jié)構(gòu)同時施工，以期縮短施工總工期，大樓采用了逆作法施工技術(shù)并取得了成功；又如，由上海建工集團(tuán)第二建筑公司承建的500千伏世博輸變電工程以逆作法施工直徑達(dá)130米的地下四層結(jié)構(gòu)，工程總投資29億元，總建筑面積5.2萬平方米，是目前世界上最大最深的軟土層“逆作法”項(xiàng)目。國外地區(qū)比如新加坡建屋發(fā)展局開發(fā)，位于金文泰地鐵站旁邊的組屋項(xiàng)目，地下兩層，地上40層，基坑挖深11米，采用逆作法周邊地面沉降20mm，位移11mm，總造價減少新元200萬，大幅縮短工期。這些項(xiàng)目通過逆作法均取得了良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。目前，逆作法已頒列入2001年頒布的中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范；各地也陸續(xù)公布了地下室逆作法施工工法（YJGF02-96和YJGF07-98），由此可說明逆作法施工已日趨成熟，其在深基坑支護(hù)中的前景樂觀。
參考文獻(xiàn)
[1]馮昆榮，曹少偉．逆作法施工的技術(shù)特點(diǎn)及要求[J]．重慶建筑，2008.
[2]將曙杰.逆作法化解高層建筑施工難題[N].北京:中國建設(shè)報,2006.
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