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(shí)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(shí)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(gè)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(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,高層建筑越來(lái)越多,建筑物基礎(chǔ)也越建越深,對(duì)深基坑的開(kāi)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(duì)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(kāi)敞式施工,即用支護(hù)結(jié)構(gòu)圍護(hù)后垂直開(kāi)挖,或用大放坡開(kāi)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(shí)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(shí)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(kāi)挖土方和施工地下各層結(jié)構(gòu),直至底板封底。同時(shí),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(shí)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(shí)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(duì)沉降變形敏感,施工場(chǎng)地狹窄,施工工期緊張,地基軟土層厚等工程情況,對(duì)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(shí),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(shí),一般只有地下第一層占絕對(duì)工期,其他各層地下室可與地上結(jié)構(gòu)同時(shí)施工,不占絕對(duì)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(huì)增加費(fèi)用,而在用“逆作法”施工時(shí),土方開(kāi)挖后是利用地下室結(jié)構(gòu)本身來(lái)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(shí)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(shí)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(shí),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(wú)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(shí),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(shí)為了滿足施工時(shí)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(guò)來(lái)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(shí),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(wú)法調(diào)整高度,如遇較大層高的地下室,有時(shí)需另設(shè)臨時(shí)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(cè),若待開(kāi)挖完畢后再檢測(cè),則需考慮上部結(jié)構(gòu)不斷加載所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn),且開(kāi)挖后樁基檢測(cè)時(shí)受樓層高度操作空間的限制,增加因采取措施進(jìn)行檢測(cè)的成本。但這些技術(shù)問(wèn)題相信很快會(huì)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(shí)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(dòng)時(shí),其處理措施相當(dāng)麻煩,因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)焊環(huán)箍操作困難,而且管內(nèi)混凝土可能因溫度過(guò)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(shí)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(gè)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(kāi)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(gè)部位的止水成功與否對(duì)整個(gè)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(lái)看,人工挖孔樁是較好的選擇,曾在另一個(gè)工程中使用鉆孔灌注樁,由于泥漿的擾動(dòng),鋼管柱難以保證垂直度,開(kāi)挖后發(fā)現(xiàn)偏心較大。
4.國(guó)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(jià),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(jià)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(shí)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(wàn)平方米,是目前世界上最大最深的軟土層“逆作法”項(xiàng)目。國(guó)外地區(qū)比如新加坡建屋發(fā)展局開(kāi)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(jià)減少新元200萬(wàn),大幅縮短工期。這些項(xiàng)目通過(guò)逆作法均取得了良好的社會(huì)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(guó)國(guó)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(shuō)明逆作法施工已日趨成熟,其在深基坑支護(hù)中的前景樂(lè)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.
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