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详细介绍
建筑工程中逆作法施工技术的实际应用
来源:江西省鑫隆建筑有限公司 作者:江西省鑫隆建筑有限公司 点击数:826

0前言

随着我国经济的发展,城市高层建筑也越来越多,随之而来的是各种地下室形式也层出不穷,地下室的施工工艺也不断发展。“逆作法”是近些年来兴起的新型地下室施工工艺。“逆作法”是一种“封闭式”施工方法,相对传统地下室的“敞开式”工艺来说,具有自身的特点。其工艺原理是:先沿建筑物周围施工地下连续墙,在建筑物内按柱网轴线施工柱下支承桩,然后进行首层施工,完成后同时施工地上、地下结构,待地下室大底板完成后,再进行复合柱、复合墙的施工。该法的*特点是利用柱下桩及基坑周边地下连续墙围护作为逆作法施工期间承重地上、地下结构的荷载及其施工荷载,利用地下室楼板,作为基坑施工的支撑。这样不仅能保护周边环境,且具有施工工期快,支护费用省等优点。

1特点

1.1“逆作法”优点

如前所述,“逆作法”是先施工完一层顶板及相应的结构,给地下、地上提供一个很好的施工作业面,这样地上、地下可以同时进行施工,进而缩短工期。之外,由于楼板代替支撑,其刚度远大于支撑,故周边环境得到了有效保护。

逆作法施工是由多种工艺组合而成。其施工的施工流程一般为:准备→边桩→结构顶板→负一层土方开挖→钢筋绑扎浇筑负一层结构→负二层土方开挖→钢筋绑扎浇筑负二层结构→依次循环。根据施工工艺的不同,“逆作法”可以分为以下几类:

(1)全逆作法:利用地下各层钢筋混凝土肋形楼板对四周围护结构形成水平支撑。

(2)半逆作法:利用地下各层钢筋混凝土肋形楼板中先期浇筑的交叉格形肋梁,对围护结构形成框格式水平支撑,待土方开挖完成后再二次浇筑肋形楼板。

(3)分层逆作法:此方法主要是针对四周围护结构,采用分层逆作,不是一次整体施工完成。

1.2“逆作法”施工难点

因为结构自上至下施工,逆作法*应重视防水及施工缝处理,由地下连续墙或带止水的排桩墙构成的围护结构是逆作法施工的前提条件,墙式支护结构的施工质量及止水效果是逆作法施工的第1个关键。在基坑内土方未完全开挖的情况下施工结构柱网,有效地解决结构竖向荷载的传递是第2个关键。

逆作法存在的不足,如逆作法支撑位置受地下室层高的限制,无法调整高度,如遇较大层高的地下室,有时需另设临时水平支撑或加大围护墙的断面及配筋。由于挖土是在顶部封闭状态下进行,基坑中还分布有一定数量的中间支承柱和降水用井点管,目前尚缺乏小型、灵活、高效的小型挖土机械,使挖土的难度增大。

2工程应用

2.1工程概况

某商业会展中心,占地面积8 788.537 m2,建筑基底面积5 560 m2,地上建筑面积10 823.1 m2,地下建筑面积8 900 m2(拟设置二层地下室),总建筑面积19 723.10 m2,基础形式为人工挖孔桩,基坑支护为“搅拌桩+旋喷桩+喷锚网+放坡”。采用逆作法施工,地下连续墙与土体之间粘结力和摩擦力不仅可利用来承受垂直荷载,而且还可充分利用它承受水平风力和地震作用所产生建筑物底部巨大水平剪力和倾覆力矩,从而大大提高了抗震效应。

因该工程体量大、工期紧,为确保工程如期交付使用,同意建设单位提出地下室主体结构采用“逆做法”施工方案。

该工程是以人工挖孔桩中预埋钢柱作为中间逆作柱,利用逆作柱作各层面的支撑承重,由首层楼板作为水平分界层,同时向分界层上下各层组织施工,并把逆作柱逐层处理成原设计的结构柱,柱及逆作柱承受临时施工的全部荷载,并将荷载传至人工挖孔桩基础。

逆作法施工随之带来了需要解决的问题之一,即本道水平支撑结构施工完毕后进行下一步土方开挖时,已施工完毕的水平支撑结构悬空了,需要设计竖向承重构件来承受各道水平支撑向下传递的荷载,工程设计中通长采用钢格构柱来作为竖向承重构件使用。钢格构柱在工程桩基施工阶段预埋在灌注桩顶,土方开挖后格构柱露出,基坑各道水平支撑结构与之连接,其荷载通过钢格构柱竖向传递到灌注桩,以解决逆作法施工中水平支撑结构荷载的竖向传递问题。其中框架柱与格构柱重合位置的柱头施工较为复杂,柱头插筋就是逆作法*重要的施工工序之一,其施工质量直接关系到工程的结构安全。结合该工程特点,工程的重点或难点主要有:

(1)降排水及水位监测;

(2)基坑周边支护;

(3)土方开挖;

(4)结构变形监测;

(5)地下室防水;

(6)地下室结构的防裂、抗渗措施。

2.2施工部属

(1)监测系统安装与降水

土方开挖阶段基坑边坡土体及上部主体结构由业主委托专业公司进行监测,监测边坡土体稳定性及建筑物沉降,发现异常情况如变形速率突变、超过允许或设计变形量(沉降量)及其它突发情况应立即停止土方开挖,及时将情况向监理公司、建设单位汇报,并采取应急措施防止发生安全质量事故。

(2)±0.00梁板混凝土浇筑

现有场地平均标高为5.5m左右,±0.00相对于*高程+9.13 m,两者高差3.13 m左右,满足模板支设空间要求,采用钢管木模板体系支设梁板模。

(3)土方开挖

在±0.00 m梁板混凝土浇筑完毕28 d,且在预应力张拉完成以后,地下室土方开挖随即开始,开挖采用机械与人工配合方式,机械以小型挖掘机械为主。在北侧附近各设一个出土口,出土口规格7 000mm×6 000 mm,2个出土口配备一台龙门吊车,在洞口上方安装龙门吊,直接将地下室土方调运至自卸汽车。

(4)安装钢管柱

地下室钢管柱定位器在人工挖孔桩桩芯混凝土浇筑至设计标高时预先埋设,或者人工挖孔桩浇至承台底150 mm,清理浮浆安装定位器后按设计要求浇筑混凝土。应注意校核定位器轴线偏差在允许范围之内,桩基础检测完毕并合格后即分段安装钢管柱,同时在钢管柱底部浇灌1 500 mm高C35柱芯混凝土,以增强其底部节点的受力性能。

(5)±0.00 m梁板混凝土浇筑

现场实际场地平均高程为6.0 m左右,若±0.00m相当于*标高9.13m,高差近3.13m,将现有场地平整好后用100厚C15混凝土硬化,在硬化的地面上采用钢管木模板支撑体系浇筑±0.00 m梁板混凝土。梁与钢管柱节点处理按设计图纸施工,同时在指定位置预留出土口。

(6)土方开挖

±0.00 m梁板混凝土达到设计强度百分百后,进行预应力张拉,在拆除支撑系统后即可开始土方开挖,开挖首先用人工自预留洞口开挖,具有一定工作面后由小型挖掘机械施工,出土方式拟同时采用2种方案:

①在地下室北侧2个出土预留洞口,采用龙门吊将土方由洞口直接调运至自卸汽车,以免在边坡周边堆放过多土方,防止边坡失稳。

②在地下室南侧,利用○E-○A区段以开挖的基坑从侧面向地下室里侧开挖。

随着开挖的进行,土钉支护、喷锚网等各种边坡支护形式按相应的支护方案同步施工,避免超挖。在开挖至地下一层板面标高以上500 mm时,应停止开挖,对钢管柱进行临时加固(具体是否需要临时加固,须设计院进行受力分析)。

(7)地下室底板混凝土浇筑

即按通常做法做承台砖胎膜(按整板形式考虑,不设地梁)、C10场地硬化,硬化后做底板防水基层、防水层、防水保护层,然后绑扎底板钢筋,浇筑底板混凝土。

2.3逆做法施工要点

(1)西侧土方开挖与外运

首层结构完成并达到一定强度后,须进行出土口的布置和垂直出土龙门吊的安装,土石方开挖采用大面积暗挖,用小型挖土机挖土石方,并辅以人工开挖及修方,运输距离远的,可考虑用履带推土机推运至出土口附近,再由挖土机装斗,龙门吊吊出基坑,直接装汽车运出场外。

每个出土口安排3台小型挖土机施工,2台开挖作业,1台装斗作业,另预备40人作基坑壁、柱面的修方。龙门吊轨道须经过部分首层楼板,对此范围的梁板在结构施工前配筋应做必要的加强处理,满足施工需要。南侧根据○E-○A基坑开挖情况从多个位置向里开挖,土方可由推土机推至堆土点,再集中外运。

(2)北侧土方开挖与外运

首层结构完成并达到一定强度后,首先开挖搅拌桩与地下室外边线12.0 m范围的土方,并留设出土坡道。坡道形成后,安排6台小型挖土机和3台中型挖土机施工,在场地具备工作面后再安排3台推土机将里面的土方推运至装车点。

为加快施工进度,根据现场实际情况,计划在现场南侧设一个临时堆土场地,确保白天、晚上均能进行挖土工作,提高晚上土石方外运的强度。根据经验,土方外运速度可按6 500 m3/d计算。

(3)逆作法施工的坑内降水

挖土时要保证各降水井及时抽水,根据现场开挖情况在地下室内部设集水坑和排水沟。

(4)在施工人工挖孔桩护壁时即进行钢管定位

预埋件的安装,浇筑桩芯混凝土后,在混凝土初凝前应严格按设计要求剔除桩顶的浮渣层。同时,做好钢管柱定位器的安装、固定和位置校核的工作。钢管柱加工时一次成型,放入桩孔,套于定位器上,并在桩孔壁和钢管外壁之间的空隙中按设计要求填砂。

(5)逆作法施工的钢筋工程

地下室楼板、梁与地下墙、中间柱的连接,均按设计图的要求采用预埋钢板或插筋,然后与梁板内的钢筋焊接或机械连接。

2.4逆作法施工的安全措施

(1)逆作施工时,坑洞和孔洞较多,要设围护栏杆,上下要设有专用上、下人梯,垂直孔洞的防护应有专项安全方案和具体要求。

(2)地下通风、用电和照明,应保证现场施工的要求。

(3)利用有效的监测手段进行信息化施工,如发现有地面异常等不利征兆,必须加强监测,并立即采取安全措施处理。

(4)认真研究钻探资料,分析地质情况,对可能出现的地质不良现象和有害气体等情况,须作出预防措施和应急措施。

(5)施工过程中,应密切注意挖土和排水时基坑的安全,挖土机不得碰撞梁板及支撑柱结构。

3结语

“逆作法”,是高层建筑主体施工的一种合理缩短工期,提高经济效益的施工方法。我国是地震多发区,对地震的防治是必不可少的,从建筑业角度来说,采用适宜的施工工艺便可将地震带来的危害降低到*小,因此,逆作法施工在深基坑支护中大量运用,具有广泛的社会效益。

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