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探析逆作法施工技術(shù)的施工原理及技術(shù)措施

2010-09-25 16:00  來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)  【  【打印】【我要糾錯(cuò)】

  隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,高層建筑如雨后春筍般紛紛涌起。在多數(shù)地下室的施工中,均采用傳統(tǒng)的正作法程序,即:開挖基坑——施工基樁——施工底板——施工地下室豎向構(gòu)件——施工地下室梁板。地下室施工耗費(fèi)的時(shí)間占了整棟樓相當(dāng)大的比例。近幾年來(lái),一種“逆作法”施工新技術(shù)正被逐漸運(yùn)用并趨于成熟。該技術(shù)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)于三層及以上的地下室效果尤為明顯。

  一、逆作法施工技術(shù)的原理

  先沿建筑物地下室軸線或周圍施工地下連續(xù)墻或其他支護(hù)結(jié)構(gòu),同時(shí)建筑物內(nèi)部的有關(guān)位囂澆筑或打下中間支承樁和柱,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。然后施工地面一層的梁板樓面結(jié)構(gòu),作為地下連續(xù)墻剛度很大的支撐,隨后逐層向下開挖土方和澆筑各層地下結(jié)構(gòu),直至底板封底。同時(shí),由于地面一層的樓面結(jié)構(gòu)已完成,為上部結(jié)構(gòu)施工創(chuàng)造了條件,所以可以同時(shí)向上逐層進(jìn)行地上結(jié)構(gòu)的施工。如此地面上、下同時(shí)進(jìn)行施工,直至工程結(jié)束。

  二、逆作法分類

  (1)全逆作法:利用地下各層鋼筋混凝土肋形樓板對(duì)四周圍護(hù)結(jié)構(gòu)形成水平支撐。樓蓋混凝土為整體澆筑,然后在其下掏土,通過(guò)樓蓋中的預(yù)留孔洞向外運(yùn)土并向下運(yùn)入建筑材料。

  (2)半逆作法:利用地下各層鋼筋混凝土肋形樓板中先期澆筑的交叉格形肋梁,對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)形成框格式水平支撐,待土方開挖完成后再二次澆筑肋形樓板。

  (3)部分逆作法:用基坑內(nèi)四周暫時(shí)保留的局部土方對(duì)四周圍護(hù)結(jié)構(gòu)形成水平抵擋,抵消側(cè)向壓力所產(chǎn)生的一部分位移。

  (4)分層逆作法:此方法主要是針對(duì)四周尉護(hù)結(jié)構(gòu),是采用分層逆作,不是先一次整體施工完成。分層逆作四周的圍護(hù)結(jié)構(gòu)是采用土釘墻。

  三、逆作法施工工藝特點(diǎn)

  (1)可使建筑物上部結(jié)構(gòu)的施工和地下基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工平行立體作業(yè),在建筑規(guī)模大、上下層次多時(shí),大約可節(jié)省工時(shí)1/3。

  (2)受力良好合理,圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形量小,因而對(duì)鄰近建筑的影響亦小。

  (3)施工可少受風(fēng)雨影響,且土方開挖可較少或基本不占總工期。

  (4)最大限度利用地下空間,擴(kuò)大地下室建筑面積。

  (5)一層結(jié)構(gòu)平面可作為工作平臺(tái),不必另外架設(shè)開挖工作平臺(tái)與內(nèi)撐,這樣大幅度削減了支撐和工作平臺(tái)等大型臨時(shí)設(shè)施,減少了施工費(fèi)用。

  (6)由于開挖和施工的交錯(cuò)進(jìn)行,逆作結(jié)構(gòu)的自身荷載由立柱直接承擔(dān)并傳遞至地基,減少了大開挖時(shí)卸載對(duì)持力層的影響,降低了基坑內(nèi)地基回彈量。

  (7)逆作法存在的不足,如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。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。但這些技術(shù)問(wèn)題相信很快會(huì)得到解決。

  四、逆作法施工技術(shù)的要點(diǎn)

  1、設(shè)計(jì)中應(yīng)進(jìn)行逆向思維。在正作法中,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。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。

  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、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1米處安設(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。

  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。

  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。

  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,筆者曾在另一個(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,開挖后發(fā)現(xiàn)偏心較大。

  五、經(jīng)濟(jì)效益

  采用逆作法,一般地下室外墻與基坑圍護(hù)墻采用兩墻合一的形式,一方面省去了單獨(dú)設(shè)立的圍護(hù)墻,另一方面可在工程用地范圍內(nèi)最大限度擴(kuò)大地下室面積,增加有效使用面積。此外,圍護(hù)墻的支撐體系由地下室樓蓋結(jié)構(gòu)代替,省去大量支撐費(fèi)用。而且樓蓋結(jié)構(gòu)即支撐體系,還可以解決特殊平面形狀建筑或局部樓蓋缺失所帶來(lái)的布置支撐的困難,并是受力更加合理。由于上述原因,再加上總工期的縮短,因而在軟土地區(qū)對(duì)于具有多層地下室的高層建筑,采用逆作法施工具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。一般可節(jié)省地下結(jié)構(gòu)總造價(jià)的25%~35%。

  六、環(huán)境效益

  (1)噪音方面:由于逆作法在施工地下室時(shí)是采用先表層樓面整體澆筑,再向下挖土施工,故其在施工中的噪音因表層樓面的阻隔而大大降低,從而避免了因夜間施工噪音問(wèn)題而延誤工期。

  (2)揚(yáng)塵方面:通常的地基處理采取開敞開挖手段,產(chǎn)生了大量的建筑灰塵,從而影響了城市的形象;采用逆作法施工,由于其施工作業(yè)在封閉的地表下,可以最大限度的減少揚(yáng)塵。

  七、社會(huì)效益

  (1)交通方面:由于逆作法的采取表層支撐,底部施工的作業(yè)方法,故在城市交通土建中大有用武之地,它可以在地面道蹄繼續(xù)通車的情況下,進(jìn)行道路地下作業(yè),從而避免了因堵車?yán)@道而產(chǎn)生的損失。

  (2)采用了逆作法,+0.00層平板結(jié)構(gòu)先完成,可以利用結(jié)構(gòu)本身作內(nèi)支撐。由于結(jié)構(gòu)本身的側(cè)向剛度是無(wú)限大的,且壓縮變形值相對(duì)圍護(hù)樁的變形要求來(lái)講幾乎等于零。因此,可以從根本上解決支護(hù)樁的側(cè)向變形,從而使周圍環(huán)境不至出現(xiàn)因變形值過(guò)大而導(dǎo)致路面沉陷、基礎(chǔ)下沉等問(wèn)題,保證了周圍建筑物的安全。

  (3)采用逆作法施工,地下連續(xù)墻與土體之間粘結(jié)力和摩擦力不僅可利用來(lái)承受垂直荷載,而且還可充分利用它承受水平風(fēng)力和地震作用所產(chǎn)生建筑物底部巨大水平剪力和傾覆力矩,從而大大提高了抗震效應(yīng)。我國(guó)是個(gè)地震多發(fā)區(qū),對(duì)地震的防治是必不可少的,從建筑業(yè)角度來(lái)說(shuō),采用適宜的施工工藝便可將地震帶來(lái)的危害降低到最小,逆作法施工便具有這樣的優(yōu)點(diǎn),所以在深基坑支護(hù)中大量運(yùn)用逆作法具有廣泛的社會(huì)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。如果說(shuō)上個(gè)世紀(jì)是逆作法起步時(shí)期,緊接著在全國(guó)范圍內(nèi)迅速發(fā)展和大量應(yīng)用之后,如今它正處于技術(shù)成熟期,將會(huì)有更大發(fā)展的全盛時(shí)期。

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