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逆作法施工在地下建筑施工中的應用

2010-10-13 17:57  來源于網絡  【  【打印】【我要糾錯】

  建筑物向空間多層與高層方向發(fā)展已成為當今城市建設取得綜合經濟效益的主要指標之一; 同時,為了最大程度地開發(fā)利用城市地下空間,許多新建以及在建工程的基坑面積和開挖深度越來越大,地下建筑面積超過數萬平方米并且?guī)в袔讓拥叵率业墓こ桃苍絹碓狡毡,深基坑工程呈現出了面積大、開挖深、工期緊、周邊環(huán)境復雜等的特點。然而,很多時候卻存在施工場地狹小、建筑物密集、地質條件復雜、城市地下管線縱橫交錯等問題。解決工程的地下施工成了一個很重要的問題。

  一、傳統(tǒng)地下施工方法概述

  1、傳統(tǒng)地下施工法。進行地下建筑施工的時候需要先挖出相應的空間,接下來才能進行襯砌,開挖空間的施工方法也不全雷同,主要考慮工程的場地、環(huán)境、地質等條件的影響。地質、地形、環(huán)境條件及埋置深度是制約采用施工方法的主要因素,特別是埋置深度的影響較大。傳統(tǒng)的施工在建筑物密集地區(qū)多采用支護結構,利用合適的支護結構圍護基坑后垂直開挖,待基坑向下挖土至設計標高后,澆筑鋼筋硅底板,然后再由下而上逐層施工地下結構,最后再進行地上結構的施工。

  2、傳統(tǒng)施工法存在問題。然而,對于深度大的地下結構,用上述傳統(tǒng)施工方法進行施工,存在一系列的問題。首先是建筑物密集地區(qū)深度大的地下室需要設置強大的支護結構,強調保護周圍環(huán)境的重要性,對支護結構多為變形控制,需用大量大直徑的灌注樁或地下連續(xù)墻,需設多層支撐或土層錨桿,導致費用升高;第二是施工灌注樁和地下連續(xù)墻都需要一定的工期,隨著挖土的加深尚需逐層加設支撐,而養(yǎng)護也需較長時間,再加上拆撐和換撐更是施工工期延長;第三是雖然選用了截面較大的圍護墻和支撐,但其剛度相對于地下結構本身的結構尚小很多,都會有一定的變形,影響周圍的環(huán)境。

  二、逆作法施工

  逆作法的工作過程不同于傳統(tǒng)施工法,它是先沿建筑物地下結構或周圍施工地下連續(xù)墻,同時在建筑物內部的有關位置澆筑或打下中間支撐柱,作為施工期間于地下結構底板封底之前,承受上部結構自重和施工荷載的支撐,然后挖土至地下結構一層頂板底標高或地下結構二層頂板定標高,澆筑地下一層頂板,作為地下連續(xù)墻剛度很大的水平支撐,隨后按上述方法逐層向下挖土和澆筑地下室各層的頂板,同時各層結構中的中柱或隔墻也逐層向下施工,直至地下結構底板封底,完成地下結構的施工。

  1、逆作法的優(yōu)勢。逆作法適用于建筑場地狹小,基坑較深,同時周邊環(huán)境對基坑支護結構的水平變形有嚴格要求的情況。逆作法施工在工程實踐中有全逆作法、半逆作法、部分逆作法等幾種形式。其中全逆作法施工又是應用最多和最好的。逆作法施工地下建筑相比傳統(tǒng)施工法主要有以下幾個優(yōu)點:

  (1)縮短工程施工的總工期:一般情況下只有地下一層占絕對工期,其他各層地下室可與地上結構同時施工,可以縮短工程的總工期。

  (2)對周圍環(huán)境影響。河捎诘叵率医Y構與臨時支撐相比剛度大得多,所以地下連續(xù)墻在側壓力作用下的變形就小得多。此外,澆筑后的底板成為多跨連續(xù)板結構,使底板的隆起也減少。

 。3)使底板設計趨向合理:在施工時底板的支點增多,跨度減小,較易滿足抗浮要求,甚至可減少底板配筋,使底板的結構設計趨向合理。

  (4)有利于結構抵抗水平風力和地震作用:采用逆作法施工時,地下連續(xù)墻與地下原狀土體粘結一起,地下連續(xù)墻與土體之間粘結力和摩擦力不僅可來承受垂直荷載,還可承受水平風力和地震作用。

  2、逆作法存在問題。逆作法由于其工作過程和環(huán)境的問題,導致主要存在以下一些不足:

  (1)挖土問題:第一步土方明開挖后,零層板施工,隨后土方開挖均在封閉狀態(tài)下進行。在沒有小型挖土設備的情況下,只能采用人工挖土,挖土效率不高。

  (2)梁柱節(jié)點,墻梁節(jié)點和墻板連接部位增加一些麻煩:如在這些部位提前預留預埋,留的不準確還要剔鑿,增加許多焊接工作量,工效也要降低。但只要施工質量把好關,施工誤差控制在允許范圍之內,能按照預先制定的措施順利實施,這些問題是不難解決的,增加的施工費用也不會太多。

 。3)施工材料運輸問題:由于采用了封閉式逆作法施工,向下施工的各層樓板必須留有施工洞口,以使土方外運及材料運進,那么洞口留幾個·留在什么位置·留的洞口周圍結構有無影響·如何處理·都需要認真解決。

  (4)逆作法設計和施工的配合問題:設計單位不直接參與逆作法施工過程的結構受力分析和設計,只能依靠施工單位自身的力量進行研究分析,而施工單位由于人員配備的局限性,往往沒有強大的結構分析設計隊伍,因此在進行逆作法的分析和設計時只能半經驗半理論,沒有正規(guī)的理論設計依據:同時設計單位也不參與工程的施工組織設計,因此設計單位和施工單位常常因為設計思路和施工進程發(fā)生矛盾。

  三、逆作法施工建議

  逆作法的施工工藝在具體工程應用上仍有差異,在技術上還需不斷進步和發(fā)展。還有許多課題尚待解決,要大力推廣和發(fā)展。

  1、加強對結構受力機理與沉降分析的進一步研究:逆作法施工時有一定插入深度的地下連續(xù)墻,應該加強這部分地下連續(xù)墻與基底樁土承受垂直荷載的比例的計算和分析確定;在結構已逐步形成剛性箱體的情況下,應該能夠精確計算受力與變形。

  2、加強對設計與施工一體化的研究:逆作法工程應加強設計與施工的合作,在保證結構原設計功能受力狀況下,允許施工單位按逆作法工藝重新對地下室結構進行優(yōu)化。

  3、加強逆作法施工組織技術研究:引進智能化管理化系統(tǒng),實現動態(tài)管理監(jiān)測施工,和避免不必要的損失、浪費,改變過去施工粗放的管理模式,實現集約化管理。

  4、加強逆作法施工中節(jié)點處理研究:節(jié)點是地下結構的關鍵部位,它關系到結構體系能否協(xié)調工作,能否調節(jié)樁與墻的沉降,并確保地下室功能得以實現。對節(jié)點的處理是施工的關鍵。

  結語

  逆作法施工技術是一項全新的施工工藝,其節(jié)約施工場地、加快施工進度、降低工程成本,并且該技術對基坑以外的周邊環(huán)境影響甚小。隨著科學技術的進步特別是計算機技術的普及和發(fā)展,新的機械設備和儀器的廣泛應用于工程項目上,施工能力和精度及施工組織協(xié)調能力大大提高,保證了逆作法施工技術日益走向成熟并得以大力推廣。

延伸閱讀:建筑施工 建筑物 空間
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