探析逆作法施工技术的施工原理及技术措施

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探析逆作法施工技术的施工原理及技术措施

山东茂隆新材料 2020-11-16 2754


随着经济的迅速发展,高层建筑如雨后春笋般纷纷涌起。在多数地下室的施工中,均采用传统的正作法程序,即:开挖基坑——施工基桩——施工底板——施工地下室竖向构件——施工地下室梁板。地下室施工耗费的时间占了整栋楼相当大的比例。近几年来,一种“逆作法”施工新技术正被逐渐运用并趋于成熟。该技术适用于市区建筑密度大,邻近建筑物及周围环境对沉降变形敏感,施工场地狭窄,施工工期紧张,地基软土层厚等工程情况,对于三层及以上的地下室效果尤为明显。

  一、逆作法施工技术的原理

  先沿建筑物地下室轴线或周围施工地下连续墙或其他支护结构,同时建筑物内部的有关位嚣浇筑或打下中间支承桩和柱,作为施工期间于底板封底之前承受上部结构自重和施工荷载的支撑。然后施工地面一层的梁板楼面结构,作为地下连续墙刚度很大的支撑,随后逐层向下开挖土方和浇筑各层地下结构,直至底板封底。同时,由于地面一层的楼面结构已完成,为上部结构施工创造了条件,所以可以同时向上逐层进行地上结构的施工。如此地面上、下同时进行施工,直至工程结束。

  二、逆作法分类

  (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。楼盖混凝土为整体浇筑,然后在其下掏土,通过楼盖中的预留孔洞向外运土并向下运入建筑材料。

  (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)部分逆作法:用基坑内四周暂时保留的局部土方对四周围护结构形成水平抵挡,抵消侧向压力所产生的一部分位移。

  (4)分层逆作法:此方法主要是针对四周尉护结构,是采用分层逆作,不是先一次整体施工完成。分层逆作四周的围护结构是采用土钉墙。

  三、逆作法施工工艺特点

  (1)可使建筑物上部结构的施工和地下基础结构施工平行立体作业,在建筑规模大、上下层次多时,大约可节省工时1/3。

  (2)受力良好合理,围护结构变形量小,因而对邻近建筑的影响亦小。

  (3)施工可少受风雨影响,且土方开挖可较少或基本不占总工期。

  (4)最大限度利用地下空间,扩大地下室建筑面积。

  (5)一层结构平面可作为工作平台,不必另外架设开挖工作平台与内撑,这样大幅度削减了支撑和工作平台等大型临时设施,减少了施工费用。

  (6)由于开挖和施工的交错进行,逆作结构的自身荷载由立柱直接承担并传递至地基,减少了大开挖时卸载对持力层的影响,降低了基坑内地基回弹量。

  (7)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。但这些技术问题相信很快会得到解决。

  四、逆作法施工技术的要点

  1、设计中应进行逆向思维。在正作法中,地下室的剪力墙如核心筒、人防墙及地下室外墙等作为竖向构件承担荷载。但在逆作法中,剪力墙是先施工上一层,再施工下一层,受力模式已发生变化,故建立计算模型时应按大梁输入。

  2、钢管柱与梁板的连接。采用环梁节点,须预先在钢管上焊接抗剪环箍,且定位要求精确。当施工期间地下室标高发生改动时,其处理措施相当麻烦,因为现场补焊环箍操作困难,而且管内混凝土可能因温度过高而影响受力性能。

  3、钢管柱吊装的垂直度控制。由于逆作法的施工工艺的特殊性,决定了地下室的竖向构件必须采用钢管柱或格构式钢柱,而吊装这一竖向构件时如何控制垂直度成为关键因素,先在桩顶标高以下1米处安设一定位钢板,定位钢板有三个调节螺栓,以调节钢板水平,钢管柱中部采用钢筋制成笼状定位架,在地面也设有井字形定位木架,实践证明,这种定位方法取得较高的精度,可以满足工程需要。

  4、地下室楼面梁与连续墙的连接。在逆作法工程中。内衬墙尚未完成,边跨的楼面梁一端支承在钢管柱上,另一端则必须支承在地下连续墙上。原设计思路在地下连续墙钢筋笼中预埋钢筋,地下室开挖后凿去砼保护层后,扳出钢筋与梁钢筋焊接即可,但由于施工误差及建筑方案修改,这些预埋钢筋位置偏差太大而失去作用,实际施工中采用植筋的办法解决,因连续墙中钢筋太密,将梁端弯矩适当调幅到跨中。

  5、底板周边连续墙连接处止水措施。这个部位的止水成功与否对整个地下室的止水乃至使用安全有着决定性作用。地下连续墙钢筋笼中与底板位置预埋一竖向钢板,浇筑底板前焊接一水平止水钢板,实际效果非常理想,底板周边未发现渗漏现象。

  6、桩基类型的确定。从钢管柱安装定位的要求来看,人工挖孔桩是较好的选择,笔者曾在另一个工程中使用钻孔灌注桩,由于泥浆的扰动,钢管柱难以保证垂直度,开挖后发现偏心较大。

  五、经济效益

  采用逆作法,一般地下室外墙与基坑围护墙采用两墙合一的形式,一方面省去了单独设立的围护墙,另一方面可在工程用地范围内最大限度扩大地下室面积,增加有效使用面积。此外,围护墙的支撑体系由地下室楼盖结构代替,省去大量支撑费用。而且楼盖结构即支撑体系,还可以解决特殊平面形状建筑或局部楼盖缺失所带来的布置支撑的困难,并是受力更加合理。由于上述原因,再加上总工期的缩短,因而在软土地区对于具有多层地下室的高层建筑,采用逆作法施工具有明显的经济效益。一般可节省地下结构总造价的25%~35%。

  六、环境效益

  (1)噪音方面:由于逆作法在施工地下室时是采用先表层楼面整体浇筑,再向下挖土施工,故其在施工中的噪音因表层楼面的阻隔而大大降低,从而避免了因夜间施工噪音问题而延误工期。

  (2)扬尘方面:通常的地基处理采取开敞开挖手段,产生了大量的建筑灰尘,从而影响了城市的形象;采用逆作法施工,由于其施工作业在封闭的地表下,可以最大限度的减少扬尘。

  七、社会效益

  (1)交通方面:由于逆作法的采取表层支撑,底部施工的作业方法,故在城市交通土建中大有用武之地,它可以在地面道蹄继续通车的情况下,进行道路地下作业,从而避免了因堵车绕道而产生的损失。

  (2)采用了逆作法,+0.00层平板结构先完成,可以利用结构本身作内支撑。由于结构本身的侧向刚度是无限大的,且压缩变形值相

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对围护桩的变形要求来讲几乎等于零。因此,可以从根本上解决支护桩的侧向变形,从而使周围环境不至出现因变形值过大而导致路面沉陷、基础下沉等问题,保证了周围建筑物的安全。

  (3)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。我国是个地震多发区,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最小,逆作法施工便具有这样的优点,所以在深基坑支护中大量运用逆作法具有广泛的社会效益。

  目前,逆作法已颁列入2001年颁布的中华人民共和国国家标准建筑地基基础设计规范;各地也陆续公布了地下室逆作法施工工法(YJGF02-96)和(YJGF07-98),由此可说明逆作法施工已日趋成熟,其在深基坑支护中的前景乐观。如果说上个世纪是逆作法起步时期,紧接着在全国范围内迅速发展和大量应用之后,如今它正处于技术成熟期,将会有更大发展的全盛时期。


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