高层建筑中深基坑逆作法施工技术

【导读】逆作法是一项近几年新兴的基坑支护技术,它是施工高层建筑多层地下室和其他多层地下结构的有效方法.逆作法则解决了这一难题,它的工艺原理是：先沿建筑物地下室边轴线施工地下连续墙、支护桩或其他支护结构,同时按设计支撑图在建筑物内部的有关位置浇筑或施工中间支承桩和柱,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.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1m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.

【关 键 词】逆作法,原理,施工工艺

引言

随着国民经济的发展,高层建筑越来越多,建筑物基础也越建越深,对深基坑的开挖支护技术提出了新的要求.逆作法是一项近几年新兴的基坑支护技术,它是施工高层建筑多层地下室和其他多层地下结构的有效方法.

1.工艺原理

逆作法是相对于建筑物施工的常规顺序而言的.施工多层地下室传统的的方法是开敞式施工,即用支护结构围护后垂直开挖,或用大放坡开挖,挖至设计标高后浇筑钢筋混凝土底板,再由下而上逐层施工地下室结构,待地下结构完成后再进行地上结构施工.上述施工方法地下室施工耗费的时间占了整栋楼相当大的比例.逆作法则解决了这一难题,它的工艺原理是：先沿建筑物地下室边轴线施工地下连续墙、支护桩或其他支护结构,同时按设计支撑图在建筑物内部的有关位置浇筑或施工中间支承桩和柱,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.然后先施工首层的梁板结构,作为地下连续墙第一道水平支撑,随后逐层向下开挖土方和施工地下各层结构,直至底板封底.同时,由于首层结构已完成,为上部结构施工创造了条件,因此在往下施工的同时可以顺作向上逐层进行地上结构的施工.如此地上、地下同时进行施工,直至工程结束.

实践证明,逆作法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,对三层及以上的地下室工程尤其明显.

2.施工工艺特点

逆作法施工可分为全逆作法、半逆作法,部分逆作法和分层逆作法.免费论文网.与传统顺序施工方法比较,用逆作法施工高层建筑多层地下室或地下结构有下述技术特点：

2.1缩短工程施工的总工期.传统方法施工时,其总工期为地下结构加地上结构,再加上装修等总工期,而用“逆作法”方法施工时,一般只有地下第一层占绝对工期,其他各层地下室可与地上结构同时施工,不占绝对工期,因此可以缩短工程的总工期.地下结构层数愈多,用“逆作法”施工则工期缩短越显著.

2.2可节省支护结构的支撑.传统方法施工,需设置强大的内部支撑或外部拉锚,这样会增加费用,而在用“逆作法”施工时,土方开挖后是利用地下室结构本身来支撑,作为支护结构的连续墙可省去支护结构的临时支撑.

2.3基坑变形小,相邻建筑物沉降少.减小基坑变形及相邻建筑物等的沉降在“逆作法”施工中,是利用逐层浇筑的地下室结构作为周围支护结构地下连续的内部支撑.由于地下室结构与临时支撑相比刚度大得多,所以地下连续墙在侧压力作用下的变形就小得多,同时,由于中间支撑柱的存在,使底板增加了支点,浇筑后的底板成为多跨连续板结构,与无中间支承柱的情况相比跨度较小,从而使底板的隆起也减少.因此“逆作法”施工能减少基坑变形,且能使相邻建筑物、道路和地下管线等的沉降减少.

2.4逆作法存在的不足.免费论文网.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.结构先预留需后接的节点及施工缝较多,技术处理较难.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.不利于桩基础的检测,若待开挖完毕后再检测,则需考虑上部结构不断加载所带来的风险,且开挖后桩基检测时受楼层高度操作空间的限制,增加因采取措施进行检测的成本.但这些技术问题相信很快会得到解决.

3.工艺流程要点

3.1设计中应进行逆向思维.传统做法中,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.免费论文网.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.

3.2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.

3.3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1m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.

3.4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.

4.国内外应用及发展

推广应用逆作法,能够提高地下工程的安全性,可以大大节约工程造价,缩短施工工期,防止周围地基出现下沉,是一种很有发展前途和推广价值的深基坑支护技术,在辽宁、上海、广州这类地区应用逆作法施工高层建筑深基坑较多.较典型的有上海特种基础工程研究所办公楼,位于上海西南角徐家汇天钥桥路.该建筑物地下2层,地上5层,底板埋置深度为-7.30m.为了探索基础结构与上部结构同时施工,以期缩短施工总工期,大楼采用了逆作法施工技术并取得了成功；又如,由上海建工集团第二建筑公司承建的500千伏世博输变电工程以逆作法施工直径达130米的地下四层结构,工程总投资29亿元,总建筑面积5.2万平方米,是目前世界上最大最深的软土层“逆作法”项目.国外地区比如新加坡建屋发展局开发,位于金文泰地铁站旁边的组屋项目,地下两层,地上40层,基坑挖深11米,采用逆作法周边地面沉降20mm,位移11mm,总造价减少新元200万,大幅缩短工期.这些项目通过逆作法均取得了良好的社会效益和经济效益.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.

[1]参考文献[1]冯昆荣,曹少伟.逆作法施工的技术特点及要求[J].重庆建筑,2008.

[2]将曙杰.逆作法化解高层建筑施工难题[N].北京：中国建设报,2006.