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高層建筑中深基坑逆作法施工技術(shù)建筑工程論文
導(dǎo)讀：逆作法是一項(xiàng)近幾年新興的基坑支護(hù)技術(shù)，它是施工高層建筑多層地下室和其他多層地下結(jié)構(gòu)的有效方法。逆作法則解決了這一難題，它的工藝原理是：先沿建筑物地下室邊軸線施工地下連續(xù)墻、支護(hù)樁或其他支護(hù)結(jié)構(gòu),同時(shí)按設(shè)計(jì)支撐圖在建筑物內(nèi)部的有關(guān)位置澆筑或施工中間支承樁和柱,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。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1m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。
關(guān)鍵詞：逆作法，原理，施工工藝
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高層建筑越來越多，建筑物基礎(chǔ)也越建越深，對(duì)深基坑的開挖支護(hù)技術(shù)提出了新的要求。逆作法是一項(xiàng)近幾年新興的基坑支護(hù)技術(shù)，它是施工高層建筑多層地下室和其他多層地下結(jié)構(gòu)的有效方法。
1.工藝原理
逆作法是相對(duì)于建筑物施工的常規(guī)順序而言的。施工多層地下室傳統(tǒng)的的方法是開敞式施工，即用支護(hù)結(jié)構(gòu)圍護(hù)后垂直開挖，或用大放坡開挖，挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后澆筑鋼筋混凝土底板，再由下而上逐層施工地下室結(jié)構(gòu)，待地下結(jié)構(gòu)完成后再進(jìn)行地上結(jié)構(gòu)施工。上述施工方法地下室施工耗費(fèi)的時(shí)間占了整棟樓相當(dāng)大的比例。逆作法則解決了這一難題，它的工藝原理是：先沿建筑物地下室邊軸線施工地下連續(xù)墻、支護(hù)樁或其他支護(hù)結(jié)構(gòu),同時(shí)按設(shè)計(jì)支撐圖在建筑物內(nèi)部的有關(guān)位置澆筑或施工中間支承樁和柱,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。然后先施工首層的梁板結(jié)構(gòu),作為地下連續(xù)墻第一道水平支撐,隨后逐層向下開挖土方和施工地下各層結(jié)構(gòu),直至底板封底。同時(shí),由于首層結(jié)構(gòu)已完成,為上部結(jié)構(gòu)施工創(chuàng)造了條件,因此在往下施工的同時(shí)可以順作向上逐層進(jìn)行地上結(jié)構(gòu)的施工。如此地上、地下同時(shí)進(jìn)行施工,直至工程結(jié)束。
實(shí)踐證明，逆作法適用于市區(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)三層及以上的地下室工程尤其明顯。
2.施工工藝特點(diǎn)
逆作法施工可分為全逆作法、半逆作法，部分逆作法和分層逆作法。免費(fèi)。與傳統(tǒng)順序施工方法比較，用逆作法施工高層建筑多層地下室或地下結(jié)構(gòu)有下述技術(shù)特點(diǎn)：
2.1縮短工程施工的總工期。傳統(tǒng)方法施工時(shí)，其總工期為地下結(jié)構(gòu)加地上結(jié)構(gòu)，再加上裝修等總工期，而用“逆作法”方法施工時(shí)，一般只有地下第一層占絕對(duì)工期，其他各層地下室可與地上結(jié)構(gòu)同時(shí)施工，不占絕對(duì)工期，因此可以縮短工程的總工期。地下結(jié)構(gòu)層數(shù)愈多，用“逆作法”施工則工期縮短越顯著。
2.2可節(jié)省支護(hù)結(jié)構(gòu)的支撐。傳統(tǒng)方法施工，需設(shè)置強(qiáng)大的內(nèi)部支撐或外部拉錨，這樣會(huì)增加費(fèi)用，而在用“逆作法”施工時(shí)，土方開挖后是利用地下室結(jié)構(gòu)本身來支撐，作為支護(hù)結(jié)構(gòu)的連續(xù)墻可省去支護(hù)結(jié)構(gòu)的臨時(shí)支撐。
2.3基坑變形小，相鄰建筑物沉降少。減小基坑變形及相鄰建筑物等的沉降在“逆作法”施工中，是利用逐層澆筑的地下室結(jié)構(gòu)作為周圍支護(hù)結(jié)構(gòu)地下連續(xù)的內(nèi)部支撐。由于地下室結(jié)構(gòu)與臨時(shí)支撐相比剛度大得多，所以地下連續(xù)墻在側(cè)壓力作用下的變形就小得多，同時(shí)，由于中間支撐柱的存在，使底板增加了支點(diǎn)，澆筑后的底板成為多跨連續(xù)板結(jié)構(gòu)，與無中間支承柱的情況相比跨度較小，從而使底板的隆起也減少。因此“逆作法”施工能減少基坑變形，且能使相鄰建筑物、道路和地下管線等的沉降減少。
2.4使底板設(shè)計(jì)趨向合理。在地下結(jié)構(gòu)中，鋼筋混凝土底板要滿足抗浮要求。用傳統(tǒng)方法施工時(shí)，底板澆筑后支點(diǎn)少，跨度大，上浮力產(chǎn)生的彎矩值大，有時(shí)為了滿足施工時(shí)的抗浮要求而需加大底板的厚度，或增強(qiáng)底板的配筋。而當(dāng)?shù)叵潞偷厣辖Y(jié)構(gòu)施工結(jié)束，上部荷載傳下后，為滿足抗浮要求而加厚的混凝土，反過來又作為自重荷載作用于底板上，因而使底板設(shè)計(jì)不盡合理。而在用“逆作法”施工時(shí)，施工中底板的支點(diǎn)增多，跨度減小，比較容易滿足抗浮要求，可以減少底板配筋，使底板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更趨向合理。
2.5逆作法存在的不足。免費(fèi)。逆作法支撐位置受地下室層高的限制，無法調(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。結(jié)構(gòu)先預(yù)留需后接的節(jié)點(diǎn)及施工縫較多,技術(shù)處理較難。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。不利于樁基礎(chǔ)的檢測(cè),若待開挖完畢后再檢測(cè),則需考慮上部結(jié)構(gòu)不斷加載所帶來的風(fēng)險(xiǎn),且開挖后樁基檢測(cè)時(shí)受樓層高度操作空間的限制,增加因采取措施進(jìn)行檢測(cè)的成本。但這些技術(shù)問題相信很快會(huì)得到解決。
3.工藝流程要點(diǎn)
3.1設(shè)計(jì)中應(yīng)進(jìn)行逆向思維。傳統(tǒng)做法中，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。免費(fèi)。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。
3.2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高而影響受力性能。
3.3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1m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。
3.4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。
3.5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。
3.6樁基類型的確定。從鋼管柱安裝定位的要求來看，人工挖孔樁是較好的選擇，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。
4.國(guó)內(nèi)外應(yīng)用及發(fā)展
推廣應(yīng)用逆作法，能夠提高地下工程的安全性，可以大大節(jié)約工程造價(jià)，縮短施工工期，防止周圍地基出現(xiàn)下沉，是一種很有發(fā)展前途和推廣價(jià)值的深基坑支護(hù)技術(shù)，在遼寧、上海、廣州這類地區(qū)應(yīng)用逆作法施工高層建筑深基坑較多。較典型的有上海特種基礎(chǔ)工程研究所辦公樓，位于上海西南角徐家匯天鑰橋路。該建筑物地下2層，地上5層，底板埋置深度為-7.30m。為了探索基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與上部結(jié)構(gòu)同時(shí)施工，以期縮短施工總工期，大樓采用了逆作法施工技術(shù)并取得了成功；又如，由上海建工集團(tuán)第二建筑公司承建的500千伏世博輸變電工程以逆作法施工直徑達(dá)130米的地下四層結(jié)構(gòu)，工程總投資29億元，總建筑面積5.2萬平方米，是目前世界上最大最深的軟土層“逆作法”項(xiàng)目。國(guó)外地區(qū)比如新加坡建屋發(fā)展局開發(fā)，位于金文泰地鐵站旁邊的組屋項(xiàng)目，地下兩層，地上40層，基坑挖深11米，采用逆作法周邊地面沉降20mm，位移11mm，總造價(jià)減少新元200萬，大幅縮短工期。這些項(xiàng)目通過逆作法均取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)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），由此可說明逆作法施工已日趨成熟，其在深基坑支護(hù)中的前景樂觀。
參考文獻(xiàn)
[1]馮昆榮，曹少偉．逆作法施工的技術(shù)特點(diǎn)及要求[J]．重慶建筑，2008.
[2]將曙杰.逆作法化解高層建筑施工難題[N].北京:中國(guó)建設(shè)報(bào),2006.
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