逆作法施工技术在城市地下工程中的应用 郭书语

发表时间:2021/3/22   来源:《基层建设》2020年第29期   作者:郭书语
[导读] 摘要:逆作法是一项新兴施工技术,在深基坑工程施工中,从上之下逐层施工,沿着地下室的四周施工连续墙作为深基坑工程的围护结构,同时在建筑物内部结构的有关位置进行楼层中间支撑桩施工,形成逆作的竖向承重体系,然后浇注。
        中铁九局集团第四工程有限公司  辽宁省沈阳市  110000
        摘要:逆作法是一项新兴施工技术,在深基坑工程施工中,从上之下逐层施工,沿着地下室的四周施工连续墙作为深基坑工程的围护结构,同时在建筑物内部结构的有关位置进行楼层中间支撑桩施工,形成逆作的竖向承重体系,然后浇注。当其强度满足要求之以后,就可以作为围护结构的内部水平支撑,满足继续后续施工的要求。逆作法施工技术具有缩短施工周期、节约资源、环保、最大限度利用规划内占地的地下空间的作用,目前已被广泛应用于高层建筑的深基坑工程管理施工中。
        关键词:逆作法施工技术;城市地下工程;应用
        1逆作法特点
        1.1缩短工程施工的总工期
        传统基坑施工,其施工工序是逐层交接进行施工。即基坑围护和桩基础、挖土、地下结构施工、拆除支撑需逐层施工,而上部结构施工需地下结构完成后进行,各工序之间无法同步施工,工序较多;逆作法基坑施工上部和下部结构可平行搭接,上部主体结构与下部地下结构同时进行施工。在应用逆作法施工的工程中,以其自身结构代替临时支撑,不用拆除,从而减少施工工序、缩短了总工期,并且对于越深的基坑其效果越明显。
        1.2保护周边环境,基坑变形小
        在逆作法施工过程中,地下室水平结构(梁、板)可作为地下围护结构内部强有力的水平支撑。在水土压力作用下的地下围护结构,与临时支护结构相比,地下室水平结构刚度大,基坑变形小。此外,与无中间立柱的情况相比,中间有立柱的情况下,会使底板增加了稳定的支点,坑底的隆起的竖向位移也会明显减少。并且逆作法施工实现了顶板的封闭,可以有效减少施工噪声与扬尘污染,防止施工造成的城市环境污染。所以,利用逆作法施工的工程能使相邻的建(构))筑物、道路和地下管线等的沉降和变形得到有效的控制,达到减少基坑变形、保护了周边环境的目的。
        2逆作法的优势与劣势
        2.1优势分析与介绍
        逆作法是目前最为先进的高层建筑的施工技术,其具有很多的优势,笔者结合工作经验与实际情况,对这些优势进行了总结,主要有以下几个方面:一是可以提高建筑的安全性与稳定性,该技术可以对地基与基坑进行有效的加固,其支撑能力与承载能力进一步增强,可支撑更重的上层建筑,应用这种技术可以增加建筑的高度并增加建筑的深度,可减少基层变形等问题的出现;二是可节省施工的成本,要想在有限的土地增加空间,无外乎增加地上空间与地下空间,地上空间的施工难度较大,且成本较高,因此大多数建筑企业会选择增加地下空间,即地下室,而随着地下室层数的增加,开挖也会越深,以往的传统施工技术,需要的内支撑极多,而逆作法则可以将重分类用了基坑与地下室自身的支撑力,减少了内支撑的数量,可节约成本。
        2.2劣势分析与介绍
        任何一种事物都具有两面性,即优势与劣势,逆作法也是如此,上文中对逆作法的优势进行了介绍,在此介绍其劣势,进而使建筑企业与相关工作人员可以加以注意,做到扬长避短。笔者对逆作法应用的实际情况进行了解与分析,发现其劣势主要有以下几个方面:一是逆作法在进行第一层土方的开挖后,需要对首层楼板进行施工,由于逆作法的封闭环境,使得其后的施工操作受到了一定的制约与影响;二是所有楼板都需要建立对应的洞口,以便于对施工材料和土方进行运输,但这些洞口的具体位置与具体数量无法提前进行计划,不确定性较大,使得施工的难度增加;三是逆作法的技术要求较高,因此在进行施工前需要详细分析建筑工程的内部结构,但由于施工人员的综合素质问题,逆作法在施工时很容易出现施工完成情况与设计不符合,有时还需要重新返工,影响建筑工程的进行。
        3逆作法施工技术
        3.1一柱一桩施工
        根据工程地质条件,选用相应钻机进行桩基成孔作业,某工程采用回转钻成孔,按照成孔→泥浆护壁→次清孔–安放钢筋笼→二次清孔的顺序进行。由于一柱一桩要作为永久结构柱使用,钻进过程中采用除砂器保证浆内含砂率在4%以内,反循环清孔时,保证补浆充足与孔内浆面稳定,防止造成塌孔。
        某工程一桩一柱桩身混凝土设计强度等级C35,有效桩长9.6m。一柱一桩桩身内插立柱钢管为400×9,钢材设计强度等级Q345B,内填混凝土设计强度等级C50,钢管立柱中心定位偏差不大于10mm,垂直度要求1/600。钢管立柱吊装要利用重心原理,在钢管柱顶管焊接吊耳和平衡器,以保证钢管柱在自由状态下保持垂直,降低安装难度。钢管柱在吊装下落过程中依次穿入设置在地面和孔壁下6m处的定位导向装置,钢管柱须缓慢下落,切勿落放过猛造成导向装置损坏或变形,导向滑轮紧贴钢管表面转动,钢管柱沿着定位导向系统所设定的中心位置下路至设计标高后保证钢管的支撑托架与调垂装置充分接触然后进行调垂操作。调垂视钢管柱粗落情况而定,可应用安置在井架内的千斤顶进行精调,也可通过调整一同放置到管底端的多个气囊压力大小,挤压钢管柱,使钢管低端端面位置发生变动进行二次调垂,以满足垂直度的要求,然后固定钢管托板与支撑井架,最后浇筑混凝土。图1为定位导向架示意。
 
        图1定位导向架
        (a)平面;(b)立面
        3.2顶板施工
        顶板开挖前对钢管混凝土桩位置做相应保护,防止施工机械损毁成桩。为了精确控制梁标高和梁柱的钢筋连接,土方一次开挖至梁底以下20cm,距开挖设计标高20cm采用人工清除。为保证顶板下支撑稳定性和刚度要求,要求基槽凸凹不平处铺上砂垫,并使用0.8t小夯实机具压实压平。模板的支撑体系采用的是钢管脚手架和方木配合控制顶板和梁底标高,正常立模钢筋绑扎过程中,需注意顶板与地下连续墙刚性连接,保证顶板能作为地下连续墙的水平支撑。另外,一柱一桩采用的是钢管混凝土柱,柱截面为实腹式,平面范围内的梁主筋无法穿越,需要采取针对性的节点处理措施,以保证施工和使用期间梁柱受力满足设计要求,针对某工程仅地下2层的特点,选用环梁连接方式与环板连接形成整体,之后按要求进行浇筑。
        3.3内衬墙及底板施工
        某工程采用的是地下连续墙内衬墙方式,内衬墙外侧没有空间架立桁架外龙骨支撑体系,故外模采用植筋方式支设,模板采用12mm竹胶板。内模龙骨料料采用50mm×100mm方木以净间距200mm布置,外侧横向采用双拼48×3.5钢管,龙骨间距600mm,上下2道横向龙骨距墙顶和墙根均不大于300mm。内衬墙对拉螺栓采用防水型穿墙螺栓,螺栓外端面采用植筋方式与地下连续墙连接,局部焊接在地下连续墙的工字钢上,对拉螺栓从上至下40mm均匀布置,在对接螺栓上焊接2道50mm×50mm×4mm的止水钢板。地下停车场有防空要求,混凝土浇筑必须一次性成型,所有模板的制作、预留洞、预埋件的位置必须保证准确无误,固定牢固,避免返工。内衬墙与顶板连接采用预留弯筋与顶板植筋相结合的方式,该处节点钢筋较多,施工难度较大,容易出现安全质量隐患,需重点盯控,在植筋前将对应顶板下侧进行凿毛,保证后期浇筑混凝土时结合密实。有防空功能的内衬墙厚度较大,容易产生收缩裂缝,需在其中掺加超纤维以提高混凝土的抗裂性能。某工程按照6个出口断开位置划分为12个施工段,浇筑时及时振捣,增加密实度,减小混凝土收缩。内衬墙防水采用水泥基结晶型防水涂料,对于地下楼层结构周边的环梁以及临时环支撑交界面等防水薄弱部位,要预埋刚性止水条和注浆管,保证内衬墙止水的可靠性。
        结束语
        综上所述,随着城市化进程不断加快,城市土地资源已不能满足城市发展的需要,城市地下空间是战略性空间资源,是新型的国土资源,北京、上海等地相继出台政策,鼓励和支持超深地下空间开发利用相匹配的关键技术,逆作法施工技术作为既环保又节地、节材的施工技术必将得到充分的应用和发展。
        参考文献:
        [1]胡志操,张青,钟东胜.深基坑逆作法施工关键技术[J].城市住宅,2018(12):120–121,124.
        [2]肖芳,李明.深基坑逆作法施工关键技术研究[J].建筑技术开发,2017(24):85–87.
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