中国五冶集团有限公司 四川成都 610063
摘要:随着城市超高层建筑的发展,基坑工程也逐渐成熟。逆作法是近年发展起来的一项新的深基坑支护与地下施工技术,伴随着城市建筑从高空向地下拓展,公共交通朝多层次立体化发展而产生。与传统的深基坑工程技术相比,逆作法具有明显的优势,例如更环保、更节能、具有可持续性,同时它也克服了传统基坑工程技术上的诸多缺陷,不仅在高层建筑的地下空间施工时有着显著成效,而且更加经济,符合当前节约型社会建设的大方向。深基坑工程逆作法施工水平支撑梁板有开设常规出土口、超大出土口和顺作区大开口等设置方法,可满足不同工程的基坑支护和土方开挖需求。
关键词:深基坑施工;逆作法;出土口;盆式开挖
引言
当前,深基坑支护理论及施工技术不断创新与发展,软土地区的超深地下连续墙技术、超深止水帷幕防渗墙、超大基坑分坑技术、临时分隔墙群坑换撑技术、缓冲带设置技术、钢支撑轴力补偿系统、新型逆作法等支护理论与施工技术得到大力发展。超大超深基坑采用逆作法施工可有效控制基坑变形,对周围环境影响小,工期短,临时支撑投入量小,但工艺复杂,技术要求高,操作空间狭小,通风与照明条件差,施工效率较低。
软土地区逆作法施工时一般采用盆式开挖,再对称开挖盆边部分土体;由于底板较厚,最后一层土体厚度一般较大,采用盆式开挖时先挖除盆底土方,在盆底中央部位形成中心岛底板,再抽条对称开挖盆边土,以减小基坑无支撑或少支撑的暴露时间;可在中心岛与围护墙体间设置钢抛撑,以进一步控制基坑变形。
为配合盆式开挖,逆作法施工的出土口多设在中间部位,少量出口设置在周边,以便盆式开挖时首先开挖中间部位的土方。出土口不仅出土,还供各种材料设备和人员进出。目前出土口的设置方法有地下室顶板常规出土口、超大出土口和顺作区大开口等。
1逆作法施工概述
逆作法是在施工现场首先施工工程桩和支护结构,然后开挖第一层土体,接着浇筑零层楼板和施工支承柱,也可以先进行零层楼板的施工而不开挖,然后开挖土体,开挖到一定位置施工各层的楼板。可以在地下结构施工的同时施工地上结构,也可以在地下结构施工结束后再施工地上结构,施工前需要计算地上结构施工花费的时间和施工规模的大小。如果地下室是多层的,通常的做法是采用“敞开式”施工工艺,这是一种传统的施工方法,而逆作法与这种施工方法相对应,被称为“封闭式”施工方法。其施工过程如下:
(1)在施工场地平整和清理后,根据设计要求进行桩的定位,然后在施工场地进行布桩的施工,再根据设计要求进行立柱结构的施工;
(2)沿着拟建建筑物地下室的周边轴线施工地下连续墙;
(3)根据设计好的开挖深度开挖第一层土体,同时支模板浇筑第一层梁板,在支护桩的顶部加施冠梁,冠梁顶部浇混凝土梁,此梁即为基坑的第一道水平内支撑;
(4)第一层土体开挖完成后支模板浇筑地下第二层梁板,加施腰梁和混凝土支撑梁,混凝土支撑梁即为基坑的第二道水平内支撑;
(5)重复上述施工步骤,直至地下室结构底板位置梁板的浇筑;
(6)最后一步是浇筑立柱外包的混凝土,浇筑地下室结构四周的围护墙。
逆作法根据上部结构的施工时间可以分为全逆作法和半逆作法。全逆作法指地下结构和地上结构同时施工,半逆作法指地下结构施工完成后再进行地上结构的施工。
2深基坑逆作法出土口设置方法
2.1常规出土口
常规出土口的尺寸应便于长臂挖掘机进行土方开挖,出土口的面积一般在150m2左右,太小影响出土,太大则影响支撑的水平传力且后期施工工作量大。一般软土地区的出土口净距宜控制在30~40m,土方转驳次数控制在2次以内,以避免土方转驳时过分扰动土体。有条件的工程净距可更小,对无上部结构的纯地下工程,或1层结构层高特别高的工程,可每3跨设1个出土口。
出土口位置的结构待地下室底板完成后逐层往上顺作封闭。小的出土口可设临时支撑和孔边梁,大的出土口还需设计临时水平支撑,以确保水平荷载顺利传递。
2.2超大出土口
超大出土口能大幅加快出土速度,一方面应配合栈桥进行土方开挖,栈桥宜斜向设置到坑底,满足运土车辆直接下到基坑底部;另一方面出土口面积很大而数量偏少,土方暗挖的运距较长,可能引起土方在转驳过程中液化,因此做好土方在地下空间内的转运工作。
2.3顺作区大开口
采用“顺逆结合,中顺边逆,先逆后顺”施工的工程,逆作施工时利用中间顺作法的大空间出土,在挖除逆作区土方时同步挖除中间顺作区土方,代表工程有上海由由国际广场、上海明天广场。
采用“顺逆结合,中顺边逆,先顺后逆”施工的工程,中部顺作法采用盆式开挖,顺作区与逆作区之间采用放坡或土钉等软隔离,在顺作施工时挖除很大一部分逆作区的土方,仅保留逆作区的三角土以满足护坡要求,代表工程有上海浦东三林城居住区中心和长沙国金中心。
3不同出土口设置方法对比
对比逆作法施工地下室顶板常规出土口、超大出土口、顺作区大开口等3种出土口设置方法,在出土速度、基坑变形、适用对象进行对比(表1),可看出基坑变形不仅与水平梁板刚度有关,还与土质情况、围护墙体刚度、墙体插入土体深度、被动区加固情况、土方开挖方法等因素有关。表1中的基坑变形是指一般情况下的相对大小。
表1 不同出土口设置方法的对比
在逆作法施工中,地下室顶板采用常规出土口、超大出土口、顺作区大开口等3种设置方法,能满足不同工程的基坑支护和土方开挖要求,各方法适用对象如下:
(1)常规出土口设置方法施工灵活,宜采用分块开挖,土方地下暗挖运输距离近,出土速度一般,基坑变形小,适用于工期要求一般的逆作法工程。
(2)超大出土口设置方法,分区施工难度较大,一般分大区施工,后期顺作工程量较大,土方地下暗挖运输距离较近,出土速度很快,基坑变形较大,适用于主楼工期紧、出土口部位的裙房工期不紧的工程,出土口部位的结构适合采用半逆作法施工。
(3)顺作区大开口设置方法利用顺作区的大空间进行出土,具有施工简单、快捷、经济、安全的优点,地下空间工程发展初期都把它作为首选的开挖技术。缺点就是对周围环境的影响较大,需要对做好地下围护结构,防止土体坍塌。采用“顺逆结合、先逆后顺”的工程,顺作区与逆作区的土方同步挖除;采用“顺逆结合,先顺后逆”的工程,顺作区盆式开挖时同步挖除逆作区放坡土方,余下的盆边土从逆作区顶板孔洞出土。
4结束语
逆作法施工条件下,基坑支护结构的变形均较小,逆作法施工给基坑整体带来的影响比传统方法要小。在逆作法施工中,出土口设置目前主要有常规出土口、超大出土口顺作区大开口等,本文对出土口设置方式进行分析比较,希望能为相似工程起到一定帮助作用。
参考文献
[1]苏世凯.超高层深基坑逆作法施工技术的应用研究[J].中国住宅设施,2020(05):34-35.
[2]郑传厂.顶管工作井逆作法施工技术应用研究[J].珠江水运,2020(05):78-79.
[3]邢旭亮.半逆作法深基坑设计与实践[D].南昌:南昌航空大学,2015.
[4]杨益飞.某深基坑逆作法地下连续墙施工技术[J].施工技术,2017(05):33-34.