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摘要:逆作法是近几年发展起来的一种新兴的地下结构施工技术,通过实践证明,在现场条件复杂、环境干扰因素多、施工难度大的条件下,通过采用逆作法施工高层建筑地下结构具有很好的经济效益和社会效益。鉴于此,本文主要分析探讨了逆作法在地下结构施工中的应用情况,以供参阅。
关键词:逆作法;地下结构;施工应用
引言
随着中国城市建设的跨越式发展,大规模的高层建筑地基基础与地下室、大型地下商场、地下停车场、地下车站、地下交通枢纽、地下变电站等的建设中都面临着深基坑工程的问题。由于工程地质和水文地质条件复杂多变、环境保护要求越来越高、基坑工程规模向超大面积和大深度方向发展、工期进度及资源节约等开发条件要求日益复杂。与传统的深基坑施工方法相比,逆作法具有保护环境、节约社会资源、缩短建设周期等诸多优点,它克服了常规临时支护存在的诸多不足之处。
1逆作法施工原理
先沿建筑物地下室轴线(地下连续墙也是地下室结构承重墙)或周围(地下连续墙等只用作支护结构)施工地下连续墙或其他支护结构,同时在建筑物内部的相关设计位置设置中间支承桩和柱,作为施工期间(地下室底板浇筑之前)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结构,作为围护结构的支撑体系,施工地面一层梁板结构之前,也可先进行盆式大开挖,这样有利于土方工程的进行,节约施工工期,但是土方开挖的深度以及盆边土的留设都必须经过设计,满足支护结构的设计要求方可进行。随后逐层向下开挖土方和浇筑各层地下梁板结构,直至底板封底。与此同时,由于地面一层的楼面结构己完成,为上部结构的施工创造了条件,所以可以同时向上逐层进行地上结构的施工。
2逆作法优缺点
(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,尚缺乏小型、灵活、高效的小型挖土机械,使挖土的难度增大。
3逆作法在地下结构施工中的应用
3.1工程概述
某建筑地上2O层,建筑高度75.0m,地下2层,为地下车库。基坑深度8.2m,场地平面约为长105.0m,宽59.0m的矩形。
3.2逆作法在地下结构施工中的应用
3.2.1地面施工技术
在进行地面施工作业时,通常包括围护墙,中间柱以及顶板施工。在目前进行建筑施工作业时,中间支撑柱通常选择型钢柱,钢筋混凝土柱,钢管混凝土柱等。在进行混凝土柱施工过程中应用逆作法时,可以选择使用人工成孔工艺,机械成孔工艺以及其他成孔工艺。一旦开始进行土方开挖,就需要基于相关要求构建中间支承柱。
如果中间支撑柱为钢筋混凝土柱,钢管混凝土柱,则需要将其和下部混凝土桩进行有效组合,同时使用砂填实孔壁与柱之间存在的缝隙。严格基于设计要求在水平结构与支撑柱连接节点进行施工作业,最大程度保障预埋件、后植筋以及其他连接构件所具有的精度。
3.2.2土方开挖施工
目前主要选取两种方式进行施工:①选取龙门吊在地下室北侧两个出土预设洞口把土方从洞口向自卸汽车直接运送,防止土方在边坡附近出现过多堆积,避免边坡失稳问题产生。②通过相应施工段在地下室南侧由开挖的基坑从侧面开挖至地下室内侧。在开挖作业持续进行中,根据现场情况,其它支护形式,如土钉支护、喷锚网等也可同时进行,防止过度开挖现象出现。固定钢管柱后可继续向下开挖作业,向地下室底板底标高位置进行土方机械开挖,余下200—300mm土方改用人工开挖方式,应确保不会扰动基底土。
3.2.3支撑柱与梁板节点施工技术
在逆作施工中,中间支撑柱与梁板节点的设计与施工主要是解决梁钢筋如何穿越中间支撑柱或与中间支撑柱连接,以保证在复合柱完成后,节点质量和内力分布与设计计算一致。本工程中间支撑柱与梁钢筋的连接主要采用钻孔钢筋连接法。在梁钢筋通过的中间支撑柱型钢上钻孔,将梁钢筋穿过。采用此办法节点简单,柱梁节点混凝土浇筑质量好,在实际施工过程中取得了较好的效果。
3.2.4地下室结构支模
作为逆作法施工,地下室的内部结构构件(包括梁、柱、墙)是自上而下分层浇筑的,浇筑混凝土用的模板要支撑在刚开挖的土层上。这样,必须要减少支撑的沉降和结构变形,要处理好构件的上下连接和混凝土的浇筑方法。施工时要对土层进行临时加固。可在土层上浇筑一层素混凝土,提高土层的承载能力,减少沉降,待混凝土浇筑完毕后,开挖下层土方时随同挖去;也可在土层上铺设砂石层,上面铺枕木扩大受力支撑面积,施工时上层柱子或墙中的钢筋可插入砂石层,便于钢筋的连接;采用悬吊模板也是常用方法。
4逆作法在地下工程施工中的有效应用的注意事项
在采用逆作法施工的过程中,中间支撑柱有两种,一种是永久结构柱,另一种是临时支撑柱。在中间支护柱的施工过程中,容易忽视桩孔的质量控制,但中间支护柱的质量受桩孔的影响。因此,有必要保证桩孔承台下的软弱下卧层和中间层满足设计要求,保证桩的扩径符合设计要求,不影响施工。中间支承柱承载力大。在逆作法施工过程中,地下室梁板、中间支撑柱和地下连续墙之间有许多连接节点。在处理这些连接时,存在着钢筋连接量大,施工难度大,节点间连接困难等问题。应加强对渗漏、开裂等问题的控制,避免建筑后期使用中留下安全隐患。在逆作法施工过程中,地下连续墙是结构的外墙。地下连续墙与梁、板之间的连接主要取决于嵌入的连接钢筋和各种类型的连接钢板。因此,在土方开挖后,必须从预埋连接钢筋和各种接头钢板中清除淤泥。设计要求将地下连续墙与连接钢筋和各种节点钢板连接起来。因此应当在预埋时对预埋件精度和质量进行控制。
结束语
综上所述,在进行地下工程施工作业时有效应用逆作法,需要地面施工技术,土方开挖施工,支撑柱与梁板节点施工,地下室,结构支模等一系列高质量技术条件的保证,确保在进行地下工程施工作业时能够有效控制对建筑结构造成的压力,同时避免外界环境对其造成不良影响,确保地下面积具有更高的利用率,对地下工程施工质量进行更高程度的保障,进一步推进我国建筑工程的高质量发展,为国家经济高质量发展奠定坚实的基础。
参考文献
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