逆作法施工技术

逆作法施工技术逆作法施工技术•地下结构的逆作法施工正作法与逆作法•正作法---在基坑支护结构完成后，进行基坑土方开挖，并相应地对支护结构进行撑锚，然后由地下室底层开始，从下而上逐层进行施工。•逆作法---在地下连接墙施工完毕后，便施工地下室最上一层顶盖的梁板结构，作为地下连续墙的水平内支撑，然后逐层由上而下开挖土方和施工各层梁板结构，直至完成地下结构的底板，与正作法施工作业程序相反。逆筑法施工原理•先沿地下室轴线(墙墙合一)或周围(作支护)施工地下连续墙或其他支护结构，同时在建筑物内部有关位置(柱子或隔墙相交处等，根据需要计算确定)浇筑或打下中间支承柱，作为底板封底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楼面结构，作为内支撑，随后逐层向下开挖土方和浇筑各层地下结构，直至底板封底。与此同时，向上逐层进行地上结构的施工。如此地面上、下同时进行施工，直至工程结束。•在地下室浇筑钢筋混凝土底板之前，地面上的上部结构允许施工的层数要经计算确定。逆作法施工分类•全逆作法---每层地下室楼盖的混凝土梁板均一次浇筑并与支护结构相连接，形成内撑支护体系，然后才开始开挖坑内土方和进行其他作业，又称“封闭式逆作法”。•半逆作法---将每层地下室楼盖的梁板分开施工，先浇筑肋梁形成内支撑，进行土方开挖，楼盖部分留待以后浇筑，又称“开敞式逆作法”。•半逆作法---最顶层地下室的楼盖暂不施工，使土方可敞开开挖，从第二层地下室顶面梁板工程开始才进行逆作法施工。•部分逆作法---当基坑面积较大时，基坑中部采用正作法施工，周边则采用逆作法施工。逆筑法施工特点•1）．缩短施工工期---有6层地下室的法国巴黎拉弗埃特百货大楼，用逆筑法施工，工期缩短1／3。•2）．地下结构施工安全，降低对周围环境的不利影响---减少支护结构变形和坑底隆起•3）．使底板设计趋向合理•4）．降低工程造价•5）.地下结构施工条件差，工效较低•---施工困难、接头复杂逆作法在国外的发展及应用•1933年，日本首次提出逆作法的设想，并于1935年应用于东京都千代田区第一生命保险相互会社本社大厦（人工挖孔桩）。•1950年，意大利米兰的ICOS公司首先开发了排桩式地下连续墙，随后又创造了两钻一抓的地下连续墙施工方法。地下连续墙的开发成功为地下工程提供了良好的挡土墙与止水结构，使逆作法在地下水位以下施工成为可能。不久，米兰地区就首次利用地下墙作围护进行过街地道的盖挖逆作法施工。•进入60年代，低振动、低噪声的机械被开发利用，如贝诺特挖掘机、钻孔挖掘机、并引入反循环工法等。机械化施工在各方面成为主流，机械的进步促进了逆作法在更大范围内推广。美国纽约芝加哥水塔大厦、德国德意志联邦银行大楼、法国巴黎拉弗埃特百货大楼都是采用逆作法施工。其中美国芝加哥水塔大厦，地上74层，地下4层，采用18深的地下连续墙和144根大直径套管钻孔扩底桩共同作用，并用逆作法施工，使地下结构和上部结构的施工可以同时立体交叉进行，从而使整个工程的工期缩短。•70年代以后，由于打桩机的发展使支承立柱的施工精度大大提高，逆作法最明显的特征表现在逆作结构起到了承担结构本体重量的作用，逆作法所需要的临时支承立柱费用大幅度降低，应用的领域己包括高层建筑、地铁车站、地下广场、市政工程、及旧建筑改建等。•逆作法施工工艺经过70多年的研究和工程实践，在理论和工程实践中都取得了一定的成果，日前在国外己经在一定规模上应用于高层和超高层建筑的多层地下室、大型地下商场、地下车库、地铁、隧道、大型污水处理池等结构的施工。。日本是目前逆作法应用最为广泛，也是工法和技术应用最为成熟的国家。国外采用逆作法施工的其他典型工程有:•世界上最大的地下街:日本东京的八重洲地下街，共三层，建筑面积7万m2；•世界上最深的地下街:莫斯科切尔坦沃住宅下地下商业街，深达70-100m；•世界上最大的地下娱乐中心:芬兰物Varissu市地下娱乐中心，战时可掩蔽11000人；•世界上最大的地下体育中心:挪威奥斯陆市A区体育中心，战时可掩蔽7500人；•日本的读卖新闻社大楼，地下6层，地上9层。采用逆作法施工，总工期只用了22个月，缩短工期6个月；•英国伦敦AldersgateStreetbasement工程，地下7层，地上8层，平面尺寸60米X40米，基坑开挖深度22米；•美国芝加哥水塔广场大厦，75层、高203米，4层地下室，采用逆作法进行施工，当工程地下室结构全部完成时，主楼上部结构己施工至32层；逆作法在国内的发展及应用•我国对逆作法研究和施工运用较迟，我国于1955年在哈尔滨地下人防工程中，提出应用逆作法施工技术，自此国内工程界开始了对逆作法施工技术进行探索和研究。到1958年，地下连续墙在我国得到应用。从1976年开始，上海比较系统地研究地下连续墙在工业与民用建筑的地下工程中的应用。上海也是国内研究应用逆作法施工技术最早的城市。上海基础公司科研楼是第一次在我国采用全逆作施工技术并取得成功的建筑物。上海电信大楼三层地下室结构首次采用了敞开式半逆作法施工技术，将基坑临时结构与永久性结构相结合，既节约了投资，又减少了工序从而缩短工期。似由于在信息化施工等方面的技术条件不具备，之后没有在更大的工程上推广。•九十年代，随着我国高层建筑的发展与地铁工程的大规模建设，地下工程逆作法的应用逐渐在全国推广开来。•1993年，上海地铁一号线陕西南路、常熟路、黄陂南路三个地铁车站主体工程采用“一明二暗，盖挖法施工，这是我国第一次在地铁车站建设中采用逆作法施工技术，施工面积缩小了一半，减少动拆迁近1/3，比顺作法提前一年半恢复路面和车站两侧的商业活动。•1995年，广州好世界广场大厦采用全逆作法施工，立柱桩采用人工挖孔桩加钢管硅柱，在地下3层施工结束时，上部结构施工到29层，缩短工期6个月，这也是广州第一次采用全逆作法的工程。•1996年，福州新世纪大厦采用半逆作法施工，该工程创造了目前国内地下开挖层数最多的工程，地下6层，开挖深度25.Zm。•1997年，天津开发区东海路雨水泵站采用边向下挖土边逆作泵房井壁法施工，该工程是天津市超大规模的雨水泵站，也是我国第一次在市政工程建设中采用逆作法技术。•1999年，上海城市规划展示馆采用逆作法施工，这是我国第一个采用逆作法的钢结构工程，地下2层，地上4层同时完成，缩短工期3个月。•深圳赛格广场地上70层，地下4层，开挖深度19.9sm，是我国目前采用全逆作法施工的最高层建筑，也是我国第一个采用钢-混凝土组合结构的逆作法工程，缩短工期6个月，地下墙的最大变形为21mm。另外，北京、杭州、厦门、海口、沈阳、哈尔滨、重庆等地也有大量工程采用逆作法施工。•逆作法在我国软土地区的应用，主要集中在上海等地区。90年代初，在上海地铁一号线车站的建设中，为了减少对交通的影响，采用了一明二暗的半逆作法施工，即车站顶板先施工，再进行下部各层板和基础底板的施工。1994～1997年胜利完成的恒积大厦是上海第一个完整意义上的高层建筑全逆作施工，其后相继有明天广场、京沙住业大厦、上海市规划展示馆等工程采用全逆作法施工。•软土地区的逆作法有以下特点：•(1)采用半逆作法较多，全逆作法较少。•(2)采用全逆作法的工程，同步向上施工的层数少。•逆作法在软土地区推广和使用的过程中遇到了很多新问题，如立柱桩不均匀沉降、地下连续墙的竖向承载能力、地下室楼板开裂、地下室梁板柱节点设计等。不仅要考虑施工过程中围护结构的内力、变形和稳定性，以及周围地层变形对邻近建筑物和地下管线的影响及保护计算等传统基坑工程中的问题，还要考虑施工过程中主体结构、工程桩、地下连续墙、水土耦合等共同作用，迄今为止尚难以得出较为精确的定量结果。逆筑法施工程序•第一种施工程序为：•地下连续墙和支承柱施工——地下一层顶盖施工，与支护结构和支承柱结合形成第一道内支撑——地下一层挖土——地下二层楼盖施工，与支护结构和支承柱结合形成第二道内支撑——地下二层挖土——，重复上述步骤，直至最底层地下室挖土结束，浇筑基础底板混凝土。•第二种施工程序为(图1.61)•地下连续墙和支承柱施工→地下一层挖土(地下连续墙呈悬臂状态)→地下一层顶面楼盖混凝土结构施工，与支护结构和支承柱结合形成内支撑→地下二层挖土→地下二层顶面楼盖混凝土结构施工，与支护结构和支承柱结合形成内支撑→重复上述步骤，直至完成基础底板混凝土的浇筑。广州地铁黄砂站商住发展项目•地质条件复杂，土质以杂填土、淤泥土、砂为主，地下水位较高（-1.5米）。地铁线路横穿建筑物地下，地铁管廊部分无任何地基措施，且处于淤泥土和砂层之间，因此，水位的下降、土方的开挖都会对其造成不可估量的负面影响，而地铁线路在此期间不得停车。基坑开挖深度大部分为11.00m左右，塔楼核芯筒位置15.00m左右。逆做法工艺流程图逆作法土方开挖方式第一层土方开挖•第一层土方开挖前，将地下水降至开挖面以下0.5～0.7m，第一层土方开挖至-2.6m处，采用WY100型1立方反铲挖土机挖土、装土，人工辅助整平，自卸汽车运走，由南向北开挖，由北面的大门出土。施工首层梁板结构•人工夯实土层面，铺垫木，垫木的尺寸大小、支承面积大小根据施工荷载、土质情况等确定，如土质很差，则采用混凝土垫层，施工梁板脚手架，安装梁板模板，绑扎梁板钢筋，浇筑梁板混凝土。并沿地下连续墙浇筑第一道圈梁，通过钢筋混凝土连梁与主体结构梁连接土方第二次开挖•首层梁板模板及支架拆除后，挖土至负一层梁板下-7m处，开挖深度约4.4m，采用机械开挖辅助人工整平，由预留出土洞口向四周开挖，用K904D型小型挖土机挖出且驳接至洞口位置，将土装入特制的斗内，通过汽车吊将其吊至地面装上自卸汽车运走，负一层支撑钢柱外包、地下室外墙及混凝土立柱的施工•将支撑钢柱表面清理冲刷干净，绑扎钢柱外包钢筋、地下室外墙钢筋，安装模板，灌注柱、外墙混凝土。混凝土灌注宜从侧面入模，为便于混凝土入模和保证其密实性，对竖向钢筋间距作适当调整，柱、地下室外墙顶部的模板成喇叭形，接头外混凝土灌注至高于接缝的适当高度，以保证接缝处的混凝土密实，凸出部分混凝土待达到设计强度的70%后，再凿平。负一层梁板结构施工•施工方法同首层梁板结构施工。同时地上结构施工可开始。土方第三次开挖•将负二层梁板模板、脚手架拆除后进行第三次土方开挖。一次开挖至底板底，包括承台、地梁的土方开挖，考虑到全面挖至槽底将削弱连续墙锚固力，可能造成地铁位移，采取“盆式”开挖，先将外围挖至-9.1m，内部挖至-12m（电梯井处-15.2m）负二层支撑钢柱的外包地下室外墙及混凝土立柱的施工•先施工基坑四周的承台，浇捣基坑四周承台与地下连续墙之间的支撑混凝土板，再施工负二层支撑钢柱的外包及地下室外墙，外包混凝土立柱可与四周承台同时施工“盆式”开挖内部的地下室底板、承台的施工•地下室底板承台模板采用砖模，钢筋、混凝土的施工方法同首层梁板结构施工。•在地下连续墙边，浇筑两道圈梁，通过钢支撑，与已浇筑完毕的底板、承台顶撑。土方第四次开挖•将“盆式”开挖的边部较高区域的连续墙“锚固”土体清挖，待底板梁混凝土达到拆模时所需混凝土强度要求后，挖至-10m位置。•完成剩余承台底板浇筑，达到拆模条件后拆除斜撑。•在地下室底板施工完成后，开始封闭首层、负一层楼板上的预留洞口，同时进行地下室外墙防水及地下室外墙与地下连续墙之间的土方回填（粘土分层夯实）若干问题探讨楼板模板•地下结构的浇筑方法有两种：•（1）利用土模浇注梁板；•对于地下各层梁板，挖到其设计标高后，将土面整平夯实，浇筑一层约厚50mm的素混凝土，然后刷一层隔离层，即成楼板模板。对于梁模板，采用在土中挖槽，放置钢模板后周边回填土或砂即可。•（2）利用支模方式浇注梁板。留洞方法：1）楼板后浇（垂直运输）；2）利用车道（坡道运输）钻孔灌注桩钢管混凝土立柱传力环底板外包混凝土底板与立柱及灌注桩的连接钢管箍筋与钢管焊接灌注砼钢管混凝土复合柱模板主梁楼板上柱下柱钢管柱柱后浇层示意图梁板钢筋结构梁板预埋钢筋地下连续墙梁板与地下连续墙连接示意图预埋钢筋桩柱复合柱钢管柱主梁