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摘要:随着我国城市化进程的不断加快以及人民生活水平的不断提高,众多大规模、大跨度高层建筑拔地而起,这样的趋势仍然不能够满足人们对于建筑物的要求,于是众多地下建筑物等也纷纷建设起来,这就促使在地下工程面临着深基坑的问题,但是建筑的开发利用与生态环境是当前建筑施工的主要矛盾。与传统的深基坑施工方法相比,逆作法具有决对的优势。本文就逆作法施工在建筑工程中的应用作主要分析。
关键词:建筑工程连续墙挡土逆作法地下室
所谓逆作法施工技术也就是将中高层建筑的地下结构从上往下依次施工,从建筑物地下室的四周进行连续墙或者桩的施工,它是地下室和基坑的围护结构,施工时在建筑的中间位置设置一个支撑桩,以此来当成一个竖向的承重体系,再随着这一根支撑桩从上往下开挖土方,然后对其进行浇筑混凝土,当其具有一定的强度之后,就可以当成是围护结构当中的支撑力,使其具有一定的安全性,保证施工的安全。另外,这种是对于建筑的地基进行施工,也是保证了地下室的顶部的稳定,在一定程度上保证了建筑物上部分的安全施工。本文结合案例工程,来主要分析了逆作法施工在建筑工程中的应用,以供大家参考。
一、工程概况
本工程在地下室的周边利用连续墙挡土,并采用首层楼板、负一层框架梁与负二层局部框架梁的方式用于基坑内的水平支护。连续墙大致分为35个槽段,槽宽85cm,长度约为147.8cm,用工字钢刚性接头在槽段之间进行连接,嵌入地下连续墙墙底的强风化岩大于3米,最小深度不低于16米。为逆作法实施方便,在地下室中全部采用钢管混凝土圆柱作结构柱,钢管柱的直径一般在600-800mm。
從上至下分析场内工程地质情况,可为:
(1)杂填土:主要组成成分为建筑砖碎等材料,层厚大致为2.9-4.4m;
(2)淤泥:层厚在4.6-5.4m之间;
(3)砂层:层厚约为0-1.4m;
(4)风化残积粘性土:层厚约为0.7-3.5m;
(5)强风化泥岩:1.7-9.4m。
经过对地质勘察报告的研究分析,确定建筑所处场地上层土质及埋水环境,在土方开挖前要掌握充分的环境依据,做好相应的降水准备工作。
二、地下室的逆作法施工及相关措施
1.连续墙中粱盒的预埋
在进行基础施工过程中,由于基坑往往会采用地下层框架结构来对建筑的水平方向起到一个支撑作用,所以在对地下层连续墙施工时,施工人员应该注意的是在连续墙的墙体结构上预留一个框架梁接口,以保证基坑框架的嵌入。由于现代科技的不断发展,建筑工程中不断采用新技术,预留框架梁接口的时候通常会采用预留梁盒的方法来进行,这种方法相对于传统的预留方法相比更加具有优势,并且能够跟大程度上节约成本、缩短工期等。所谓预留梁盒主要是施工人员在进行安装之前,有效的对工程计算出的数值以及施工的质量进行控制,然后再将梁盒放在确定的位置,以保证在浇筑混凝土的过程中而被填满,再次,在建筑工程土方开挖之后,对该接口进行彻底的清理,最后再进行预埋安装,这样的方法相对于传统的方法预留梁接口的方法要快很多,节省了大量的资本。
2.钢管柱的选用和框节点环梁的设计
当前,大多数使用逆作法的地下室结构均采用钢管混凝土柱作竖向支撑,该法有如下优点:
(1)安装便捷,节约时间。采在地下层施工过程中,采用逆作法施工可以很快解决地下室几层的钢管柱的吊装,有利于提高工作效率,缩短施工工期;另外,可以采用专程太的定位方法来对钢管柱吊装的位置进行固定,从而保证地下室的质量以及使用功能。
(2)在对建筑基础施工过程中,采用逆作法施工技术可以满足桩承台和框架梁结构的搭接工程,从而保证地下室的承载力。由于在桩承台部分中具有一个关于钢管柱的定位钢板,采用逆作法可以有效的保证钢管柱的稳定性,防止在施工时预留出大量的钢筋柱梁接口,这样也就在一定程度上保证了施工的质量以及工程的稳定性,从根本上消除了工程中所存在的安全隐患或者质量问题。
(3)在建筑工程施工过程中,施工人员通常会在钢管柱上设置钢筋环梁,这种就可以直接将钢管柱与地下室各个框架结构衔接起来,其操作主要是:1)在制作钢管柱过程中,施工人员需要根据框架梁的设计位置和钢管柱的标高参数来进行计算,然后根据结果在钢管柱上预留出一个抗剪环箍。2)将钢筋环梁安装在钢管柱上,并予以固定,然后再在开挖土方之后对钢筋环梁进行清理。3)在连接框架梁的时候,施工人员可以根据工程的设计规范来对钢筋环梁进行后期的施工。
3.框支梁和框支柱的设定
因该工程是框—剪结构,核心的筒剪力墙是支撑上盖结构的一重要组成部分,逆作法过程中,上盖结构的施工进度必定会快过地下结构的进度,因此,在地下室核心筒剪力墙全部完成之前,上盖结构的荷载必须由另外的附加支撑体系来承受,这时就会产生核心筒框支梁和框支柱。通过设计单位核算,提出了通过在地下室核心筒四角增加四条1m*1m的框支柱、在首层核心筒四周剪力墙身增加一道500—650*1400的框支梁,来满足上盖结构施工至18层结构楼面的要求。
三、地下室主要施工流程
1.连续墙、冲孔桩的施工
根据设计图纸及施工周期的要求,采用逆作法施工。在基坑土方开挖之前须首先完成连
续墙和冲孔桩的施工,之后再进行桩承台基础与钢管柱接头点的施工。连续墙和冲孔桩按照常规施工工艺进行施工。
2.桩承台、结构钢管柱施工
(1)在工程桩浇筑完成并达到一定强度后,应先用泥浆泵将桩孔内的部分泥浆抽出(以孔壁不坍塌为准),然后再将袋装的碎石抛入孔内,直至有足够的高度和密实的工作面能站立作业人员为止(碎石颗径1cm—3cm石为宜);
(2)根据施工经验和设计要求,人工挖孔成井的内半径须比桩承台半径大0.5m左右,以满足人员井下进行钢管柱定位器安装的空间要求。在挖柱井孔之前,要定出轴线及柱井位,放出柱井孔位中心线和柱井孔径; (3)在开挖过程中,孔井的开挖方式与人工挖孔桩的开挖相似,以钢筋混凝土护壁作为支护,以节为单位,并对井下空气、水位情况及开挖的深度进行严格监控;
(4)在挖柱井孔达到要求的标高(桩承台垫层底)时,要经过鉴定和验收,符合要求后方可进行桩头浮浆打凿以及桩承台垫层的浇筑;
(5)在完成承台垫层及防水层施工后,便可根据设计要求预留出承台的竖向钢筋并进行钢管柱埋件的安装,然后再浇筑桩顶及部分承台混凝土,将钢管柱脚的预埋件固定。待混凝土达到一定强度之后将钢管柱吊装至井内,将其与预埋件进行牢固的焊接安装,最后再进行钢管柱内混凝土浇筑,并在井孔回填前安装好地下室各层的节点环梁。
3.土方开挖
(1)第一次基坑大开挖土方至满足安装首层框架梁板支项施工,完成首层框架梁、板浇筑施工并留置出土口;
(2)第二次基坑土方大开挖至满足负一层框架梁支项施工,并进行负一层框架支撑梁(不浇楼板)及核心筒剪力墙的施工;
(3)第三次开挖的部位是核心简内部和周边的土方,来满足核心筒四周局部框架粱及筒内临时支撑梁的施工要求,在砼龄期过后方可进行最后一次土方开挖,即核心筒负二层至承台底的开挖,完成后就可进行核心筒承台的施工。因为负二层至承台底的高度在7m左右,为了保证基坑与周边连续墙的水平位移在规定值内,此时在核心筒周边由负二层至承台面的土方按大放坡开挖,除在承台周边留出一定的工作空间外,其余的土方作为基坑反压土严禁开挖。
4.地下室核心筒的施工和基坑土方开挖的完成
在完成基坑核心筒部位的土方开挖之后,首先对核心筒承台进行施工,以确保核心筒剪力墙在上盖结构施工到l8层楼面前能够全部完成。采用顺做法对核心筒承台和地下室的剪力墙进行施工,从底板一直做到负一层剪力墙,从而完成核心筒剪力墻的结构施工。在完成核心筒后,继续对上盖结构进行施工直至封顶,而地下室再将核心筒以外的剩余土方挖运出去,至此整个基坑土方开挖工作全部完成。
从该工程施工的实际效果来看,与传统的施工方法相比,逆作法施工有着无法替代的优势:
(1)保证了上盖结构的提前施工,缩短了工程施工的总工期,节约了工程运行成本,取得巨大的商业效益;
(2)对周围环境影响较小,主要体现在:基坑变形较小,对相邻建筑物的影响也很小,经过实测显示,基坑顶点变形不足15mm,周边路面沉降量也极小,对附近民居和文物均不会造成不良影响;
(3)在施工过程中底板支点增多,跨度较小,易满足抗浮要求,使底板的结构设计趋向合理;同时,逆作法在施工过程中,也会因其工作过程和环境因素往往导致以下不足:
(1)挖土问题:第一步土方明开挖后,零层板施工,之后的土方开挖必须在封闭状态下进行。在没有小型挖土设备的情况下,只能采用人工挖土,挖土效率不高。
(2)施工材料运输问题:由于采用了封闭式逆作法施工,向下施工的各层楼板之间须留有施工洞口,一边材料运进及土方输出,此时,就必须认真解决洞口问题,如:洞口个数,洞口位置及洞口周围结构的影响等。
四、结束语
逆作法施工是随着建筑行业的不断发展而发明的一种先进的施工技术,在建筑工程施工过程中,采用逆作法施工技术能够有效的节省资金成本、缩短工期等,并且在施工过程中,对周边建筑物的影响非常小。随着科学技术的进步以及计算机的普及,越来越多的先进设备运用在工程项目当中,这在一定程度上对建筑行业起到了推动作用,缩短了施工的工期,相信在日后对逆作法施工技术的不断改革,不断创新,有利于建筑工程向更好的方向发展。
参考文献
[1]将曙杰.逆作法化解高层建筑施工难题[N].北京:中国建设报,2006.
[2]常士骠,张苏民.简明工程地质手册[M].北京:中国建筑出版社,1998.
[3]孙咏华.逆作法化解高层建筑施工难题.山西建筑出版社,2009.
关键词:建筑工程连续墙挡土逆作法地下室
所谓逆作法施工技术也就是将中高层建筑的地下结构从上往下依次施工,从建筑物地下室的四周进行连续墙或者桩的施工,它是地下室和基坑的围护结构,施工时在建筑的中间位置设置一个支撑桩,以此来当成一个竖向的承重体系,再随着这一根支撑桩从上往下开挖土方,然后对其进行浇筑混凝土,当其具有一定的强度之后,就可以当成是围护结构当中的支撑力,使其具有一定的安全性,保证施工的安全。另外,这种是对于建筑的地基进行施工,也是保证了地下室的顶部的稳定,在一定程度上保证了建筑物上部分的安全施工。本文结合案例工程,来主要分析了逆作法施工在建筑工程中的应用,以供大家参考。
一、工程概况
本工程在地下室的周边利用连续墙挡土,并采用首层楼板、负一层框架梁与负二层局部框架梁的方式用于基坑内的水平支护。连续墙大致分为35个槽段,槽宽85cm,长度约为147.8cm,用工字钢刚性接头在槽段之间进行连接,嵌入地下连续墙墙底的强风化岩大于3米,最小深度不低于16米。为逆作法实施方便,在地下室中全部采用钢管混凝土圆柱作结构柱,钢管柱的直径一般在600-800mm。
從上至下分析场内工程地质情况,可为:
(1)杂填土:主要组成成分为建筑砖碎等材料,层厚大致为2.9-4.4m;
(2)淤泥:层厚在4.6-5.4m之间;
(3)砂层:层厚约为0-1.4m;
(4)风化残积粘性土:层厚约为0.7-3.5m;
(5)强风化泥岩:1.7-9.4m。
经过对地质勘察报告的研究分析,确定建筑所处场地上层土质及埋水环境,在土方开挖前要掌握充分的环境依据,做好相应的降水准备工作。
二、地下室的逆作法施工及相关措施
1.连续墙中粱盒的预埋
在进行基础施工过程中,由于基坑往往会采用地下层框架结构来对建筑的水平方向起到一个支撑作用,所以在对地下层连续墙施工时,施工人员应该注意的是在连续墙的墙体结构上预留一个框架梁接口,以保证基坑框架的嵌入。由于现代科技的不断发展,建筑工程中不断采用新技术,预留框架梁接口的时候通常会采用预留梁盒的方法来进行,这种方法相对于传统的预留方法相比更加具有优势,并且能够跟大程度上节约成本、缩短工期等。所谓预留梁盒主要是施工人员在进行安装之前,有效的对工程计算出的数值以及施工的质量进行控制,然后再将梁盒放在确定的位置,以保证在浇筑混凝土的过程中而被填满,再次,在建筑工程土方开挖之后,对该接口进行彻底的清理,最后再进行预埋安装,这样的方法相对于传统的方法预留梁接口的方法要快很多,节省了大量的资本。
2.钢管柱的选用和框节点环梁的设计
当前,大多数使用逆作法的地下室结构均采用钢管混凝土柱作竖向支撑,该法有如下优点:
(1)安装便捷,节约时间。采在地下层施工过程中,采用逆作法施工可以很快解决地下室几层的钢管柱的吊装,有利于提高工作效率,缩短施工工期;另外,可以采用专程太的定位方法来对钢管柱吊装的位置进行固定,从而保证地下室的质量以及使用功能。
(2)在对建筑基础施工过程中,采用逆作法施工技术可以满足桩承台和框架梁结构的搭接工程,从而保证地下室的承载力。由于在桩承台部分中具有一个关于钢管柱的定位钢板,采用逆作法可以有效的保证钢管柱的稳定性,防止在施工时预留出大量的钢筋柱梁接口,这样也就在一定程度上保证了施工的质量以及工程的稳定性,从根本上消除了工程中所存在的安全隐患或者质量问题。
(3)在建筑工程施工过程中,施工人员通常会在钢管柱上设置钢筋环梁,这种就可以直接将钢管柱与地下室各个框架结构衔接起来,其操作主要是:1)在制作钢管柱过程中,施工人员需要根据框架梁的设计位置和钢管柱的标高参数来进行计算,然后根据结果在钢管柱上预留出一个抗剪环箍。2)将钢筋环梁安装在钢管柱上,并予以固定,然后再在开挖土方之后对钢筋环梁进行清理。3)在连接框架梁的时候,施工人员可以根据工程的设计规范来对钢筋环梁进行后期的施工。
3.框支梁和框支柱的设定
因该工程是框—剪结构,核心的筒剪力墙是支撑上盖结构的一重要组成部分,逆作法过程中,上盖结构的施工进度必定会快过地下结构的进度,因此,在地下室核心筒剪力墙全部完成之前,上盖结构的荷载必须由另外的附加支撑体系来承受,这时就会产生核心筒框支梁和框支柱。通过设计单位核算,提出了通过在地下室核心筒四角增加四条1m*1m的框支柱、在首层核心筒四周剪力墙身增加一道500—650*1400的框支梁,来满足上盖结构施工至18层结构楼面的要求。
三、地下室主要施工流程
1.连续墙、冲孔桩的施工
根据设计图纸及施工周期的要求,采用逆作法施工。在基坑土方开挖之前须首先完成连
续墙和冲孔桩的施工,之后再进行桩承台基础与钢管柱接头点的施工。连续墙和冲孔桩按照常规施工工艺进行施工。
2.桩承台、结构钢管柱施工
(1)在工程桩浇筑完成并达到一定强度后,应先用泥浆泵将桩孔内的部分泥浆抽出(以孔壁不坍塌为准),然后再将袋装的碎石抛入孔内,直至有足够的高度和密实的工作面能站立作业人员为止(碎石颗径1cm—3cm石为宜);
(2)根据施工经验和设计要求,人工挖孔成井的内半径须比桩承台半径大0.5m左右,以满足人员井下进行钢管柱定位器安装的空间要求。在挖柱井孔之前,要定出轴线及柱井位,放出柱井孔位中心线和柱井孔径; (3)在开挖过程中,孔井的开挖方式与人工挖孔桩的开挖相似,以钢筋混凝土护壁作为支护,以节为单位,并对井下空气、水位情况及开挖的深度进行严格监控;
(4)在挖柱井孔达到要求的标高(桩承台垫层底)时,要经过鉴定和验收,符合要求后方可进行桩头浮浆打凿以及桩承台垫层的浇筑;
(5)在完成承台垫层及防水层施工后,便可根据设计要求预留出承台的竖向钢筋并进行钢管柱埋件的安装,然后再浇筑桩顶及部分承台混凝土,将钢管柱脚的预埋件固定。待混凝土达到一定强度之后将钢管柱吊装至井内,将其与预埋件进行牢固的焊接安装,最后再进行钢管柱内混凝土浇筑,并在井孔回填前安装好地下室各层的节点环梁。
3.土方开挖
(1)第一次基坑大开挖土方至满足安装首层框架梁板支项施工,完成首层框架梁、板浇筑施工并留置出土口;
(2)第二次基坑土方大开挖至满足负一层框架梁支项施工,并进行负一层框架支撑梁(不浇楼板)及核心筒剪力墙的施工;
(3)第三次开挖的部位是核心简内部和周边的土方,来满足核心筒四周局部框架粱及筒内临时支撑梁的施工要求,在砼龄期过后方可进行最后一次土方开挖,即核心筒负二层至承台底的开挖,完成后就可进行核心筒承台的施工。因为负二层至承台底的高度在7m左右,为了保证基坑与周边连续墙的水平位移在规定值内,此时在核心筒周边由负二层至承台面的土方按大放坡开挖,除在承台周边留出一定的工作空间外,其余的土方作为基坑反压土严禁开挖。
4.地下室核心筒的施工和基坑土方开挖的完成
在完成基坑核心筒部位的土方开挖之后,首先对核心筒承台进行施工,以确保核心筒剪力墙在上盖结构施工到l8层楼面前能够全部完成。采用顺做法对核心筒承台和地下室的剪力墙进行施工,从底板一直做到负一层剪力墙,从而完成核心筒剪力墻的结构施工。在完成核心筒后,继续对上盖结构进行施工直至封顶,而地下室再将核心筒以外的剩余土方挖运出去,至此整个基坑土方开挖工作全部完成。
从该工程施工的实际效果来看,与传统的施工方法相比,逆作法施工有着无法替代的优势:
(1)保证了上盖结构的提前施工,缩短了工程施工的总工期,节约了工程运行成本,取得巨大的商业效益;
(2)对周围环境影响较小,主要体现在:基坑变形较小,对相邻建筑物的影响也很小,经过实测显示,基坑顶点变形不足15mm,周边路面沉降量也极小,对附近民居和文物均不会造成不良影响;
(3)在施工过程中底板支点增多,跨度较小,易满足抗浮要求,使底板的结构设计趋向合理;同时,逆作法在施工过程中,也会因其工作过程和环境因素往往导致以下不足:
(1)挖土问题:第一步土方明开挖后,零层板施工,之后的土方开挖必须在封闭状态下进行。在没有小型挖土设备的情况下,只能采用人工挖土,挖土效率不高。
(2)施工材料运输问题:由于采用了封闭式逆作法施工,向下施工的各层楼板之间须留有施工洞口,一边材料运进及土方输出,此时,就必须认真解决洞口问题,如:洞口个数,洞口位置及洞口周围结构的影响等。
四、结束语
逆作法施工是随着建筑行业的不断发展而发明的一种先进的施工技术,在建筑工程施工过程中,采用逆作法施工技术能够有效的节省资金成本、缩短工期等,并且在施工过程中,对周边建筑物的影响非常小。随着科学技术的进步以及计算机的普及,越来越多的先进设备运用在工程项目当中,这在一定程度上对建筑行业起到了推动作用,缩短了施工的工期,相信在日后对逆作法施工技术的不断改革,不断创新,有利于建筑工程向更好的方向发展。
参考文献
[1]将曙杰.逆作法化解高层建筑施工难题[N].北京:中国建设报,2006.
[2]常士骠,张苏民.简明工程地质手册[M].北京:中国建筑出版社,1998.
[3]孙咏华.逆作法化解高层建筑施工难题.山西建筑出版社,2009.