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摘要:随着城市化进程的加快,高层建筑、大型地下商场、地下停车场、地下交通枢纽工程越来越多,而这些工程都面临着深基坑工程。相较于传统深基坑施工方法而言,逆作法具有节约资源、环保、建设周期短等优点,得到了广泛应用。本文以高层建筑工程为例,详细分析逆作法施工技术的应用。
关键词:逆作法;高层建筑;深基坑;支撑柱
逆作法是一项新兴建筑施工技术,其原理是: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,然后接着从上往下挖一层土方,一同土模浇筑一层地下室梁板结构,當其达到一定程度以后,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。
1 高层建筑工程逆作法施工技术
1.1 土方开挖
逆作法施工与施工方案必须紧密结合,严格按照施工方案施工,施工方案的合理性直接关系到深基坑工程施工效果。在高层建筑深基坑工程施工前,必须进行详细的地质勘探,得出详细的地层条件、地下水状况,然后再进行施工方案设计,选择最为优化的施工方案。在土方开挖上,首先必须调查详细的降水条件,检查其地下水状况是否符合开挖条件,检查现场的排水系统,确保道路的顺畅,保证施工机械能顺利进入施工现场。
其次是标高的控制,垫层应做到随挖随浇,而挖土机使用时不能对地下连续墙或是结构柱产生碰撞,避免对这些结构产生损坏。另外,不同土质有不同的开挖高度,而每次开挖高度应是1-1.5米之间,边开挖边检查开挖情况,当发现开挖周围的土质不稳定时,立即停止开挖,并迅速派遣专业人员查明原因,确定解决措施,采用完善的安全措施,确保安全之后才能重新开挖。
在高层建筑深基坑工程施工中采用逆作法施工技术可以取得良好的环境效益,在土方开挖中,由于是在封闭的地下施工,这样就避免了扬尘对城市环境造成的不良影响,而且,地下施工也有效阻挡了施工噪音的传播,从上往下施工使得噪音传播阻隔更大,这样也就避免了因噪音问题带来的延误工期问题,可以有效缩短施工周期。
1.2 中间支撑柱的施工
第一,中间支撑柱功能为支承上部荷载时,一般采用的施工方法有:大直径工程桩+永久柱承载、钻孔灌注工程桩+承台+永久柱承载、预制桩+承台+临时立柱承载。之间支撑柱最基本的功能就是要支承上部荷载和自身结构的重量,其施工方法有以上三种,具体选择哪种应根据工程的实际情况进行经济性、安全性、科学性分析。
第二,在钢筋混凝土柱的底部,一般采用分布筋和环向筋加焊,然后再在钢筋混凝土柱的锚固段钻出几个均匀的椭圆形孔动,这样能加强柱与桩之间建筑材料的流动,从而实现钢筋混凝土柱与中间支撑柱的连接。
第三,中间支撑柱需要承载地面以上的所有荷载,包括自重,因此,必须严格控制中间支撑柱的垂直度和定位,在施工时必须采用精度高的专业设备检测器定位和垂直度,超过允许范围之后必须进行相应调整。
采用逆作法施工技术,充分利用地下连续墙与土质之间的摩擦力和粘结力承受垂直荷载,承受水平风力和地震能量对建筑底部产生的巨大水平剪力和倾覆力,有助于提高高层建筑的抗震能力。
1.3 节点施工
高层建筑的深基坑工程中采用逆作法涉及到复合柱、桩、墙、梁等的节点施工,在施工中,地下连续墙与楼板间的节点施工是现在地下连续墙施工中预埋锥螺纹套筒,而地下开挖暴露出节点后,清除掉节点四周的淤泥以及垃圾,接着绑扎连续梁的钢筋并振捣混凝土,采用钻孔机在楼板的墙体凿出60mm左右的深度,保证混凝土的密实,最后就是将凿出的预埋件与楼板的钢筋连接起来,这样就完成了地下连续墙与楼板间的节点施工。
墙梁与柱梁之间的节点施工需要在中间支撑柱施工时在合适的楼板标高处预埋钢板或锚筋节点,然后在预留的钢圈位置以及连续墙上的预埋件上焊接钢筋,接着绑扎墙梁和柱梁上的钢筋,并浇筑混凝土,振捣密实,当基础大底板工程施工完成后,开始进行外包复合柱与复合墙的混凝土施工。
1.4 差异沉降控制
在逆作法施工中,立柱之间、立柱与地下连续墙之间往往存在较大的沉降差,为促进工程施工的顺利进行,保证施工安全,确保工程质量,必须控制差异沉降。一般采用的方法有四点:
第一,将沥青涂抹在桩身,这样能有效控制相邻桩之间的沉降差,但是会增加桩的自重。
第二,测量地下连续墙的刚度和入土的深度,并适当加固地下连续墙,提高地基的稳定性,采用最为科学合理的桩径,这样有利于提高开挖效率,缩短施工周期。以上的措施主要功能是保证桩身的稳固。
第三,为了控制立柱桩的沉降,在施工时加长其长度,并确保桩端的持力层有较高的承载力。
第四,为了避免不均匀沉降的出现,在立柱之间形成一个大刚性的整体,比如说:在相邻立柱之间设置临时支撑点或是永久性墙体结构。
1.5 地下室浇筑
逆作法是自上而下的施工,与普通的施工不同,很容易出现混凝土裂缝,进而影响到工程质量。因此,在地下浇筑过程中,必须严格控制混凝土的温度,改善外部条件,尽量减少裂缝的出现。
2 案例分析
某高层建筑深基坑工程施工采用逆作法施工基础,该工程基坑深度为8.7m,修建面积长为107m,宽为62m的矩形。施工现场的可利用面积少,现场道路狭窄,只在工地的东侧设置了一个出入口,供机械设备、材料、人员的进场。采用逆作法施工技术的施工流程为:挖孔施工地下围护结构——中间支撑柱施工——吊装钢管柱——地面一层梁板——负一层土方开挖——负一层梁、底板、外墙施工——负二层土方开挖——负二层底板、外墙施工——完工。
该工程中使用到了逆作法施工技术中的支柱桩定位技术、沉降差异控制技术、土方开挖技术、节点施工技术等多项技术,解决了施工现场场地面积不足等问题,建造出了高质量的高层建筑基坑工程。而且,施工时正好是该地的雨季,而地下施工正好规避了这一不利自然环境,施工得以顺利进行。采用逆作法施工,桩基工程与主体结构互不干扰,有效缩短了施工周期。传统基坑工程施工需要进行多项的支护、加固施工,而逆作法节省了许多加固程序,节约了许多成本,取得了良好经济效益。对于该工程而言,在基坑工程施工中,总造价大约节省了25%~30%,建立地下室楼盖结构作为支撑体系,也节省了一笔费用,楼盖结构的受力也比较合理。
结束语
高层建筑物越来越多,而其地下室也越来越深,这就涉及到基坑工程,逆作法的应用能有效节省投资、缩短施工周期,充分利用地下室面积。伴随着建筑技术的发展,逆作法施工将会越来越便利,地下工程施工越来越安全,任何一个施工单位施工时都必须严格按照逆作法施工方案施工,提高施工工艺水平,控制施工质量。
参考文献:
[1]岳修峰.探究逆作法施工技术在高层建筑中的应用[J].城市建设理论研究(电子版),2013(24).
[2]范宣燕.高层建筑逆作法施工技术研究[J].城市建设理论研究(电子版),2013(28).
[3]徐永平.结合实例对当前高层建筑逆作法施工技术应用的探讨[J].城市建设,2013(22).
[4]曹俊芳.逆作法在高层建筑地基施工中的应用[J].铁道建筑,2011(5).
关键词:逆作法;高层建筑;深基坑;支撑柱
逆作法是一项新兴建筑施工技术,其原理是: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,然后接着从上往下挖一层土方,一同土模浇筑一层地下室梁板结构,當其达到一定程度以后,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。
1 高层建筑工程逆作法施工技术
1.1 土方开挖
逆作法施工与施工方案必须紧密结合,严格按照施工方案施工,施工方案的合理性直接关系到深基坑工程施工效果。在高层建筑深基坑工程施工前,必须进行详细的地质勘探,得出详细的地层条件、地下水状况,然后再进行施工方案设计,选择最为优化的施工方案。在土方开挖上,首先必须调查详细的降水条件,检查其地下水状况是否符合开挖条件,检查现场的排水系统,确保道路的顺畅,保证施工机械能顺利进入施工现场。
其次是标高的控制,垫层应做到随挖随浇,而挖土机使用时不能对地下连续墙或是结构柱产生碰撞,避免对这些结构产生损坏。另外,不同土质有不同的开挖高度,而每次开挖高度应是1-1.5米之间,边开挖边检查开挖情况,当发现开挖周围的土质不稳定时,立即停止开挖,并迅速派遣专业人员查明原因,确定解决措施,采用完善的安全措施,确保安全之后才能重新开挖。
在高层建筑深基坑工程施工中采用逆作法施工技术可以取得良好的环境效益,在土方开挖中,由于是在封闭的地下施工,这样就避免了扬尘对城市环境造成的不良影响,而且,地下施工也有效阻挡了施工噪音的传播,从上往下施工使得噪音传播阻隔更大,这样也就避免了因噪音问题带来的延误工期问题,可以有效缩短施工周期。
1.2 中间支撑柱的施工
第一,中间支撑柱功能为支承上部荷载时,一般采用的施工方法有:大直径工程桩+永久柱承载、钻孔灌注工程桩+承台+永久柱承载、预制桩+承台+临时立柱承载。之间支撑柱最基本的功能就是要支承上部荷载和自身结构的重量,其施工方法有以上三种,具体选择哪种应根据工程的实际情况进行经济性、安全性、科学性分析。
第二,在钢筋混凝土柱的底部,一般采用分布筋和环向筋加焊,然后再在钢筋混凝土柱的锚固段钻出几个均匀的椭圆形孔动,这样能加强柱与桩之间建筑材料的流动,从而实现钢筋混凝土柱与中间支撑柱的连接。
第三,中间支撑柱需要承载地面以上的所有荷载,包括自重,因此,必须严格控制中间支撑柱的垂直度和定位,在施工时必须采用精度高的专业设备检测器定位和垂直度,超过允许范围之后必须进行相应调整。
采用逆作法施工技术,充分利用地下连续墙与土质之间的摩擦力和粘结力承受垂直荷载,承受水平风力和地震能量对建筑底部产生的巨大水平剪力和倾覆力,有助于提高高层建筑的抗震能力。
1.3 节点施工
高层建筑的深基坑工程中采用逆作法涉及到复合柱、桩、墙、梁等的节点施工,在施工中,地下连续墙与楼板间的节点施工是现在地下连续墙施工中预埋锥螺纹套筒,而地下开挖暴露出节点后,清除掉节点四周的淤泥以及垃圾,接着绑扎连续梁的钢筋并振捣混凝土,采用钻孔机在楼板的墙体凿出60mm左右的深度,保证混凝土的密实,最后就是将凿出的预埋件与楼板的钢筋连接起来,这样就完成了地下连续墙与楼板间的节点施工。
墙梁与柱梁之间的节点施工需要在中间支撑柱施工时在合适的楼板标高处预埋钢板或锚筋节点,然后在预留的钢圈位置以及连续墙上的预埋件上焊接钢筋,接着绑扎墙梁和柱梁上的钢筋,并浇筑混凝土,振捣密实,当基础大底板工程施工完成后,开始进行外包复合柱与复合墙的混凝土施工。
1.4 差异沉降控制
在逆作法施工中,立柱之间、立柱与地下连续墙之间往往存在较大的沉降差,为促进工程施工的顺利进行,保证施工安全,确保工程质量,必须控制差异沉降。一般采用的方法有四点:
第一,将沥青涂抹在桩身,这样能有效控制相邻桩之间的沉降差,但是会增加桩的自重。
第二,测量地下连续墙的刚度和入土的深度,并适当加固地下连续墙,提高地基的稳定性,采用最为科学合理的桩径,这样有利于提高开挖效率,缩短施工周期。以上的措施主要功能是保证桩身的稳固。
第三,为了控制立柱桩的沉降,在施工时加长其长度,并确保桩端的持力层有较高的承载力。
第四,为了避免不均匀沉降的出现,在立柱之间形成一个大刚性的整体,比如说:在相邻立柱之间设置临时支撑点或是永久性墙体结构。
1.5 地下室浇筑
逆作法是自上而下的施工,与普通的施工不同,很容易出现混凝土裂缝,进而影响到工程质量。因此,在地下浇筑过程中,必须严格控制混凝土的温度,改善外部条件,尽量减少裂缝的出现。
2 案例分析
某高层建筑深基坑工程施工采用逆作法施工基础,该工程基坑深度为8.7m,修建面积长为107m,宽为62m的矩形。施工现场的可利用面积少,现场道路狭窄,只在工地的东侧设置了一个出入口,供机械设备、材料、人员的进场。采用逆作法施工技术的施工流程为:挖孔施工地下围护结构——中间支撑柱施工——吊装钢管柱——地面一层梁板——负一层土方开挖——负一层梁、底板、外墙施工——负二层土方开挖——负二层底板、外墙施工——完工。
该工程中使用到了逆作法施工技术中的支柱桩定位技术、沉降差异控制技术、土方开挖技术、节点施工技术等多项技术,解决了施工现场场地面积不足等问题,建造出了高质量的高层建筑基坑工程。而且,施工时正好是该地的雨季,而地下施工正好规避了这一不利自然环境,施工得以顺利进行。采用逆作法施工,桩基工程与主体结构互不干扰,有效缩短了施工周期。传统基坑工程施工需要进行多项的支护、加固施工,而逆作法节省了许多加固程序,节约了许多成本,取得了良好经济效益。对于该工程而言,在基坑工程施工中,总造价大约节省了25%~30%,建立地下室楼盖结构作为支撑体系,也节省了一笔费用,楼盖结构的受力也比较合理。
结束语
高层建筑物越来越多,而其地下室也越来越深,这就涉及到基坑工程,逆作法的应用能有效节省投资、缩短施工周期,充分利用地下室面积。伴随着建筑技术的发展,逆作法施工将会越来越便利,地下工程施工越来越安全,任何一个施工单位施工时都必须严格按照逆作法施工方案施工,提高施工工艺水平,控制施工质量。
参考文献:
[1]岳修峰.探究逆作法施工技术在高层建筑中的应用[J].城市建设理论研究(电子版),2013(24).
[2]范宣燕.高层建筑逆作法施工技术研究[J].城市建设理论研究(电子版),2013(28).
[3]徐永平.结合实例对当前高层建筑逆作法施工技术应用的探讨[J].城市建设,2013(22).
[4]曹俊芳.逆作法在高层建筑地基施工中的应用[J].铁道建筑,2011(5).