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摘要:由于城市建筑密度逐年增加,高层建筑施工逐渐受到施工场地及周边复杂建筑群的影响,使得逆作法越来越广泛地应用于现代高层建筑施工中。逆作法施工技术可以有效防止周边地基出现沉降现象,提高地下工程施工的安全性,减少工程造价,提高施工效率。本文结合工作实践,分析了逆作法在建筑施工中的应用及技术要点。
关键词:逆作法;高层建筑;基坑开挖
中图分类号:TU208文献标识码: A
引言
目前城市化发展速度加快,城区内的建筑密度不断增加,为了能充分利用有限的土地资源,需要在市区内修建高层建筑来拓展城市的生活空间。但在市区内修建高层建筑存在施工场地狭小的问题,同时,在进行深基坑开挖的过程中,场地周边建筑物众多,施工环境较为复杂,这就要求在施工过程中尽量减小对周围环境的影响。通过大量的工程实践表明,在有多层地下结构的高层建筑施工中应用逆作法施工技术可以取得很好的经济、社会效益。为此本文基本分析了逆作法施工原理、在高层建筑施工中的应用及其技术要点,为以后实际工作中遇到的问题作参考。
一、逆作法的施工原理
从施工顺序上来讲,逆作法施工是与常规建筑物施工相对的。一般建筑物施工是先完成基坑开挖,之后由建筑物基础开始依次向上施工。而基坑开挖过程中所需要的支护结构是一套单独的施工方法,独立于建筑物地下结构。而逆作法施工则是要求在基坑开挖的过程中将建筑物的地下结构——包括地下室的梁、板、柱和外墙的结构都作为开挖基坑的防护结构和基础施工过程中的支撑结构。基坑内的支撑结构与防护结构需从上往下施工,并同时完成建筑物地下结构的施工,而建筑物上部结构也可以进行同步施工。这就要求自地面向下进行建筑物地下结构施工和基坑开挖,并充分利用结构自身的稳定性对开挖基坑进行支护,并发挥地下结构中楼板的抗压强度,使其成为基坑围护墙的支撑点,利用基坑外围土压力的自平衡状态来减小对围护墙的影响。逆作法施工的具体步骤如下:
(一)依据地下室的轴线,对地下连续墙进行开挖和相应的支护施工,并在需要的关键位置布置支撑桩,从而实现对上部建筑物的有效荷载。
(二)完成地下一层主体结构的施工,并从某一侧开始向下进行开挖及浇筑。与此同时,以该层作为建筑物的基础结构,向地面以上进行建筑物上部结构施工,保证地面以下与地面以上同时进行施工,当完成地下结构施工后则可以停止地面上施工。
逆作法在实际施工过程中又存在一定差异,据此可以划分为分层逆作法、部分逆作法、全逆作法、半逆作法。分层逆作法是指在整个施工过程中不是一次性完成,而是需要分层进逆作法施工;部分逆作法是指在施工过程中基坑内四周暂时保留的部分土方作为一个支护结构,以此保证基坑围护结构不会在土方的侧向力作用下发生变形;全逆作法是指在施工过程中,利用地下各层钢筋混凝土肋形楼板对四周围护结构形成水平支撑,通过整体浇筑,然后在预留的孔洞向外运土并向下运入建筑材料;半逆作法是指先浇筑某层的钢筋混凝土楼板,使其成为的交叉的肋梁,对围护结构形成框格式水平支撑,然后再完成围护结构施工。通常在分层逆作法施工中常采用土钉墙作为围护结构。 通过实践表明,逆作法施工技术可以有效地应用于施工场地狭小、建筑物基坑较深,对周边环境影响有严格要求的施工环境。
二、在高层建筑施工中逆作法的应用
1、上部载荷支承方式
在使用逆作法施工过程中,须慎重选择已完成建筑结构的自重及其附加载荷的支承方式。
2、立柱桩的连接
运用环向筋和分布筋对钢筋混凝土柱底部进行加焊,并在土柱的锚固段均匀分布一些椭圆孔洞,可以加强建筑材料在柱与桩间的流动性。
3、控制中部支承柱的垂直度
在应用逆作法进行施工时,由于中部支承柱要承受来自地面以上结构体的的载荷,因此对中部的支承柱的定位和垂直度有极其严格的规定,必须使用专业的仪器设备对中部支承柱进行定位和垂直度控制。
4、控制混凝土裂缝 在逆作法施工过程中,存在大体积的混凝土施工。在这一过程中最容易出现的问题是混凝土中裂缝的产生,所以在逆作法施工中应当加强对裂缝的控制。为预防温度裂缝产生,在混凝土中加入优质磨细粉煤灰和外加剂,减少水泥的用量,降低水化热。为防止混凝土因沉降而产生的塑性裂缝,在梁柱以及梁梁相交的核心区域混凝土浇筑完毕的1~1.5 h 后的初凝之前,用直径=35mm 的振动棒进行二次振捣,增强混凝土夯实度,提高其抗裂性。应该将表层混凝土收光,进而避免水分大量的蒸发所产生的收缩裂缝。控制混凝土坍落度。在施工过程中要求满足泵送混凝土的基础上尽量控制为最小量,现场实测的混凝土坍落度不≯ 18cm。由于外荷载的变化、不均匀沉降及温度变化等外部因素都会引起混凝土中产生裂缝,所以要控制混凝土裂缝就先要有效控制混凝土内部与表面的温度差,合理改善混凝土外部的约束条件,进一步缩小约束的范围。
5、土方开挖
土方开挖前,先由业主提供的放线控制桩位引线,并结合基础外轮廓 尺寸及护坡施工方案施放开挖边线,放线须经监理认可验收后,方可进行开挖。对于槽底落差较大的上下高差面,开挖时应根据土质情况放坡,确定 每次开挖深度,必要时进行挂网喷砼或抹灰等临时支护措施。对于土质为饱和粉土、砂质粉土,开挖时应注意随时挖随时支护,以免坍塌。土方开挖到基底设计预留土层时采取人工清理。当土方开挖时,应注意控制标高,对底部的垫层要随挖随浇。开挖过程中,应当减少对地下结构及连续墙产生碰撞。只有在底板的强度达到相应的要求之后,才可以从下往上进行剪力墙施工,拆除钢立柱需要在墙体的强度完全符合要求之后。
三、逆作法施工技术要点
1、修筑地下连续墙
在修筑地下连续墙的建设施工当中,导墙应该是地下室的墙面线。导墙作为施工过程中的基准面,可确保施工过程按照既定的方向正确进行,同时能对施工机械进行正确引导,并可储备一定量的泥浆。当混凝土导墙浇注完毕后,利用导墙在开挖土体周围挖出一条深槽,并在槽内安装钢筋笼同时设立导管,采用导管法进行混凝土水下浇注,完成对地下连续墙的施工。
2、中部支承柱技术要求
在逆作法施工过程中,地下室底板还未封底,建筑物各个层面结构的自重以及外部附加荷载均受力于中部支承柱;当地下室底板封底之后,上部结构体的荷载由中部支承柱传递给下部的底板,成为整个地下室的一部分。在建筑物结构体施工结束以后,中部支承柱承受的荷载最大,其通过柱端阻力以及柱子周身与土的侧摩阻力来承受施加于其主体的荷载。底板上部的柱身大多是采用钢管混凝土柱或H型钢,这样既满足了承载力要求又缩小了截面的尺寸。
3、浇筑地下室混凝土结構
使用逆作法施工时,地下室的混凝土结构均是自上而下进行分层浇筑,模板用于对刚开挖土层进行支撑加固,为了使沉降和结构体的变形控制在最小值,可以采用铺砂子或浇筑素混凝土作为垫层,并在垫层上铺上枕木,增大受力面,进行临时加固。
四、结语
逆作法的施工特点对土方开挖及降水工程有特殊要求,因此在逆作法施工过程中必须能有效把握施工技术要点和要求,对整个施工过程进行有效的监控,才能保证建筑结构体的施工质量,并不断提高施工技术水平,保障我国建筑行业能够持续、稳定地发展。
参考文献
[1] 牛凤云,展启林.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,2013,(21)
[2] 郑新铭.浅析高层建筑逆作法施工技术的应用[J]建材与装饰,2013,(35)
[3] 赵庆锋. 逆作法施工技术及其在高层建筑工程中的应用[J]中国房地产业,2011(6)
关键词:逆作法;高层建筑;基坑开挖
中图分类号:TU208文献标识码: A
引言
目前城市化发展速度加快,城区内的建筑密度不断增加,为了能充分利用有限的土地资源,需要在市区内修建高层建筑来拓展城市的生活空间。但在市区内修建高层建筑存在施工场地狭小的问题,同时,在进行深基坑开挖的过程中,场地周边建筑物众多,施工环境较为复杂,这就要求在施工过程中尽量减小对周围环境的影响。通过大量的工程实践表明,在有多层地下结构的高层建筑施工中应用逆作法施工技术可以取得很好的经济、社会效益。为此本文基本分析了逆作法施工原理、在高层建筑施工中的应用及其技术要点,为以后实际工作中遇到的问题作参考。
一、逆作法的施工原理
从施工顺序上来讲,逆作法施工是与常规建筑物施工相对的。一般建筑物施工是先完成基坑开挖,之后由建筑物基础开始依次向上施工。而基坑开挖过程中所需要的支护结构是一套单独的施工方法,独立于建筑物地下结构。而逆作法施工则是要求在基坑开挖的过程中将建筑物的地下结构——包括地下室的梁、板、柱和外墙的结构都作为开挖基坑的防护结构和基础施工过程中的支撑结构。基坑内的支撑结构与防护结构需从上往下施工,并同时完成建筑物地下结构的施工,而建筑物上部结构也可以进行同步施工。这就要求自地面向下进行建筑物地下结构施工和基坑开挖,并充分利用结构自身的稳定性对开挖基坑进行支护,并发挥地下结构中楼板的抗压强度,使其成为基坑围护墙的支撑点,利用基坑外围土压力的自平衡状态来减小对围护墙的影响。逆作法施工的具体步骤如下:
(一)依据地下室的轴线,对地下连续墙进行开挖和相应的支护施工,并在需要的关键位置布置支撑桩,从而实现对上部建筑物的有效荷载。
(二)完成地下一层主体结构的施工,并从某一侧开始向下进行开挖及浇筑。与此同时,以该层作为建筑物的基础结构,向地面以上进行建筑物上部结构施工,保证地面以下与地面以上同时进行施工,当完成地下结构施工后则可以停止地面上施工。
逆作法在实际施工过程中又存在一定差异,据此可以划分为分层逆作法、部分逆作法、全逆作法、半逆作法。分层逆作法是指在整个施工过程中不是一次性完成,而是需要分层进逆作法施工;部分逆作法是指在施工过程中基坑内四周暂时保留的部分土方作为一个支护结构,以此保证基坑围护结构不会在土方的侧向力作用下发生变形;全逆作法是指在施工过程中,利用地下各层钢筋混凝土肋形楼板对四周围护结构形成水平支撑,通过整体浇筑,然后在预留的孔洞向外运土并向下运入建筑材料;半逆作法是指先浇筑某层的钢筋混凝土楼板,使其成为的交叉的肋梁,对围护结构形成框格式水平支撑,然后再完成围护结构施工。通常在分层逆作法施工中常采用土钉墙作为围护结构。 通过实践表明,逆作法施工技术可以有效地应用于施工场地狭小、建筑物基坑较深,对周边环境影响有严格要求的施工环境。
二、在高层建筑施工中逆作法的应用
1、上部载荷支承方式
在使用逆作法施工过程中,须慎重选择已完成建筑结构的自重及其附加载荷的支承方式。
2、立柱桩的连接
运用环向筋和分布筋对钢筋混凝土柱底部进行加焊,并在土柱的锚固段均匀分布一些椭圆孔洞,可以加强建筑材料在柱与桩间的流动性。
3、控制中部支承柱的垂直度
在应用逆作法进行施工时,由于中部支承柱要承受来自地面以上结构体的的载荷,因此对中部的支承柱的定位和垂直度有极其严格的规定,必须使用专业的仪器设备对中部支承柱进行定位和垂直度控制。
4、控制混凝土裂缝 在逆作法施工过程中,存在大体积的混凝土施工。在这一过程中最容易出现的问题是混凝土中裂缝的产生,所以在逆作法施工中应当加强对裂缝的控制。为预防温度裂缝产生,在混凝土中加入优质磨细粉煤灰和外加剂,减少水泥的用量,降低水化热。为防止混凝土因沉降而产生的塑性裂缝,在梁柱以及梁梁相交的核心区域混凝土浇筑完毕的1~1.5 h 后的初凝之前,用直径=35mm 的振动棒进行二次振捣,增强混凝土夯实度,提高其抗裂性。应该将表层混凝土收光,进而避免水分大量的蒸发所产生的收缩裂缝。控制混凝土坍落度。在施工过程中要求满足泵送混凝土的基础上尽量控制为最小量,现场实测的混凝土坍落度不≯ 18cm。由于外荷载的变化、不均匀沉降及温度变化等外部因素都会引起混凝土中产生裂缝,所以要控制混凝土裂缝就先要有效控制混凝土内部与表面的温度差,合理改善混凝土外部的约束条件,进一步缩小约束的范围。
5、土方开挖
土方开挖前,先由业主提供的放线控制桩位引线,并结合基础外轮廓 尺寸及护坡施工方案施放开挖边线,放线须经监理认可验收后,方可进行开挖。对于槽底落差较大的上下高差面,开挖时应根据土质情况放坡,确定 每次开挖深度,必要时进行挂网喷砼或抹灰等临时支护措施。对于土质为饱和粉土、砂质粉土,开挖时应注意随时挖随时支护,以免坍塌。土方开挖到基底设计预留土层时采取人工清理。当土方开挖时,应注意控制标高,对底部的垫层要随挖随浇。开挖过程中,应当减少对地下结构及连续墙产生碰撞。只有在底板的强度达到相应的要求之后,才可以从下往上进行剪力墙施工,拆除钢立柱需要在墙体的强度完全符合要求之后。
三、逆作法施工技术要点
1、修筑地下连续墙
在修筑地下连续墙的建设施工当中,导墙应该是地下室的墙面线。导墙作为施工过程中的基准面,可确保施工过程按照既定的方向正确进行,同时能对施工机械进行正确引导,并可储备一定量的泥浆。当混凝土导墙浇注完毕后,利用导墙在开挖土体周围挖出一条深槽,并在槽内安装钢筋笼同时设立导管,采用导管法进行混凝土水下浇注,完成对地下连续墙的施工。
2、中部支承柱技术要求
在逆作法施工过程中,地下室底板还未封底,建筑物各个层面结构的自重以及外部附加荷载均受力于中部支承柱;当地下室底板封底之后,上部结构体的荷载由中部支承柱传递给下部的底板,成为整个地下室的一部分。在建筑物结构体施工结束以后,中部支承柱承受的荷载最大,其通过柱端阻力以及柱子周身与土的侧摩阻力来承受施加于其主体的荷载。底板上部的柱身大多是采用钢管混凝土柱或H型钢,这样既满足了承载力要求又缩小了截面的尺寸。
3、浇筑地下室混凝土结構
使用逆作法施工时,地下室的混凝土结构均是自上而下进行分层浇筑,模板用于对刚开挖土层进行支撑加固,为了使沉降和结构体的变形控制在最小值,可以采用铺砂子或浇筑素混凝土作为垫层,并在垫层上铺上枕木,增大受力面,进行临时加固。
四、结语
逆作法的施工特点对土方开挖及降水工程有特殊要求,因此在逆作法施工过程中必须能有效把握施工技术要点和要求,对整个施工过程进行有效的监控,才能保证建筑结构体的施工质量,并不断提高施工技术水平,保障我国建筑行业能够持续、稳定地发展。
参考文献
[1] 牛凤云,展启林.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,2013,(21)
[2] 郑新铭.浅析高层建筑逆作法施工技术的应用[J]建材与装饰,2013,(35)
[3] 赵庆锋. 逆作法施工技术及其在高层建筑工程中的应用[J]中国房地产业,2011(6)