建筑施工逆筑法的应用

  • 来源:建筑网   2019-09-05 16:05
摘要:

墙、梁、板节点与柱梁节点类似,首先是在地下墙施工时在相应的楼板标高埋钢板与锚筋节点,开挖后的节点施工,复合墙施工同柱梁节点施工。柱梁节点是先在施工中柱桩时即在相应楼板标高处预埋设钢板或锚筋节点,待地下开挖暴露出节点后,清除节点上的淤泥,按设计要求焊接或机械连接各类锚固钢筋。使楼板结构与中柱桩的连接可靠、安全,并满足逆筑法施工状态下的施工荷载要求。待地下室底板完成后,再由下至上施工中柱桩外侧的复合柱,使完垒满足结构设计要求。

一、关于逆筑法

逆筑法是一种建筑技术,是先建造 地下工程的柱、梁和顶板,然后以此为支承构件,上部恢复地面交通,下部进行土体开挖及地下主体工程施工的一种方法。

二、逆筑法的特点

(1)利用柱下桩及基坑周边地下连续墙(以下简称地下墙)作为逆筑法施工期间承受地上、地下结构荷载及其施工荷载的构件;利用地下室楼板,作为基坑施工的支撑。其中柱桩的深度、柱径与地下墙的深度、厚度需经过计算确定。

(2)地下多层逆筑法挖土采用地下室首层楼板结构完成后,由专用取土设备与人力相结合在楼板底下挖土,挖至下一层楼板标高后,浇筑该层楼板结构,再用相同方法挖土,浇筑楼板,如此直至地下室底板完成。

(3)“逆筑法”施工土方,采用人力开挖与坑底水平运土,然后由设置在基坑两端的取土口专用取土设备,半挖出的土方提升装车外运。

(4)地下室楼板模采用土模承重,当挖土至标高后做出混凝土垫层,并在模板搁支点上用砂浆找平,直接将模板搁置在砂浆找平层上,挖土、混凝土垫层、砂浆找平。

采用“逆筑法”施工,由于地下室可与地上结构同时施工,因此,可使工程的总工期缩短;由于利用地下室的梁板楼面结构作为地下连续墙的内部支撑,因而基坑变形小,相邻建筑物的沉降小;与传统方法比较,“逆筑法”施工基础底板较易满足抗浮要求,使底板设计趋向合理;由于节省了支护结钩的支撑,还大大降低了施工费用。“逆筑法”施工的缺陷是由于自上而下施工,上面已覆盖,使下面的施工作业条件较差,需采用一些特殊的施工技术,保证施工质量的要求更加严格。

三、逆筑法的辅助工法

目前采用的辅助工法主要有:

1、降水(和回灌) 有井管降水、真空降水、

电渗降水等,北京及北方地区多采用基坑外地面深井降水和回灌,也有采用洞内轻型井点降水;上海及南方地区则多采用基坑内井管降水,也有采用真空或电渗降水。

2、注浆 主要用于止水或加固地层,以防坍陷沉或结构治水。注浆方式主要有软土分层注浆、小导管注浆、TSS管注浆、帷幕注浆等,注浆材料有普通水泥、超细水泥、水泥水玻璃、改性水玻璃、化学浆等。

3、高压旋喷或搅拌加固 主要用于地层加固,如采用浅埋暗挖法或矿山法施工的隧道局部特别软弱的地层或有重要建、构筑物需要特殊保护时采用,盾构法隧道的始发和到达端头常用高压旋喷或搅拌加固,联络通道也常用此法加固地层。近年来也开发了隧道内施作的水平旋喷或搅拌加固技术。

4、钢管棚 用于暗挖隧道的超前加固,布置于隧道的拱部周边,常用的规格主要有:42mm直径、4~6m长,108/159mm、20~40m,前者采用风镐顶进,后者则用钻机施作。近几年来也有采用300~600mm直径的钢管棚,采用定向钻或夯锤施作。管棚一般都要进行注浆,以获得更好的地层加固效果。

5、锚索或土钉预应力锚索主要用于基坑维护结构的稳定,以便提供较大的基坑内作业空间。

6、冷冻法 主要用于止水和加固地层,多用在盾构隧道出发、到达端头、联络通道和区间隧道局部具流塑或流沙地层的止水与加固。

四、“逆筑法”的不足

(1)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。

(2)逆筑法的施工受环境的约束大。地下施工环境差,很难使用大型的施工机械设备,需要投入很多的人力和物力,管理难度大。

(3)钢筋的预埋位置准确性差,钢筋的接头一般在同一截面上。接头的方式多采用焊接,焊接的施工环境差。

(4)混凝土的施工缝多,易出现渗漏现象,处理也比较困难。

(5)在含水层部位施工时易出现片邦现象,会影响其相邻建筑物的基础受力状态和地面交通。

五、逆筑法的优势

(1)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,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。

六、逆筑法施工工艺

1、 逆筑法施工方法

(1)逆筑法施工方法是首层楼板结构完成后,即架设专用取土设备,然后地下挖土与地上结构施工同时进行。根据地下一层的埋深,如施工地下二层楼板开挖深度不大且围护墙经计算满足悬挑受力要求,可直接明挖一层,施工地下二层楼板后,再地上地下同时施工。

(2)地下挖土施工是先从两端的取土口,直接用取土设备挖出工作面,然后由人力从取土口的挖土工作面向基坑中间开挖。挖出的土方用双轮手推车,运至取土口,然后取土设备装车外运。

2、逆筑法地下室楼板支模

(1)模板设计原则:根据地下室楼板结构的形式,模板采用相应的土模承重方法。首先将基坑内的土按施工组织设计要求挖至标高,做好混凝土垫层,待混凝土稍硬后,按图弹出轴线与梁边线,并在模板的支点上进一步用水泥砂浆找平,使其标高误差控制在《规范》要求内,然后支模板。

(2)模板拆除:随着地下挖土工作面的推进,当楼板底的模板外露后,即可将模板逐块拆下,并翻转至下一层施工。为防止摔坏模板,拆模时应根据模板的形式采取相应的保护措施,并把该措施编制在施工组织设计内。

3、逆筑法地下结构相关节点

(1)“逆筑法”施工竖向承重体系采用地下墙及轴线桩,故地下墙与楼板粱的连接,应事先按设计图纸要求,在施工地下墙与中柱桩时埋设各类节点钢板及连接钢筋。

(2)墙、梁、板节点与柱梁节点类似,首先是在地下墙施工时在相应的楼板标高埋钢板与锚筋节点,开挖后的节点施工,复合墙施工同柱梁节点施工。

(3)柱梁节点是先在施工中柱桩时即在相应楼板标高处预埋设钢板或锚筋节点,待地下开挖暴露出节点后,清除节点上的淤泥,按设计要求焊接或机械连接各类锚固钢筋。使楼板结构与中柱桩的连接可靠、安全,并满足逆筑法施工状态下的施工荷载要求。待地下室底板完成后,再由下至上施工中柱桩外侧的复合柱,使完垒满足结构设计要求

4、逆筑法施工期间的结构沉降差控制

在逆筑法施工期间,其垒部的结构施工荷载主要靠中柱桩和周边的地下墙承担。控制整个结构的不均匀沉降是逆筑法的关键技术措施之一。

(1)为提高中柱桩与周边地下墙的垂直承载力、减小沉降差,在施工地下墙与中柱桩时预埋注浆管,并对桩底和墙底的沉渣部位进行压密注浆。

(2)根据工程桩的静载试验P-s曲线及地质报告等数据,暂定一个地基垂直承载刚度,然后按实际施工的各工况荷载由计算机模拟沉降量计算,得出在极限沉降差内(极限沉降差由设计决定,一般为2cm)上部结构能施工层数。

(3)在结构的平面柱网线上和周边地下墙轴线上设置沉降观察点。一般情况下每2d观察1次,当上部结构施工浇捣一个楼层混凝土后7d内,每天观察1次各点的高程,均采用二次闭合测量,得到的观察数据先进行三阶多项式平滑计算(由专用计算机程序)以提高数据的真实性。

(4)根据计算机处理后的沉降观察数据和观察沉降时的上部荷载进行荷载(P),沉降(s)的N次多项式曲线拟合(由专用计算机程序完成)。根据得到的P—s荷载沉降拟合曲线来预测施工下一层楼板和上一层楼板结构后的沉降羞,从而协调地下、地上结构施工进度。使整个结构沉降羞控制在设计范围内。

七、逆筑法质量标准

(1)中柱工程桩质量要求。桩位差:±50mm(测距仪):垂直度不大干1/300(经纬仪) 桩质量经动载测试不得夹泥、断桩。

(2)地下墙质量要求。成槽垂直度:1/300(超声仪).槽底沉渣小于100:地下墙每幅接头不得夹泥。

(3)挖土、模板垫层与砂浆找平及降水。挖土标高:±50mm水平仪及平水桩(间距小于2m)垫层标高:±15mm水平仪及平水桩(间距小于2m):砂浆找平标高:±1.5mm水平仪及靠尺I降水水位:模板垫层下1.5m,水位观察井及测绳。

八、逆筑法施工的注意事项

1、逆筑法施工中,排桩挡土墙和地下连续墙作为施工阶段的挡土、挡水结构,以及作为地下室的永久结构外墙。它的混凝土在水、泥中灌注,质量难以控制,容易出现夹泥、渗漏,甚至更严重的是强度达不到设计要求,出现严重的质量问题,使支护结构受到破坏,从而导致重大安全事故。

2、在逆筑法施工中,采用人工挖孔钢管混凝土中间支柱桩,作为施工阶段支承上部荷载的结构,以及作为永久承力结构,桩孔的质量控制容易被忽视,特别要确保桩孔持力层下没有不符合设计要求的夹层、软弱下卧层,确保桩的扩底尺寸满足设计要求,避免桩的承载力不足出现严重的质量问题。桩孔下施工条件差,容易出现中毒、高处坠落、物体打击、触电等意外伤害,要特别注意安全问题。

3、逆作法施工中,地下室梁板与地下连续墙、中间支柱需要二次施工连接的节点较多,节点的钢筋连接量大、新旧混凝土接口不易处理、施工难度大,要加强控制处理,否则容易出现开裂、渗漏的现象,甚至其承载力达不到设计要求,造成永久性的结构安全隐患。

4、在逆筑法施工中,钢管混凝土柱桩采用高强度混凝土,其特点快硬、早强,并且与钢管之间没有钢筋连接,施工中应采取措施加强控制。

5、在逆筑法施工中,负一层土方采用敝开式大开挖时,地下连续墙上部悬臂,刚度小,必须采取有效的施工组织设计进行施工,并落实完善的监控措施控制其变形在容许范围之内。

6、在逆筑法施工中,地下挖运土方引起的粉尘和机械排放废气对地下室的空气质量影响很大,同时自然采光与通风受到封闭环境的限制,对工人和管理人员的身体健康带来伤害,必须加以解决,才能充分发挥逆作法施工的优点。

7、在逆筑法施工中,要加强地下连续墙的变形观测,随时掌握其变形情况,发现异常及时处理,以防万一。当出现突发的异常情况时,项目现场要马上启动有效的应急预案,对人员进行疏散,减少现场的损失。

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