逆作法施工技術在建筑工程的應用分析

丘華斌

（豐順縣市政工程有限公司，廣東 豐順 514300）

1 工程概況

工程地下室周邊采用地下連續墻的擋土形式,并利用首層樓板、負一層框架梁和負二層局部框架梁用于基坑內水平支護。連續墻長度為147.83m,槽寬為85cm,約分為35個槽段。槽段之間采用工字鋼剛性接頭。地下連續墻墻底嵌入強風化巖不少于3m。并最小深度(由+0.00起計)應不少于16m。地下連續墻混凝土設計強度為C40,抗滲等級為S8;采用逆作法進行施工。為了方便逆作法的實施,地下室結構柱全部為鋼管混凝土圓柱,鋼管柱的直徑為600-800mm。

場內工程地質情況從上至下為:(1)雜填土:主要為建筑磚碎等組成,層厚為2.9-4.4m;(2)淤泥:層厚約4.6m-5.4m;(3)砂層:層厚約0m-1.4m;(4)風化殘積粘性土:層厚為0.7m-3.5m;(5)強風化泥巖:1.7m-9.4m。

通過地質勘查報告的分析,建筑所處場地上層土質較差,環境比較復雜。本場地地下水埋藏較淺,地下水靜止水位埋深為1.60-3.03m,標高為5.79-7.19m,其中砂層為主要含水層。因此在土方開挖前,必須做好相應的場內降水工作。

2 地下室逆作法施工及相關措施

2.1 連續墻中梁盒的預埋

由于考慮到基坑將采用首層、負一層及負二層框架梁作為水平支撐體系,因此在地下連續墻施工階段,就必須在墻體上準確預留出框架梁的接口。為了節省工期和成本,摒棄了以往慣用的植筋或是預留梁筋的方法,而采用了預留梁盒的方法,即通過準確的計算和安裝時的控制,事先在連續墻墻體鋼筋籠上放置梁盒,日后待土方開挖后將梁盒內的填充物清理干凈即可進行框架梁的安裝,簡單而又快捷。

2.2 鋼管柱的選用和框節點環梁的設計

目前多數使用逆作法的地下室結構都是采用鋼管混凝土柱作為豎向支撐,其優點在于:

(1)安裝快捷、節省時間。逆作法時,地下室三層的鋼管柱可以從地面一次吊裝就位,并通過在樁承臺中部埋置鋼板定位器,進行鋼管柱的定位和固定;

(2)它容易滿足逆作法時柱與樁承臺以及框架梁的搭接施工。由于鋼管柱定位鋼板是埋在底板以下的樁承臺部分,在能夠固定鋼管柱并滿足豎向支撐受力的同時,避免了如使用混凝土柱時必須預留出與底板連接的大量鋼筋,從而減少了由于與承臺底板的不連續施工時而帶來的各種工藝和質量問題,如裂縫、滲漏等;

(3)地下室各層框架支撐梁與鋼管柱的連接,可以通過在鋼管柱上套設鋼筋環梁來實現。首先在鋼管柱制作階段,通過對框架梁位置及現場實際柱底標高的計算復核,在鋼管柱身留出加勁抗剪環箍。地下室鋼管柱安裝固定好后,再將框節點環梁套入柱身至抗剪環箍位置并固定,日后待土方開挖完成后再進行清洗和校正。框架梁施工時,將梁筋按設計要求伸入環梁即可。

2.3 框支柱和框支梁的設定

考慮到本工程是框一剪結構,核心筒剪力墻是支撐上蓋結構的一個重要組成部分。逆作法時,上蓋結構的進度必定會塊過地下結構的施工,在地下室核心筒剪力墻全部完成前,上蓋結構部分的荷載必須由一個另外附加的豎向支撐體系承受,這時核心筒框支柱和框支梁就應運而生了。設計單位通過核算,提出通過在地下室核心筒四角增加四條1m×1m的框支柱、在首層核心筒四周剪力墻身增加一道500-650×1400的框支梁,來滿足上蓋結構施工至18層結構樓面的要求,18層以上的結構就必須待地下室核心筒全部完成后才可以施工,這樣就為上下結構的同步施工。

3 地下室主要施工流程

3.1 連續墻、沖孔樁的施工

根據工期計劃及設計圖紙要求,本工程的地下室采用逆作法施工,基坑土方開挖前必須先完成連續墻和沖孔樁的施工,再進行樁承臺基礎與鋼管柱的接頭節點的施工。連續墻和沖孔樁將按照常規的施工工藝進行。

3.2 樁承臺、結構鋼管柱施工

(1)當工程樁澆筑完成且達到一定強度后,應先用泥漿泵將樁孔內的部分泥漿抽出(以孔壁不坍塌為準),然后再往孔內拋入袋裝的碎石,直至有足夠的高度和密實的工作面站立作業人員(碎石顆徑1cm-3 cm石為宜);

(2)按照設計要求和施工經驗,人工挖孔成井的內半徑必須比樁承臺半徑大0.5m,以滿足人員井下進行鋼管柱定位器安裝的空間要求。挖柱井孔前,要定出軸線及柱井位,放出柱井孔位中心線和柱井孔徑;

(3)進行開挖時,孔井的開挖方式類似人工挖孔樁的開挖,采用鋼筋混凝土護壁作為支護,以節為單位,并嚴格監控制好井下的空氣、水位情況及開挖深度;

(4)在施工柱井完成后挖柱井孔達到要求的標高(樁承臺墊層底)時,并通過鑒定和驗收,符合要求后便可進行樁頭浮漿打鑿以及樁承臺墊層的澆筑;

(5)在承臺墊層及防水層施工完成后,便可按設計要求預留出承臺的豎向鋼筋及進行鋼管柱埋件的安裝,然后在澆筑樁頂及部分承臺混凝土,將鋼管柱腳的預埋件固定。待混凝土達到一定強度后再將鋼管柱吊裝至井內,將其與預埋件焊接安裝牢固,最后再進行鋼管柱內混凝土澆筑,并在井孔回填前安裝好地下室各層的節點環梁。

3.3 土方開挖

(1)第一次基坑大開挖土方到滿足安裝首層框架梁板支項施工,完成首層框架梁、板澆筑施工并留置留出土口;

(2)第二次基坑土方大開挖至滿足負一層框架梁支項施工,并進行負一層框架支撐梁(不澆樓板)及核心筒剪力墻的施工;

(3)第三次開挖的部位是核心簡內部和周邊的土方,以滿足核心筒四周局部框架粱和筒內臨時支撐梁的施工要求,砼齡期過后就可進行最后一次土方開挖,就是核心筒負二層至承臺底的開挖,完成后就可進行核心筒承臺的施工。由于負二層至承臺底的高度有將近7m,為了保證基坑連周邊續墻的水平位移不超過規定值,此時在核心簡周邊由負二層至承臺面的土方按大放坡開挖,除在承臺周邊留出一定的工作空間外,其余的土方作為基坑反壓土嚴禁開挖。

3.4 地下室核心筒的施工和基坑土方開挖的完成

在基坑核心筒部位的土方開挖完成后,首先進行核心筒承臺的施工,以確保核心筒剪力墻能在上蓋結構施工到l8層樓面前能夠完全部成。核心筒承臺和地下室的剪力墻采用順作法施工,從底板一直做到負一層剪力墻,從而完成核心筒剪力墻的結構施工。核心筒完成后,上蓋結構可以繼續向上施工直至封頂,而地下室再將核心筒以外的剩余土方挖運出去,至此整個基坑土方開挖工作全部完成。

4 結語

從該工程施工的實際效果來看,逆作法與常規的施工方法相比有不可比擬的優勢。

(1)保證了上蓋結構的提前施工,縮短了整個工程結構施工的工期,經計算,本工程采用逆作法比采用正作法縮短了至少一個月工期,取得巨大的商業效益;

(2)基坑變形小,相鄰建筑物影響小,實測結果顯示基坑頂點變形不足15mm,周邊路面沉降量也極小,對附近民居和文物均未造成不良影響;

(3)可最大限度地利用城市規劃紅線地下空間,在允許范圍內盡量擴大地下室建筑面積。

當然,通過對本工程的研究,我們可以看出逆作法目前仍存在一些尚待完善和解決的問題,如基坑連續墻和水平支撐的優化設計對土方開挖的影響、連續墻與樓層梁板節點的準確定位、承臺與底板間施工縫的處理、連續墻槽段間的滲漏等,都有待通過工程實踐不斷進行改進。

[1]將曙杰.逆作法化解高層建筑施工難題[N].北京:中國建設報,2006.

[2]常士驃,張蘇民.簡明工程地質手冊[M].北京:中國建筑出版社,1998.