多層地下室逆作法施工中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

【摘要】為了適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求，我國建筑行業(yè)也在隨著時(shí)代步伐不斷進(jìn)步，各種工程項(xiàng)目的形式也越來越豐富。對(duì)于多層地下室這種類型的建筑工程項(xiàng)目來說，用以往傳統(tǒng)的施工技術(shù)進(jìn)行項(xiàng)目的實(shí)施，施工周期長、成本較高。逆作法施工技術(shù)脫穎而出，是多層地下室建筑工程項(xiàng)目中較為重要的施工技術(shù)。并且近些年來，逆作法施工技術(shù)被各大企業(yè)運(yùn)用得越來越廣泛，本文作者就參與的湖南旺旺醫(yī)院醫(yī)療大樓擴(kuò)建工程中逆作法施工地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行探討分析。

【關(guān)鍵詞】逆作法;地下室;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn);施工

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

16.089

現(xiàn)在城市中大部分的建筑都有多層地下室，而地下室工程對(duì)于整個(gè)高層建筑項(xiàng)目來說是最基礎(chǔ)且重要的分項(xiàng)工程。整個(gè)建筑工程中，一定要先將工程樁、立柱和圍護(hù)的工程做好，再進(jìn)一步地開始地下室工程，之后再做地上的工程。而逆作法施工地下室工程中，可以做到將工期縮短、保護(hù)環(huán)境、將整個(gè)工程的造價(jià)成本降低等優(yōu)點(diǎn)。在現(xiàn)階段的建筑施工中，如何科學(xué)且合理地在地下室工程中應(yīng)用逆作法施工方法，是施工和設(shè)計(jì)著重思考的方向。

1、逆作法的概念

1.1逆作法工藝的施工技術(shù)原則

逆作法從原理上來解釋，可以理解為把建筑結(jié)構(gòu)從上到下分層次同時(shí)進(jìn)行施工。通過在地下室外墻四周澆筑閉合連續(xù)墻、建筑物內(nèi)部設(shè)置鋼管混凝土柱、立柱樁，以此為逆作的一個(gè)豎向承重結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。自上而下的挖土，挖一層就注澆一層地下室的梁板結(jié)構(gòu)作為支撐，當(dāng)梁板結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度達(dá)到了設(shè)計(jì)強(qiáng)度以后，就可以將其視為四周圍護(hù)的內(nèi)部水平支撐結(jié)構(gòu)體系，在此基礎(chǔ)上，繼續(xù)往上往下同時(shí)施工。例如，旺旺醫(yī)院醫(yī)療大樓項(xiàng)目有6層地下室屬于超深基坑，且周圍建筑距離基坑較近，地下室外墻緊鄰建筑紅線，施工操作面狹窄。根據(jù)工程的建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采取主樓全逆作、裙樓半逆作方案：地下室連續(xù)墻（兩墻合一）+地下結(jié)構(gòu)梁板代支撐+主樓地上地下同時(shí)施工（裙樓地上部分在地下室施工完成后施工）。即基坑整體采用逆作法實(shí)施，逆作施工階段同步完成主樓地上20層結(jié)構(gòu)的施工，基坑周邊采用兩墻合一的地下連續(xù)墻作為圍護(hù)體，利用地下結(jié)構(gòu)梁板作為水平支撐，采用一柱一樁（鋼立柱結(jié)合柱下鉆孔灌注樁）作為豎向支撐構(gòu)件承受施工階段結(jié)構(gòu)自重和施工荷載。本項(xiàng)目逆作法施工工況如下圖。

1.2逆作法施工技術(shù)的分類

逆作法技術(shù)可以大致分為三個(gè)種類，其一是全逆的做法，全逆的做法是當(dāng)?shù)叵陆Y(jié)構(gòu)進(jìn)行逆作的時(shí)候，也可以在同時(shí)進(jìn)行地上部分的施工。其二是半逆的做法，半逆的做法是在逆作時(shí)，不能和地上的施工保持同步實(shí)施。其三是部分的逆作法，部分的逆作法是將逆作過程中只對(duì)部分地方進(jìn)行逆作施工技術(shù)。

1.3多層地下室逆作法施工中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

逆作法施工在整個(gè)高層建筑物的施工過程中，有較多的特征。其一是地下連續(xù)墻作為開挖階段基坑的圍護(hù)體，同時(shí)作為地下室的結(jié)構(gòu)永久受力外墻，稱為“兩墻合一”，達(dá)到最佳的結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)效益。其二是逆作法施工以結(jié)構(gòu)梁板作為開挖階段的水平支撐體系，其支撐剛度很大，能有效控制水平變形，與此同時(shí)也避免了拆除臨時(shí)支撐過程中連續(xù)墻的二次受力和二次變形對(duì)主體結(jié)構(gòu)和環(huán)境造成的影響，最大的優(yōu)勢(shì)在于不用大量設(shè)置和拆除臨時(shí)支撐，對(duì)于資源的節(jié)省和環(huán)境的保護(hù)意義重大。其三是逆作法能夠讓地上和地下的施工保持一個(gè)在平行且立體的狀態(tài)中進(jìn)行，當(dāng)工程項(xiàng)目較大且施工的上下分層較多的時(shí)候，可以因此節(jié)約很多時(shí)間。其四是通過逆作法技術(shù)，可以對(duì)相鄰的建筑物影響控制在最小。其五是因惡劣天氣造成的影響可以被降到最低，并且土方開挖的施工不會(huì)耽誤較長的工期。

2、逆作法技術(shù)下的地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)探討

2.1逆作法下的灌注樁設(shè)計(jì)要點(diǎn)

一般情況下，在地下室逆作法施工中最為常見的是采用灌注樁基礎(chǔ)。鑒于此，在最初設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)中，關(guān)于灌注樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)也是需要著重考慮的一個(gè)環(huán)節(jié)。本工程逆作施工階段的豎向支承體系采用人工挖孔與旋挖鉆機(jī)鉆孔組合（人工挖孔樁砼護(hù)壁至中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖采用旋挖鉆機(jī)成孔，干作業(yè)，人工清底、擴(kuò)底）灌注樁內(nèi)插鋼管混凝土柱或角鋼格構(gòu)柱的形式。本工程一柱一樁根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)面及鋼管柱的頂標(biāo)高位置，采用地下連續(xù)墻施工完成封閉后干作法成樁，鋼管柱、格構(gòu)柱底部安裝倒錐型定位器，上口采用水平支撐與護(hù)壁圈梁連接牢固。

2.2逆作法下的地下連續(xù)墻體設(shè)計(jì)要點(diǎn)

圍護(hù)的結(jié)構(gòu)體系以及水平的支撐系統(tǒng)是地下室結(jié)構(gòu)工程逆作法施工中，能夠構(gòu)成一個(gè)較為全面完整的基坑水平支撐體系。這樣的體系在地下室結(jié)構(gòu)里，會(huì)因?yàn)榱己玫乃街文芰ΧS持一個(gè)最佳的狀態(tài)，因?yàn)槠渲械牧喊褰Y(jié)構(gòu)其支撐剛度大，可以提供良好的水平支撐能力，且對(duì)水平變形的控制極為有效。隨著對(duì)施工技術(shù)要求的提高，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的支撐剛度以及防水的性能有著新的標(biāo)準(zhǔn)和要求。所以在地下室結(jié)構(gòu)的逆作法設(shè)計(jì)中，將連續(xù)墻體的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)做好，對(duì)整個(gè)建筑工程項(xiàng)目有著不可替代的作用。

例如，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程里，設(shè)計(jì)者一定要正確地選擇圍護(hù)結(jié)構(gòu)，地下連續(xù)墻是地下室工程中最常運(yùn)用的基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，并且還可以被當(dāng)作主體的地下室結(jié)構(gòu)外墻。在確認(rèn)施工中所需要的結(jié)構(gòu)形式之后，再做下一步的設(shè)計(jì)，其中包含了施工過程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性計(jì)算和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形計(jì)算及監(jiān)測(cè)，同時(shí)也要對(duì)建筑建成以后的結(jié)構(gòu)水平載荷能力和裂縫的進(jìn)行計(jì)算和監(jiān)測(cè)等。做好了這一系列的計(jì)算評(píng)估，在接下來的墻體入土和斷面的逆作施工過程中，才可以進(jìn)行最合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

2.3逆作法下的框架柱以及工程樁的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在關(guān)于逆作法設(shè)計(jì)里，很多環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)都是緊密相連的。所以在實(shí)際設(shè)計(jì)中，一定要將每一個(gè)環(huán)節(jié)都做詳細(xì)的考量，其中框架柱以及工程樁的設(shè)計(jì)也是重要的兩個(gè)步驟。比如，要對(duì)各個(gè)協(xié)同設(shè)計(jì)中的主要點(diǎn)進(jìn)行熟悉的掌控，之后再依據(jù)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行下一步的設(shè)計(jì)。實(shí)際設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者可以選擇鋼管混凝土立柱樁，就可以保證結(jié)構(gòu)的截面在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。鋼管混凝土柱由鋼管及鋼管內(nèi)混凝土兩部分組成，為防止鋼管內(nèi)混凝土可能因配比或施工不妥等原因造成內(nèi)部離析及其它質(zhì)量問題，影響到鋼管混凝土柱的實(shí)際強(qiáng)度，進(jìn)而影響到工程的安全性。在正式進(jìn)行鋼管立柱施工前，應(yīng)事先開展鋼管混凝土柱的試充填試驗(yàn)。

2.4水平的支撐系統(tǒng)以及框架梁板的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

逆作法施工中的一個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)要點(diǎn)是水平的支撐體系以及框架梁板的結(jié)合設(shè)計(jì)，這樣的協(xié)同設(shè)計(jì)對(duì)水平變形的控制極為有效，也能把資源進(jìn)行最合理和有效地利用，做到成本的節(jié)約。本工程利用地下結(jié)構(gòu)梁板作為施工階段的水平支撐體系，并在局部結(jié)構(gòu)開洞區(qū)域設(shè)置鋼筋混凝土臨時(shí)支撐或臨時(shí)封板，與結(jié)構(gòu)梁板共同形成水平支撐體系。為了保證逆作施工過程中結(jié)構(gòu)水平力有效的傳遞，必須在各層結(jié)構(gòu)梁和板及臨時(shí)的支撐形成后，且該地下結(jié)構(gòu)梁板及臨時(shí)的支撐達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后方可進(jìn)行下層土方開挖。這一系列的設(shè)計(jì)要點(diǎn)都是把相關(guān)的地下室主體結(jié)構(gòu)水平梁板體系當(dāng)作四周維護(hù)結(jié)構(gòu)的良好支撐。

結(jié)語：

逆作法施工中的地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，要把主體結(jié)構(gòu)施工階段和使用階段受力和變形設(shè)計(jì)好。對(duì)于框架柱以及工程樁等的設(shè)計(jì)點(diǎn)，都是對(duì)地下室結(jié)構(gòu)水平和豎向支撐起著重要的作用，這都是需要將其中的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算分析。只有將協(xié)同設(shè)計(jì)的要素進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算和把握，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，將會(huì)對(duì)各個(gè)主體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有著保證作用。對(duì)主體框架的關(guān)鍵性構(gòu)件，如鋼立柱和立柱樁的結(jié)構(gòu)精細(xì)化設(shè)計(jì)，把逆作法水平支撐體系和主體結(jié)構(gòu)聯(lián)合設(shè)計(jì)，給整個(gè)建筑物的逆作法施工奠定良好的結(jié)構(gòu)承載作用。

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作者簡介：

賀志成，性別：男，民族：漢，籍貫：湖南省寧鄉(xiāng)市，單位：湖南省沙坪建設(shè)有限公司，職稱：中級(jí)，學(xué)歷：本科，研究方向：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。