逆作法取土口包絡(luò)設(shè)計(jì)分析和現(xiàn)場施工措施

吳偉秋

上海市建設(shè)工程安全質(zhì)量監(jiān)督總站 上海 200032

逆作法施工中的取土口的位置留設(shè)，一般有3個(gè)原則：盡量均勻分布，保證一定的開洞率，盡量利用核心筒位置。圍護(hù)階段的取土口設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)：豎向計(jì)算，與結(jié)構(gòu)樓板計(jì)算類似的方法，建模后施加豎向荷載，對彎矩、剪力受力及配筋進(jìn)行計(jì)算，一般按純彎構(gòu)件設(shè)計(jì)；水平向計(jì)算，以剖面計(jì)算出圍壓，施加于這個(gè)樓板輪廓，計(jì)算出出土口加固梁水平方向軸力、彎矩、剪力，并復(fù)核其配筋。反映至現(xiàn)場施工圖中主要是在結(jié)構(gòu)圖的基礎(chǔ)上增加取土口邊梁的梁寬和配筋，配筋在增加上下皮主筋的同時(shí)，增加梁側(cè)鋼筋。

圍護(hù)階段完成后，結(jié)構(gòu)施工時(shí)部分取土口邊梁需要恢復(fù)成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要原因?yàn)椋簢o(hù)的梁板體系與結(jié)構(gòu)梁板體系不一致；圍護(hù)加寬的梁與建筑安裝管道位置沖突；取土口位置圍護(hù)增加的臨時(shí)支撐梁。故在現(xiàn)場圍護(hù)階段施工時(shí)，需充分考慮結(jié)構(gòu)梁的位置以及配筋情況，在圍護(hù)施工中結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（即所謂包絡(luò)設(shè)計(jì)），在施工中需充分考慮到后續(xù)需要拆除的部分，以及恢復(fù)到結(jié)構(gòu)圖紙時(shí)結(jié)構(gòu)體系的完整性。

本文以上海市第六人民醫(yī)院骨科臨床診療中心項(xiàng)目逆作法施工為工程背景，地下室采用逆作法結(jié)構(gòu)施工，針對逆作法施工過程中取土口位置包絡(luò)設(shè)計(jì)的現(xiàn)場施工取舍，圍護(hù)階段過后進(jìn)入到結(jié)構(gòu)階段的取土口邊梁位置的結(jié)構(gòu)形式恢復(fù)的現(xiàn)場施工措施。最后，結(jié)合施工情況和設(shè)計(jì)的目的和意圖，在總體考慮建筑和安裝功能的前提下，對取土口位置設(shè)計(jì)以及現(xiàn)場施工時(shí)采取的優(yōu)化措施進(jìn)行分析，為逆作法施工的整體施工效率和后續(xù)回筑處理提供良好的基礎(chǔ)。

1 逆作法取土口選取

逆作法施工的整體流程為先施工地下室頂板，利用結(jié)構(gòu)樓板作為圍護(hù)階段的水平支撐體系，再依次向下施工地下室樓板，最后完成地下室底板。逆作法取土口則主要用作地下室結(jié)構(gòu)樓板和底板施工時(shí)土方的外運(yùn)和材料的運(yùn)輸，在底板完成后，自下而上依次地進(jìn)行封閉。

逆作法取土口放在核心筒的位置，施工時(shí)會(huì)比較方便。以施工單位的用途出發(fā)，取土口的設(shè)置主要包含挖土、材料運(yùn)輸、混凝土澆筑以及后續(xù)封板的便利性。

背景工程的取土口布置如圖1所示。

圖1 工程取土口布置示意

其中1#、2#、3#取土口布置位置為核心筒位置，其他取土口布置總體考慮了現(xiàn)場地下室頂板的交通組織，分散布置，在滿足設(shè)計(jì)主要原則的前提下，根據(jù)現(xiàn)場施工的情況，考慮挖土、運(yùn)輸、澆筑及封板的便利性，分析如下：

1）挖土減少下部翻土的范圍，保證翻土間距在30 m以內(nèi)，保證最遠(yuǎn)端2次翻土可以至取土口位置。

2）材料運(yùn)輸與挖土分塊施工結(jié)合，以保證每個(gè)分塊在土方開挖完成后有獨(dú)立的材料運(yùn)輸口；同時(shí)保證未設(shè)置在深坑區(qū)域的取土口在場地內(nèi)均勻分布，以便于材料運(yùn)輸。

3）混凝土澆筑上，充分考慮可利用汽車泵澆筑的區(qū)域，在取土口投影范圍以及外擴(kuò)10 m范圍采用滑槽均可利用汽車泵進(jìn)行混凝土澆筑，同時(shí)在汽車泵澆筑范圍以外的區(qū)域提前預(yù)留澆筑洞口，方便固定泵的架設(shè)。

4）結(jié)構(gòu)封板回筑的考慮，盡量保證取土口區(qū)域不在地下室夾層范圍內(nèi)，同時(shí)位于核心筒設(shè)置的取土口邊梁體系需與核心筒剪力墻相對應(yīng)，施工時(shí)利用邊梁作為剪力墻的一部分進(jìn)行預(yù)留筋。

2 逆作法取土口邊梁的包絡(luò)設(shè)計(jì)

逆作法施工利用結(jié)構(gòu)樓板作為圍護(hù)的水平支撐體系，同時(shí)在結(jié)構(gòu)樓板上增加了取土口的設(shè)置，在取土口位置會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中狀態(tài)，除了頂板作為交通組織通道需要受到更大的施工荷載以外，側(cè)向的圍護(hù)壓力也增大了。

在施工時(shí)，邊梁的加寬通常表現(xiàn)為沿結(jié)構(gòu)梁中心對稱向兩側(cè)加寬，配筋上主要為了增大梁的上下皮鋼筋，同時(shí)增加梁側(cè)的側(cè)向筋，重設(shè)設(shè)置圍護(hù)的箍筋體系，背景工程中，圍護(hù)梁的加高與加寬如圖2、圖3所示。

圖2 圍護(hù)梁對結(jié)構(gòu)梁加高加固處理

圖3 圍護(hù)梁對結(jié)構(gòu)梁加寬加固處理

從圖2、圖3中看可以看出，常見的取土口圍護(hù)梁的加固基本上分為加高和加寬，且從實(shí)際情況來看，主要為加寬。現(xiàn)場從實(shí)際考慮需按圍護(hù)和結(jié)構(gòu)的較大值進(jìn)行取值（即包絡(luò)設(shè)計(jì)）。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)包絡(luò)，考慮到后續(xù)的結(jié)構(gòu)恢復(fù)，需設(shè)置2套鋼筋體系：

1）主筋按照大的設(shè)置，外側(cè)和內(nèi)側(cè)不重疊的部分分別設(shè)置結(jié)構(gòu)鋼筋體系和圍護(hù)鋼筋體系，重疊的部分根據(jù)鋼筋間距分析，圍護(hù)鋼筋為5根φ25 mm鋼筋，結(jié)構(gòu)鋼筋為4根φ22 mm鋼筋，故重疊區(qū)域按照圍護(hù)進(jìn)行配筋。

2）箍筋體系分別設(shè)置，加固梁分別設(shè)置2套箍筋體系，如圖4所示。

圖4 圍護(hù)梁與結(jié)構(gòu)梁鋼筋包絡(luò)設(shè)計(jì)

箍筋的分配根據(jù)后續(xù)拆除的情況可優(yōu)先設(shè)置結(jié)構(gòu)箍筋，圍護(hù)箍筋體系在兩側(cè)采用開口箍的形式焊接連接，如圖5所示。

圖5 圍護(hù)梁箍筋體系采用開口箍

3 逆作法取土口加固的形式

取土口開洞的內(nèi)部加固形式，常規(guī)設(shè)計(jì)考慮通常為對撐加固形式，對撐中間同樣利用結(jié)構(gòu)梁的體系進(jìn)行加固。但考慮到現(xiàn)場的材料運(yùn)輸情況，鋼筋的下料長度通常為9、12 m這2種，根據(jù)常規(guī)結(jié)構(gòu)一跨的長度為8.4 m，扣除梁的尺寸位置，對角線長度僅10 m。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，鋼筋成捆吊裝時(shí)，考慮鋼筋捆寬的前提下，長9 m的鋼筋運(yùn)輸十分困難，長12 m的鋼筋則無法正常吊運(yùn)。

取土口現(xiàn)場施工時(shí)，根據(jù)材料運(yùn)輸情況可酌情更改為八字撐的加固形式，如圖6所示，材料運(yùn)輸空間在14 m左右，八字撐根據(jù)現(xiàn)場的建筑安裝情況可在后期進(jìn)行切除。局部設(shè)計(jì)需考慮房間的具體功能情況，若不影響安裝和建筑功能凈高，則在取土口封板時(shí)剝除梁上表皮和回筑結(jié)構(gòu)板一起施工，而不需進(jìn)行拆除。

圖6 取土口對撐改八字撐

4 逆作法取土口邊梁加固的影響和拆除

在圍護(hù)階段完成之后，即地下室底板完成后，需考慮對取土口位置加固邊梁的拆除，主要原則為考慮其對建筑和安裝功能的影響，其次考慮外表面形式的美觀。主要的影響情況根據(jù)現(xiàn)場的情況進(jìn)行分析，主要包含：安裝的管道井、電梯的井道、建筑局部凈高和安裝風(fēng)管安裝。圍護(hù)結(jié)束后，針對上述的影響區(qū)域進(jìn)行拆除，現(xiàn)場施工拆除的方式為切割拆除，為滿足拆除后的結(jié)構(gòu)受力體系，故結(jié)構(gòu)和圍護(hù)的鋼筋體系需在施工時(shí)同時(shí)進(jìn)行配置，但可根據(jù)對建筑和安裝影響的情況，對圍護(hù)梁加固的形式進(jìn)行調(diào)整。

5 逆作法取土口邊梁加固優(yōu)化調(diào)整

對安裝井道和電梯井道的影響通常為加固梁加寬的形式，故針對影響的方向，分為以下2種情況進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整：

1）安裝管道沖突的位置如圖7所示，根據(jù)管道沖突的方向，對加固梁的位置進(jìn)行偏移，如圖8所示，使得沖突的位置位于加固位置的一側(cè)，以便于對圍護(hù)梁加固的拆除。

圖7 管道沖突位置平面示意

圖8 加固梁的位置進(jìn)行偏移

2）電梯井道位置涉及兩側(cè)均存在電梯井道的情況，可根據(jù)電梯井道隔墻厚度，對該加固梁的形式從加寬改為加高，寬度設(shè)置與電梯井道的隔墻寬度相同，以減少后期的影響。

3）對建筑凈高的影響，加固梁的主要措施為梁底標(biāo)高根據(jù)結(jié)構(gòu)標(biāo)高走，設(shè)置成雙層梁結(jié)構(gòu)，面標(biāo)高突出（反梁），后期影響拆除時(shí)為板面切割拆除，施工相對難度減少。

6 逆作法取土口邊梁現(xiàn)場優(yōu)化措施

根據(jù)現(xiàn)場的建筑安裝功能情況對取土口邊梁優(yōu)化后，現(xiàn)場施工時(shí)首先需按照結(jié)構(gòu)和圍護(hù)的包絡(luò)設(shè)計(jì)進(jìn)行2套鋼筋體系的配筋配置，同時(shí)在施工時(shí)需考慮后續(xù)的拆除工況。采用切割法拆除現(xiàn)場需滿足鏈條的穿孔和吊裝的吊裝位置，故在結(jié)構(gòu)施工階段可采取提前預(yù)留波紋管孔洞的方式，如圖9所示。

圖9 加固梁切除區(qū)域開洞預(yù)留

預(yù)留洞位置沿切割線的內(nèi)側(cè)，在澆筑混凝土前提前預(yù)留波紋管。

7 結(jié)語

通過在背景工程中對位置、影響及現(xiàn)場施工的優(yōu)化和預(yù)留進(jìn)行考慮，充分結(jié)合建筑、安裝、結(jié)構(gòu)、圍護(hù)設(shè)計(jì)，對碰撞區(qū)域充分優(yōu)化，也結(jié)合施工單位的現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)優(yōu)勢，調(diào)整取土口的局部布局以及后續(xù)工況需求，具體如下：

1）通過取土口選取位置需綜合考慮的因素、其對施工后續(xù)工況的影響等，為后續(xù)工程取土口位置的選取及前期的總體工況考慮提供經(jīng)驗(yàn)。

2）對取土口的形式及功能做了分析，有利于了解后續(xù)工程中取土口對施工流程的影響。

3）綜合考慮了取土口設(shè)計(jì)加固的情況，為現(xiàn)場提供實(shí)際包絡(luò)施工方法。

4）針對后期的影響及拆除的范圍進(jìn)行明確，為設(shè)計(jì)及施工需提前考慮的部位做了相應(yīng)的說明。

[1] 白磊.逆作法施工中的土方開挖關(guān)鍵技術(shù)[J].建筑施工,2017,39(7):965-968.

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