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1、2 2 8高层建筑逆筑法施工 逆作法施工 1 概述 传统的地下结构施工方法是开敞式施工 即大开口放坡开挖 或用支护结构维护后垂直开挖 挖至设计标高后浇筑钢筋混凝土底板 再由下向上逐层施工各层地下结构 待地下结构完成后再进行地上结构施工 随着城市建设进一步向高空和地下发展 交通设施向多层次立体化方向延伸 地铁 地下车库 人防工程 多层地下室等地下结构得到广泛应用 地下设施的埋深越来越大 如广州新中国大厦地上43层 地下5层 地铁埋深一般在20m以上 日本 读卖新闻 大楼 地下6层 对于深度大的高层建筑物的多层地下室 采用开敞式施工存在以下一系列问题 1 概述 在建筑物密集地区需设置强大的临时支护
2、结构 支护结构的刚度 变形要求高 围护墙常选用大直径的灌注桩或地下连续墙 基坑内需设多层内支撑或多层锚杆 支护体系费用较高 工期较长 支护结构施工中的灌注桩或地下连续墙 支撑的施工和拆除等都需占用一定的工期 变形较大 虽然选用了截面较大的围护墙和支撑 但其刚度相对于地下结构本身的刚度仍很小 因此开挖以后 都有一定的变形 此变形超过一定数值就会影响周边环境 支撑拆除难度大 如为钢筋混凝土支撑 除少数人工拆除咀外 多数采用控制爆破方法拆除以缩短工期 爆破拆除时 产生的振动 噪声对周围环境产生不利影响 同时还会产生大量废渣 1 概述 在此条件下 一种新的施工方法 逆筑法逐渐兴起并得到推广应用 所谓
3、逆筑法施工 就是先沿建筑物地下室外围轴线 地下连续墙也是地下结构承重墙 或周围 地下连续墙只用做支护结构 施工地下连续墙或其他支护结构 同时在建筑物内部的有关位置 柱或隔墙相交处等 根据计算确定 浇筑或打下中间支承柱 作为施工期间底板封底之前承受上部结构自重和施工荷载的支撑 然后挖土至地下室一层顶板底标高 用土模浇筑楼盖 或地下室二层顶板顶标高 支模浇筑楼盖时 浇筑地下一层顶板 作为支护结构刚度很大的水平支撑 随后按上述方法逐层向下挖土和浇筑地下室各层顶板 同时各层结构中柱或隔墙也逐层向下施工 直至地下室底板封底 完成地下室结构施工为此 与此同时 在地下室一层顶板结构浇筑完成以后 就为上部结构
4、施工创造了施工条件 在地下结构向下逐层施工的同时 可同时自地下室一层顶板向上逐层施工上部结构 形成地上 地下同时施工的情况 直至工程结束 但在地下室底板封底以前 上部结构允许施工的高度需经过计算确定 它取决于四周支护结枷和中间支撑柱所能承受的荷载及沉降允许值 1 概述 与传统开敞式施工方法相比 用逆筑法施工高层建筑物的多层地下室 具有以下优点 缩短工程总工期 施工带有多层地下室的高层建筑 采用逆筑法施工 一般情况下只有地下一层占绝对工期 其他各层地下室可与上部结构同时施工 不占绝对工期 因此可以缩短工程的总工期 如日本的 读卖新闻 大楼 地上9层 地下6层 采用逆筑法施工 总工期只用了22个月
5、 比传统施工方法缩短工期6个月 基坑变形小 相邻建筑物的沉降少 采用逆筑法施工 是利用逐层浇筑的地下室楼结构作为周围支护结构的内部支撑 其刚度和传统施工方法的临时支撑相比要大很多 所以四周支护结构的变形小 同时 坑底土体卸载小 回弹变形小 对周边环境 相邻建筑物 道路 管线的影响也小 1 概述 有利于结构抵抗水平风力和地震作用 采用逆筑法施工 地下结构四周和原状土粘结在一起 而传统施工方法建筑的地下室是和回填土粘结在一起 相比较采用逆筑法施工的地下室受到四周土体的嵌固约束作用更强 大大提高了结构抵抗水平风力和地震作用的能力 可最大限度利用场地面积 采用常规支护方法施工时 地下室外墙应退让到规划
6、红线之内 因为在地下室外墙之外还应留设施工操作面和临时支护所占用的面积 规划红线内的场地面积未得到充分的利用 采用逆筑法施工 地下室外墙之外无须留设施工操作面 临时支护结构 可紧靠规划红线施工 充分利用了场地面积 扩大了地下室建筑面积 1 概述 减小工程投入 经济效益明显 采用逆筑法施工 四周地下连续墙既作为基坑开挖挡土止水的支护结构 叉与内衬墙组成复合结构作为地下室永久性承重外墙 同样 地下室楼盖在基坑开挖时既为临时支撑 又是永久结构的一部分 所以 逆筑法施工把临时性支护结构和永久结构合为一体 减少了工程投入 另外 采用逆筑法施工 基坑开挖面积小 减少了土方工程量 节省了地下室外墙防水费用
7、简化了基坑施工工序 可加快工程施工进度 缩短工期 经济效益明显 1 概述 同样 逆筑法施工和开敞式施工相比 也有不足 主要表现在以下几个方面 土方开挖难度大 由于土方开挖是在顶部封闭状态下 基坑中部还分散一些中间支撑柱和降水井点 目前尚缺乏小型 灵活 高效的小型挖土机械 多数采用人工挖土 致使土方开挖难度增加 缺乏专用施工机械 在地下封闭的工作面内施工 根据安全要求 应使用36V的低电压 为此需要特殊的施工机械 同时还需增设运输土方和材料的垂直运输设备 通风照明设备等 节点处理要求高 采用逆筑法施工 地下连续墙 中间支撑柱与底板和楼盖的连接节点需进行特殊处理 以保证节点按设计要求传递内力并具有
8、较好的防水性能 所以节点处理要求高 1 概述 中间支撑柱承载能力小 限制了逆筑法优点的发挥 中间支撑柱作为地下楼盖的中间支撑点 承受结构自重和施工荷载 如果数量过多施工不便 在软土地区由于中间支撑柱的承载力有限 会使封底以前上部结构允许的施工高度受到限制 不能充分发挥逆筑法的优点 逆筑法主要适用于以下范围 地下三层及大于三层的深度较大的地下工程 基坑周围环境十分复杂 环境保护要求高的工程 工期要求紧或缩短工期能带来巨大经济效益的工程 地下室造型复杂 面积大 一般支护结构难以适应的工程 2 逆筑法施工程序与节点构造 1 逆筑法施工程序逆筑法施工 是利用预先浇筑的地下连续墙和自上而下逐层施工的钢筋
9、混凝土地下室楼板所形成的支护结构体系进行支护 来保证基坑土方开挖的安全 并利用基坑外不同方向的土压力 包括被动土压力 的自相平衡来抵消对坑壁围护桩 墙 的不利影响 因此 在施工时一般先施工楼板 再挖楼板下面的土方 其施工程序如图2 68所示 图 a 按基础外围面积 先施工四周的支护结构 支护体系一般采用地下连续墙或排桩 图 b 按设计图施工中间支撑柱和基础 图 c 地下室一层的土方夯实修整后作为地模 浇灌地下室顶层 0 000 钢筋混凝土梁板 并在此层预留若干出土洞口 图 d 进行地下室一层土方开挖并运土到室外卸土区 图 e 重复程序图 c 进行地下室二层粱板混凝土的浇筑 同样要在楼板中预留若
10、干出土洞 图 f 重复程序图 d 进行地下室二层的土方开挖和外运 图 g 重复程序图 c 图 e 进行地下室三层的梁板混凝土的浇筑 并在楼板中预留出土洞 图 h 重复程序图 d 图 f 进行地下室三层的土方开挖和外运 图 i 重复程序图 c 图 e 图 g 进行地下室底板混凝土的浇筑 上述施工程序进行的同时 自地下室顶板浇筑封闭以后 可同时进行上部结构的施工 但在地下室底板封底以前 上部结构施工的层数需经过计算确定 2 逆筑法施工类型图2 68所示为逆筑法基本施工程序 在工程实践中 逆筑法又得到进一步发展 出现了多种类型的逆筑法施工 主要有 封闭式逆筑法 敞开式逆筑法 半逆筑法 封闭式逆筑法
11、封闭式逆筑法是指在地下一层顶板完成后 上部结构和地下工程可同时进行的施工方法 此法能缩短工程工期 敞开式逆筑法 敞开式逆筑法是指地下楼盖施工时 先逐层自上而下浇筑交叉格形肋梁 对围护结构形成框格式水平支撑 待土方开挖完成后再自下而上浇筑楼板的施工方法 所以 在基坑土方开挖时 地下一层楼板未封闭 土方在开敞状态下施工 能利用较大型的土方施工机械 施工较方便 但由于地下一层未封闭 上部结构不能和下部结构同时施工 总工期不能缩短 2 逆筑法施工类型 半逆筑法 半逆筑法又称局部逆筑法 此法是指基坑开挖时 先放坡开挖中心部分的土体 利用基坑内四周暂时保留的局部土方对四周围护形成水平抵挡 抵消侧向土压力所
12、产生的一部分位移 在基坑中部按正筑法施工 待顶板完成形成水平支撑后再逆筑施工四周地下结构 上部结构也同时施工 该法适用于土质较好 或土质虽不太好但预降水效果好 基坑面积大而地下室深度不大的工程 尤其对中心简体 外框架结构的地下部分施工较为适用 逆筑法类型的选择 应根据工程的具体情况和各种施工方法的优缺点进行选择 对于工期紧 或缩短工期及早投入使用能带来巨大经济效益的工程应优先选用 封闭式逆筑法 对于工期不紧 地下室纵横墙较多的工程可选用 敞开式逆筑法 对于土质较好 或土质虽不太好但预降水效果好 基坑面积大而地下室深度不大的工程 尤其对中心简体 外框架结构的地下部分的施工 宜选用 半逆筑法 3
13、逆筑法施工节点构造逆筑法施工与常规施工方法有较大区别 施工时先施工竖向中间支撑柱和四周地下连续墙 再自上而下逐层施工水平楼盖 先施工的竖向结构和后施工的水平楼盖之间连接节点 和常规施工的水平结构与竖向结构同时浇筑节点有很大的不同 成为施工的难点和重点 在施工以前需进行专门设计 逆筑法施工的结构节点设计 根据工程实践需满足下述要求 既满足结构永久受荷状态下的设计要求 同时又要满足施工状态下的受荷要求 设计的节点施工可行 操作简便 在满足设计要求前提下施工愈简便愈好 不要影响建筑物的使用功能 如不能占用过大使用空间等 逆筑法施工的主要节点有 地下连续墙单元墙段之间的连接节点 地下连续墙以及中间支撑
14、柱与楼盖梁 底板的连接节点 3 逆筑法施工节点构造A 地下连续墙单元墙段之间的连接节点 一般地下连续墙单元墙段接头以柔性接头居多 但作为逆筑法的地下连续墙 具有支护和承重的双重功能 且地下连续墙将作为地下室的外墙 内侧面有时设有内衬 所以对防水性能和质量均有较高要求 应采用刚性接头 它既可承受地下连续墙垂直接缝上的剪力 使相邻地下连续墙槽段共同承担上部垂直荷载 协调不均匀沉降 又能增强槽段的止水功能 刚性接头主要有穿孔钢板接头和钢筋搭接接头 穿孔钢板接头如图2 24 图2 25所示 其中钢筋搭接接头为完整的刚性连接 有关试验研究表明 其结构连接刚度和接头抗剪能力均优于穿孔钢板接头 3 逆筑法施
15、工节点构造B 地下连续墙与梁连接节点 地下室楼盖由梁 板组成 是地下连续墙围护结构可靠的水平支撑 地下楼盖梁 板与四周连续墙的连接节点可根据结构的实际情况 设计成刚性节点 铰接节点和不完全刚接节点等形式 以满足不同结构情况的受力要求 在结构设计中楼盖梁 底板与地下连续墙多按固结考虑 所以该节点必须采取措施保证梁端受力钢筋的锚固或连接 梁截面的抗弯和抗剪强度等 使其满足刚性节点的要求 地下楼板和四周墙体一般按铰接考虑 粱与地下连续墙的连接节点方法目前有以下几种 3 逆筑法施工节点构造a 预埋连接钢筋法 此法是指在施工地下连续墙时 在墙内于楼盖梁的标高处预埋连接钢筋并加以弯折 以便下插地下连续墙钢
16、筋笼和浇筑地下连续墙 当基坑挖土至楼盖梁标高处时 将预埋连接纲筋再反弯扳直到位 与梁内受力钢筋加以焊接 如图2 69所示 此法的优点是构造简单 施工简便 但缺点是直径大于20mm的钢筋扳直比较困难 如用火烘后再扳直 会影响钢筋的物理力学性能 在扳直预埋连接钢筋 尤其是直径较大时 过程中 如不慎会损伤连接钢筋根部四周的混凝土 削弱了地下连续墙 当扳出的连接钢筋不直 或角度不准时 连接有困难或产生初始应力 此法最简单 当预埋连接钢筋的直径不大时可以考虑采用 3 逆筑法施工节点构造b 预埋连接钢板法 此法是指在施工地下连续墙时 在墙内于楼盖梁的标高处预埋钢板 钢板与墙内受力钢筋焊接 待挖土至楼盖梁标高处时 先绑扎楼盖梁钢筋 将梁内受力钢筋与墙内预埋钢板焊接 形成接头 如图2 70 a 所示 此法的优点是施工方便 接头受力性能良好 缺点是电焊质量要求高 技术性强 现场焊接量大 有时影响进度 c 预埋剪力连接件法 此法是指在楼盖梁标高处预埋剪力连接钢筋于地下连续墙内 并加以弯折 待挖土至楼盖标高处加以反弯 使之露出墙面 然后浇筑于楼盖梁内 如图2 70 b 所示 此法的优点是接头抗剪性能好 施工
