高层建筑施工的逆作法技术运用

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高层建筑施工的逆作法技术运用范文
目前,国内许多软土地区高层建筑物采用了逆作法施工技术,并取得了良好的效果。本文结合某综合楼工程,重点介绍地下室消防水池的逆作法施工技术,为今后类似工程提供参考。
1、工程概况
某综合楼工程为一类高层建筑,建筑高度约100m,总建筑面积约40000m2,其中地下部分3层,约9300m2,地上主体结构27层,裙楼4层,共约30900㎡。该工程为框架-剪力墙结构体系,基础采用人工挖孔灌注桩、筏板基础、独立基础和条形基础等形式。该工程基坑东西长62m,南北长28m,开挖深度约14.5m。开挖范围内的土质从上至下分别为素填土、粉质黏土、强风化岩(砂岩、泥岩)和中等风化岩(泥岩、砂岩)。基础持力层位于中等风化岩层上。基坑支护采用排桩和抗滑桩相结合的方式,并对边坡土体进行混凝土喷锚支护。根据地质勘探料,基础开挖范围内不存在地下水。
2、工程难点
综合现场地质勘探资料及周边建筑物情况,在综合楼尤其是Ⅱ区施工过程中,主要存在以下难点:①工程周边建筑物、道路和地下管道密集,基坑开挖时需进行有效保护;②施工场地狭小,整个工程地下室外墙与围墙最大距离仅为2.5m,可利用的材料堆放场地非常有限;③Ⅱ区(地下室、消防水池)东侧为松散土,很不稳定,开挖时容易塌方。针对上述问题,工程采用正、逆作法相结合的施工方案。Ⅱ区先正作施工人工挖孔桩、地下3层柱、地下2层和地下1层框架结构。然后回填Ⅱ区东侧土体,开挖地下3层土体,逆作施工该层挡墙。最后施工消防水池底板和侧壁。建立起来的Ⅱ区框架结构能有效限制Ⅱ区东侧土体变形,保护周边已有建筑物的安全。同时,Ⅱ区顶板也可作为Ⅰ区施工材料的临时堆放场地。
3、Ⅱ区逆作法施工
3.1Ⅱ区概况
在本综合楼工程中,Ⅱ区为3层地下室。Ⅱ区基坑北、东、南方向的支护形式分别为排桩、人工挖孔桩和混凝土喷锚支护,西侧为后浇带。施工前两侧的土体为放坡形式的松散土,坡顶位于拟建地下3层顶板下方约1.8m位置处。该部分土体容易滑坡、塌方。决定对Ⅱ区地下室采用正、逆作法相结合的施工方案。3.2施工过程Ⅱ区地下室的逆作法施工主要包括地下室框架结构的正作施工和地下3层挡墙的逆作法施工。正作施工步骤:①人工挖孔桩、柱基及地下3层的柱、梁和板;②施工地下2层柱、梁、板和挡墙;③施工地下1层柱、梁、板和挡墙,并将挡墙外侧土体回填。在上述施工过程中,未对地下3层下方的土体进行开挖,也未施工该层挡墙。另外,地下1层框架结构施工完毕,暂不拆除支撑体系,将其顶板作为Ⅰ区材料的临时堆放场地。
当地下室框架结构施工完成后,即可拆除地下3层模板支撑体系,进行该层挡墙的逆作法施工。图1给出了地下3层挡墙的逆作法施工过程。由于该层挡墙较高(5.2m),分2段自上而下竖向施工。
第1段挡墙施工时,先将土体向下开挖0.8m,如图2a所示。受场地及空间条件限制,此部分土方开挖只能采取人工挖掘方式,塔式起重机辅助运输。土体开挖过程中,为防止挡墙外侧土体局部塌方,在挡墙外侧砌筑240mm厚砖墙,作为挡墙的外模,内侧采用木模板单侧支模。
第2段挡墙施工时,将土体向下开挖2.6m,选用小型挖机,配以人工清土,塔式起重机吊运。与第1段挡墙相同,采用砖模作为第2段挡墙的外模,内侧仍采用木模板单侧支模。浇筑第2段挡墙混凝土时,由于挡墙上方没有下料口,必须从内侧下料,如图2b所示。下料口应超出混凝土接槎面100mm,新浇筑的混凝土应与下料口平齐,并保证混凝土收缩后接槎严密。拆模后,及时将凸出混凝土凿除,并将表面清理干净。挡墙施工结束后,即可进行地下3层的条形基础、消防水池底板及侧壁的施工。
3.3防水措施
Ⅱ区地下3层为消防水池,应重点关注其防渗防漏措施。由于该层采用逆作法施工,导致消防水池的底板、侧壁与挖孔桩、框架柱之间出现施工缝。这些施工缝均无法按照常规作法埋设钢板止水带。为保证消防水池施工缝和钢板止水带的连续性,在施工过程中采取了预留连接钢筋、新增混凝土墙体和合理设置施工缝等方法。
(1)预先留置连接钢筋绑扎挖孔桩和框架结构钢筋时,尽量预先留置与消防水池底板、侧壁连接的钢筋。若现场条件不允许时,采用植筋连接。
(2)增加混凝土墙体在消防水池(底板、侧壁)与框架柱相交的位置,增加200mm厚混凝土墙体,高度与侧壁高度相同。该墙体横向、竖向配筋按照Φ12@200设置。
(3)合理设置施工缝,在消防水池侧壁和新增墙体高300mm处,并在该位置连续布置钢板止水带,保证施工缝的止水效果。
4、逆作法施工技术所带来的效益
4.1社会效益
逆作法施工技术的社会效益主要表现在:(1)逆作法采用“表层支撑、底部施工”的作业方式,所以能够保持地面道路的畅通,在土建中有很大益处;(2)逆作法能够从根本解决支护桩侧向变形的问题,可以避免周围环境因变形值超过临界值而产生基础下沉、路面塌陷等现象,保障了周围建筑的安全;(3)逆作法大大提高了建筑物的抗震能力,土体与地下连续墙之间的摩擦力、粘结力不仅能够承受垂直荷载,而且可以承受地震作用下的倾覆力矩和巨大的水平剪力。
4.2环境效益
逆作法施工技术的环境效益主要表现在扬尘方面和噪音方面,其中前者的效益主要表现在:逆作法采耿暗挖的挖土方式,避免了传统开敞开挖手段所产生的大量建筑灰尘对城市所带来的环境影响;后者的效益则主要体现在:逆作法施工技术在地下室施工时先是整体浇注表层楼面,然后再向下挖土,所以在施工过程中,噪音会因为表层楼面的阻隔而大幅度降低,避免了夜间施工的噪音问题。
4.3经济效益
高层建筑施工采用逆作法施工同时还具有较大的经济效益,通常基坑维护墙和地下室外墙采用两墙合一的形式,一方面能够在工程用地范围内最大限度地拓展地下室的有效面积,另一方面单独设立维护墙的投资得以节省。另外,地下室的楼盖结构替代了围护墙的支撑体系,支撑结构的费用得以节省,而且还能够解决局部楼盖缺失或者特殊面形状建筑所导致的布置支撑难度大的问题,使得受力更加趋于合理。在上述经济效益下,加之建筑施工总工期的缩减,对于具有多层地下室结构的高层建筑施工,采用逆作法施工技术能够取得较大的经济效益,通常能够节省地下结构总造价的30%左右。
5、结语
总之,高层建筑推广应用逆作法,能够提高地下工程的安全性,可以大大节约工程造价,缩短施工工期,防止周围地基出现下沉,是一种很有发展前途和推广价值的深基坑支护技术。