高层建筑多层地下室结构逆作法施工工法

'高层建筑多层地下室结构逆作法施工工法(YJGF02-96)在建筑物和管线密集的地下高水位软土地基上建造高层建筑多层地下室，对深基坑的围护变形和土体的位移、地表和管线沉降等各项指标均有严格要求。采用“高层建筑地下室逆作施工技术”能有效地保护周边环境，且具有施工工期快，支护费用省等优点。该技术在淮海路“恒积大厦”工程中运用获得成功，其技术在总体上达到了国际先进水平，取得了1995年上海建工集团科技成果一等奖。1“逆作法”工法的特点1.1利用柱下桩及基坑周边地下连续墙(以下简称地下墙)作为逆作法施工期间承受地上、地下结构荷载及其施工荷载的构件；利用地下室楼板，作为基坑施工的支撑。其中柱桩的深度、柱径与地下墙的深度、厚度需经过计算确定。1.2地下多层逆作法挖土采用地下室首层楼板结构完成后，由专用取土设备与人力相结合在楼板底下挖土，挖至下一层楼板标高后，浇筑该层楼板结构，然后再用相同方法挖土，浇筑楼板，如此直至地下室大底板完成。1.3“逆作法”施工土方，采用人力开挖与坑底水平运土，然后由设置在基坑两端的取土口专用取土设备，将挖出的土方提升装车外运。1.4地下室楼板模采用土模承重，当挖土至标高后做出混凝土垫层，并在模板搁支点上用砂浆找平，直接将模板搁置在砂浆找平层上，挖土、混凝土垫层、砂浆找平，必须按要求严格控制标高误差。2工艺原理多层地下室的传统施工方法是“敞开式”，而“逆作法”是一种“封闭式”施工方法。 其工艺原理是:先沿建筑物周围施工地下墙，在建筑物内按柱网轴线施工柱下支承桩，然后进行地下首层施工。完成后同时施工地下、地上结构。待地下室大底板完成后，再进行复合柱、复合墙的施工。3适用范围本工法适用于高层建筑、多层地下室结构施工及类似于地下室结构的地下构筑物的结构施工。但地下墙中柱桩沉降量必须经过计算。柱、梁、板节点必须符合设计要求。4施工工艺4.1逆作法施工方法4.1.1逆作法施工方法是首层楼板结构完成后，即架设专用取土设备，然后地下挖土施工与地上结构施工同时进行。根据地下一层的埋深，如施工地下二层楼板开挖深度不大且围护墙经计算满足悬挑受力要求，可直接明挖一层，施工地下二层楼板后，再地上地下同时施工(图1)。4.1.2 地下挖土施工是先从两端的取土口，直接用取土设备挖出工作面，然后由人力从取土口的挖土工作面向基坑中间开挖。挖出的土方用双轮手推车，运至取土口，然后取土设备装车外运。4.2逆作法地下室楼板支模4.2.1模板设计原则:根据地下室楼板结构的形式，模板采用相应的土模承重方法。首先将基坑内的土按施工组织设计要求挖至标高，做好混凝土垫层，待混凝土稍硬后，按图弹出轴线与梁边线，并在模板的支点上进一步用水泥砂浆找平，使其标高误差控制在“规范”要求内，然后搁支模板。4.2.2模板拆除:随着地下挖土工作面的推进，当楼板底的模板外露后，即可将模板逐块拆下，并翻转至下一层施工。为防止摔坏模板，拆模时应根据模板的形式采取相应的保护措施，并把该措施编制在施工组织设计内。4.3逆作法地下结构相关节点4.3.1“逆作法”施工竖向承重体系采用地下墙及轴线桩，故地下墙与楼板梁的连接，应事先按设计图纸要求，在施工地下墙与中柱桩时埋设各类节点钢板及连接钢筋。4.3.2柱梁节点是先在施工中柱桩时即在相应楼板标高处预埋设钢板或锚筋节点，待地下开挖暴露出节点后，清除节点上的淤泥，按设计要求焊接或机械连接各类锚固钢筋。使楼板结构与中柱桩的连接可靠、安全，并满足逆作法施工状态下的施工荷载要求。待地下室底板完成后，再由下至上施工中柱桩外侧的复合柱，使完全满足结构设计要求。4.3.3墙、梁、板节点与柱梁节点类似，首先是在地下墙施工时在相应的楼板标高埋钢板与锚筋节点，开挖后的节点施工，复合墙施工同4.3.2条。4.4逆作法施工期间的结构沉降差控制在逆作法施工期间，其全部的结构施工荷载主要靠中柱桩和周边的地下墙承担。控制整个结构的不均匀沉降是逆作法的关键技术措施之一。 4.4.1为提高中柱桩与周边地下墙的垂直承载力、减小沉降差，在施工地下墙与中柱桩时预埋注浆管，并对桩底和墙底的沉渣部位进行压密注浆。4.4.2根据工程桩的静载试验P-S曲线及地质报告等数据，暂定一个地基垂直承载刚度，然后按实际施工的各工况荷载由计算机模拟沉降量计算，得出在极限沉降差内(极限沉降差由设计决定，一般为2cm)上部结构能施工至几层。4.4.3在结构的平面柱网线上和周边地下墙轴线上设置沉降观察点。一般情况下每2d观察1次，当上部结构施工浇捣一个楼层混凝土后一周内每天观察1次。各点的高程均采用二次闭合测量，得到的观察数据先进行三阶多项式平滑计算(由专用计算机程序)以提高数据的真实性。4.4.4根据计算机处理后的沉降观察数据和观察沉降时的上部荷载进行荷载(P)、沉降(S)的N次多项式曲线拟合(由专用计算机程序完成)。根据得到的P-S荷载沉降拟合曲线来预测施工下一层楼板和上一层楼板结构后的沉降差，从而协调地下、地上结构施工进度。使整个结构沉降差控制在设计范围内。4.5其余相关工艺4.5.1地下施工通风措施:在各层地下室楼板上预留通风口，洞口平面按挖土工作面的推进路线设置，随着地下挖土工作面的推进，当露出通风口后，及时安装大功率轴流风机，并启动风机向地下施工操作面送风，清新空气由各送风口流入，经地下施工操作面从取土口流出，形成空气流通，保证施工安全。4.5.2地下用电安全措施:地下施工动力、照明线路设置了专用的防水线路，并事先按布置图在板、梁柱中埋设了穿线钢管，随着地下挖土工作面的推进，及时穿线设置防水电箱。自电箱至各电器设备的线路采用双层绝缘电线，并架空铺设在楼板底下。 4.5.3钢筋工程:地下室楼板、梁与地下墙、中柱桩的连接，均按设计图的要求采用预埋钢板或插筋，然后与梁板内的钢筋电焊连接或机械连接。4.5.4混凝土工程采用商品混凝土，根据施工组织设计的要求布置硬管直接接入地下各层楼面，并用混凝土输送泵送料。4.5.5基坑降水可根据基坑深度、地质条件、地下室结构形式等情况采用真空深井、电渗井、喷射井点、轻型井点等方法。但降水范围，降水量及降水速率必须经过计算确定并满足地下施工各工况的施工要求。4.6施工工艺流程逆作法工艺流程见图2。5质量标准5.1中柱工程桩质量要求桩位差±50mm测距仪垂直度≤1/300井径仪桩质量经动载测试，不得夹泥、断桩。5.2地下墙质量要求成槽垂直度1/300超声仪槽底沉渣<100地下墙每幅接头不得夹泥。5.3挖土、模板垫层与砂浆找平及降水挖土标高:±50mm水平仪及平水桩(间距<2m)垫层标高:±15mm水平仪及平水桩(间距<2m)砂浆找平标高:±1.5mm水平仪及靠尺降水水位:模板垫层下1.5m，水位观察井及测绳。 .4其余钢筋混凝土结构质量要求必须符合现行施工及验收规范。6机械设备塔式起重机(满足上部结构施工要求的型号)1台；自制取土设备(根据基坑面积1台/1500～2000m2)一般不少于2台。7施工安全严格遵守国务院发布《建筑安装工程安全技术规程》、上海市建委《关于加强施工现场安 全生产管理若干规定》、上海建筑工程局《安全制度汇编》《建筑机械使用安全技术规程》外，还应根据“逆作法”施工的特点，编制施工组织设计，提出安全的注意事项及具体措施。7.1逆作法施工的周边环境的安全保护，应对基坑周边围护墙按强度要求与变形要求进行设计验算，在施工过程中，对墙体的挠曲变形、位移进行观察。此外，还应根据基坑周边环境条件，分别对地下管线、邻近建筑、构筑物进行位移观察，发现异常应立即采取有效措施，以确保周边环境的安全。7.2“逆作法”施工，从地面转入地下施工用电为220～380V，临时输电线路要固定位置，并采用专用防水电箱。7.3操作人员做好安全交底工作，而人员相应固定。7.4定制取土口设备，应有专人操作，上岗做好培训交底，并设专人指挥。8工程实例及效益分析根据上海恒积大厦的逆作法施工实例，逆作法施工工法在基坑支护费用、施工工期及保护周边环境均取得了显著的经济效益和社会效益。8.1在深基坑施工中减少支撑费用约400万元。8.2整个工期明显加快，在5个月内做完了地下4层、地上5层，在11个月内结构封顶。8.3周边管线沉降仅为15mm，四周道路及民房位移均在5mm之内，达到了理想的效果。'