多層地下室逆作法施工工法

多層地下室逆作法施工工法廣東省基礎(chǔ)工程企業(yè)施工新建高層建筑中越來(lái)越深的地下室時(shí)，當(dāng)碰到周圍施工場(chǎng)地狹窄、周圍環(huán)境復(fù)雜、保護(hù)規(guī)定高以及發(fā)展商規(guī)定最大程度的縮短工期以增長(zhǎng)前期銷售效益等一系列施工難題時(shí)，采用逆作法施工技術(shù)應(yīng)是首選的一種施工措施。多層地下室逆作法施工工法于1998年8月在廣州新中國(guó)大廈地下室施工中應(yīng)用成功。“廣州新中國(guó)大廈五層地下室施工逆作法技術(shù)”被評(píng)為1999年度廣東省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)和建設(shè)部科技成果推廣轉(zhuǎn)化項(xiàng)目。實(shí)踐證明，本工法在現(xiàn)代化國(guó)際大都市的都市建設(shè)中具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和實(shí)用價(jià)值。一、特點(diǎn)逆作法施工不是單一的工藝，它是由多種工藝組合在一起而形成的。由地下持續(xù)墻或帶止水的排樁墻構(gòu)成的圍護(hù)構(gòu)造是逆作法施工的前提條件，墻式支護(hù)構(gòu)造的施工質(zhì)量及止水效果是逆作法施工的第一種關(guān)鍵。在基坑內(nèi)土方未完全開(kāi)挖的狀況下施工構(gòu)造柱網(wǎng)，有效地處理構(gòu)造豎向荷載的傳遞是第二個(gè)關(guān)鍵。本工法采用鋼管高強(qiáng)混凝土柱(也可現(xiàn)澆鋼筋混凝土柱)傳遞豎向荷載。鋼管柱構(gòu)件在車間一次加工成型，在處理了大型構(gòu)件的運(yùn)送和吊裝后，安裝簡(jiǎn)樸，現(xiàn)場(chǎng)施工工期短，施工精度高，鋼管柱斷面小，節(jié)點(diǎn)形式簡(jiǎn)樸，梁板與柱的結(jié)合處理以便。土方開(kāi)挖及出土的快慢是影響逆作法施工的又一關(guān)鍵原因。本工法采用全機(jī)械化開(kāi)挖和出土。土方開(kāi)挖和構(gòu)造施工構(gòu)成合理的流水施工，為工期的縮短作了有力的保證。二、合用范圍本工法合用于臨近建筑物及周圍環(huán)境對(duì)沉降變形敏感、周圍施工場(chǎng)地狹窄、地下室層數(shù)多、構(gòu)造復(fù)雜、工期緊迫的建筑物的施工。三、工藝原理多層地下室逆作法施工是以排樁式地下持續(xù)墻為基坑圍護(hù)構(gòu)造、挖孔樁和鋼管柱為承重構(gòu)造、地下室梁板系統(tǒng)為基坑支撐系統(tǒng)，完畢首層(或次層)樓板后，上下同步進(jìn)行施工的一種施工措施。四、施工要點(diǎn)1．排樁(帶止水)或地下持續(xù)墻的施工施工選用何種工藝及施工機(jī)械受地質(zhì)條件、承建商的施工經(jīng)驗(yàn)以及施工機(jī)械裝備能力所限制。在施工過(guò)程中宜根據(jù)狀況的變化，合適地修改工藝和機(jī)械設(shè)備，以最大程度的發(fā)揮設(shè)備效能，保證施工質(zhì)量和基坑止水，加緊工程進(jìn)度。2．工程樁和鋼管混凝土柱的施工，-深基坑的工程樁由于受樁徑大小的影響和為鋼管柱的定位和施工的影響，一般采用人工挖孔樁。在施工人工挖孔樁護(hù)壁時(shí)即進(jìn)行鋼管定位預(yù)埋件的安裝，澆灌樁芯混凝土后，在混凝土初凝前應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)規(guī)定剔除樁頂?shù)母≡鼘?。同步，在施工過(guò)程中做好鋼管柱定位器的安裝、固定和位置校核的工作。澆灌樁芯混凝土3d后即吊裝鋼管柱。鋼管混凝土柱不僅作為逆作法施工時(shí)的豎向支撐，并且作為地下室的承重構(gòu)件，其外包鋼管由指定單位進(jìn)行加工，圓型柱可采用螺旋卷板自動(dòng)焊接，異型柱可采用直縫自動(dòng)焊和手工焊相結(jié)合的措施。鋼管柱加工時(shí)一次成型，放入樁孔，套于定位器上，在澆注高強(qiáng)混凝土前先進(jìn)行固定，并在樁孔壁和鋼管壁之間空隙按設(shè)計(jì)規(guī)定填砂和每隔約5m澆筑素混凝土.圈。澆注鋼管柱混凝土?xí)r，由混凝土攪拌車直接開(kāi)到井口或由吊機(jī)將斗吊至井口，將混凝土送入連著導(dǎo)管的漏斗內(nèi)。用導(dǎo)管法施工并用高頻振搗器分層振搗密實(shí)。3．降水工程降水工程應(yīng)分基坑內(nèi)地下水降水、排水和地面水截水、排水兩部分?；觾?nèi)可采用降水井、集水溝和抽水設(shè)備構(gòu)成降水、集水、排水系統(tǒng)。降水井的設(shè)置個(gè)數(shù)可根據(jù)滲透系數(shù)和地下水位來(lái)確定。地面水截水、排水，可在已澆筑樓面的預(yù)留孔洞周圍設(shè)置擋水設(shè)施，并用鋼板覆蓋臨時(shí)不用的孔洞，在施工層布置明溝集水，水流入降水井或集水坑，集中排走。底板施工過(guò)程中設(shè)置排水溝減少地下水或巖石裂隙的水壓，排水溝與降水井連通，并繞過(guò)地梁樁臺(tái)和其他障礙物，能以便施工且能在底板施工過(guò)程中保持降水，地下室完畢后停止抽水時(shí)，用快干混凝土封閉降水井口，鋼過(guò)濾管通過(guò)底板部分外側(cè)焊接止水環(huán)。4．通風(fēng)工程采用送排結(jié)合、煙囪效應(yīng)的措施。根據(jù)地下室面積的大小和層數(shù)的多少，在±0.000樓板預(yù)留孔洞邊，布置多臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，由地面引入新風(fēng)，通過(guò)送風(fēng)管，向構(gòu)造施工面送風(fēng)，在施工面的上部安裝排風(fēng)機(jī)，通過(guò)預(yù)留孔向地面排出廢氣。風(fēng)管沿墻四面布置，固定于樓板底。伴隨工作面的向內(nèi)延伸，風(fēng)管亦不停接長(zhǎng)，保證工作面處的空氣質(zhì)量。5．地下室垂直運(yùn)送處理基坑內(nèi)外的垂直運(yùn)送的效率問(wèn)題，是多層地下室逆作法成功的關(guān)鍵之一。地下室土石方需要外運(yùn)，鋼筋、模板、鋼構(gòu)件等材料需要運(yùn)進(jìn)地下室，為此，在出土口處安裝垂直運(yùn)送系統(tǒng)，在零米層用龍門吊吊掛特制的吊土桶，用于吊土外運(yùn)。取下吊土桶后，可用吊鉤吊運(yùn)鋼筋、模板、鋼構(gòu)件入地下室。出土口的位置根據(jù)場(chǎng)地和道路的實(shí)際狀況及構(gòu)造施工次序的需要來(lái)選擇。在首層梁板施工時(shí)，在對(duì)應(yīng)的位置預(yù)留出土口的孔洞，在預(yù)留孔洞的四面留出用于封閉孔洞的鋼筋，并在對(duì)應(yīng)的位置預(yù)埋鐵件，便于安裝吊土提高架。工程結(jié)束前才能封閉出土口。6．分段流水施工土方和梁板工程流水施工的分段要合理，考慮分塊與出土口的遠(yuǎn)近，分兩段以上進(jìn)行流水施工的同步穿插構(gòu)造施工，多工序互相交錯(cuò)，合理安排，以保證施工的等節(jié)奏流水。土方開(kāi)挖按逆作法的支撐次序分階段進(jìn)行。先進(jìn)行明挖，施工完首層樓板后，地下室轉(zhuǎn)入逆作法施工，并同步進(jìn)行上部構(gòu)造施工。首層樓板如下一般每?jī)蓪訛橐唤M(視施工機(jī)械規(guī)定而定)進(jìn)行土方開(kāi)挖，從出土口向下挖掘到設(shè)計(jì)標(biāo)高，再向四面擴(kuò)大。運(yùn)用中小型機(jī)械實(shí)現(xiàn)全機(jī)械化土方開(kāi)挖和出土作業(yè)。由挖掘機(jī)負(fù)責(zé)挖土和短距離運(yùn)送，基坑擴(kuò)大后，用推土機(jī)進(jìn)行土方水平傳送，在出土口安排大容量的挖掘機(jī)把土方裝上吊斗，運(yùn)用提土設(shè)備將土吊至地面堆放，地面再由挖掘機(jī)裝車。挖土同步，一邊鑿除人工挖孔樁護(hù)壁、修整持續(xù)墻內(nèi)壁面，一邊平整地坪，搗制下一層樓板梁底墊層、安裝梁模和樓板底模。挖至最終一層時(shí)砌底板胎模和施工設(shè)計(jì)規(guī)定的后挖人工挖孔樁。7．模板工程除了底板外，地下室所有樓層的混凝土樓板均采用鋼木模板施工。由于模板工程和土方開(kāi)挖工程在流水施工中分階段交替進(jìn)行，在兩層一挖土方挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)即進(jìn)行平整，搗好墊層后按正常的施工措施安裝梁模和板模，在鋼木模表面上刷混凝土隔離劑。上一層的梁、樓板采用正作法施工，用門式鋼支頂進(jìn)行支頂。底板采用砌磚地梁模和素混凝土墊層板模，水泥砂漿批擋找平抹光。襯墻施工需先在外墻上安裝拉桿螺絲，同步要鑿去外墻側(cè)壁表皮，露出新鮮混凝土后，再將上下接縫鑿毛并清理潔凈。綁扎好襯墻鋼筋后安裝鋼模板，分別套上豎桿和橫桿，拉平對(duì)齊鎖緊。其他墻體和柱，采用對(duì)拉螺絲和鋼模板支模。8．樓板混凝土工程逆作法施工是在頂部樓蓋封閉的條件下進(jìn)行的，故采用泵送混凝土較為合適。根據(jù)工程大小確定輸送泵臺(tái)數(shù)進(jìn)行持續(xù)澆灌。規(guī)定混凝土的坍落度為14-16Cm，初凝時(shí)間為10-12h，以防止冷縫出現(xiàn)。樓板混凝土按施工進(jìn)度及考慮混凝土的溫度收縮特性進(jìn)行分塊。澆灌混凝土板時(shí)，采用長(zhǎng)向推進(jìn)措施，兩組以上輸送泵并排薄層灌注到頂?shù)臐矒v方式，同步及時(shí)用水泵將混凝土泌水排出室外。在澆搗過(guò)程中振動(dòng)器配合使用，保證混凝土的密實(shí)?；炷练謮K施工的臨時(shí)施工縫處采用免拆除v型鋼網(wǎng)作側(cè)模。9．隔墻和襯墻混凝土的施工墻板的預(yù)留筋可插入砂墊層，以便與下層后澆筑構(gòu)造的鋼筋連接。在安裝下層墻板鋼筋和模板之前，先將上層構(gòu)件打毛于凈直至露出新鮮混凝土。隔墻和襯墻難以從上面澆筑混凝土，且隔墻和襯墻每次澆筑高度均不大，因此澆筑混凝土?xí)r可以從頂部的側(cè)面人倉(cāng)，澆筑時(shí)，突出的楔形混凝土面要比上下兩構(gòu)件接縫面高出5—10cm?；炷敛鹉：?，立即將突出墻面的楔形混凝土塊鑿除。為使混凝土密實(shí)，使用附著式和插入式振動(dòng)罪振搗。10．鋼梁的安裝鋼梁用于關(guān)鍵筒鋼構(gòu)架柱的橫向連接，是中心筒部位的構(gòu)架柱和周圍鋼管柱的聯(lián)結(jié)梁，也可作為樓板梁的部分。在地面將鋼粱制作成型后，用卷?yè)P(yáng)機(jī)將其吊入基坑內(nèi)，然后由挖掘機(jī)或裝載機(jī)水平運(yùn)送到預(yù)定位置，運(yùn)用挖掘機(jī)配合手動(dòng)葫蘆對(duì)接就位，手工焊接。對(duì)于底板處的鋼粱，則在基坑底鋪設(shè)鋼軌，用卷?yè)P(yáng)機(jī)進(jìn)行拖運(yùn)到位。五、施工流程（如圖）六、機(jī)具設(shè)備本工法需用的重要機(jī)具設(shè)備為：抓斗(含吊機(jī))、沖孔成槽機(jī)、反鏟挖掘機(jī)、推土機(jī)、吊機(jī)、龍門吊、鏟車、機(jī)械化吊運(yùn)的土斗、空壓機(jī)、多層地下室逆作法施工流程風(fēng)炮機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)、電焊機(jī)(交流電、直流電)、鋼筋彎曲機(jī)、鋼筋切斷機(jī)、鋼筋對(duì)焊機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)、箱式離心風(fēng)機(jī)。其規(guī)格和數(shù)量根據(jù)工程實(shí)際狀況而選定。七、勞動(dòng)組織及安全1．勞動(dòng)組織本工法技術(shù)含量較高，需精心施工，其工種構(gòu)成有：木工、鋼筋工、混凝土工、電工、電焊工、機(jī)工、起重工、測(cè)量工、試驗(yàn)工、雜工等等。2．安全措施(1)采用有效的監(jiān)測(cè)手段保證深基坑支護(hù)自身的安全及周圍建筑物、地下管線的安全使用。(2)挖土?xí)r嚴(yán)格按施工次序和容許開(kāi)挖的深度進(jìn)行，不得有超標(biāo)挖土和無(wú)序挖土。(3)在開(kāi)挖到設(shè)計(jì)規(guī)定的深度后，立即進(jìn)行板和梁的澆筑。(4)做好施工過(guò)程的排水。(5)用電實(shí)行三相五線制，所有電器設(shè)備必須裝設(shè)漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)。進(jìn)坑的動(dòng)力及照明電線應(yīng)使用電纜，在支撐或坑壁上要可靠地進(jìn)行固定。(6)坑內(nèi)應(yīng)有足夠照明度，照明線應(yīng)架設(shè)在上層底板下方，并使用低壓電氣設(shè)備。(7)在封閉的地下室施工，必須加強(qiáng)通風(fēng)，排煙設(shè)施，保證空氣的流通。(8)逆作施工時(shí)，坑洞和孔洞較多，要設(shè)圍護(hù)欄桿，上下要設(shè)有專用上、下人梯。八、質(zhì)量規(guī)定本工法按《地基與基礎(chǔ)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》(GBJ202--83)、《混凝土構(gòu)造工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》(GB50204--92)、《鋼構(gòu)造工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》(GB50205---95)及《鋼管混凝土設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》及有關(guān)規(guī)范原則施工。九、效益分析本工法以地下室主體構(gòu)造的梁、板作為施工期間墻式支護(hù)的橫向支撐體系，運(yùn)用鋼管混凝土柱及關(guān)鍵筒帶約束拉桿異形鋼管混凝土柱作為構(gòu)造的豎向支承，構(gòu)造受力合理。在保證基坑周圍安全面，因運(yùn)用地下室本體構(gòu)造作為支護(hù)構(gòu)造，穩(wěn)妥、可靠、周圍變形很小。在節(jié)省工期方面的體既有：①本工法充足運(yùn)用±0.00層的梁、板作為裙樓施工的工作面，使地上、地下可以同步施工，從而可大幅度縮短工期。②采用本工法的逆作法施工，土石方開(kāi)挖可以所有采用大型挖掘機(jī)械進(jìn)行作業(yè)，使挖土作業(yè)時(shí)間相對(duì)縮短。③作業(yè)人員在地下空間工作，基本不受氣候條件的影響，能保證按計(jì)劃工期完畢任務(wù)。在成本控制方面：①墻式支護(hù)直接作為地下室的外墻，地下室的鋼管柱、鋼構(gòu)架柱、混凝土梁、板構(gòu)造直接作為地下持續(xù)墻的內(nèi)支撐，因此，不僅縮短了施工工期，也節(jié)省了大量的臨時(shí)垂直支柱、水平支撐、橫撐、斜撐等工程用料，大大減少了施工費(fèi)用。②地下室采用逆作法施工，只挖走了地下持續(xù)墻范圍內(nèi)的土石方，比老式的大開(kāi)挖施工地下室，可以減少大量的土方工程量，這不僅縮短工期，也節(jié)省土石方開(kāi)挖和回填的工程量，工程投資得到了有效的控制。十、應(yīng)用實(shí)例實(shí)例1：廣州新中國(guó)大廈，位于廣州市人民南路西側(cè)，為一綜合性大型民用建筑面積為7343m2。大廈設(shè)地下室5層，地上構(gòu)造48層，最大建筑高度156m，采用框構(gòu)。5層地下室采用逆作法施工，基坑開(kāi)挖深度約為18m，地下持續(xù)墻總長(zhǎng)340m，墻厚800mm，基礎(chǔ)采用人工挖孔樁，最小樁徑φ1400mm，最大樁徑φ5000mm。鋼管高強(qiáng)混凝土柱采用C70、C80高強(qiáng)混凝土。本工程采用逆作法比采用常規(guī)的正作法縮短工期11個(gè)月，地下5層構(gòu)造施工完畢時(shí)，地上已施工到了18層。該工程于1996年7月22日動(dòng)工，于1998年8月31日竣工，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是非?？捎^的。實(shí)例2：廣州名匯商業(yè)大廈，位于廣州市上下九路，地處繁華鬧市中心，是一幢以商場(chǎng)、住宅為主的多塔樓高層建筑。其占地面積約7000m2，設(shè)地下室4層，裙樓6層，塔樓三棟26層，建筑總高度99．9m，是剪力墻核芯筒—柱框架構(gòu)造。地下室采用逆作法