逆作法施工技術(shù)在高層建筑的應(yīng)用

金戈

（哈爾濱華興建筑工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150010）

逆作法施工技術(shù)是高層建筑物目前最先進(jìn)的施工技術(shù)方法。逆作法施工的原理，就是先沿建筑物地下室軸線或周圍施工地下連續(xù)墻或其他支護(hù)結(jié)構(gòu)，同時建筑物內(nèi)部的有關(guān)位置澆筑或打下中間支承樁和柱，作為施工期間于底板封底之前承受上部結(jié)構(gòu)自重和施工荷載的支撐。然后施工地面一層的梁板樓面結(jié)構(gòu)，作為地下連續(xù)墻剛度很大的支撐，隨后逐層向下開挖土方和澆筑各層地下結(jié)構(gòu)，直至底板封底。同時，由于地面一層的樓面結(jié)構(gòu)已完成，為上部結(jié)構(gòu)施工創(chuàng)造了條件，所以可以同時向上逐層進(jìn)行地上結(jié)構(gòu)的施工。如此地面上、下同時進(jìn)行施工，直至工程結(jié)束。

下面，就某工程具體談下逆作法的具體的施工工藝及相關(guān)措施。

1 工程概況

該工程地下室周邊采用地下連續(xù)墻的擋土形式,并利用首層樓板、負(fù)一層框架梁和負(fù)二層局部框架梁用于基坑內(nèi)水平支護(hù)。連續(xù)墻長度為147.83m,槽寬為85cm,約分為35個槽段。槽段之間采用工字鋼剛性接頭。地下連續(xù)墻墻底嵌入強(qiáng)風(fēng)化巖不少于3m。并最小深度(由+0.00 起計)應(yīng)不少于16m。地下連續(xù)墻混凝土設(shè)計強(qiáng)度為C40,抗?jié)B等級為S8;采用逆作法進(jìn)行施工。為了方便逆作法的實(shí)施,地下室結(jié)構(gòu)柱全部為鋼管混凝土圓柱,鋼管柱的直徑為600-800mm。

通過地質(zhì)勘查報告的分析,建筑所處場地上層土質(zhì)較差,環(huán)境比較復(fù)雜。本場地地下水埋藏較淺,地下水靜止水位埋深為1.60-3.03m,標(biāo)高為5.79-7.19m,其中砂層為主要含水層。因此在土方開挖前,必須做好相應(yīng)的場內(nèi)降水工作。

2 地下室逆作法施工及相關(guān)措施

2.1 連續(xù)墻中梁盒的預(yù)埋

由于考慮到基坑將采用首層、負(fù)一層及負(fù)二層框架梁作為水平支撐體系,因此在地下連續(xù)墻施工階段,就必須在墻體上準(zhǔn)確預(yù)留出框架梁的接口。為了節(jié)省工期和成本,摒棄了以往慣用的植筋或是預(yù)留梁筋的方法,而采用了預(yù)留梁盒的方法,即通過準(zhǔn)確的計算和安裝時的控制,事先在連續(xù)墻墻體鋼筋籠上放置梁盒,日后待土方開挖后將梁盒內(nèi)的填充物清理干凈即可進(jìn)行框架梁的安裝,簡單而又快捷。

2.2 鋼管柱的選用和框節(jié)點(diǎn)環(huán)梁的設(shè)計

目前多數(shù)使用逆作法的地下室結(jié)構(gòu)都是采用鋼管混凝土柱作為豎向支撐,其優(yōu)點(diǎn)在于:

安裝快捷、節(jié)省時間。逆作法時,地下室三層的鋼管柱可以從地面一次吊裝就位,并通過在樁承臺中部埋置鋼板定位器,進(jìn)行鋼管柱的定位和固定;它容易滿足逆作法時柱與樁承臺以及框架梁的搭接施工。由于鋼管柱定位鋼板是埋在底板以下的樁承臺部分,在能夠固定鋼管柱并滿足豎向支撐受力的同時,避免了如使用混凝土柱時必須預(yù)留出與底板連接的大量鋼筋,從而減少了由于與承臺底板的不連續(xù)施工時而帶來的各種工藝和質(zhì)量問題,如裂縫、滲漏等;地下室各層框架支撐梁與鋼管柱的連接,可以通過在鋼管柱上套設(shè)鋼筋環(huán)梁來實(shí)現(xiàn)。首先在鋼管柱制作階段,通過對框架梁位置及現(xiàn)場實(shí)際柱底標(biāo)高的計算復(fù)核,在鋼管柱身留出加勁抗剪環(huán)箍。地下室鋼管柱安裝固定好后,再將框節(jié)點(diǎn)環(huán)梁套入柱身至抗剪環(huán)箍位置并固定,日后待土方開挖完成后再進(jìn)行清洗和校正?？蚣芰菏┕r,將梁筋按設(shè)計要求伸入環(huán)梁即可。

2.3 框支柱和框支梁的設(shè)定

考慮到本工程是框一剪結(jié)構(gòu),核心筒剪力墻是支撐上蓋結(jié)構(gòu)的一個重要組成部分。逆作法時,上蓋結(jié)構(gòu)的進(jìn)度必定會快過地下結(jié)構(gòu)的施工,在地下室核心筒剪力墻全部完成前,上蓋結(jié)構(gòu)部分的荷載必須由一個另外附加的豎向支撐體系承受,這時核心筒框支柱和框支梁就應(yīng)運(yùn)而生了。設(shè)計單位通過核算,提出通過在地下室核心筒四角增加四條1m×1m 的框支柱、在首層核心筒四周剪力墻身增加一道500-650×1400 的框支梁,來滿足上蓋結(jié)構(gòu)施工至18 層結(jié)構(gòu)樓面的要求,18 層以上的結(jié)構(gòu)就必須待地下室核心筒全部完成后才可以施工,這樣就為上下結(jié)構(gòu)的同步施工做出了保證。

3 地下室主要施工流程

3.1 連續(xù)墻、沖孔樁的施工

根據(jù)工期計劃及設(shè)計圖紙要求,本工程的地下室采用逆作法施工,基坑土方開挖前必須先完成連續(xù)墻和沖孔樁的施工,再進(jìn)行樁承臺基礎(chǔ)與鋼管柱的接頭節(jié)點(diǎn)的施工。連續(xù)墻和沖孔樁將按照常規(guī)的施工工藝進(jìn)行。

3.2 樁承臺、結(jié)構(gòu)鋼管柱施工

當(dāng)工程樁澆筑完成且達(dá)到一定強(qiáng)度后,應(yīng)先用泥漿泵將樁孔內(nèi)的部分泥漿抽出(以孔壁不坍塌為準(zhǔn)),然后再往孔內(nèi)拋入袋裝的碎石,直至有足夠的高度和密實(shí)的工作面站立作業(yè)人員(碎石顆徑1cm-3cm 石為宜);按照設(shè)計要求和施工經(jīng)驗(yàn),人工挖孔成井的內(nèi)半徑必須比樁承臺半徑大0.5m,以滿足人員井下進(jìn)行鋼管柱定位器安裝的空間要求。挖柱井孔前,要定出軸線及柱井位,放出柱井孔位中心線和柱井孔徑;進(jìn)行開挖時,孔井的開挖方式類似人工挖孔樁的開挖,采用鋼筋混凝土護(hù)壁作為支護(hù),以節(jié)為單位,并嚴(yán)格監(jiān)控制好井下的空氣、水位情況及開挖深度;在施工柱井完成后挖柱井孔達(dá)到要求的標(biāo)高(樁承臺墊層底)時,并通過鑒定和驗(yàn)收,符合要求后便可進(jìn)行樁頭浮漿打鑿以及樁承臺墊層的澆筑;在承臺墊層及防水層施工完成后,便可按設(shè)計要求預(yù)留出承臺的豎向鋼筋及進(jìn)行鋼管柱埋件的安裝,然后在澆筑樁頂及部分承臺混凝土,將鋼管柱腳的預(yù)埋件固定。待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后再將鋼管柱吊裝至井內(nèi),將其與預(yù)埋件焊接安裝牢固,最后再進(jìn)行鋼管柱內(nèi)混凝土澆筑,并在井孔回填前安裝好地下室各層的節(jié)點(diǎn)環(huán)梁。

3.3 土方開挖

第一次基坑大開挖土方到滿足安裝首層框架梁板支項(xiàng)施工,完成首層框架梁、板澆筑施工并留置留出土口;第二次基坑土方大開挖至滿足負(fù)一層框架梁支項(xiàng)施工,并進(jìn)行負(fù)一層框架支撐梁(不澆樓板)及核心筒剪力墻的施工;第三次開挖的部位是核心簡內(nèi)部和周邊的土方,以滿足核心筒四周局部框架粱和筒內(nèi)臨時支撐梁的施工要求,砼齡期過后就可進(jìn)行最后一次土方開挖,就是核心筒負(fù)二層至承臺底的開挖,完成后就可進(jìn)行核心筒承臺的施工。由于負(fù)二層至承臺底的高度有將近7m,為了保證基坑連周邊續(xù)墻的水平位移不超過規(guī)定值,此時在核心簡周邊由負(fù)二層至承臺面的土方按大放坡開挖,除在承臺周邊留出一定的工作空間外,其余的土方作為基坑反壓土嚴(yán)禁開挖。

3.4 地下室核心筒的施工和基坑土方開挖的完成

在基坑核心筒部位的土方開挖完成后,首先進(jìn)行核心筒承臺的施工,以確保核心筒剪力墻能在上蓋結(jié)構(gòu)施工到l8 層樓面前能夠完全部成。核心筒承臺和地下室的剪力墻采用順作法施工,從底板一直做到負(fù)一層剪力墻,從而完成核心筒剪力墻的結(jié)構(gòu)施工。核心筒完成后,上蓋結(jié)構(gòu)可以繼續(xù)向上施工直至封頂,而地下室再將核心筒以外的剩余土方挖運(yùn)出去,至此整個基坑土方開挖工作全部完成。

4 結(jié)語

從該工程施工的實(shí)際效果來看,逆作法與常規(guī)的施工方法相比有不可比擬的優(yōu)勢。

可使建筑物上部結(jié)構(gòu)的施工和地下基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工平行立體作業(yè)，在建筑規(guī)模大/上下層次多時，大約可節(jié)省工時1/3。受力良好合理，圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形量小，因而對鄰近建筑的影響亦小。施工可少受風(fēng)雨影響，且土方開挖可較少或基本不占總工期。最大限度利用地下空間，擴(kuò)大地下室建筑面積。

當(dāng)然,通過對本工程的研究,我們可以看出逆作法目前仍存在一些尚待完善和解決的問題,如基坑連續(xù)墻和水平支撐的優(yōu)化設(shè)計對土方開挖的影響、連續(xù)墻與樓層梁板節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)確定位、承臺與底板間施工縫的處理、連續(xù)墻槽段間的滲漏等,都有待通過工程實(shí)踐不斷進(jìn)行改進(jìn)。

[1]將曙杰.逆作法化解高層建筑施工難題[N].北京:中國建設(shè)報,2006.

[2]常士驃,張?zhí)K民.簡明工程地質(zhì)手冊[M].北京:中國建筑出版社,1998.