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  (工程勘察、水文地质、工程测量)甲级;地基与基础施工壹级[中佳勘察  2008年7月9日]   站内搜索: 专业宝典,中佳勘察全国品牌连锁热线:0311-85811275
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学习逆作法,这个案例一定不要错过!
来源:中佳勘察 作者:中佳勘察 日期:2016年12月27日 访问次数: 关键字:勘察
本工程采用临时围护墙、水平结构逆作法”是在“两墙合一”逆作法基础上对围护墙的一种改进,在排桩结构满足基坑施工和周边环境保护的前提下,具有围护墙造价低、施工方便的优越性。学习逆作法施工技术的同学,这个案例一定不要错过!

一、工程概况

浙江慈溪财富中心工程位于宁波市慈溪,西靠新城大道,北临329国道。建筑地上30层,建筑总高度100m。本工程地下结构为3层,基坑面积约为18000m2。桩基采用钻孔灌注桩,桩筏基础,底板厚度800mm,基坑开挖13.1~16.8m。
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建筑结构概况

本工程周边环境较复杂,周边多为建造年代较久的单层或多层民房和框架结构。西侧新城大道下管线较多,场地南侧和东侧也有民居的雨水管,无燃气、强电等管线。基坑开挖深度范围内所涉及土层抗剪强度强度较低,易于流变,而 2-1和2-2层土的渗透性较高。
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基坑周边环境概况

二、支护结构设计

考虑到该基坑周边环境比较复杂,开挖面积、深度较大,从周围环境保护出发,经过技术、经济分析,确定采用“临时围护墙、水平结构逆作法”。利用主体结构水平梁板作为支撑,既可大大提高支撑刚度,有利于控制支护结构的水平变形和周边建筑的变形,又可减少支撑工程量。
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施工流程对比
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经济性对比

取土口的设置


早期逆作的土方开挖一般留设数量不多、孔口不大的取土孔,采用抓斗挖土或加长臂挖土机。这种土方开挖方法的挖土效率较低。本工程采用了增加取土口数量、加大取土口面积的方法,很好地解决了逆作法土方开挖。取土孔的设置首先分利用原水平结构的留孔,以减少开孔和封孔工程量,在原水平结构的留孔不满足时,增设专用取土口。

本工程采用了10个取土孔(包括3个塔楼顺作区),大大减少坑底土方水平驳运的工程量。取土口加固支撑的布置,可采用常规支撑方式或角点三角形板撑的方式。这两种布置方式以角点设置三角形板撑更佳。它可以很好的解决应力集中问题,可减少立柱,同时也方便施工。
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本工程取土口设置


水平传力体系的实现


逆作阶段水平楼板需替代支撑组成支护结构的水平传力体系,而在实际工程中,临时立柱往往与主体结构柱不在同一位置,楼板的高度又往往不在同一标高,因此,需要对水平结构的纵向剖面作必要的调整,以确保水平传力体系的实现。

水平结构的临时立柱与结构柱不在同一位置时,施工阶段梁的竖向受力状况与使用阶段发生了改变,因而,需要考察原主体结构的梁是否能满足逆作施工。必要时需对钢筋布置做必要的调整,主筋的布置需同时满足以施工阶段(以临时立柱为支点)和永久使用状态(以结构柱为支点),本工程采用了延伸主筋长度的方法。

对原结构设计的梁标高有差异,难以满足水平力的传递的情况,通过增大梁截面和加腋予以解决。本工程6~10轴等部位通过加大梁的截面使得标高取得一致,满足水平力的传递。而13轴处则采用了加腋的方法(如图)。
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通过梁的竖向加腋传递水平荷载

加腋处理是解决不同标高楼板水平力传递的有效方法,目前应用广泛。加腋的坡度可取1:2。该方法施工简单,传力效果好。加腋部分如对今后使用没有影响,可不再凿除,反之,可在主体结构成型后凿除。

梁-临时柱水平结构的构造


水平结构传力体系的实现还要考虑梁-临时柱水平结构的构造。由于临时立柱在施工阶段承受较大的荷载,往往采用格构式立柱、实腹钢立柱,荷载较大的一般采用钢管混凝土立柱,这些立柱截面较大,与梁节点处钢筋的布置(穿筋)较为困难。如何采用传力明确、施工方便的节点构造也是逆作法一个设计问题。目前对实腹钢立柱和钢管混凝土立柱一般参考型钢混凝土组合结构的梁柱节点采用连接牛腿、钢筋环梁等方法。本工程立柱为格构式钢立柱,在梁-立柱节点处采用了两种方法,一是在钢立柱上开设孔洞穿筋,但对削弱的立柱进行加固;二是采用水平加腋的方法,使部分梁的钢筋绕过立柱布置(如图)。水平加腋的方法也可适用于实腹钢立柱和钢管混凝土立柱的节点。
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通过水平加腋实现梁-临时柱节点钢筋布置 

三、逆作法施工

基坑土方开挖


“临时围护墙、水平结构逆作法”施工是由上往下逐层完成土方开挖和水平结构的施工,竖向结构待底板完成后逐层由下往上施工,同时,为避免对邻近环境的影响,本工程根据设计出土口位置和行车路线进行区段划分,做好土方开挖和水平结构的流水施工。经过精心策划施工组织,既缩短了工期,又实现了对环境的保护,取得了显的著经济和社会效益。

根据设计将基坑施工划分为12个工况,如下表所示。相比顺作法,除主楼顺作区外,其他区域避免了内支撑的施工和拆除工况,大大加快了施工进度。
表1  基坑施工工况
工况1
围护桩、立柱和工程桩施工
工况7
B2板施工
工况2
明挖土至B0板底下1.5m
工况8
暗挖土至坑底标高
工况3
B0板施工
工况9
底板施工
工况4
暗挖土至B1板底下1.5m
工况10
顺作地下三层墙柱及主楼结构
工况5
B1板施工
工况11
顺作地下二层墙柱及主楼结构
工况6
暗挖土至B2板底下1.5m
工况12
顺作地下一层墙柱及主楼结构

本基坑土方竖向分为4层,平面分为13个区,除第1层明挖外,其他3层均采用暗挖法图3为开挖施工剖面图。土方开挖按照“时空效应”理论,从北向南,以先中央盆式开挖,然后坑边抽条开挖方式进行,做到“分层,分块,对称,平衡,限时”开挖,随挖随浇混凝土垫层。在每层土方盆式加抽条开挖时,做到所留置的盆边反压土体宽度不小于10m。由此,大大减小了土方开挖阶段的支护结构位移,有效保护了环境。图4是北侧首层1~5区分块盆式加抽条开挖顺序的示意图。
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逆作法结构施工的关键技术


“临时围护墙、水平结构逆作法”对施工技术要求很高,需要对“一柱一桩”、“逆作楼面模板”、“柱子模板及混凝土浇筑”、“外墙防水”等关键技术做好专项方案,并在施工期间做好质量验收和结构监测。

钢立柱调垂

本工程逆作钢立柱采用一柱一桩方式,钢立柱垂直度是控制关键,设计要求偏差不大于1/400,为此,施工中采用了调垂架调整方法(如图)。在灌注桩成孔后,将调垂架对位,放入钢立柱并通过调垂架上下两个方向的调整器对钢立柱进行调整,使之达到设计要求。

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调整钢立柱垂直度的调垂架  

逆作法结构模板施工

逆作法的楼面和柱(墙)的模板具有特殊性。

通常楼面模板主要有砖胎膜、砖胎膜覆木模及低排架支模等,这三种方法各有利弊。砖胎膜最为简单,费用较低,还可以减少挖土深度,有利支护结构的变形控制,但混凝土表面质量难以保证;砖胎膜覆木模的方法,较单一砖胎膜造价较高,但模板的定位、平整度等不易控制;低排架支模施工法除排架高度较低(2m左右),其他均与常规基本相同,有利施工,但它需增设满堂垫层,费用较高。

本工程在分析了结构状况、施工费用及施工质量要求等因素后,确定采用了低排架支模施工法(如图)。为解决土方开挖时模板掉落难以清理及易发安全事故等弊病,本工程还采用了吊模法,即在混凝土浇筑前,在模板上设置吊杆,在混凝土楼板浇筑完成后使模板附在混凝土底面,在土方开挖完成后再进行模板拆除和清理,收到了很好的效果。

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楼面的低排架支模

逆作法竖向结构的混凝土浇筑与常规施工也有所不同,它是在上层楼板(梁)已完成的情况下进行下面柱(墙)的施工,在顶部的模板安装和混凝土浇筑两方面与常规有很大区别。本工程的顶部模板都采用了向上八字开口的形式,便于下面柱、墙的混凝土浇筑。为解决下面柱、墙混凝土浇筑后的收缩及沉实可能引起的裂缝,八字形模板上口的高度位于上柱(墙)伸下部分底面标高上300~500mm,使下面柱(墙)的混凝土浇筑面高于施工缝。下图是逆作法竖向结构模板实况照片。
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逆作法竖向结构模板——柱的模板

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逆作法竖向结构模板——外墙的模板
外墙防水


外墙-楼板设计和防水处理是“临时围护墙、水平结构逆作法”设计需要重视的一个问题,因为采用了临时围护墙,外墙施工时其上的楼板已经完成。

目前在外墙-楼板设计主要有以下两种方法:
①附设型钢支撑
外墙内侧的楼板边跨1/3~1/2部位设置施工缝,并增加临时立柱、必要时板上增加边梁,附设型钢支撑将水平荷载传至支护结构(图8a)。在外墙位置的型钢支撑上设置止水钢板,解决型钢穿墙的止水问题。施工时,外墙及其内侧施工缝外后浇楼板完全按常规顺作法施工。这种防水处理较为可靠。但工序多、施工复杂,而且因设置临时施工缝、立柱等造价增加较大。

②结构楼板直接支撑
在结构楼板外设置传力带直接作用到围护墙,在楼板与外墙处设置水平施工缝,缝处加设止水钢板。这种方法的特点是充分发挥水平楼板的“支撑”作用。这一方法需妥善解决水平施工缝的止水问题,但其施工较为简单、具有一定优越性。图8b是本工程采用的水平施工缝的止水构造。
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