讲座4：逆作法设计与施工技术

逆作法施工技术逆作法设计与施工关键技术逆作法施工技术1、绪论2、逆作法设计3、逆作法施工技术4、逆作法工程实例5、逆作法发展趋势展望目录逆作法施工技术第一章绪论我国的高层建筑越来越多，地下室也越来越深，已达到地下6层。我市的500KVA世博输变电站地下室挖深达30.4米，为目前国内最深的基坑。且地铁建设的增多，车站的挖深也越来越深，动辄超过20米，基坑工程的施工风险随之增加。目前深基坑支护方法很多，而且在不断发展之中，每一种基坑支护都有各自的适用条件和一定的局限性。所以支护方案的选择应慎之又慎，否则一旦出现深基坑支护倒塌事故，不仅给工程造成重大经济损失，还对周围环境造成不良影响。逆作法是一项近年发展起来新兴的基坑支护技术，在国内外已广泛应用，收到较好的效果。如：1）上海市的明天广场；2）日本读卖新闻社大楼；3）美国芝加哥水塔广场大厦。1.1前言：逆作法施工技术逆作法在我国的应用城市工程名称地下层数逆作施工方法上海恒积大厦4全逆作福州世界金龙大厦3.5半逆作广州好世界大厦3全逆作广州国际银行中心4全逆作天津百货大楼4半逆作天津紫京花园3全逆作深圳地王大厦4半逆作上海城市航站楼3全逆作逆作法施工技术第一章绪论逆作法(逆筑法)在西方一些国家称之为up-downmethod意思是指从上往下施工的方法，在日本称之为逆打工法(SlabSubstituteShore简称sss法，意思是指用楼板代替支撑的方法)。这种工法最早在意大利米兰得以首次使用，当时是在马路下施工地下连续墙，另一半马路仍旧通车，一边地下连续墙做好了之后，再做另一边墙。连续墙施工完毕之后，利用半夜时间，打开一小段马路，进行挖土运土，接着在地下墙上架设析架，上铺临时路面。在析架下浇筑顶板，然后设置支撑，继续挖土，直至浇好底板。这种米兰做法为逆作法施工的先驱。其后随着地下连续墙在欧洲、美国及日本的传播和发展逆作法施工也逐渐在这些国家发展起来。逆作法是施工高层和超高层浇筑多层地下室和其它多层地下结构的有效方法。1.2逆作法发展历史及现状：逆作法施工技术第一章绪论目前如美、日、德、法等国家，在多层地下室和多层地下结构施工中已广泛应用，收到较好的效果。世界最高的钢筋混凝土结构，75层高203二的美国芝加哥水塔广场大厦的4层地下室，即用18m深的地下连续墙和144根大直径钻孔灌注桩做中间支撑柱，以逆作法进行施工的。法国巴黎拉弗埃特百货大楼的6层地下室、日本读卖新闻社大楼6层地下室等都是用逆筑法施工的152。高层建筑地下室逆作法在欧美等发达国家用得不多，而在日本用得比较多。据了解日本的高层建筑地下室的基坑围护，有近四分之一的施工方法用的是逆作法。1.2逆作法发展历史及现状：逆作法施工技术第一章绪论九十年代中期，上海高层建筑地下室用逆作法施工的工程己逐渐多起来，如上海横积大厦、明天广场、京沙住业大厦、森茂大厦、海洋大厦等均为逆作法施工。由于这个施工方法能缩短工期，有减少挡墙变位对周边环境影响小等优点，在上海地区掀起了一股逆作法热。另外，由于媒介的传播，此法的优点也被其它省市接受，在北京、天津、厦门、南京、杭州、广州和昆明等地也均有工程运用了逆作法施工。地下工程逆作法作为一种新的方法，将会得到工程界越来越多的重视和广泛应用。1.2逆作法发展历史及现状：逆作法施工技术第一章绪论先沿建筑物地下室轴线或周围施工地下连续墙或其他支护结构，同时建筑物内部的有关位置浇筑或打下中间支承桩和柱，作为施工期间于底板封底之前承受上部结构自重和施工荷载的支撑。然后施工地面一层的梁板楼面结构，作为地下连续墙刚度很大的支撑，随后逐层向下开挖土方和浇筑各层地下结构，直至底板封底。同时，由于地面一层的楼面结构已完成，为上部结构施工创造了条件，所以可以同时向上逐层进行地上结构的施工。如此地面上、下同时进行施工，直至工程结束。1.3逆作法原理：逆作法施工技术第一章绪论1.3逆作法原理：工程桩临时柱B1板B0板地下连续墙底板永久柱F1F2逆作法施工技术第一章绪论1）全逆作法：利用地下各层钢筋混凝土肋形楼板对四周围护结构形成水平支撑。楼盖混凝土为整体浇筑，然后在其下掏土，通过楼盖中的预留孔洞向外运土并向下运入建筑材料。2）半逆作法：利用地下各层钢筋混凝土肋形楼板中先期浇筑的交叉格形肋梁，对围护结构形成框格式水平支撑，待土方开挖完成后再二次浇筑肋形楼板。3）部分逆作法：用基坑内四周暂时保留的局部土方对四周围护结构形成水平抵挡，抵消侧向压力所产生的一部分位移。1.4逆作法分类：逆作法施工技术第一章绪论1.4逆作法分类：明天广场城市规划展示馆恒积大厦全逆作施工工程城市航站楼逆作法施工技术第一章绪论1.4逆作法分类：兴业银行大厦半逆作施工工程长峰商城廖创兴大厦兴业银行大厦逆作法施工技术第一章绪论1.4逆作法分类：顺作逆作混合施工法工程河南路地铁站陕西南路地铁站逆作法施工技术第一章绪论优点：1）可使建筑物上部结构的施工和地下基础结构施工平行立体作业，在建筑规模大、上下层次多时，大约可节省工时1/3。2）受力良好合理，围护结构变形量小，因而对邻近建筑的影响亦小。3）施工可少受风雨影响，且土方开挖可较少或基本不占总工期。4）最大限度利用地下空间，扩大地下室建筑面积。5）一层结构平面可作为工作平台，不必另外架设开挖工作平台与内撑，这样大幅度削减了支撑和工作平台等大型临时设施，减少了施工费用。6）逆作结构的自身荷载由立柱直接承担并传递至地基，减少了大开挖时卸载对持力层的影响，降低了基坑内地基回弹量。缺点：1）支撑位置受地下室层高的限制，无法调整高度，如遇较大层高的地下室，有时需另设临时水平支撑或加大围护墙的断面及配筋。2）挖土作业空间狭小，不利于规模机械化施工、土方施工困难3）结构接头处理多4）对围护结构施工精度要求高1.5逆作法优缺点：逆作法施工技术第二章逆作法设计由于逆作法可以使地下主体结构设计更加趋于合理，因此，采用地下主体结构逆作法施工的结构要求设计和施工紧密结合，这样才能保证结构设计的合理，也是逆作法工程成败的关键。2.1设计与施工紧密结合的原则：总体设计主要包括两个方面：1）逆作法流程设计：即逆作法施工的时间顺序和空间顺序；2）逆作法的结构整体分析：根据逆作法的施工流程，分析结构在不同施工阶段的受力及变形机理，进行总体概念设计。2.2逆作法的总体设计：逆作法施工技术第二章逆作法设计由于逆作法可以使地下主体结构设计更加趋于合理，因此，采用地下主体结构逆作法施工的结构要求设计和施工紧密结合，这样才能保证结构设计的合理，也是逆作法工程成败的关键。2.1设计与施工紧密结合的原则：总体设计主要包括两个方面：1）逆作法流程设计：即逆作法施工的时间顺序和空间顺序；2）逆作法的结构整体分析：根据逆作法的施工流程，分析结构在不同施工阶段的受力及变形机理，进行总体概念设计。2.2逆作法的总体设计：逆作法施工技术第二章逆作法设计由于逆作法可以使地下主体结构设计更加趋于合理，因此，采用地下主体结构逆作法施工的结构要求设计和施工紧密结合，这样才能保证结构设计的合理，也是逆作法工程成败的关键。2.1设计与施工紧密结合的原则：总体设计主要包括两个方面：1）逆作法流程设计：即逆作法施工的时间顺序和空间顺序；流程设计时应考虑以下几方面：工程的具体条件和要求、主体结构形式、施工的可操作性。2）逆作法的结构整体分析：根据逆作法的施工流程，分析结构在不同施工阶段的受力及变形机理，进行总体概念设计。逆作法是一个分步的施工过程，结构的主要受力构件兼有临时结构和永久结构的双重功能，其结构形式、刚度、支承条件和荷载情况随开挖过程不断变化，2.2逆作法的总体设计：逆作法施工技术第二章逆作法设计1）出土口、进料口；2）“一柱一桩”的定位；3）模板体系；2.3逆做法设计时应考虑以下施工问题：当采用地下连续墙与主体地下结构外墙相结合时，其设计方法因地下连续墙布置方式（即与主题结构的结合方式）不同而有差别。地下连续墙作为主体结构的布置方式主要有四种：单一墙、分离墙、重合墙和复合墙。把地下连续墙既作为围护结构又作为主体结构来设计时，即两墙合一的设计，应验算三种应力状态：（1）在施工阶段由作用在地下连续墙上的土压力、水压力产生的应力；（2）主体结构竣工后，作用在墙体上的土压力以及作用在主体结构上垂直、水平荷载产生的的应力；（3）主体结构建成若干年后，水土压力已从施工阶段恢复到稳定的状态。2.4地下连续墙作为主体结构的布置方式：逆作法施工技术第二章逆作法设计利用地下结构的梁板等内部水平构件兼作基坑支撑、围檩时，结构水平构件除应满足地下结构使用期设计要求外，尚应进行各种施工工况条件的内力、变形等计算。结构体系可采用：1）梁板体系2）无梁楼盖结构接头设计：1）刚性接头2）铰接接头3）不完全刚接2.5水平构件结合的设计：2.6竖向构件结合的设计竖向构件的结合即地下结构的竖向承重构件（立柱及柱下桩）作为逆作法施工过程中结构水平构件的竖向支承构件。在逆作法施工期间，与地下连续墙一起承受地下自重和地上施工荷载；其承受的最大荷载，是地下结构已修筑完成加上地面施工荷载总和。逆作法中结构水平构件的竖向支承立柱和立柱桩可采用临时立柱与主体结构工程桩相结合的立柱桩（一柱多桩）或与主体地下结构柱及工程桩相结合的立柱和立柱桩（一柱一桩）。当采用临时立柱时，可在地下室结构施工完成后，拆除临时立柱，完成主体结构柱的托换。逆作法施工技术由由国际广场基坑支撑平面布置图第二章逆作法设计逆作法施工技术第三章逆作法施工1）完成地下连续墙、支承立柱、立柱桩、工程桩以及地基加固施工；2）基坑降水3）开挖地面至第一层土方至地下一层标高，采用盆式开挖保留墙边土体；4）支模浇筑地下室顶板结构；5）待顶班的结构达到设计强度后，挖除边坡土体，浇筑地下一层结构楼板及与顶板之间的竖构件，同时交错进行顶板以上结构楼层的施工。6）暗挖地下二层土方，浇筑地下二层结构中板及与地下一层之间的竖向构件，同时交错进行地上结构楼层的施工；7）继续开挖土方，直至挖到坑底，并浇筑基础底板及其竖向构件，在基础底板完成之前，上部结构只能施工至设计预先规定的楼层；8）待基础地板达到设计强度后，继续施工上部结构，并进行地下室内部其他构件和隔墙等结构工程施工。9）地面以上及地面以下水电安装工程同时进行。3.1逆做法施工流程：逆作法施工技术第三章逆作法施工3.2逆作法分项施工技术：1)立柱桩的施工技术(钢格构立柱、钢管立柱)A)施工精度要求垂直度L/300～L/600水平定位±10mm标高±10mmB)控制方法机械调垂法气蘘调垂法逆作法施工技术机械调垂法第三章逆作法施工逆作法施工技术气囊调垂法第三章逆作法施工逆作法施工技术钢格构立柱、钢管立柱第三章逆作法施工逆作法施工技术第三章逆作法施工3.2逆作法分项施工技术：2）差异沉降的控制技术控制标准：10-20mm控制方法：设定工况计算+施工动态控制逆作法施工技术第三章逆作法施工3.2逆作法分项施工技术：3）取土、挖土施工技术A)取土口平面布置取土口平面布置应分布均匀，充分考虑施工行车路线，平均每1000平米布置一个取土口。取土口大小应充分考虑施工机械及材料运输需要，一般不小于8×8米空间大小。B)取土设备：目前国内挖土一般在基坑内设置小型挖机设备，地面设置大型取土设备以解决挖土施工作业。目前地面取土设备分为以下几种类型:取土架、长臂挖机、伸缩臂挖机。逆作法施工技术第三章逆作法施工逆作法施工技术大型取土架第三章逆作法施工逆作法施工技术第三章逆作法施工逆作法施工技术第三章逆作法施工逆作法施工技术4）柱、梁、板、墙的节点施工A）主要解决问题主要解决钢筋穿过中间支撑柱或与中间支撑柱连接，保证在复合柱完成后，节点质量和内力分布与设计计算简图一致。B）节点构造该节点构造主要取决于中间支撑柱的结构形式。有双梁、宽扁梁等。第三章逆作法施工3.2逆作法分项施工技术：逆作法施工技术钻孔钢筋连接法第三章逆作法施工逆作法施工技术传力钢板法第三章逆作法施工逆作法施工技术剪力栓法第三章逆作法施工逆作法施工技术综合法第三章逆作法施工逆作法施工