逆作法
开放分类:建筑、施工技术、建筑技术
逆作法施工技术是高层建筑物目前最先进的施工技术方法
1．概述
据统计,我国建成的高层建筑累计已超过 1.3亿平方米,高度超过100米的超高层建筑已超过200幢.高层建筑最深的地下室基坑为6层,深度-26.2米.国外已达13层.深基坑支护方法很多,而且有的方法尚在不断发展之中,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,对施工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.逆作法就是一项近几年发展起来新兴的基坑支护技术.它是施工高层建筑多层地下室和其他多层地下结构的有效方法.在国外如美、日、德、法等国家,已广泛应用,收到较好的效果.例如:日本的读卖新闻社大楼,地上9层、地下6层.采用逆作法施工,总工期只用22个月,与日本采用传统施工方法施工的类似工程相比,缩短工期6个月.又如美国芝加哥水塔广场大厦,75层、高203米,4层地下室,用18米深地下连续墙和144根大直径灌注桩作为中间支承柱,用逆作法进行施工,当该工程地下室结构全部完成时,主楼上部结构已施工至32层.
虽然逆作法的施工工艺和相关理论都取得一定成果,应用也有一定的普及,但目前仍作为一种特殊施工方法应用,主要用于对工程有特殊要求,或用传统方法施工满足不了要求而又十分不经济的情况
下.
2. 原理
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.
3. 逆作法分类
(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.
(4)分层逆作法:此方法主要是针对四周围护结构,是采用分层逆作,不是先一次整体施工完成.分层逆作四周的围护结构是采用土钉墙.
4. 工艺特点
(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)由于开挖和施工的交错进行,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.
(7)逆作法存在的不足,如逆作法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. 由于挖土是在顶部封闭状态下进行,基坑中还分布有一定数量的中间支承柱和降水用井点管,目前尚缺乏小型、灵活、高效的小型挖土机械,使挖土的难度增大.但这些技术问题相信很快会得到解决.
5. 经济效益
采用逆作法,一般地下室外墙与基坑围护墙采用两墙合一的形式,一方面省去了单独设立的围护墙,另一方面可在工程用地范围内最
大限度扩大地下室面积,增加有效使用面积.此外,围护墙的支撑体系由地下室楼盖结构代替,省去大量支撑费用.而且楼盖结构即支撑体系,还可以解决特殊平面形状建筑或局部楼盖缺失所带来的布置支撑的困难,并是受力更加合理.由于上述原因,再加上总工期的缩短,因而在软土地区对于具有多层地下室的高层建筑,采用逆作法施工具有明显的经济效益.一般可节省地下结构总造价的25%~35%.
6. 环境效益
(１)噪音方面:由于逆作法在施工地下室时是采用先表层楼面整体浇筑,再向下挖土施工,故其在施工中的噪音因表层楼面的阻隔而大大降低,从而避免了因夜间施工噪音问题而延误工期.
(２)扬尘方面:通常的地基处理采取开敞开挖手段,产生了大量的建筑灰尘,从而影响了城市的形象;采用逆作法施工,由于其施工作业在封闭的地表下,可以最大限度的减少扬尘.
7. 社会效益
(１) 交通方面:由于逆作法的采取表层支撑,底部施工的作业方法,故在城市交通土建中大有用武之地,它可以在地面道路继续通车的情况下,进行道路地下作业,从而避免了因堵车绕道而产生的损失.
(２)采用了逆作法,＋0.00层平板结构先完成,可以利用结构本身作内支撑.由于结构本身的侧向刚度是无限大的,且压缩变形值相对围护桩的变形要求来讲几乎等于零.因此,可以从根本上解决支护桩的侧向变形,从而使周围环境不至出现因变形值过大而导致路面沉陷、基础下沉等问题,保证了周围建筑物的安全.
(３)采用逆作法施工,地下连续墙与土体之间粘结力和摩擦力不仅可利用来承受垂直荷载,而且还可充分利用它承受水平风力和地震作用所产生建筑物底部巨大水平剪力和倾覆力矩,从而大大提高了抗震效应.我国是个地震多发区,对地震的防治是必不可少的,从建筑业角度来说,采用适宜的施工工艺便可将地震带来的危害降低到最小,逆作法施工便具有这样的优点,所以在深基坑支护中大量运用逆作法具有广泛的社会效益.
8. 国内应用及前景
推广应用逆作法,能够提高地下工程的安全性,可以大大节约工程造价,缩短施工工期,防止周围地基出现下沉,是一种很有发展前途和推广价值的深基坑支护技术,在辽宁、上海、广州这类地区应用逆作法施工高层建筑深基坑较多.较典型的有上海特种基础工程研究所办公楼,位于上海西南角徐家汇天钥桥路.该建筑物地下2层,地上5层,底板埋置深度为-7.30米.为了探索基础结构与上部结构同时施工,以期缩短施工总工期,大楼采用了逆作法施工技术并取得了成功.又如,由上海第二建筑工程公司施工的恒积大厦工程以逆作法施工地下4层、地上22层,基坑深17米,施工仅用了 5个月,整个工期明显加快,并减少支撑费用400万元,周边管线沉降仅为15米米,四周道路及民房位移均在5米米以内,取得了显著的经济效益和社会效益.由此在上海地区掀起了一股逆作法热,其后相继有明天广场、京沙住业大厦等数十项工程采用逆作法施工.
目前,逆作法已颁列入2001年颁布的中华人民共和国国家标准
