淺述逆作法在高層建筑中的設(shè)計(jì)應(yīng)用論文.doc

淺述逆作法在高層建筑中的設(shè)計(jì)應(yīng)用論文 摘要：隨著廣州經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，高層建筑如雨后春筍般紛紛涌起。在多數(shù)地下室的施工中，均采用傳統(tǒng)的正作法程序，即：開(kāi)挖基坑施工基樁施工底板施工地下室豎向構(gòu)件施工地下室梁板。地下室施工耗費(fèi)的時(shí)間占了整棟樓相當(dāng)大的比例。近幾年來(lái)，一種“逆作法”施工新技術(shù)正被逐漸運(yùn)用并趨于成熟。該技術(shù)適用于市區(qū)建筑密度大，鄰近建筑物及周圍環(huán)境對(duì)沉降變形敏感，施工場(chǎng)地狹窄，施工工期緊張，地基軟土層厚等工程情況，對(duì)于三層及以上的地下室效果尤為明顯。本文就筆者設(shè)計(jì)的一個(gè)工程作為實(shí)例介紹逆作法的應(yīng)用情況。 關(guān)鍵詞：逆作法高層建筑設(shè)計(jì) 一、工程概況 十甫名都商廈位于廣州市第十甫路和第十八甫路交接處，地上十五層，地下三層，基坑深度14.3米，建筑平面約為長(zhǎng)90米寬29米的矩形。由于場(chǎng)地西邊為西關(guān)風(fēng)情民居，距用地紅線不足3米，北邊為第十甫路步行街，距離約4米。規(guī)劃部門明確指示，必須嚴(yán)格控制基坑水平位移及豎向沉降，絕不允許出現(xiàn)鄰近房屋產(chǎn)生裂縫或路面開(kāi)裂、下沉的情況。另一方面，甲方從商業(yè)角度出發(fā)也提出要求，一是地下室的邊線應(yīng)盡量貼近用地紅線，以取得最大使用空間；二是要求盡量縮短工期，力求比鄰近同類建筑先封頂，以便售樓。在這種情況下，逆作法施工技術(shù)便充分體現(xiàn)其優(yōu)越性。 二、地質(zhì)情況 該場(chǎng)地地質(zhì)分布情況自上而下大致如下： 1、淤泥質(zhì)粘土，流塑，飽和，平均厚度1.9米，c=10KPa，=68； 2、中粗砂及粉砂層，飽和，松散，平均厚度7.5米，c=0，=2830； 3、粉質(zhì)粘土層，飽和-稍濕，可塑-堅(jiān)硬，平均厚度5米，可塑土c=30kPa，=14。硬塑土c=31kPa，=18； 4、全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，平均厚度3米； 5、強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，平均厚度5.5米； 三、設(shè)計(jì)思路 針對(duì)工程設(shè)計(jì)要求和地質(zhì)條件，工程師結(jié)合逆作法的特點(diǎn)，確定了以下幾個(gè)重要設(shè)計(jì)措施： 1、為了有效地控制基坑變形，采用地下連續(xù)墻作為基坑支護(hù)手段，可同時(shí)具備擋土和止水作用。利用地下室各層樓面的梁板體系作為水平側(cè)向支撐，地下連續(xù)墻將與內(nèi)襯墻一起構(gòu)成地下室外墻，成為永久性構(gòu)件。 2、為了爭(zhēng)取時(shí)間，最大限度縮短工期，從首層樓面開(kāi)始，向上下兩個(gè)方向同時(shí)施工，爭(zhēng)取地下室與上部結(jié)構(gòu)同時(shí)完工，具體施工步驟將在下一節(jié)介紹。 3、出于逆作法施工需要，地下室豎向構(gòu)件采用鋼管柱。長(zhǎng)度3層樓高，一次吊裝到位。 4、人工挖孔樁從現(xiàn)地面開(kāi)挖，為了準(zhǔn)確安裝鋼管柱，鋼管柱底以上的空段部分應(yīng)考慮工人到樁底定位鋼管柱時(shí)的操作面，一般操作面不小于60cm，故空段部分樁徑為鋼管柱直徑加上1.2米，而基樁部分直徑按承載力要求確定。 當(dāng)以上幾個(gè)因素明確后，設(shè)計(jì)方案便基本明朗。 四、逆作法步驟 1、施工地下連續(xù)墻。經(jīng)計(jì)算地下連續(xù)墻厚度800mm，標(biāo)準(zhǔn)槽段長(zhǎng)度6米，深度18米左右，即到達(dá)基坑底面以下3-5米，且下端進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化層不少于1.5米，以確保止水效果。槽段之間采用工字鋼剛性接頭。 2、施工人工挖孔樁。人工挖孔樁分為基樁部分與上部空段兩部分。當(dāng)基樁部分澆灌到樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高以下1米時(shí)，便由工人下去安裝定位環(huán)并調(diào)校水平，然后由工人在下面扶正，卡位，保證其垂直度后，在地面用十字架固定鋼管柱上端，用高拋法澆筑管內(nèi)高強(qiáng)混凝土。 3、開(kāi)挖至-4.5m標(biāo)高。此時(shí)地下連續(xù)墻處于懸臂狀態(tài)，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)得最大水平位移發(fā)生頂點(diǎn)處，約3.7mm,平面位置在矩形長(zhǎng)邊中部。施工首層樓面梁板及上部普通混凝土柱，在平面靠近第十八甫路處預(yù)留10米X10米出土口，方便運(yùn)輸。 4、開(kāi)挖至-7米標(biāo)高，施工負(fù)一層樓面梁板及上部結(jié)構(gòu)。在二層樓面梁安裝吊車梁，設(shè)計(jì)該梁時(shí)應(yīng)考慮吊運(yùn)土方和機(jī)械時(shí)的最大荷載，負(fù)一層樓面出土口位置與首層一致。對(duì)于地下連續(xù)墻而言，首層和負(fù)一層樓面的水平剛度可視為兩個(gè)鉸支座。但是出土口處的槽段應(yīng)設(shè)置腰梁和鋼支撐?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)得最大水平位移發(fā)生頂點(diǎn)處，約5.3mm。此時(shí)上部結(jié)構(gòu)施工至三層樓面。 5、開(kāi)挖至-14.3米標(biāo)高（地下室底板底），從-9.5米開(kāi)始即采用盆式開(kāi)挖，即在周邊留有4.5米左右的反壓土，以控制連續(xù)墻的位移，保證基坑安全。此時(shí)地下連續(xù)墻可視為下部為連續(xù)的彈性支座，上部?jī)蓚€(gè)鉸支座的連續(xù)梁，受荷形態(tài)簡(jiǎn)化為上三角形下梯形?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)得最大水平位移發(fā)生在-9.7米標(biāo)高處，約13.2mm。此時(shí)上部結(jié)構(gòu)施工至七層樓面。 6、施工負(fù)二層樓面主梁梁格，即樓板及次梁暫不施工，以便吊土，通過(guò)主梁和腰梁系統(tǒng)為連續(xù)墻提供一定的側(cè)向支承，其概念類似于對(duì)撐系統(tǒng)。 7、完成其余土方工作，施工底板和負(fù)二層樓面，吊出挖土機(jī)，封閉出土口。至此地下室土建主體已完工，同時(shí)上部結(jié)構(gòu)也已封頂。在整個(gè)施工過(guò)程中，地下連續(xù)墻最大位移為14.3mm，位置在-11.3米標(biāo)高處，遠(yuǎn)小于規(guī)范限值?；又苓厛?chǎng)地未發(fā)現(xiàn)明顯下陷，鄰近房屋未見(jiàn)明顯裂縫，保護(hù)效果非常理想。 五、心得體會(huì) 在整個(gè)逆作法的設(shè)計(jì)與施工過(guò)程中，筆者從成功中獲得很多經(jīng)驗(yàn)，也碰到不少問(wèn)題，現(xiàn)就這一工程幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題的處理方法作了，以供參考： 1、設(shè)計(jì)中應(yīng)進(jìn)行逆向思維。在正作法中，地下室的剪力墻如核心筒、人防墻及地下室外墻等作為豎向構(gòu)件承擔(dān)荷載。但在逆作法中，剪力墻是先施工上一層，再施工下一層，受力模式已發(fā)生變化，故建立計(jì)算模型時(shí)應(yīng)按大梁輸入。 2、鋼管柱與梁板的連接。本工程采用環(huán)梁節(jié)點(diǎn)，須預(yù)先在鋼管上焊接抗剪環(huán)箍，且定位要求精確。當(dāng)施工期間地下室標(biāo)高發(fā)生改動(dòng)時(shí)，其處理措施相當(dāng)麻煩，因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)焊環(huán)箍操作困難，而且管內(nèi)混凝土可能因溫度過(guò)高而影響受力性能。 3、鋼管柱吊裝的垂直度控制。由于逆作法的施工工藝的特殊性，決定了地下室的豎向構(gòu)件必須采用鋼管柱或格構(gòu)式鋼柱，而吊裝這一豎向構(gòu)件時(shí)如何控制垂直度成為關(guān)鍵因素，本工程先在樁頂標(biāo)高以下1米處安設(shè)一定位鋼板，定位鋼板有三個(gè)調(diào)節(jié)螺栓，以調(diào)節(jié)鋼板水平，鋼管柱中部采用鋼筋制成籠狀定位架，在地面也設(shè)有井字形定位木架，實(shí)踐證明，這種定位方法取得較高的精度，可以滿足工程需要。 4、地下室樓面梁與連續(xù)墻的連接。在逆作法工程中。內(nèi)襯墻尚未完成，邊跨的樓面梁一端支承在鋼管柱上，另一端則必須支承在地下連續(xù)墻上。原設(shè)計(jì)思路在地下連續(xù)墻鋼筋籠中預(yù)埋鋼筋，地下室開(kāi)挖后鑿去砼保護(hù)層后，扳出鋼筋與梁鋼筋焊接即可，但由于施工誤差及建筑方案修改，這些預(yù)埋鋼筋位置偏差太大而失去作用，實(shí)際施工中采用植筋的辦法解決，因連續(xù)墻中鋼筋太密，將梁端彎矩適當(dāng)調(diào)幅到跨中。 5、底板周邊連續(xù)墻連接處止水措施。這個(gè)部位的止水成功與否對(duì)整個(gè)地下室的止水乃至使用安全有著決定性作用。本工程地下連續(xù)墻鋼筋籠中與底板位置預(yù)埋一豎向鋼板，澆筑底板前焊接一水平止水鋼板，實(shí)際效果非常理想，底板周邊未發(fā)現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。 6、樁基類型的確定。從鋼管柱安裝定位的要求來(lái)看，人工挖孔樁是較好的選擇，筆者曾在另一個(gè)工程中使用鉆孔灌注樁，由于泥漿的擾動(dòng)，鋼管柱難以保證垂直度，開(kāi)挖后發(fā)現(xiàn)偏心較大。就本工程的地質(zhì)情況而言，淤泥層和砂層比較厚，本來(lái)并不適合采用挖孔樁。但是，筆者認(rèn)為當(dāng)連續(xù)墻進(jìn)入不透水層（強(qiáng)風(fēng)化層）并且圍合之后，進(jìn)行坑內(nèi)抽水，在沒(méi)有水壓力的情況下挖樁發(fā)生涌土、流沙的可能性不大。事實(shí)證明，這一措施是有效的。 七、小結(jié) 十甫名都商廈已封頂并投入使用，從該工程實(shí)例看，逆作法與常規(guī)的施工方法相比有著不可替代的優(yōu)勢(shì)，例如： 1）顯著地縮短了工程施工的總工期，經(jīng)計(jì)算，本工程采用逆作法比采用正作法縮短了至少兩個(gè)月工期，取得巨大的商業(yè)效益；