摘 要: 介绍了逆作法施工的基本原理及目前应用的逆作法种类,分析了逆作法的优缺点,最后从经济、环境、社会三个方面阐述了逆作法带来的效益。
关键词: 逆作法; 分类; 有缺点; 效益
中图分类号: TU753 文献标识码: A 文章编号: 1009-8631(2012)07-0052-01
1 逆作法的施工原理
建筑深基坑逆作法施工工艺,是指地面以下各层地下室采用自上而下的施工顺序,借助地下室楼板结构的水平刚度和抗压强度对基坑产生支护作用,保证基坑的土方开挖。由于地下室楼板结构从上而下施工,此时土方尚未开挖,地下室的结构柱不能在楼板结构施工之前浇筑完成,因此必须为楼板结构设置的临时支承柱。逆作法的工艺原理是:先沿建筑物地下室轴线(地下连续墙也是地下室结重墙)或周围(地下连续墙等只用作支护结构)施工地下连续墙或其他支构,同时在建筑物内部的相关位置设置中间支承柱和桩,作为施工期间(地底板浇筑之前)承受上部结构自重和施工荷载的支撑。然后施工地面第一层板结构,作为围护结构的支撑体系,施工地面一层梁板结构之前,也可先盆式大开挖,这样有利于土方工程的进行,节约施工工期,但是土方开挖深度以及盆边土的留设都必须经过设计,满足支护结构的设计要求方可进行。逐层向下开挖土方和浇筑各层地下梁板结构,直至底板封底。与此同时,地面一层的楼面结构已完成,为上部结构的施工创造了条件,所以可同时逐层进行地上结构的施工。但在地下室底板浇筑之前,上部结构的允许施数必须经过计算设计确定。
2 逆作法的分类
根据对围护结构的支撑方式,基坑工程逆作法,可分为以下几类作法:
2.1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土并向下运入建筑材料。
2.2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,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。
2.3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抵挡,抵消侧向压力所产生的一部分位移。在基坑中部按正作法施工,基坑四周用逆作法,也叫盆式开挖逆作法。
2.4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,不是一次整体施工完成。分层逆作四周的围护结构采用土钉墙。
3 逆作法施工的优缺点
3.1作法施工的优点
(1)消耗社会资源少,该方法利用柱下桩及基坑周围地下连续墙(在地下水较高及淤泥质层工况条件下采用)作为逆作法施工期间承受地上、地下结构荷载及其施工荷载的构件;利用地下室梁、楼板,作为基坑的支撑,其中柱下桩的深度、桩径与地下连续墙的深度、厚度等需经过计算确定。
(2)高层建筑多层地下室的深基础采用逆作法施工,与传统的大开挖方法相比,可以缩短工程的总工期,降低工程的总成本,同时工程所处的周围环境及季节对工程施工影响小。
(3)地下室各层混凝土梁、板的模板可采用土模,剪力墙的外模采用土模,内模采用钢模等定型模板,简化施工程序,减少了支模工料。
(4)逆作法土方采用人力开挖,坑底水平运输与取土设备垂直取土,然后将挖出的土方提升装车外运。
(5)地下多层逆作法挖土采用地下室首层梁板结构完成后,由专用取土设备与人力相结合在楼板底下挖土,挖至下一层楼板标高后,浇筑该层梁板,然后再用相同方法挖土,浇筑梁板混凝土,直到地下室底板完成。
(6)与通常的开挖施工相比,逆作法施工不会发生因为基坑换撑引起的支撑系统内力重分布;亦不存在(如果是混凝土支撑)爆破振动与支撑突然卸载对周围环境的危害。
(7)周边的地下连续墙(或柱列式地下连续墙)既可作挡土截水结构,又可作为地下工程的外墙(或基础桩),降低成本。
(8)逆作法施工只开挖有效范围的土方,与传统大开挖相比减少了土方工程量和运输量。
(9)逆作法克服了传统开挖施工的缺点,避免了大基坑长时间暴露而导致边坡风化和护坡间土的塌落。
3.2逆作法施工的缺点
(1)在逆作法施工中,地下结构中墙柱的混凝土搭接质量较难控制,措施不利,易出现漏水、承载力降低等后果。
(2)在逆作法施工中,控制立柱的垂直度和承载力较难,因施工中静、动荷载均作用立柱上,应重视立柱质量。
(3)敞开式逆作法由于未同期浇筑各层楼板,侧向刚度较封闭式逆作法的刚度小,施工中应采取措施,防止地下连续墙的过大变形。
(4)与传统大开挖施工相比,逆作法施工过程中必须要随时观测地下中间支承柱及地下连续墙的沉降量。
(5)封闭式逆作法使施工人员在地下各层处于基本封闭状态下的环境中进行施工,作业环境较差,地下通风与照明工程费用较大。
(6)封闭式逆作法是在封闭状态下施工,大型机械设备难于进场,不能采用机械化大面积挖土;而采用人工挖土,施工效率低;土方垂直运输采用专用取土设备(如塔吊等),取土装车外运,运输能力受取土口限制;土方水平运输采用人力双轮手推车,运量少,耗费大量人力,效率较低。
4 逆作法的效益
4.1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。而且楼盖结构作为支撑体系,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,使受力更加合理。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%。
4.2环境效益
噪音方面,由于逆作法在地下室施工时采用首层楼面先整体浇筑,再向下挖土施工,故其在施工中的噪音因首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。扬尘方面,地基处理通常采用敞开式土方开挖,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,可最大限度的减少扬尘。
4.3社会效益
交通方面,由于逆作法采取表层支撑,底部施工的作业方法,故在城市交通土建中大有用武之地,可在地面道路继续通车的情况下,进行道路地下作业,避免了因堵车绕道而产生的损失。同时,采用了逆作法,士0.00层楼板结构先完成,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过大的问题,使周围环境不至于出现因变形值过大导致路面沉陷、基础下沉等问题,保证了周围建筑物的安全。
参考文献:
[1] 徐至钧.建筑深基坑支护的发展与逆作法的应用[J].岩土工程界,2001.
[2] 董树恩.逆作法施工技术的研究与应用:工程硕士学位论文[D].北京:清华大学,2000.