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浅论建筑深基础逆作法施工技术

徐文俊，13土木一班，13206040211

（安徽建筑大学土木工程学院 安徽 合肥）

摘要:首先介绍了我国深基坑工程的特点,从目前我国存在的问题入手,分析了引入逆作法的施工的必要性。接下来对逆作法施工方式的基本概念和特点进行较为详细的描述，主要针对建筑深基础逆作法的施工流程和关键施工技术进行深入的探讨，最后介绍了逆作法技术的最新进展并进行了展望。

关键词:深基坑工程逆作法施工流程及技术

Shallow theory building deep foundation uni-axial technology

XuWen-jun

(Anhui Jianzhu University, School of Architecture andConstruction, Hefei, Anhui, China)

Abstract：Firstly introduces the characteristics of deep foundation pit engineering in China, from the existing problems at present in our country, analysis of the necessity of introducing the uni-axial construction. Next with respect to the manner of uni-axial basic concepts and characteristics are described in detail, mainly for construction of deep foundation uni-axial construction process and key construction technology in depth. Key words：deep foundation excavation; top-down method; construction process

1 引言

深基坑工程属临时性工程,处于密集闹市区, 旁边一般有许多的建筑物、道路桥梁、地下管线、地铁隧道或人防工程等设施, 其技术复杂性,稍有不慎,不仅将危及基坑本身,而且会及临近的建筑物、构筑物、道路桥梁和各种地下设施,造成巨大损失。鉴于此,笔者依据深基坑工程实践经验总结新的支护方法,以保证深基坑施工的安全,降低深基坑工程费用, 缩短工程施工周期。

2我国深基坑工程的特点及其存在的问题 2.1 我国深基坑工程的特点分析

目前我国深基坑工程的特点主要包含以下几个方面:(1)深基坑工程具有很强的区域性,深基坑开挖要因地制宜。(2)深基坑工程具有很强的个性;(3)基坑工程具有很强的综合性,深基坑工程涉及土力学中强度、变形和渗流等基本课题需要综合处理;(4)深基坑工程具有较强的时空效应,深基坑的深度和平面形状,对深基坑的稳定性和变形有较大影响。(5)深基坑工程具有较强的环境效应,深基坑工程的开挖,必将对相邻建筑物、构筑物及市政地下管网产生影响,所以应注意其环境效应。(6)深基坑工程具有较大工程量及较紧工期;(7)深基坑工程具有较大的风险性;(8)深基坑工程具有较高的事故率,安全度的随机性较大,事故的发生往往具有突发性。 2.2 我国深基坑工程存在的问题分析

我国深基坑工程的设计和施工,也存在不少问题,主要如下:

(1)深基坑技术有待发展和提高:深基坑工程以深、大、复杂为特点,特别是中南地区,地下水位相对较高,深基坑工程施工工艺的改进等问题,有待进一步的研究。

(2)深基坑工程设计质量较低:一些部门认为深基坑工程是施工部门的事,无需设计资质,设计院及岩土工程部门介入较少,设计大多由施工单位自己完成,但由于设计人员技术水平、参数取值、计算方法无章可循,使一些工程隐患较大,导致发生严重工程事故。

(3)质量检验不完善:深基坑工程的质量检验、验收的方法无章可循,给深基坑工程的质量监督和质量评价带来困难,且目前还没有针对深基坑工程的特点建立其竣工验收的质量管理体系。

(4)不注重工程勘察:深基坑工程的工程勘察工作十分重要,但许多勘察单位常常忽略对基坑环境地质的勘察,专门针对深基坑工程的地质及水文地质的勘察不够,以至于给设计和施工带来隐患。 3逆作法施工方式概述 3.1 逆作法的基本概念

逆作法作为一项工程技术最早应用在人防工程上,直到近几十年来才陆续被应用于建筑工程施工中。逆作法就是带有多层地下室或深基坑的建(构)

筑物的施工中间支撑桩及地下连续的墙的支持作用,首先浇灌顶板、梁,其次浇灌地下空间的楼板、梁、剪力墙, 最终浇灌底板而同时仍进行上部结构施工的一种与正常施工顺序截然相反的施工技术。如今,逆作法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。 3.2 逆作法的分类

按挖方时是否同时浇灌地下室各楼层板,逆作法施工分为逆作法分四种:(1)全逆作法:楼盖混凝土为整体浇筑,然后在其下掏土,通过楼盖中的预留洞孔向外运土并向下运入建筑材料。(2)半逆作法:其特点是将楼盖混凝土分两次浇筑,第一次先浇筑T 形楼盖的肋梁,和边梁一起组成平面为正交的交叉梁系,形成水平框格内支撑,其下的土方开挖变成半开敞式,可利用框格中的空间进行上下运输。(3)部分逆作法:它一般用于面积较大的地下室,如地下车库、地下商场等。先控制住围护排桩的侧向变形,然后改用部分逆作法。(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。而全逆作法施工方式按施工导柱及导柱基础的形式,又可大致分成五类:(1)利用深基础的逆作法;(2)利用大直径墩的逆作法;(3)利用灌注桩的逆作法;(4)承托主体结构的逆作法;(5)悬吊工法。 3.3 逆作法施工的特点

与传统施工方法比较,逆作法施工具有以下几方面的优点:(1)消耗社会资源少;(2)简化施工程序,减少了支模工料;(3)可以缩短工程的总工期,降低工程的总成本,受周围环境及季节影响小。(4)可节省地下室外墙建筑防水层费用;(5)周边的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,降低成本。(6)可最大限度利用城市规划红线内的地下空间,扩大地下室建筑面积;(7)支护体系就是永久地下室,刚度大,挖土过程变形小,环境安全更有保障;(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。

4建筑深基础逆作法施工方式的选择

建筑深基础逆作法是在基坑工程中借用地下结构自身的能力对基坑产生支护作用,来保证基坑土方的开挖。在国外,凡是超深基坑,层数很多的大型地下工程,均采用逆作法的施工方式。目前我国已实现在地下5层的深基坑中采用逆作法,施工技术有了

很大提高。深基础的逆作法是指在地下基础施工的同时,还可以进行地上建筑物的施工,待上部建筑施工到若干层后,地下各层基础工程也全部竣工。在城市内建筑高层时,周围施工环境比较恶劣,场地四周邻近建筑物、道路及地下管线,不能因任何施工原因而遭到破坏,为此在开挖基坑施工时,通过发挥地下结构本身对坑壁产生支护作用的能力,即利用地下结构自身的桩、柱、梁、板作为支撑,既稳妥又经济。深基坑逆作法由于地下各层楼盖的强大水平刚度,其对四周围护墙或桩的作用可以视作水平方向为不动铰支点,因此在所有的支护方法中其效果是最好的一种。尤其适用于基坑周围环境特别困难的情况下,如相邻建筑物极为靠近,坑四周土质非常软弱,地下水较高、水压力较大,对周围道路、管线的变形有严格限制等情况。

5建筑深基础逆作法的施工流程及其技术分析 5.1 建筑深基础逆作法的施工流程

逆作法施工流程的设计应综合考虑工程的具体条件和要求、主体结构形式、施工的可操作性等多方面的因素,其工艺流程。根据工程的实际情况,可按照先地下(基坑支护、土方开挖、围护,负一层板结构),再地上(上部结构)和地下(地下室等)同时进行。

5.2 建筑深基础逆作法的关键施工技术分析

(1)土方开挖与喷锚支护施工

1)钻孔要保证位置正确,要随时注意调整好锚孔位置(上下左右及角度),防止高低参差不齐和相互交错。

2)钢筋使用前要检查各项性能,检查有无油污、锈蚀等情况;如有不合格的,应进行更换或处理。

3)钻机拔出钻杆后,外套留在孔内不会坍孔,但亦不能间隔时间过长,以防流砂涌入管内, 造成堵塞。

4) 注浆前用水引路、润湿, 并检查输浆管道; 注浆后及时用水清洗搅浆、压浆设备及灌浆等。注浆后自然养护不少于7d,待强度达到设计强度等级的70% 以上,始可进行张拉工艺。在灌浆体硬化之前, 不能承受外力或由外力引起的锚杆移动。

(2)工程桩、地下围护桩施工

1)严格按照施工图纸及建设单位移交控制点准确放线及复核, 经建设单位、监理单位验收后, 方可开挖桩身土方。

2)浇注护壁时,先抽干孔内积水,用敲击模板或用钢钎捣实混凝土,发现护壁有蜂窝,漏水现象,及

时堵塞或导流,防止孔外水通过护壁流入孔内,保证混凝土质量和施工安全。

3)灌桩身混凝土时,混凝土必须通过串筒输送,并在离灌注面2m 以内方可下落,混凝土表面积水深度不得超过50mm,否则应设法将积水排除后才能继续施工。混凝土边灌注边用振动棒振捣密实, 保证混凝土的密实度。

4)矩形人工挖孔桩墙顶设计标高处的混凝土强度必须确保满足设计强度要求( 不低于C35 混凝土),墙顶设计标高处不得有浮渣。在施工地下室顶板时,首先凿除墙顶浮渣至设计标高,并检查桩顶混凝土的密实性,如发现有浮渣、蜂窝、麻面或达不到设计强度时,必须先将这部分混凝土凿除后方可施工地下室顶板及桩顶压顶梁。

(3)施工期间基坑监测

工程基坑在施工期间至地下室完成阶段,均应由基坑监测资质单位进行支护施工监测,并根据监测数据资料改进施工,保证支护结构安全。监测主要注意以下几点:

1)根据工程需要合理布置沉降、位移观测点和测斜孔。

2)测斜孔用钻机成孔,与基坑边线的距离保持约1.5m。

3)测斜管埋置及安装要求是:钻孔——清孔——下测斜管——灌水泥净浆,测斜管的导槽应近似垂直于支护结构面。

4)观测周期:沉降和位移观测在基坑开挖期间应每天不少于1 次,地下室施工期间每周不少于2 次;测斜在基坑开挖期间每周不少于1 次,地下室施工期间每2 周不少于1 次。

根据工程基坑监测数据,绘制基坑支护顶部水平位移变化量曲线图和沉降量观测曲线图,从图中得出基坑支护的水平位移、沉降的发生情况,根据监测数据,尽量监测结果分析, 并对施工质量作出相应的评价。

5 建筑深基础逆作法技术讨论与展望 随着施工机械设备、工艺以及施工管理的不断更新与进步，高层建筑深基坑逆作法总体水平大幅度提高;同时，逆作法施工技术的发展进一步有效延伸和宽泛了地下工程的施工理论与工程实践。随着国内各大城市建设发展初具规模，城市建筑格局基本成型，城市中心区见缝插针式用地的建筑以及老城区改造必将成为城市建筑的新特点;场地狭小、周边建构筑物复杂且沉降变形要求高，而逆作法具备

施工占用场地小、基坑开挖对四周建(构)筑物、道路和地下管线及市政设施影响小等特点将越来越引起人们进一步地关心和重视。逆作法技术的理论和实践也将得到进一步发展和提高，在设计理论和施工技术上应着重研究以下几点。

1)逆作法中地下室竖向支承结构、外墙等均提前施作，底板水平结构与竖向结构防水节点的处理难度大;地下连续墙作为结构外墙，其槽段接缝的防水控制难度大。因此，应从防水理论、防水材料以及细部节点设计等方面进行着重研究。

2)施工机械设备的更新，由于逆作法土方工程是在地下室结构楼板施工完成后形成的封闭体系下进行的，土方提升、钢筋等材料的垂直运输等是施工组织的难题。目前，已出现高效提升土方伸缩臂抓斗、高速电动葫芦、传送带等新型设备应用于逆作法施工中，还需进一步研发针对性设备以提高逆作法施工效率。

3)地下结构与地上结构同步施工全逆作法向更高、更深发展。南京德基广场工程二期地下5层、地上8层同步施工是逆作法工程高度、深度同步施工的目前国内双向施工层数最多的工程，通过结构的设计优化、施工组织协调进一步扩大双向施工层数，有利于增加建设用地开发价值并节约工期。

4)逆作法施工过程当中，涉及降水、开挖以及支护等工程问题。因此地下水水-土体应力变化、土体支护结构接触变形以及基坑土体差异沉降等问题均需要采用三维数值模拟的方法进行理论计算，同时结合现场监测数据来调整逆作施工过程，从而保证逆作法施工的安全。

目前,逆作法已列入2001 年颁布的中华人民共和国国家标准建筑地基基础设计规范,各地也陆续公布了地下室逆作法施工工法(YJGF02-96 和YJGF07-98)。由此可见,逆作法施工已日趋成熟,“逆作法”在工程实践中也取得了良好的效果。但因为逆作法施工工艺要求高,结构复杂,实际施工过程中很难做到理想化,工作人员要根据具体情况采取灵活综合的措施来综合处理。

参考文献

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发展前景述评[J]. 建筑施工, 2004, 26(4): 280－283. [2] 徐至钧. 建筑深基坑支护的发展与逆作法的应用

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[3] 龚晓南.深基坑工程设计施工手册[M].北京:中国建筑工业出

版社,2003.