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地下结构逆作法集成技术的设计思路与应用

来源:www.daxuelw.org  发布时间:2017-06-24  
 1 引 言。

  逆作法施工技术是目前先进的高层建筑地下室施工方法,具体步骤是:首先沿着建筑物地下室边线施工地下连续墙等支护结构,同时于建筑物内相关位置打下中间支承桩并浇筑柱,然后对地面一层的梁板楼面进行施工,随后逐层向下开挖土方并浇筑楼板,直到底板封底。逆作法允许地上地下结构同时施工,缩短了工期;施工中利用刚度大的楼盖作为支护,大大提高了基坑开挖的安全度,减少了基坑变形。但是就目前传统的逆作法来说,施工节点处理困难,技术集成复杂,地下室施工有障碍,设计及施工往往因考虑不周全而遗留很多工程隐患和造成浪费;加上国内缺少针对地下工程逆作法技术的相关文件,设计方法和技术应用无法形成标准化,总投资成本和施工工期的节约并不明显。此种种因素阻碍了地下室逆作法的应用与推广,使部分投资方望而却步。

  2 地下室逆作法集成技术概念。

  地下室逆作法集成技术的概念是针对逆作法的应用现状,并在逆作法技术基本原理上提出的,例如根据工程的实际情况,在地下建筑物结构的适当位置应用新型钢材-混凝土组合结构构件和体系,目的是使地下室逆作法技术的应用更具经济性、合理性、适应性。地下室逆作法集成技术主要是由管理、施工、设计综合形成,与地下空间的大规模建设相适应,从建设项目策划开始展开综合效益分析,针对工程的地点环境、结构体系、特殊情况,以及对项目资金分配及投资背景的全方位分析,选择经济、合理、科学的施工步骤与结构连接构造.

  地下室逆作法集成技术在工程中通过组合各专项技术而实现,每个工程都具有独特的技术集成特点.

  3 地下结构逆作法集成技术的设计思路。

  地下室逆作法集成技术的施工过程较为复杂,由很多不同环节排列交错而成。在集成技术的设计中,设计者主要考虑几个逆作法关键环节的技术集成:

  3.1正、逆作法分界线的设置。

  正、逆作法分界线的设置分为竖向和水平两种。竖向分界最常见是设置在±0.00楼板,也有采用负一层或者负二层作为正、逆作法的分界。以±0.00 板为分界,主要考虑该楼板属于结构加强层,楼板的设计承载力较强,宜用作支护结构的支撑体系.对于场地较大、地下一层层高大的工程,首层采用大开挖,则以负一层楼板作为分界为宜,这种作法在提高施工速度,节约成本方面有较大优势。水平分界的特殊设置主要存在于楼面中间布置有剪力墙核心筒的框-剪结构工程,由于剪力墙逆作法存在一定难度,通常会以剪力墙核心筒位置正作配合周边框架部分逆作的方式进行施工。

  3.2基坑支护形式。

  最常用的地下室逆作法基坑支护形式是地下连续墙,但是地下连续墙施工费用高,护壁废泥浆处理麻烦,遇到特殊地质如淤泥质土、漂石和超硬岩石的时候,施工困难高。排桩是替代地下连续墙的常用方法,尤其是经过优化的半圆排桩,在构造和效果上都与地下连续墙接近,工程上常有应用。另外,锚索、锚杆等技术也可与地下连续墙或排桩集成应用,以减少基坑变形。如果施工场地允许,应用常规的浅基坑支护技术对地下室进行半明挖施工,则可以大大降低围护结构的工程造价。

  3.3立柱桩的施工方式。

  根据各地不同的条件,立柱桩的设计有很大程度的差别。立柱桩主要的形式有钻孔灌注桩、挖孔灌注桩、采用连续墙施工方式的桩以及沉管灌注桩.挖孔灌注桩具有定位器安装方便及钢柱吊装准确等优点,在广东地区的逆作法工程中比较常用.

  3.4中间支承柱的选择。

  中间支承柱是逆作法地下室的主要受力构件之一,其在地下室开挖时作为临时承重柱,随时作为地下结构的一部分浇筑在工程柱内.

  支承柱要与楼盖梁连接,由于柱先形成,梁与柱的连接节点在施工时有一定难度,需要特别设计.目前常用的中间 支承柱结构形式有:地下室结构柱作为中间支承柱;钢管混凝土柱中间支撑柱;底部插入灌注桩的钢骨混凝土柱;钻孔灌注桩做为中间支承柱。其中钢管混凝土柱因其承载力较高,与楼盖梁板连接方便,而成为中间支承柱的首选.

  另外,支承柱的布置与柱距大小直接影响地下室的开挖与施工,合理跨度的柱网可为机械挖土提供灵活的操作空间,一般8~10m的柱距比较适合逆作法的施工.

  3.5地下室楼盖的选择。

  地下室楼盖通常是钢筋混凝土梁板式楼盖,钢筋混凝土楼盖的水平刚度相当大.但是随着钢结构及组合结构技术的不断发展,越来越多钢结构技术在工程当中得以应用.在地下室逆作法的施工当中,采用钢梁与压型钢板相结合的楼盖形式,不仅能够减少材料运输量,还能够提高施工速度,减少安装及拆除楼盖模板等繁琐工序。

  3.6连接节点的设计。

  逆作法施工的结构节点设计应满足结构永久受荷状态及施工状态下的承载力要求,同时节点构造必须满足抗渗防水要求,并在施工工艺上具有可操作性.逆作法工程主要的节点包括地下连续墙与梁的连接节点,地下连续墙与底板的连接节点,和中间支承柱与梁的连接节点。

  4 集成技术的应用案例。

  4.1柱支式地下连续墙。

  某工程的设计中,根据实际岩土状况,提出以柱支式地下连续墙作为围护结构的逆作法集成技术。地下室连续墙在逆作法施工中有多重作用,主要是挡水(抗渗)、挡土(支护)和承重。该设计采用插入不透水层的浅墙段以抗渗,采用连续墙(土质较差的地层)和喷锚支护组合构件(土质较好的地层)以支护,采用连续墙下面一定间距设置的柱支式嵌岩段以承重(见图2),较好地解决了连续墙入岩难度大,造价高的问题。

  4.2带约束拉杆异形钢管混凝土柱。

  该逆作法工程在竖向支承结构上采用了带约束拉杆异形钢管混凝土柱技术,该技术借助约束拉杆增强混凝土的三向受压状态,借助内填混凝土改变钢管的屈曲模式,三个部分相互作用,使整个钢管柱具有更高的抗压强度和抗变形能力.异形钢管混凝土柱在逆作法施工期间阶段性负担荷载,在剪力墙建成后充当剪力墙内暗柱,与剪力墙混凝土符合成核心筒以支撑全部荷载.

  该技术既能提高墙柱的承载力与稳定性,又可配合逆作法快捷施工的特点,整体吊装和制作,实现第一层以下部分竖向构件一次性完成施工.



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