摘要:随着我国城市建设向高空和地下发展,交通设施向多层次立体化发展,深基础工程已成为建筑业近年的一大技术热点。因此,深基坑开挖工程的逐渐增多,深基坑支护技术有了很大的发展,逆作法就是一项新兴的有效的基坑支护技术。
关键词: 深基坑;支护技术;逆作法
1引言
随着高层建筑的日益增多,对深基坑支护技术的要求也越来越高。在技术上不仅安全可靠,而且要求经济节约。从近年来随着深基坑开挖工程的逐渐增多,深基坑支护技术有了很大的发展,逆作法就是一项近几年发展起来新兴的基坑支护技术。但是由于设计、施工等偏见和疏忽致使深基坑支护倒塌事故屡有发生,不仅给工程造成重大经济损失,还对周围环境造成影响。因此,探讨和分析深基坑支护逆作法设计及施工技术有着重要的现实意义。
2逆作法深基坑支护技术的特点
1. 基坑变形小: 用逆作法施工,由于中间支承柱的存在使底板增加了支点,浇筑后的底板成为多跨连续板结构,与无中间支承柱的情况相比跨度减小,从而使底板的隆起也减少。
2. 基坑支护水平支撑与地下室结构楼板合一, 支护墙体与地下室墙体合一:因工程楼面结构就是支撑体系,可以解决特殊平面形状布置支撑体系的难题,既可代替支撑又使结构受力合理。
3.上部结构与地下室可同时施工:用逆作法施工,一般情况下只有地下 1 层占绝对工期,其他各层地下室可与地上结构同时施工,不占绝对工期,因此可以缩短工程的总工期。
4. 明显的经济效益: 首先,逆作法施工,是以地下连续墙与内衬墙组成复合式结构做成结构自防水的地下室外墙,外加主动排水有自治排水系统。从而也节省地下室外墙建筑防水层费用。
3逆作法设计原则与技术要求
3.1基坑工程设计应具备下列资料
1. 岩土工程勘察报告;
2. 用地退界线及红线范围图、场地周围地下管线图、建筑总平面图、地下结构平面和剖面图;
3. 邻近建筑物和地下设施的类型、分布情况和结构质量的检测资料;
4. 基坑工程的计算模式应与其所采用的土性指标、土工试验方法、设计安全系数相适应。
5. 基坑工程设计安全系数,由基本安全系数和附加安全系数的乘积组成。
3.2逆作法基坑工程设计内容及注意事项
采用基坑工程逆作法时,应事先进行技术经济论证,对施工中可能出现的问题作出对策。安全等级为一级的基坑或在软土地基上采用逆作法时,应做好可行性研究。
1. 基坑工程设计应包括下列内容:
1)支护体系的方案比较和选型;
2)基坑内外土体的稳定性验算,围护墙的抗渗验算;
3)降水要求;
4)确定挖土工况;
5)支护结构的强度和变形计算;
6)确定环境保护的要求和监测内容等;
2. 基坑工程设计应考虑下列荷载:
1)土压力、水压力;
2)一般地面超载;
3)被动区的土压力;
4)施工荷载以及邻近基础施工的影响,如打桩、基坑开挖等;
5)影响区范围内建、构筑物荷载;
6)需要时,宜结合工程经验考虑温度影响和混凝土收缩、徐变引起的间接作用及时空效应。
3. 逆作法的设计与施工应解决下列特殊技术问题,并在地下室逆施支护施工图和逆施施工组织设计中标出主要构造措施:
1)土方开挖及外运;
2)临时立柱作法;
3)立柱与底板和楼盖的连接;
4)上下层混凝土墙身的连接;
5)侧墙与围护结构的连接;
6)混凝土浇筑及施工缝处理;
7)坑底土卸载和回弹引起的相邻立柱之间,立柱与侧墙之间的差异深降对已施工结构受力的影响;
8)施工作业程序。
4逆作法施工程序与方案设计
4.1逆作法施工程序
1. 按基础外围面积,先施工四周的支护结构,支护体系采用地下连续墙或排桩,基础若是桩基采用上述排桩、钻孔桩等。其施工用围护结构应该是永久性的(但也有采用临时性支挡结构),而且是作为建筑物主体受力结构的一部分,所以,一般是地下墙体围护,并于内部施工时再复以内衬,成为复合共同受力的结构。
2. 按设计图施工中间支承柱,采用“一柱一桩”的基础,每根桩必须承受基础尚未完成前的上部和地下结构自重及各种荷载,目前在逆作法施工时大部分是临时采用钢管柱或型钢柱(宽翼面工字钢)支承,挖土完成后再作外包混凝土,当采用挖孔桩时可支摸采用钢筋混凝土柱。
3. 利用地下室一层的土方夯实修正后作地模,浇灌地下室±层的顶层钢筋混凝土的梁和板,并在此层预留出挖土方的出土洞若干个。
4. 进行地下室一层的土方的推土、挖土和运土到室外卸土区。
5. 重复程序③进行地下室二层梁板混凝土的浇筑,同样要在楼板中预中预留出土洞。
6. 重复程序④进行地下室二层的土方外运。
7. 重复程序③、⑤进行地下三层的梁板混凝土的浇筑。同样要在楼板中预留出土洞。
8. 重复程序④、⑥进行地下室三层的土方外运。
4.2逆作法施工总体方案的设计
施工逆作法的施工总体方案设计对工程的成功实施十分重要,它直接关系到工期、费用、工程质量及对环境的保护。
1. 半逆作方案
半逆作是指施工过程中从分界线向下施工,而不向上进行施工。半逆作特别适用于顶板行车、行人或堆场的要求的工程,目前多用于市政中的地铁工程、城市绿地工程等建设项目。
2. 顺逆结合施工方案
顺逆结合可以使顺作法和逆作法发挥各自的优势。例如上海明天广场一顺一逆施工方案,河南路地铁一明二暗的施工方案,都是充分利用逆作法和顺作法的各自优势。当场地足够大时,可以解决挖土和运土的问题,目前应用于不同的工程条件已取得较好的结果。
1) 支撑加逆作方案 是指局部按顺作方式施工,采用支撑与地下连续墙、连排咬合桩和楼板相连接,部分按逆作法、部分按顺作施工。
2) 一顺一逆方案 在上海明天广场采用了主楼顺作、裙房逆作的方案,裙房的逆作过程为主楼的挖土提供支撑,而主楼位置又为逆作的出土提供方便,取得一举两得的效果
3) 顺逆综合使用方案 在该方案中有顺作、有逆作、有一明二暗的施工,其优点是有效解决基坑的支护问题,又可以解决土体的外运问题,使顺逆的优点得到充分的体现。
4.3基坑施工中异常情况的处理与预防
1.地面荷载过大:悬臂式支护结构内倾变位过大
原因:地面荷载过大,堆放大量成品和半成品钢筋,北侧中部有大门出口,运行车和大型车辆主要出口预防措施:严格控制地面荷载,不得堆放放弃土、建筑材料、大型车辆及机具,挖土,不得在坑周搭建临时仓库及建筑,地面应进行防雨水渗入的处理。
2. 咬合式连体灌注排桩地下连续墙非直线情况:基坑开挖出现支护桩经过小、断桩、缩颈、开叉等严重质量问题,起不到支护作用。原因:裙房桩西北角边桩偏位围护桩无法直线通过
处理措施:浇筑混凝土时由于堵管及相隔时间过长等造成提管重灌情况时,防止断桩、缩颈、开叉,要求先浇筑无石子素砂浆做接浆处理,经小应变测试效果理想,没由此发生断桩现象。
3. 缀板设计厚度与焊缝高度尺寸相同情况:格构柱加工制作焊接中咬肉现象出现原因:缀板设计厚度是 10mm,焊缝高度为 10mm处理措施:要求在施焊过程中不允许咬肉现象出现,当时厂方经理,生产车间负责人焊工一起讨论此事,对设计要求焊缝 9mm,建议设计缀板为 12mm 厚,焊缝就可达到 10mm,而且咬肉现象也可以避免,经考虑同意此做法。同时要求严格焊缝 9mm 高的特别管理措施,再以后设计中的缀板全部改成 12mm 厚。
4. 桩基工程施工其间打井抽水情况:打桩期间周围建筑沉降过大原因:在桩基工程施工中水源紧张,打井抽水满足施工需要。管道供水和场外并还不能满足施工需要的情况下,为满足施工需要,在现场北侧、东侧打两口井,虽基本解决了当时施工用水要求,但在支护体系形成前提前降水。处理措施:在支护体系形成前提停止降水,制作积水箱调节用水,满足施工需要。
5. 超灌过多和导墙砼处理情况:
处理措施:在处理连体桩桩头时,因超灌过多和导墙砼需处理,帽梁的设计标高,施工单位采用风镐作业,三天没有进度,提出挖掘机钻头处理,,但要确保连体桩不被破坏,需预留用人工和风镐剔至标高,结果加快了进度,同时也保证了桩头的质量。
参考文献:
[1] 中华人民共和国国标. 建筑地基基础设计规范(GB50007-2001)北京:中国建筑工业出版社,2001
[2] 徐至钧,赵锡宏. 逆作法设计与施工. 北京:机械工业出版社
[3] 赵锡宏,李蓓,杨国祥,李侃著. 大型超深基坑工程实践与理论. 北京. 人民交通出版社.2005
关键词: 深基坑;支护技术;逆作法
1引言
随着高层建筑的日益增多,对深基坑支护技术的要求也越来越高。在技术上不仅安全可靠,而且要求经济节约。从近年来随着深基坑开挖工程的逐渐增多,深基坑支护技术有了很大的发展,逆作法就是一项近几年发展起来新兴的基坑支护技术。但是由于设计、施工等偏见和疏忽致使深基坑支护倒塌事故屡有发生,不仅给工程造成重大经济损失,还对周围环境造成影响。因此,探讨和分析深基坑支护逆作法设计及施工技术有着重要的现实意义。
2逆作法深基坑支护技术的特点
1. 基坑变形小: 用逆作法施工,由于中间支承柱的存在使底板增加了支点,浇筑后的底板成为多跨连续板结构,与无中间支承柱的情况相比跨度减小,从而使底板的隆起也减少。
2. 基坑支护水平支撑与地下室结构楼板合一, 支护墙体与地下室墙体合一:因工程楼面结构就是支撑体系,可以解决特殊平面形状布置支撑体系的难题,既可代替支撑又使结构受力合理。
3.上部结构与地下室可同时施工:用逆作法施工,一般情况下只有地下 1 层占绝对工期,其他各层地下室可与地上结构同时施工,不占绝对工期,因此可以缩短工程的总工期。
4. 明显的经济效益: 首先,逆作法施工,是以地下连续墙与内衬墙组成复合式结构做成结构自防水的地下室外墙,外加主动排水有自治排水系统。从而也节省地下室外墙建筑防水层费用。
3逆作法设计原则与技术要求
3.1基坑工程设计应具备下列资料
1. 岩土工程勘察报告;
2. 用地退界线及红线范围图、场地周围地下管线图、建筑总平面图、地下结构平面和剖面图;
3. 邻近建筑物和地下设施的类型、分布情况和结构质量的检测资料;
4. 基坑工程的计算模式应与其所采用的土性指标、土工试验方法、设计安全系数相适应。
5. 基坑工程设计安全系数,由基本安全系数和附加安全系数的乘积组成。
3.2逆作法基坑工程设计内容及注意事项
采用基坑工程逆作法时,应事先进行技术经济论证,对施工中可能出现的问题作出对策。安全等级为一级的基坑或在软土地基上采用逆作法时,应做好可行性研究。
1. 基坑工程设计应包括下列内容:
1)支护体系的方案比较和选型;
2)基坑内外土体的稳定性验算,围护墙的抗渗验算;
3)降水要求;
4)确定挖土工况;
5)支护结构的强度和变形计算;
6)确定环境保护的要求和监测内容等;
2. 基坑工程设计应考虑下列荷载:
1)土压力、水压力;
2)一般地面超载;
3)被动区的土压力;
4)施工荷载以及邻近基础施工的影响,如打桩、基坑开挖等;
5)影响区范围内建、构筑物荷载;
6)需要时,宜结合工程经验考虑温度影响和混凝土收缩、徐变引起的间接作用及时空效应。
3. 逆作法的设计与施工应解决下列特殊技术问题,并在地下室逆施支护施工图和逆施施工组织设计中标出主要构造措施:
1)土方开挖及外运;
2)临时立柱作法;
3)立柱与底板和楼盖的连接;
4)上下层混凝土墙身的连接;
5)侧墙与围护结构的连接;
6)混凝土浇筑及施工缝处理;
7)坑底土卸载和回弹引起的相邻立柱之间,立柱与侧墙之间的差异深降对已施工结构受力的影响;
8)施工作业程序。
4逆作法施工程序与方案设计
4.1逆作法施工程序
1. 按基础外围面积,先施工四周的支护结构,支护体系采用地下连续墙或排桩,基础若是桩基采用上述排桩、钻孔桩等。其施工用围护结构应该是永久性的(但也有采用临时性支挡结构),而且是作为建筑物主体受力结构的一部分,所以,一般是地下墙体围护,并于内部施工时再复以内衬,成为复合共同受力的结构。
2. 按设计图施工中间支承柱,采用“一柱一桩”的基础,每根桩必须承受基础尚未完成前的上部和地下结构自重及各种荷载,目前在逆作法施工时大部分是临时采用钢管柱或型钢柱(宽翼面工字钢)支承,挖土完成后再作外包混凝土,当采用挖孔桩时可支摸采用钢筋混凝土柱。
3. 利用地下室一层的土方夯实修正后作地模,浇灌地下室±层的顶层钢筋混凝土的梁和板,并在此层预留出挖土方的出土洞若干个。
4. 进行地下室一层的土方的推土、挖土和运土到室外卸土区。
5. 重复程序③进行地下室二层梁板混凝土的浇筑,同样要在楼板中预中预留出土洞。
6. 重复程序④进行地下室二层的土方外运。
7. 重复程序③、⑤进行地下三层的梁板混凝土的浇筑。同样要在楼板中预留出土洞。
8. 重复程序④、⑥进行地下室三层的土方外运。
4.2逆作法施工总体方案的设计
施工逆作法的施工总体方案设计对工程的成功实施十分重要,它直接关系到工期、费用、工程质量及对环境的保护。
1. 半逆作方案
半逆作是指施工过程中从分界线向下施工,而不向上进行施工。半逆作特别适用于顶板行车、行人或堆场的要求的工程,目前多用于市政中的地铁工程、城市绿地工程等建设项目。
2. 顺逆结合施工方案
顺逆结合可以使顺作法和逆作法发挥各自的优势。例如上海明天广场一顺一逆施工方案,河南路地铁一明二暗的施工方案,都是充分利用逆作法和顺作法的各自优势。当场地足够大时,可以解决挖土和运土的问题,目前应用于不同的工程条件已取得较好的结果。
1) 支撑加逆作方案 是指局部按顺作方式施工,采用支撑与地下连续墙、连排咬合桩和楼板相连接,部分按逆作法、部分按顺作施工。
2) 一顺一逆方案 在上海明天广场采用了主楼顺作、裙房逆作的方案,裙房的逆作过程为主楼的挖土提供支撑,而主楼位置又为逆作的出土提供方便,取得一举两得的效果
3) 顺逆综合使用方案 在该方案中有顺作、有逆作、有一明二暗的施工,其优点是有效解决基坑的支护问题,又可以解决土体的外运问题,使顺逆的优点得到充分的体现。
4.3基坑施工中异常情况的处理与预防
1.地面荷载过大:悬臂式支护结构内倾变位过大
原因:地面荷载过大,堆放大量成品和半成品钢筋,北侧中部有大门出口,运行车和大型车辆主要出口预防措施:严格控制地面荷载,不得堆放放弃土、建筑材料、大型车辆及机具,挖土,不得在坑周搭建临时仓库及建筑,地面应进行防雨水渗入的处理。
2. 咬合式连体灌注排桩地下连续墙非直线情况:基坑开挖出现支护桩经过小、断桩、缩颈、开叉等严重质量问题,起不到支护作用。原因:裙房桩西北角边桩偏位围护桩无法直线通过
处理措施:浇筑混凝土时由于堵管及相隔时间过长等造成提管重灌情况时,防止断桩、缩颈、开叉,要求先浇筑无石子素砂浆做接浆处理,经小应变测试效果理想,没由此发生断桩现象。
3. 缀板设计厚度与焊缝高度尺寸相同情况:格构柱加工制作焊接中咬肉现象出现原因:缀板设计厚度是 10mm,焊缝高度为 10mm处理措施:要求在施焊过程中不允许咬肉现象出现,当时厂方经理,生产车间负责人焊工一起讨论此事,对设计要求焊缝 9mm,建议设计缀板为 12mm 厚,焊缝就可达到 10mm,而且咬肉现象也可以避免,经考虑同意此做法。同时要求严格焊缝 9mm 高的特别管理措施,再以后设计中的缀板全部改成 12mm 厚。
4. 桩基工程施工其间打井抽水情况:打桩期间周围建筑沉降过大原因:在桩基工程施工中水源紧张,打井抽水满足施工需要。管道供水和场外并还不能满足施工需要的情况下,为满足施工需要,在现场北侧、东侧打两口井,虽基本解决了当时施工用水要求,但在支护体系形成前提前降水。处理措施:在支护体系形成前提停止降水,制作积水箱调节用水,满足施工需要。
5. 超灌过多和导墙砼处理情况:
处理措施:在处理连体桩桩头时,因超灌过多和导墙砼需处理,帽梁的设计标高,施工单位采用风镐作业,三天没有进度,提出挖掘机钻头处理,,但要确保连体桩不被破坏,需预留用人工和风镐剔至标高,结果加快了进度,同时也保证了桩头的质量。
参考文献:
[1] 中华人民共和国国标. 建筑地基基础设计规范(GB50007-2001)北京:中国建筑工业出版社,2001
[2] 徐至钧,赵锡宏. 逆作法设计与施工. 北京:机械工业出版社
[3] 赵锡宏,李蓓,杨国祥,李侃著. 大型超深基坑工程实践与理论. 北京. 人民交通出版社.2005