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所属栏目：建筑设计论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:250

副标题#e#
　　浅谈建筑深基础逆作法设计与施工
　　延晓旭
　　广东中广建筑工程有限公司广东广州510663
　　摘要：在建筑密集的城市基坑工程中，逆作法施工得到了越来越广泛的应用，论文首先概述了逆作法基本原。理，并分析了其技术优势。对逆作法深基坑的设计，地下室楼层内支撑梁的设计和底板的厚度进行了讨论，最后对深基坑逆作法施工关键技术进行了探讨。
　　关键词：逆作法，设计，施工
　　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，而且会殃及临近的建筑物、构筑物、道路桥梁和各种地下设施，造成巨大损失。因此，对建筑深基础逆作法设计与施工进行探讨，以便准确的指导施工，保证基坑的稳定和安全，以及周围建筑物的稳定。
　　1逆作法的相关概述
　　1.1逆作法基本原理
　　逆作法适用于基坑较深，建筑场地狭小，周边环境对基坑支护结构的水平变形有严格限制的情况。其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构承重墙）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护结构，同时在建筑物内部的有关位置（柱子或隔墙相交处等，根据需要计算确定）浇筑或打下中间支承桩和柱，作为施工期间于底板封底之前承受上部结构自重和施工荷载的支撑，然后施工地面一层的梁板楼面结构，作为地下连续墙刚度很大的支撑，随后逐层向下开挖土方和浇筑各层地下结构，直至底板封底。与此同时，由于地面一层的楼面结构已完成，为上部结构施工创造了条件，所以可以同时向上逐层进行地上结构的施工。
　　1.2逆作法技术优势
　　与传统顺作施工方法比较，用逆作法施工高层建筑多层地下室或地下结构有下述技术特点：
　　1）缩短工程施工的总工期。带多层地下室的高层建筑，如采用传统方法施工，其总工期为地下结构工期和地上结构工期，再加装修等所占之工期。而用逆作法施工，一般情况下只有地下一层占绝对工期，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。2）基坑变形小，对周围环境和建筑物的影响小。逆作法施工能减少基坑变形，使相邻的建（构）筑物、道路和地下管线等的沉降减少，在施工期间可保证其正常使用。3）使底板设计趋向合理。用逆作法施工，在施工时底板的支点增多，跨度减小，较易满足抗浮要求，甚至可减少底板配筋，使底板的结构设计趋向合理。4）可最大限度利用城市规划红线内地下空间。5）有利于结构抵抗水平风力和地震作用。采用逆作法施工，地下连续墙与地下原状土体粘结一起，地下连续墙与土体之间粘结力和摩擦力不仅可利用它来承受垂直荷载，主要由地下室外墙的地下连续墙通过侧壁和底部的摩擦力承受，抗倾覆力矩由墩基、桩共同承受。大大提高了抗震效应。6）施工方案与工程设计密切配合，使逆作施工方案更趋合理。都必须与工程设计密切配合有关，需要施工单位与设计单位密切结合研究解决，才能实施逆作法施工。
　　2深基坑工程逆作法的若干设计要点分析
　　2.1逆作法施工深基坑水土压力的计算
　　逆作法施工中作用在地下连续墙上的荷载，除了土压力外，还有水压力。当地下连续墙墙体受地下水作用时，需同时考虑水、土对墙体的作用，其中水压力包含静水压力、超孔隙水压力和渗流引起的渗透水压力三个部分。水土压力往往是地下连续墙计算中的控制因素，针对不同的土，水土压力的计算有两种方法：水土合算与水土分算。水土压力的计算在土工分析中是一个复杂的问题，水土压力计算模式的选择应针对工程的具体情况，结合各方面的因素，多角度、全方位地进行综合分析论证。
　　2.2地下连续墙深厚比的确定
　　作为深基坑逆作法施工中的地下连续墙，既#p#副标题#e#承受水平荷载，又承受竖向荷载。根据工程实践经验，墙厚600mm时墙深最大达到28m，当墙厚800mm时，墙深最大达到45m，当墙厚1000～1200mm时，墙深最大达到50m，墙厚与底板以下深度H之比（即深厚比）宜符合表1规定
　　表1逆作法条件下的地下连续墙允许深厚比
　　传递竖向力类型 穿越一般粘土、砂土 穿越淤泥、湿陷性黄土 备注
　　端承 H/b≤60 H/b≤40 端承70%以上竖向力为端承型的地连墙
　　摩擦 不限 不限 
　　2.3中间支承柱设计
　　由于中间支承柱在逆作法结束后将作为主体柱子芯柱，因此其布置应首先选择在柱子中心位置处。支承柱位置间距不宜过大，否则将加重支承柱承载负担，而且也不经济。因此应根据地下室的结构布置和制定的施工方案，详细考虑后经计算确定中间支承柱的位置和数量。如现有柱子仍不能满足其布置要求，应再挑选地下室纵横墙相交处，剪力墙暗柱处的适当位置布置一部分中间支承柱。同时中间支承柱布置时还应考虑方便基坑土方开挖与运输的需要。
　　2.4底板设计
　　底板厚度应根据地基土质、上部结构体系、柱距、荷载大小以及施工条件等确定。调查分析指出:根据高层建筑总造价分析，基础造价占高层建筑总造价的20~30%，而底板造价占基础造价的20%以上。因此，根据充分的调查提出如下建议的底板厚度。（下表1）
　　表1高层建筑基础底板厚度建议值（30层以内高层建筑，混凝土强度为C3）
　　基础形式 软土地区（cm） 一般地区（cm）
　　筏基 80~100 60~80
　　箱基 60~80 40~60
　　其他基础 50~60
　　3深基坑逆作法施工关键技术
　　3.1地下连续墙施工质量控制
　　1）地连墙墙面倾斜度和平整度要求。
　　墙面倾斜度要求达到1/300～1/250；墙面表面局部突出和墙面倾斜之和不应大于100mm；地下连续墙上预埋连接的铁件的偏差不大于50mm。
　　2）基坑开挖过程中地下连续墙的变形将引起基坑周围地面沉降，其沉降量控制应保证相邻建筑物、市政管线等不受损害、不影响其安全使用为原则。
　　3）地下连续墙质量检测。地下连续墙的质量对于承载力影响至关重要，而地下连续墙的质量检测，目前还没有十分成熟的一种方法，目前对地下连续墙的质量检测主要是钻探取芯法。这是一种有损的检测方法，在取芯时有可能损坏地下连续墙内部的钢筋结构，在后面的补芯工序中，要接上钢筋，操作十分麻烦，同时损坏内部结构的完整性；另者钻探取芯的成本也较高。
　　3.2挖土施工
　　1）挖土是逆作法施工的重要环节，有顶盖的地下室挖土难度较大，周期长，不仅是影响工期的关键因素，而且挖土是产生变形的主要原因，也是施工安全的关键。逆作法施工挖土均采用0.4m3、0.15m3小型挖土相结合。再由卡车运出工地。由信息化施工统一控制挖土位置与速度，就可以极大提高挖土效率。根据工程特点，地下室一层底作为为向上下施工的分界线的，其施工的基本顺序的最大优点是第一层土方可以大开口挖土，施工效率较高。
　　2）深基坑施工在有地下水地区必须降水，挖土10～20天前必须先采取坑内降水，而逆作法施工更加重要，软上地基在降水后，土性指标会大大提高，不仅能提高人员与机具在地下施工安全与效率，而且也是地下室楼板支模之必须，所以挖土以前要安排大口井抽水。
　　3）逆作法施工在土方开挖中一定要设地下通风、用电和照明措施。通风、照明和用电安全是逆作法施工措施中重要的组成部分。在浇筑地下室各层楼板时，按挖士进行路线应预先留设通风口。
　　3.2中间支承柱的施工
　　中间支承柱的位置和数量，要根据地下室的结构布置和制定的施工方案详细考虑后计算确定，一般布置在柱子位置或纵、横墙相交处。中间支承柱所承受的最大荷载是地下室已修筑至最下一层、#p#副标题#e#而地面上己修筑至规定的最高层数时的荷载。中间支承柱是通过支承柱四周与土的摩阻力和柱底的正应力来平衡它承受的上部荷载。底板以下的中间支承柱要与底板结合成整体，多做成灌注桩形式，其长度亦不能太长，否则影响底板的受力形式，与设计的计算假定不一致。底板以上中间支承柱的柱身，多采用钢管混凝土柱、H型钢柱或其他形式格构柱，断面小且承载能力较大，便于与地下室的梁、柱、墙、板等连接。
　　3.3逆作法施工中差异沉降控制
　　立柱桩之间及立柱桩与地下连续墙之间的差异沉降是客观存在的，控制结构的不均匀沉降是逆作法施工的关键技术之一，是关系到基坑工程逆作法施工的成败。
　　因此完全消除沉降差也是不可能的，但可以通过采取措施，减小沉降差：1）如在桩身表面涂布沥青或沥青质材料等，这样虽然对桩的承载力有一定影响，但对减小相邻立柱桩的沉降差十分有效；2）基坑内增设支撑，增加支撑刚度;合理确定地下连续墙的刚度和入土深度，坑内外进行地基土加固等，设计合理的桩径、桩型、桩长，减少开挖的暴露时间，这些都有利于减少坑底隆起，从而减少坑底隆起对立柱桩的抬升影响；3）桩底注浆、增大桩径及桩长、选定高承载力的桩端持力层等，增大立柱桩的承载力，从而减小立柱桩的沉降及不均匀沉降；4））使立柱之间形成刚性较大的整体，共同协调不均匀变形。如在柱间增设临时剪刀撑或尽早形成永久墙体结构等；5）加强对柱网的沉降观测，运用反分析预测立柱桩可能发生的沉降，当出现相邻柱间沉降差超过要求时，立即采取措施，暂停上部结构继续施工，局部节点增加压重，局部加快或放慢挖土等。
　　3.4施工中的其他建议
　　1）软土地区逆作法基坑工程施工中，由于墙体的变形和立柱的沉降均受到土体流变的影响，随着时间的增长，变形或沉降增大，因此深基坑逆作法暗挖土应尽可能缩短开挖时间，在每层土体开挖到相应标高时及时浇筑梁板，对减少施工中墙体变形、立柱（桩）墙间的沉降差异及减小对周围环境的影响均有重要意义。
　　2）在逆作法施工中，每一挖土工况结束后浇筑楼板（梁），凝结硬化后形成强有力的支撑，但刚度形成耗时比钢管支撑等水平支撑要长。在楼板（梁）刚度尚未完全形成之前，土体由于流变往往发生较大的位移。在逆作法中地下室楼板可采用早强混凝土，使楼板结构尽早形成刚度，对土体起到支撑作用。
　　3）如果暗挖施工工作面小，难以使用大型机械，因而效率较低，施工时间往往较长，同时施工组织较为复杂。因此在暗挖之前应充分作好挖土施工组织，尽量采用流水施工，将基坑分成若干块，每挖完一块，结构施工跟进一块，缩短开挖面的暴露时间。
　　4结语
　　总之，逆作法作为一种较新的施工工艺，具有缩短工程总工期、节约项目成本、对环境影响小等优点。但由于逆作法地上地下立体交叉施工，工序多而复杂给施工组织带来一定难度，因此，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，施工中要求精心组织施工，才能确保工程的顺利完成。
　　参考文献：
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