浅谈现代建筑施工新技术-逆作法

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3.3 可节省地下室外墙及外墙下工程桩费用
多层地下室采用常规的临时支护结构施工, 地下室需设置外墙及外墙下工程桩, 工程费用相当可观。而采用逆作法施工, 地下连续墙既作基坑开挖挡土阻水的支护结构, 又可作为地下室永久性承重外墙, 把临时性支护结构与永久性地下室承重外墙合为一体, 材料得到充分利用,同时还可利用地下连续墙承受地下室各楼层、地下室底板和地下室外墙的上部结构的垂直荷载。所以, 采用逆作法施工可省掉地下室外墙及外墙下工程桩的工程费用。
1970年以来,由于施工精度的提高、成本的降低、工期的缩短等各方面的原因,逆作法施工中将立柱作为结构本体柱的作法越来越广泛。
3.逆作法施工的技术特点
与传统的施工方法相比,逆作法有如下技术特点:
3.1地上地下同时施工,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加地上结构工期。而用逆作法施工, 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。地下结构层数愈多, 用逆作法施工工期缩短愈显著。
致谢:
论文得以完成,首先要感谢崔老师的指导。感谢崔老师一个学期的指导。此外,还要感谢在整个期间和我密切合作的同学,和曾经在各个方面给予过我帮助的小伙伴们,在此,我再一次真诚地向帮助过我的老师和同学表示感谢!
注:本论文不同意发表
参考文献:
【1】冯昆荣, 曹少伟,逆作法施工的技术特点及要求.重庆建筑2008.
【2】洪海灵, 黄力平,地下工程逆作法设计与施工的若干问题.建筑技术 2000 增刊.
【3】孟文清,阎西康,现代建筑施工新技术.黄河水利出版社,2010.
【4】向伟明,地下工程设计与施工.中国建筑工业出版社,2013.
【5】夏明耀,曾进伦,地下工程设计施工手册.建筑工业出版社,1999.
3.2楼盖支撑刚度大,基坑变形小,相邻建筑物沉降小
采用逆作法施工, 是利用逐层浇筑的地下室结构作为地下连续墙的内部支撑。由于地下室结构与临时支撑相比刚度大得多, 所以地下连续墙在侧压力作用下的变形就小得多。特别是当在地铁或管道等这类高位置的地下公共结构近旁施工时,往往要求挡墙的变形量的精度达到毫米级。此时,逆作法可以很好的控制变形量。此外, 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。因此, 逆作法施工能减少基坑变形,。
浅谈现代施工新技术——逆作法
摘要:逆作法是一项新兴的地下施工技术。高层建筑推广应用逆作法, 能够提高地下工程的安全性, 可以大大节约工程造价, 缩短施工工期,防止周围地基出现沉降。本文通过与传统顺作施工方法比较, 阐述了逆作法施工的发展过程、技术特点、技术要求,以及对逆作法未来发展的展望。
关键词:发展过程; 技术特点;工艺要点;展望
虽然逆作法与顺作法相比,还存在着作业空间小、开挖搬运困难以及模板工事复杂等缺点。但由于对环境保护和省工、省能源的关注程度越来越高,出现了一些新的逆作法施工工艺,例如地下梁、柱的施工可采用工业化逆作法和地下各开挖阶段中均浇筑素混凝土作为梁板的模板,无需再拆除模板的素混凝土模板法。
随着我国科学技术的不断进步和经济的快速发展,也鉴于逆作法的多方面的优点,逆作法在未来的发展上是十分光明的。逆作法已颁列入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,由此可说明逆作法施工已日趋成熟,其在地下施工工程中的前景十分光明。
进入60年代,建设公害成了社会问题,于是低振动、低噪声的机械被开发和使用,如贝诺特挖掘机、钻孔挖掘机,并引入了反循环工法等。机械化施工在各方面成为主流,机械的进步成了逆作法施工改良的要因。
这一时期,地下4、5层的工程已随处可见,再加上这一时期焊接技术的进步和钢柱的开发等周边技术的发展,与机械化施工密切相关的逆作法得到了飞速发展。从60年代至70年代前期,逆作法最明显的特征表现在逆作结构起到了承担结构本体重量的支撑作用。
1935年,在东京都千代田区开工的第一生命保险相互会社本社大厦,其所采用的地下施工法,可称为逆作法的原型。在柱的位置开挖立柱坑,然后在浇筑钢柱的基础桩后,将钢柱插入其中,固定后将顶板梁与钢柱连接,把它作为支撑向下开挖。由于这种施工,支撑材料大幅减少,而且在向下开挖的同时,地下、地上的钢结构可同时施工,有效地缩短了工期。
5.对逆作法施工技术的展望
过去的二十几年,尽管地下室逆作法技术因具有安全度高及工期短等优点而得到较广泛的应用及良好的发展,但由于逆作法技术存在技术集成复杂、地下室施工难度大及造价高等缺点,同时国内缺乏相关技术的指导性及可操作性的规程,使设计和施工中因考虑不周而造成很多不必要的浪费,种种因素阻碍了逆作法施工技术的进一步推广。
2.2地下结构施工法的三大类型
日本地下结构施工的显著发展是在1950年左右。当时,地下结构的施工方法,主要有下面三种:明挖法,深基础工法,沉箱法。
自1955年前后起,地下结构大多仅地下2层,通常使用的施工方法是以钢板桩作挡墙的明挖法。然而,对于软弱地层中的深开挖工程,则多数采用深基础工法和沉箱法并用的施工方法。
1959年开工的东京都日本生命日比谷大厦使用了气压式壁式沉箱深基础工法。施工中,外周采用壁式沉箱,中央部分柱下采用深基础工法。这种壁式沉箱不仅只作为柱基础,而是主要作为挡墙。施工的关键是如何在狭小的范围内正确地沉下去。壁式沉箱的外壁作为主体结构的地下室的外墙,而内墙作为临设墙。
2.3深基础工法的改良--逆作工法
2.逆作法的发展过程
日本在经历了惨痛的1923年关东大地震后,认识到必须以新的结构形式来取代以往的无法耐震的砖石结构。这样,作为新的结构形式,钢筋混凝土结构和钢结构开始得到应用,同时为适应这些新结构形式的要求,深埋地下结构被得到开发,适合于深埋地下结构形式的施工法萌芽了。
2.1逆作法的前身--深基础工法
在这种情况下,采用逆作法施工时,结构本身就是与平面形状相吻合的钢筋混凝土或型钢混凝土支撑体系,大大提高了安全性。
3.6使底板设计趋向合理
钢筋混凝土底板要满足抗浮要求。用传统方法施工时, 底板浇筑后支点少, 跨度大, 上浮力产生的弯矩值大, 有时为了满足施工时抗浮要求需加大底板的厚度, 或增强底板的配筋。而当地下和地上结构施工结束, 上部荷载传下后, 为满足抗浮要求而加厚的混凝土, 反过来又作为自重荷载作用于底板上,因而使底板设计不尽合理。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。
4.3临时支护结构与永久性结构的统一
常规施工是采用开敞式施工, 支护结构通常作为临时性结构, 地下工程完毕后即失去作用, 成为地下障碍物, 此外临时支护结构的费用较高, 拆除困难, 易引起周围地区沉降。而利用地连墙和中间支撑柱进行逆作施工, 实现临时支护结构和永久结构的统一, 在工程造价方面具有了选择性, 对邻近建筑物的安全保证处理可以简化。
3.4节省支护结构支撑
深度较大的多层地下室, 如用传统方法施工, 为减少支护结构的变形, 需设置强大的内部支撑, 不但需要消耗大量钢材, 施工费用亦相当可观。而用逆作法施工, 土方开挖后是利用地下室楼盖结构本身来作为支撑, 可省去支护结构的临时支撑。
3.5适用于复杂形状的地下工程
当平面形状是一种复杂的不规则形状时,如用顺作法施工,那么挡墙向支撑的侧压力传递就很难确实的进行,并且无法做到均等,这样就会导致在某些局部地方出现应力集中现象。另外,由于支撑之间有非直角相交之处,常常会因接口松弛而导致不稳定因素。
4.逆作法工艺要点及工艺流程
与传统的施工方法相比,逆作法有其独特的优势。在它的施工过程中我们要注意几个关键的地方。
4.1中间支撑柱施工
中间支撑柱是逆作施工的重要部分, 其作用是在基础完成之前承受地上部分和地下全部结构自重及施工荷载。中间支撑柱既可作为结构柱的一部分, 也可是临Hale Waihona Puke Baidu性的, 一般是使其与永久结构统一。中间支撑柱的设计一方面要保证施工时的安全, 另一方面还要考虑施工方便, 包括后续施工中的节点处理和支撑柱垂直度影响, 还要考虑经济性。
4.2连接节点的设计
由于逆作法施工与常规施工方法有较大的区别,施工时是在地下自上而下进行的,工作环境与施工条件有很大变化,所以各种地下室的结构节点施工与常规施工相比有较大的变化。逆作法施工的结构节点设计既要满足结构永久受荷状态下的设计要求,又要满足施工状态下的受荷要求。构造必须在工艺上满足现有的工艺手段与施工能力,且越简单越好,同时不能影响建筑物的使用功能。
3.7逆作法的一些不足之处
逆作法挖土和出土均为暗挖,下层楼盖施工受到上层楼盖的影响,土方运输、材料运输、拆装模板以及混凝土的浇筑都存在不少的障碍。由于中间支撑柱及上层楼盖先施工的要求,梁柱节点构造、墙柱及侧墙上下施工缝的构造及质量控制均需要制定严格的要求。工作人员也基本处于封闭的环境中,工人的施工作业条件较差。
4.4逆作法施工工艺流程
4.4.1地面施工
地面施工阶段包括围护墙、中间柱、顶板施工。围护墙多为地下连续墙,在不需要止水的地区也可采用排桩的支护形式。中间支撑柱一般为钢筋混凝土柱、钢管混凝土柱、型钢柱等多采用桩基础工艺施工。型钢柱或钢管混凝土柱应与下部混凝土柱组合成中间支撑柱。
4.4.2逆作施工
逆作法施工阶段包括土方开挖、结构、装修等。地下挖土是先从两端的取土口直接用取土设备挖出工作面然后用人力和小型挖掘机从取土口的挖土工作面向基坑中间开挖, 或由中间取土口直接向四周扩散开挖。
根据地下室楼板结构的形式,模板一般采用土模承重法。先将基坑内的土按施工组织设计要求挖至预定标高,做混凝土垫层,待混凝土垫层稍有强度后,按图弹出轴线与梁边线,并在模板的支点上进一步用水泥砂浆找平,使标高误差控制在规定要求内,然后支模板浇筑混凝土达到养护龄期后拆模。
基础底板施工是地下主体结构的最后部分。是实现结构闭合的重要环节。特别是在结构对接、底板与外侧墙处防水、混凝土浇筑等环节须采取可靠的技术保证措施。
1.概述
随着我国国民经济的持续发展,大规模的交通、铁道、电力、地铁、水利以及城市规划与建设的迅猛发展,地面可用空间越来越少,所以如何合理开发与综合利用地下空间资源,已成为社会经济发展所面临的重要课题。由此,逆作法应运而生。
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。逆作法是相对于建筑物施工的常规顺序而言的。建筑物施工的常规顺序是先开挖基坑, 然后从基础开始, 逐层向上施工, 基坑开挖所需的支护, 属于施工的措施, 与建筑物的地下结构各不相干。而逆作法施工是利用地下结构的楼盖、梁、板、柱和外墙作为基坑围护结构和基础施工的支撑结构, 在坑内的水平支撑体系和围护体系下由上而下进行地下结构的施工, 与此同时可进行上部结构的施工, 其施工顺序是自上而下进行的。
后来,随着大口径掘削机的大力开发和进步,地下连续墙工法也同时发展起来,地下连续墙法是日本在1959年从意大利引进开发起来的。1965年前后,代替以往的钢板桩和横列板桩,采用地下连续墙作为挡土墙、止水墙,这种替代,后被广泛使用。地下连续墙工法与逆作法结合起来使用,使地下工程更具合理性、安全性,两个方法的优点得到了更加充分的发挥。
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