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高层建筑地下室结构逆作法施工技术探讨

2013-09-27 132 0

　摘要：本文分析了高层建筑地下室结构逆作法工法的特点、工艺原理，详细介绍了其施工工艺，并提出了施工质量标准及安全保证措施，供大家参考。关键词：高层建筑逆作法施工工
　　0引言
　　逆作法作为一种施工工艺，是近几年才发展起来的。在进行设计和施工时，使地下结构与围护结构相结合，包括地下结构外结构与围护墙相结合，结构水平构件与基坑内支撑相结合，结构竖向构件与临时中柱相结合，采取地下结构由上而下的设计施工方法，就是逆作法。随着高层和超高层建筑的发展，基坑工程不仅数量增多，深度增大，且大量深基础工程集中在市区，工期紧，施工场地狭小，施工条件复杂。为减小基坑开挖对四周构筑物、道路和地下管线的影响，逆作法施工得到了广泛的应用。
　　1“逆作法”工法的特点
　　①利用柱下桩及基坑周边地下连续墙(以下简称地下墙)作为逆作法施工期间承受地上、地下结构荷载及其施工荷载的构件；利用地下室楼板，作为基坑施工的支撑。其中柱桩的深度、柱径与地下墙的深度、厚度需经过计算确定。②地下多层逆作法挖土采用地下室首层楼板结构完成后，由专用取土设备与人力相结合在楼板底下挖土，挖至下一层楼板标高后，浇筑该层楼板结构，再用相同方法挖土，浇筑楼板，如此直至地下室大底板完成。③“逆作法”施工土方，采用人力开挖与坑底水平运土，然后由设置在基坑两端的取土口专用取土设备，半挖出的土方提升装车外运。④地下室楼板模采用土模承重，当挖土至标高后做出混凝土垫层，并在模板搁支点上用砂浆找平，直接将模板搁置在砂浆找平层上，挖土、混凝土垫层、砂浆找平，必须按要求严格控制标高误差。
　　2施工工艺
　　2.1逆作法施工的施工工艺逆作法施工应当遵从当地的实际工况条件，并且不要完全从逆作法施工理论上去刻意安排正负零为逆作法与顺作法施工的分界线,要根据工程特点、基础标高，业主要求、地质状况，以施工便利合理为原则。根据具体的若地下水位高于则必须首先采取降水措施,然后再进行逆作法施工。
　　2.2逆作法施工的关键技术逆作法施工很好地解决了基坑周期长、对周围环境影响大、支护费用高的现状，但逆作法本身也存在许多亟待解决的问题。
　　2.2.1差异沉降问题在施工基础底板前，全部的结构和施工荷载主要依靠中柱桩和地下连续墙承担。但是，随着上部结构施工层数的增加，对中柱桩和地下连续墙的荷载也增加，而中柱桩和地下连续墙的承载能力在减少，势必导致相邻中柱桩之间的差异沉降，这种差异又反过来改变上部结构和地下室的内力分布，引起附加应力。
　　因此，逆作法施工中，在地下室基础底板完成前，地下连续墙和中柱桩直接受力，未直接受力的工程桩之间的相互影响依然存在，如果各根中柱桩之间或地下连续墙之间有较大的差异沉降，已浇筑的楼板与梁系就会产生裂缝,将危及上部结构的安全。所以，逆作法设计和施工中，必须计算中柱桩间和边桩与地下连续墙间的沉降，以及如何通过实测控制他们的差异沉降。
　　根据目前的施工经验整个结构相邻两跨的中柱桩沉降差不超过2cm，可确保结构的安全，也有以L/400(L为柱跨距)作为控制差异沉降的标准。由此可见，对软土地基，逆作法的设计和施工关键就是如何设计和控制沉降差的问题，同时也涉及上下部结构的共同作用问题。研究表明差异沉降的控制设计可能是比沉降控制的设计更重要、更待研究的方面。
　　2.2.2桩承载力问题当前高层建筑桩(筏)基础与地基工同作用的理论可分为，高层建筑桩箱(筏)基础的常规设计理论—强度设计理论和高层建筑桩(筏)基础变形控制设计理论。逆作法施工期间基坑开挖土体应力释放，坑内土体回弱，带动立柱桩上移:地下室及上部结构施工后，桩身承担的向下荷载增加。整个过程中，桩身所承受的荷载包括桩身自重、上部荷载、正摩阻力、负摩阻力、桩端阻力，这些力共同作用的结果，使桩发生沉降与抬升的变形。这是一个复杂的受力过程，为分析方便，可将桩身受力分成2部分，即不考虑桩身自重及上部荷载的作用与只考虑桩身自重及上部外荷载的作用，然后运用叠加原理求得基坑开挖对立柱桩竖向位移的影响结果。不考虑桩身自重及下部荷载的作用，进桩好像“浮”在土中。
　　基坑开挖后，坑底应力释放，坑内土体回弹，带动听立柱桩上移，桩身上部承受向上的正摩阻力，桩被抬升，桩身下部土体阻止桩的上移，对桩产生向下的负摩阻力，正、负摩阻力最终达到平衡。桩在正、负摩阻力的作用下，产生弹性伸长。下部土体对桩产生向下的负摩阻力，由反作用力，桩对下部土体有向上的作用力，致使桩周与桩端土体垂直应力减小，导致桩端土体应力释放，产生膨胀，桩也随之上升。

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