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1、上海軟土地基逆作法施工技術介紹,1、緒 論,2、逆作法設計,3、逆作法施工技術,4、逆作法工程實例,5、逆作法發展趨勢展望,目 錄,第一章 緒 論,我國的高層建筑越來越多，地下室也越來越深，已達到地下6層。我市的500KVA世博輸變電站地下室挖深達30.4米，為目前國內最深的基坑。且地鐵建設的增多，車站的挖深也越來越深，動輒超過20米，基坑工程的施工風險隨之增加。目前深基坑支護方法很多，而且在不斷發展之中，每一種基坑支護都有各自的適用條件和一定的局限性。所以支護方案的選擇應慎之又慎，否則一旦出現深基坑支護倒塌事故，不僅給工程造成重大經濟損失，還對周圍環境造成不良影響。逆作法是一項近年發展起來新2、興的基坑支護技術，在國內外已廣泛應用，收到較好的效果。如：1）上海市的明天廣場；2）日本讀賣新聞社大樓；3）美國芝加哥水塔廣場大廈。,1.1 前 言：,第一章 緒 論,逆作法(逆筑法)在西方一些國家稱之為up-down method意思是指從上往下施工的方法，在日本稱之為逆打工法(Slab Substitute Shore簡稱sss法，意思是指用樓板代替支撐的方法)。這種工法最早在意大利米蘭得以首次使用，當時是在馬路下施工地下連續墻，另一半馬路仍舊通車，一邊地下連續墻做好了之后，再做另一邊墻。連續墻施工完畢之后，利用半夜時間，打開一小段馬路，進行挖土運土，接著在地下墻上架設析架，上鋪臨時路面。3、在析架下澆筑頂板，然后設置支撐，繼續挖土，直至澆好底板。這種米蘭做法為逆作法施工的先驅。其后隨著地下連續墻在歐洲、美國及日本的傳播和發展逆作法施工也逐漸在這些國家發展起來。逆作法是施工高層和超高層澆筑多層地下室和其它多層地下結構的有效方法。,1.2 逆作法發展歷史及現狀：,第一章 緒 論,目前如美、日、德、法等國家，在多層地下室和多層地下結構施工中已廣泛應用，收到較好的效果。世界最高的鋼筋混凝土結構，75層高203二的美國芝加哥水塔廣場大廈的4層地下室，即用18m深的地下連續墻和144根大直徑鉆孔灌注樁做中間支撐柱，以逆作法進行施工的。法國巴黎拉弗埃特百貨大樓的6層地下室、日本讀賣新聞社大樓64、層地下室等都是用逆筑法施工的152。高層建筑地下室逆作法在歐美等發達國家用得不多，而在日本用得比較多。據了解日本的高層建筑地下室的基坑圍護，有近四分之一的施工方法用的是逆作法。我國對逆作法研究和施工運用較遲，雖然在八十年代上海市基礎公司曾搞過一個試驗性工程，但由于在信息化施工等方面的技術條件不具備，所以沒有在更大的工程上推廣。九十年代初，上海地鐵一號線工程在淮海路上同時有三個地鐵車站開工。,1.2 逆作法發展歷史及現狀：,第一章 緒 論,當時施工進度要求很急，市里明確規定:作為繁華商業區的淮海路交通中斷不能超過十個月。為此，在16m多深的地鐵車站多層地下室施工中，采用了一明二暗的半逆作法施工方5、法，即車站頂板先施工，再進行下部各層板和基礎底板的施工，這一方法大大縮短了淮海路交通中斷的時間，也為逆作法施工工程的進一步開展積累了經驗171。到九十年代中期，上海高層建筑地下室用逆作法施工的工程己逐漸多起來，如上海橫積大廈、明天廣場、京沙住業大廈、森茂大廈、海洋大廈等均為逆作法施工。由于這個施工方法能縮短工期，有減少擋墻變位對周邊環境影響小等優點，在上海地區掀起了一股逆作法熱。另外，由于媒介的傳播，此法的優點也被其它省市接受，在北京、天津、廈門、南京、杭州、廣州和昆明等地也均有工程運用了逆作法施工。地下工程逆作法作為一種新的方法，將會得到工程界越來越多的重視和廣泛應用。,1.2 逆作法發展歷6、史及現狀：,第一章 緒 論,先沿建筑物地下室軸線或周圍施工地下連續墻或其他支護結構，同時建筑物內部的有關位置澆筑或打下中間支承樁和柱，作為施工期間于底板封底之前承受上部結構自重和施工荷載的支撐。然后施工地面一層的梁板樓面結構，作為地下連續墻剛度很大的支撐，隨后逐層向下開挖土方和澆筑各層地下結構，直至底板封底。同時，由于地面一層的樓面結構已完成，為上部結構施工創造了條件，所以可以同時向上逐層進行地上結構的施工。如此地面上、下同時進行施工，直至工程結束。,1.3 逆作法原理：,第一章 緒 論,1.3 逆作法原理：,第一章 緒 論,1）全逆作法：利用地下各層鋼筋混凝土肋形樓板對四周圍護結構形成水平支7、撐。樓蓋混凝土為整體澆筑，然后在其下掏土，通過樓蓋中的預留孔洞向外運土并向下運入建筑材料。2）半逆作法：利用地下各層鋼筋混凝土肋形樓板中先期澆筑的交叉格形肋梁，對圍護結構形成框格式水平支撐，待土方開挖完成后再二次澆筑肋形樓板。3）部分逆作法：用基坑內四周暫時保留的局部土方對四周圍護結構形成水平抵擋，抵消側向壓力所產生的一部分位移。,1.4 逆作法分類：,第一章 緒 論,1.4 逆作法分類：,明天廣場,城市規劃展示館,恒積大廈,全逆作施工工程,城市航站樓,第一章 緒 論,1.4 逆作法分類：,興業銀行大廈,半逆作施工工程,*商城,廖創興大廈,興業銀行大廈,第一章 緒 論,1.4 逆作法分類：,順8、作逆作混合施工法工程,河南路地鐵站,陜西南路地鐵站,第一章 緒 論,優點：1）可使建筑物上部結構的施工和地下基礎結構施工平行立體作業，在建筑規模大、上下層次多時，大約可節省工時1/3。2）受力良好合理，圍護結構變形量小，因而對鄰近建筑的影響亦小。3）施工可少受風雨影響，且土方開挖可較少或基本不占總工期。4）最大限度利用地下空間，擴大地下室建筑面積。5）一層結構平面可作為工作平臺，不必另外架設開挖工作平臺與內撐，這樣大幅度削減了支撐和工作平臺等大型臨時設施，減少了施工費用。6）逆作結構的自身荷載由立柱直接承擔并傳遞至地基，減少了大開挖時卸載對持力層的影響，降低了基坑內地基回彈量。缺點：1）支撐位9、置受地下室層高的限制，無法調整高度，如遇較大層高的地下室，有時需另設臨時水平支撐或加大圍護墻的斷面及配筋。2）挖土作業空間狹小，不利于規模機械化施工、土方施工困難3）結構接頭處理多4）對圍護結構施工精度要求高,1.5 逆作法優缺點：,第二章 逆作法設計,由于逆作法可以使地下主體結構設計更加趨于合理，因此，采用地下主體結構逆作法施工的結構要求設計和施工緊密結合，這樣才能保證結構設計的合理，也是逆作法工程成敗的關鍵。,2.1 設計與施工緊密結合的原則：,總體設計主要包括兩個方面：1）逆作法流程設計：即逆作法施工的時間順序和空間順序；2）逆作法的結構整體分析：根據逆作法的施工流程，分析結構在不同施工10、階段的受力及變形機理，進行總體概念設計。,2.2 逆作法的總體設計：,第二章 逆作法設計,由于逆作法可以使地下主體結構設計更加趨于合理，因此，采用地下主體結構逆作法施工的結構要求設計和施工緊密結合，這樣才能保證結構設計的合理，也是逆作法工程成敗的關鍵。,2.1 設計與施工緊密結合的原則：,總體設計主要包括兩個方面：1）逆作法流程設計：即逆作法施工的時間順序和空間順序；2）逆作法的結構整體分析：根據逆作法的施工流程，分析結構在不同施工階段的受力及變形機理，進行總體概念設計。,2.2 逆作法的總體設計：,第二章 逆作法設計,由于逆作法可以使地下主體結構設計更加趨于合理，因此，采用地下主體結構逆作法11、施工的結構要求設計和施工緊密結合，這樣才能保證結構設計的合理，也是逆作法工程成敗的關鍵。,2.1 設計與施工緊密結合的原則：,總體設計主要包括兩個方面：1）逆作法流程設計：即逆作法施工的時間順序和空間順序；流程設計時應考慮以下幾方面：工程的具體條件和要求、主體結構形式、施工的可操作性。2）逆作法的結構整體分析：根據逆作法的施工流程，分析結構在不同施工階段的受力及變形機理，進行總體概念設計。逆作法是一個分步的施工過程，結構的主要受力構件兼有臨時結構和永久結構的雙重功能，其結構形式、剛度、支承條件和荷載情況隨開挖過程不斷變化，,2.2 逆作法的總體設計：,第二章 逆作法設計,1）出土口、進料口；212、）“一柱一樁”的定位；3）模板體系；,2.3 逆做法設計時應考慮以下施工問題：,當采用地下連續墻與主體地下結構外墻相結合時，其設計方法因地下連續墻布置方式（即與主題結構的結合方式）不同而有差別。地下連續墻作為主體結構的布置方式主要有四種：單一墻、分離墻、重合墻和復合墻。把地下連續墻既作為圍護結構又作為主體結構來設計時，即兩墻合一的設計，應驗算三種應力狀態：（1）在施工階段由作用在地下連續墻上的土壓力、水壓力產生的應力；（2）主體結構竣工后，作用在墻體上的土壓力以及作用在主體結構上垂直、水平荷載產生的的應力；（3）主體結構建成若干年后，水土壓力已從施工階段恢復到穩定的狀態。,2.4地下連續墻作為13、主體結構的布置方式：,第二章 逆作法設計,利用地下結構的梁板等內部水平構件兼作基坑支撐、圍檁時，結構水平構件除應滿足地下結構使用期設計要求外，尚應進行各種施工工況條件的內力、變形等計算。結構體系可采用：1）梁板體系2）無梁樓蓋 結構接頭設計：1）剛性接頭2）鉸接接頭3）不完全剛接,2.5水平構件結合的設計：,2.6豎向構件結合的設計,豎向構件的結合即地下結構的豎向承重構件（立柱及柱下樁）作為逆作法施工過程中結構水平構件的豎向支承構件。在逆作法施工期間，與地下連續墻一起承受地下自重和地上施工荷載；其承受的最大荷載，是地下結構已修筑完成加上地面施工荷載總和。逆作法中結構水平構件的豎向支承立柱和立柱14、樁可采用臨時立柱與主體結構工程樁相結合的立柱樁（一柱多樁）或與主體地下結構柱及工程樁相結合的立柱和立柱樁（一柱一樁）。當采用臨時立柱時，可在地下室結構施工完成后，拆除臨時立柱，完成主體結構柱的托換。,由由國際廣場基坑支撐平面布置圖,第二章 逆作法設計,第三章 逆作法施工,1）完成地下連續墻、支承立柱、立柱樁、工程樁以及地基加固施工；2）基坑降水3）開挖地面至第一層土方至地下一層標高，采用盆式開挖保留墻邊土體；4）支模澆筑地下室頂板結構；5）待頂班的結構達到設計強度后，挖除邊坡土體，澆筑地下一層結構樓板及與頂板之間的豎構件，同時交錯進行頂板以上結構樓層的施工。6）暗挖地下二層土方，澆筑地下二層結15、構中板及與地下一層之間的豎向構件，同時交錯進行地上結構樓層的施工；7）繼續開挖土方，直至挖到坑底，并澆筑基礎底板及其豎向構件，在基礎底板完成之前，上部結構只能施工至設計預先規定的樓層；8）待基礎地板達到設計強度后，繼續施工上部結構，并進行地下室內部其他構件和隔墻等結構工程施工。9）地面以上及地面以下水電安裝工程同時進行。,3.1 逆做法施工流程：,第三章 逆作法施工,3.2 逆作法分項施工技術：,1)立柱樁的施工技術(鋼格構立柱、鋼管立柱)A)施工精度要求垂直度L/300L/600水平定位10mm標高10mm B)控制方法機械調垂法氣蘘調垂法,機械調垂法,第三章 逆作法施工,氣囊調垂法,第三章16、 逆作法施工,鋼格構立柱、鋼管立柱,第三章 逆作法施工,第三章 逆作法施工,3.2 逆作法分項施工技術：,2）差異沉降的控制技術 控制標準：10-20mm 控制方法：設定工況計算+施工動態控制,第三章 逆作法施工,3.2 逆作法分項施工技術：,3）取土、挖土施工技術 A)取土口平面布置 取土口平面布置應分布均勻，充分考慮施工行車路線，平均每1000平米布置一個取土口。取土口大小應充分考慮施工機械及材料運輸需要，一般不小于88米空間大小。B)取土設備：目前國內挖土一般在基坑內設置小型挖機設備，地面設置大型取土設備以解決挖土施工作業。目前地面取土設備分為以下幾種類型:取土架、長臂挖機、伸縮臂挖機。17、,第三章 逆作法施工,大型取土架,第三章 逆作法施工,第三章 逆作法施工,第三章 逆作法施工,4）柱、梁、板、墻的節點施工 A）主要解決問題 主要解決鋼筋穿過中間支撐柱或與中間支撐柱連接，保證在復合柱完成后，節點質量和內力分布與設計計算簡圖一致。B）節點構造 該節點構造主要取決于中間支撐柱的結構形式。有雙梁、寬扁梁等。,第三章 逆作法施工,3.2 逆作法分項施工技術：,鉆孔鋼筋連接法,第三章 逆作法施工,傳力鋼板法,第三章 逆作法施工,剪力栓法,第三章 逆作法施工,綜合法,第三章 逆作法施工,5）逆作階段地下室的通風、照明措施 A)逆作施工階段，利用地下室結構永久性預埋管線，穿設施工照明用電管18、線，布置臨時照明用電，平均100平米設置一個照明用電。B）通風、利用出土口設置鼓風機、有條件的工地可設置排風機等設備，讓空氣流通。,第三章 逆作法施工,3.2 逆作法分項施工技術：,第三章 逆作法施工,第三章 逆作法施工,第四章 逆作法實例,4.1上海地區逆作法工程：,實施逆作法施工的工程-地鐵一號線陜西南路站,1993年承建的陜西路南站，基坑面積9000平方米，地下二層，采用直徑900的鋼管打入樁，作一柱一樁。地下連續墻二墻合一，采用逆作法施工確保準海商業街的提前通車。,第一個完成房屋建筑逆作法施工的工程-恒積大廈,1994年10月承建的恒積大廈，基坑面積3600平方米，地下四層，采用直徑919、00的鉆孔灌注樁，作一柱一樁。地下連續墻二墻合一，采用逆作法施工確保工程用一年的時間完成從打樁到地上5層的施工，專業逆作法取土架在本工程首次開發使用。,第四章 逆作法實例,第一個采用一柱一樁的工程-上海機場城市航站樓,1998年承建的上海機場城市航站樓，基坑面積3600平方米，地下二層，首次采用鋼管混凝土與直徑900的鉆孔灌注樁結合，作一柱一樁。工程中為確保一柱一樁垂直度，首次開發使用氣囊法糾偏技術，從而提高了逆作法關鍵節點質量。,第四章 逆作法實例,第四章 逆作法實例,到目前為止，上海市采用逆作法施工的工程有幾十項之多，如：上海特種基礎工程研究所辦公樓、*商城、廖創興大廈、明天廣場、由由大廈20、二期、世茂濱江花園、上海鐵路南站、萬達商業廣場等。且目前逆做法施工工藝已經有了更新的發展方向，如：目前正在施工的上海聯誼大廈、采用逆做法施工，地下5層、上部23層，計劃在地下室底板施工完成時，上部結構同步完成15層。目前正在施工的M7常熟路地鐵車站及肇嘉浜路地鐵車站，采用的蓋挖法施工工藝也是逆做法的一種發展方向，施工期間還路于民，施工不擾民，取得了良好的社會效益。,第四章 逆作法實例,4.2*商城施工案例：,1、工程簡介,*商城位于長寧區地鐵2號線中山公園站即長寧路、匯川路、凱旋路合圍處。主體結構為一幢10層裙樓和60層主樓組成。其中主樓高度238米;總建筑面積310000m2。裙樓采用框架結21、構,主樓采用核心筒體結構，38層以下采用550X16、500X12、400X12圓鋼管型勁性柱結構，基礎形式均采用筏式基礎。,2、工程難特點,1)本工程地下室外墻（地下連續墻）離地鐵二號線中山公園地下車站凈距僅3米，逆作施工時必須采取萬無一失的、可靠的、切實可行的施工方案來確保地鐵的安全，這是重點之重點。,2)本工程大底板共48000方混凝土，如何順利完成大面積、大方量的混凝土澆搗，對本工程至關重要。,3)地質條件較復雜,整個基地有二種不同地質條件，分古河道區與正常地質區。主樓開挖深度在24米，復雜多變的地質條件，對基坑設計的分區考慮、承壓水問題的處理及挖土施工的方法卻增加了難度。,第四章 逆22、作法實例,4.2*商城施工案例：,5)本工程中逆作法立柱采用了一柱一樁的形式，其垂直度控制是整個地下工程施工的關鍵。,6)逆作法地下部分施工時，一柱一樁與地下墻的不均勻沉降控制也是本工程實施過程關鍵技術之一。,7)工程臨近建筑物地鐵地下管線及周圍環境較復雜，因此加強周邊環境的觀察，實施信息化施工，與挖土時的“時空效應”緊密相結合，最大限度地減小基坑的變形。,4)工程利用裙房的逆作樓板作為主樓順作的支撐點，主樓的順作支撐利用永久結構板帶，施工節點處理復雜，使得基坑具有一定的難度。,第四章 逆作法實例,4.2*商城施工案例：,3、關鍵施工技術措施,1)一柱一樁施工,6)承壓水設計,4)逆作法吊模設23、計,2)水平垂直結構節點設計,5)逆作取土綜合設計,3)主樓順逆作轉換,第四章 逆作法實例,4.2*商城施工案例：,第四章 逆作法實例,本工程，樁采用850的鉆孔灌注樁，樁長72.5米，工程樁身混凝土設計強度等級為水下C35，總樁數1132根，550鋼管柱共229根，管內澆筑C60砼，設計要求成孔垂直度偏差要求小于1/400，格構柱垂直度偏差要求小于1/300。,3、關鍵施工技術措施(一柱一樁施工),4.2*商城施工案例：,1132根樁全部施工完成,通過糾正架智能調垂方案的實施，支撐柱的垂直度均滿足1/400的設計要求。,*商城豎向逆作柱大多采用鋼管混凝土作為柱體，柱體插入的鉆孔灌注樁作為承載24、體，采用工廠化預制的鋼管及現場制作的砼雙梁；水平梁板與地墻采用預埋雙排筋及底板接駁器，增加地墻周邊梁等方法的有效結合來解決水平與垂直方向力的傳遞，使結構節點變得簡單、實用、有效。,第四章 逆作法實例,3、關鍵施工技術措施(水平、垂直結構節點設計),4.2*商城施工案例：,3、關鍵施工技術措施(水平、垂直結構節點設計),4.2*商城施工案例：,第四章 逆作法實例,立柱雙梁,通過采用工廠預制鋼管及雙梁等一系列的節點措施，從而解決了逆作法施工中一些難題，滿足節點受力，降低了施工成本，達到與目前“逆作法”施工工藝相配套的技術。,3、關鍵施工技術措施(水平、垂直結構節點設計),4.2*商城施工案例：,第25、四章 逆作法實例,本工程基坑面積大，且周邊環境復雜，如一次性開挖施工，就需要大量支撐，工程成本太高，工期也將延長，而且勢必會對周邊建筑、地鐵產生不良影響，現在采用中心島開挖，群房逆作、主樓順作，主樓部位設置混凝土板帶撐，將大大節省了支撐費用，縮短了施工周期，保證了地鐵線路的正常營運。,3、關鍵施工技術措施(主樓順逆作轉換),4.2*商城施工案例：,第四章 逆作法實例,考慮基坑圍護穩定安全性，在BO、B1、B2、B3采用結構次梁作為支撐的板帶支撐，提高支撐的安全可靠性，利用主樓板板帶作為支撐，分別在-0.07m、-5.30m、-10.47m、-13.70m位置設置4道混凝土板帶支撐。,3、關鍵施工技術措施(板帶撐施工),4.2*商城施工案例：,第四章 逆作法實例,板帶撐效果,3、關鍵施工技術措施(板帶撐施工),4.2*商城施工案例：,第四章 逆作法實例,無排模板,3、關鍵施工技術措施(模板施工技術),4.2*商城施工案例：,第四章 逆作法實例,第五章 逆作法發展趨勢展望,目前國內的逆作法施工工藝已經取得了一定的成績，在今后的發展過程中，以期在以下幾方面能取得進展：1、一柱一樁的施工工藝；2、上下同步施工工藝；3、上部結構施工高度取得突破。,