浅谈深基坑支护逆作法设计与施工

来源:用户上传      作者: 郑 明 孔维华 石宝霞 郑 严

　　1逆作法设计原则与技术要求
　　1.1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。
　　1.2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;
　　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;
　　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;
　　 2逆作法施工总体方案设计
　　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. 部分逆作与顺作结合施工方案
　　从负一层分界线向下施工,而不向上进行施工。适合行人或堆场的要求的工程,满足本工程场地小无作业操作面的特点。顺逆结合可以充分利用逆作法和顺作法的各自优势。
　　1)一顺一逆方案 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。在该方案中有顺作、有逆作、有二明一暗的施工,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。
　　2)逆作法的挖土与总体方案,挖土及运土方案主要有各种大小挖土机械、挖运结合的方案,配大小机械挖土、运土方案,人工挖土及运士方案。专门挖土运行的逆施法运土方案。中心岛及机械结合的挖、运土方案是逆作法最为理想的挖运土方案,它使得逆作法施工挖运可以达到与顺作法施工相同的出土速度。
　　2. 水平支撑体系形成
　　为了满足以上条件和考虑各种因素,选择逆施法正施法相结合。利用负一层、负二层结构平面作为水平支撑体系,裙房部分逆施、主楼及写字楼正施,自然形成大出土口,便于挖土工程水平及垂直运输需求。
　　1)平面形成两个“窗口区”,便于挖土作业。
　　2)减短钢筋混凝土梁支撑长度,快将大基坑划分成若干基坑作业面,减少基坑的早期变形。
　　3. 围护支撑体系特点
　　地下室范围几乎占满建筑红线全部范围,围护桩和工程桩相距 0.2m,这就要求围护桩和工程桩垂直水平精度能够有效控制。在基坑西侧部分,为车道斜坡,板宽窄刚度较弱,是整个支撑体系中薄弱环节:
　　1)采用临时平板支撑形成封闭支撑围护体系
　　2)基坑内侧在进行水泥压密注浆(宽度为 5.5m,深度 20m,面积 110m2
　　范围)对被动区土体进行加固。
　　3)设置水平斜支撑增加水平刚度。
　　3逆作法深基坑支护关键施工技术
　　3.1土方外运
　　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。
　　根据工程特点、工业要求,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。第一支地下室一般深度 4m 左右,这时地下室外墙(地下连续墙)是悬臂受力,可以采取盆式挖土的方法,以保留墙边土体的方式达到控制土体变形与减少悬臂弯矩的目的,当地面楼板浇捣后,再对称挖除地下墙边余坡土并及时浇筑垫层与第一层地下室底板,当形成二层楼板加外墙、中柱的箱形结构后,上部结构与地下室就可以同时向上下二个方向施工,因为此时结构有了巨大的刚度,比较容易控制变形,可以保证施工安全。土方开挖施工必须预先考虑。
　　3.2基坑开挖时沉降差控制
　　1、土方开挖基坑内土体回弹
　　逆作法施工期间,基坑开挖土体应力释放,坑内土体回弹,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、上部外荷载、正摩阻力、负摩阻力,这些力共同作用的结果,使桩发生沉降与抬升的变形。
　　2、引起临时柱回弹对楼板结构的影响
　　逆作法是先施工地下室楼板与上部结构,后施工基础大底板所以工程桩在施工前期部分不受力,因此,各根立柱桩会有沉降产生裂缝,危及正式结构的安全。以往的逆作法施工之所以不能从试验研究推广到大型工程,主要难点就是变形控制无法把握。在施工期间要注意观察中间承柱的沉降和升抬的数值。由上部结构的不断加荷,会引起中间支承柱的沉降而基础土方的开挖,其卸载作用又会引起坑底土体的回弹,使中间支承柱升抬。
　　4逆作法深基坑安全技术措施
　　4.1技术安全措施
　　1. 施工过程监测
　　采用逆作法施工,是利用逆作浇注的地下室梁板结构作为四周地下连续墙围护结构的内部支撑。地下室结构刚度大,所以地下连续墙在侧压力作用下变形就小得多。介于此类基坑大都处于城市建筑群密集,周围环境复杂,工程地质水文条件较差,施工场地狭小的地段,因此对支护结构除了必须认真设计计算和严密和施工组织外,还要进行多种有效地监测手段进行信息化施工。
　　2. 挖土过程的安全
　　基坑挖土施工对整体稳定性和变形都有很大影响。挖土的方案应符合设计要求,在软土地基的情况下,一般从中间向四周分层开挖至设计标高。在任何情况下,都不允许有超标挖土和无序挖土的现象,挖土机不得碰撞梁板及支承柱结构。
　　3. 施工过程的排水
　　当坑底有承压水存在时,应验算地下连续墙入土深度和底板的坑浮稳定性。作好坑周排水系统,控制场地施工用水流入坑内。当围护墙出现渗漏水的情况时,应及时采取有效堵漏止水措施,防止渗漏发展。当周围环境允许时,也可采用坑外降水的办法,减少墙后土压力。
　　4.2施工安全措施
　　1. 逆作地下结构施工时,进坑的动力及照明电线应使用电缆,其走向应设计,在支撑或坑壁上要可靠地进行固定。一般要求电源线位置高于操作面 2.0m以上,坑内应有足够照明度,照明应架在上层楼板下方,并做到有序排列并使用低压电气设备。
　　2. 当逆作层数较多,操作层空气不流通时,每隔一定距离在地下层梁板处
　　预留通风筒口,并在筒口处架设通风设备,以调节坑内空气。
　　3. 逆作施工时由于坑洞和孔洞较多,要设围护栏杆,上下要设有专用上、下人梯。上下同时作业防护措施应得当,垂直孔洞应有专项安全方案和具体要求。
　　4. 应符合建筑安装工程安全技术规程及上述的十大禁令,保证逆作法施工期间的绝对安全。
　　

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