地下结构中基坑施工技术要点分析

摘要:由于大基坑施工的工期较长,温度的变化对于基坑变形的影响也较大,同时,使用大量的临时支撑也加大了成本。因此,工程界结合主体结构型式,发展了以逆作法为主的施工方法。本文就逆作法施工的技术作相关分析，以供参考！

关键词:逆作法;施工技术；施工要点；技术要求

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

1 逆作法概叙

逆作法是利用地下结构自身的抗平衡能力对基坑坑壁形成支撑,以保证坑内土方的开挖,同时完成地下结构的自身施工,其施工顺序是自上而下进行,地下结构、基坑支护以及因逆作而带来的特殊要求,都需要在结构设计中解决。根据施工方式的不同,逆作法可以分为全逆作法、半逆作法、顺逆结合法。

(1)全逆作法:用于主体结构存在大开口的多层地下结构的施工,其特点是利用主体结构大开口出土和输料, 以地下室顶板作为向上和向下施工的分界线, 待地下室顶板与地下连续墙形成封闭框架后,再上下同时施工,这种方法可以有效地缩短工期。

(2)半逆作法:先由上而下对地下结构施工,再开始地上结构的施工。半逆作法主要适用于单建式的地下结构的施工,在该方法中,支护结构的整体刚度较临时支撑大, 可以减少基坑的变形以及相邻建筑物的沉降,由于对周围建筑物的变形影响较小,可以最大限度地利用城市规划红线内的地下空间,与全逆作法相比,极大地简化了挖土过程,降低了施工难度。

(3)顺逆结合法:先逆作周边地下结构的梁板,以提供较大的水平支撑刚度,减小周围土体对基坑的挤压;基坑中部按放坡形式盆式开挖至坑底,坡体处于顶部封闭的状态,减小了围护体外侧对边坡的影响,辅以边坡加固和降水措施,保证了基坑的安全;然后顺作中间结构,并与周边逆作结构连接封闭,后暗挖周边留土。

2 逆作法施工的技术要求

逆作法作为一种全新概念的施工方法, 有其技术上的独特优势,但是相对于传统的顺作施工而言, 必须解决好以下几方面的技术问题:

2.1 逆作法土方工程施工

由于土方施工与结构施工交叉进行,因而土方施工变得相对困难, 上方开挖直接影响到结构施工, 对工期影响较大, 合理科学地组织好土方施工是逆作法施工的首要问题。

2.2 临时支护结构与永久性结构的统一

顺作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。

2.3 支护结构和中间支撑柱的监测

基坑支护设计与施工中实际情况往往不一致,这主要是由于地质土层的复杂性和离散性,勘察数据不能反映土层的实际情况。逆作施工作为一种新工艺,加强对土层、支护结构和中间支撑柱的施工监测,掌握支护体系和结构在施工过程中的受力及变形状态,对出现的问题采取必要的措施,才能保证基坑稳定及结构和周围建筑物的安全。

2.4 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, 也可是临时性的, 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。

2.5 地连墙接头漏水、露筋问题

目前地连墙接头形式多种多样, 但都有各自的优缺点, 如锁口管接头施工简单, 但连接强度较低, 易渗水, 十字板刚性接头连接强度较高,抗渗水效果较好, 但施工难度大,不易保证施工质量, 易出现露筋现象。

2.6 地连墙与主体结构的连接强度问题

作为承重结构的地连墙与主体结构的连接, 目前主要采用预埋钢筋或“钢筋接驳器”的方式, 但混凝土是分开浇筑的如何保证其连接强度十分关键。

3 逆作法施工要点

(1)①降水要做好,干土的运输较湿土轻, 且不容易发生塌方,特别是软弱基土层容易陷机,因此做好降水有利于土方的挖运。②开挖深度过大会造成基坑变形过大,模板支架搭设材料用量增多,拆装工作量大;而开挖深度不足会影响机械操作,搭设短料较多, 拖延工期及浪费材料。③通风及临边围护是重要的安全工作,因上一层的结构板已施工, 而多台挖掘机械及其他小型施工机械同时开挖时会产生大量的废气及预防本身土体的异味气体, 对人体自身影响及操作视线影响不容忽视; 临边围护主要是结构预留洞口及基坑局部开挖后采用临时围栏措施进行围挡,防止操作工人及其他闲人进入而发生事故。

(2)结构施工时需注意轴线控制和节点控制,现场测量必须确保轴线的准确,特别是在基桩及钢管柱定位准确,钢管柱与结构梁、板连接,连续墙与结构梁、板连接,竖向砼墙体与梁、板的连接,中间施工预留洞口的施工缝的连接。

4逆作法的施工技术

4.1 中间支承柱的施工

支承柱在逆作法施工的整个过程中都为承重结构, 需要经过精确的计算。在底板以下, 支承柱即为整体结构的桩基部分,通常采用灌注桩的形式;在底板以上,一般为钢管柱或型钢柱包裹混凝土作为正式的地下室结构柱, 支承柱一般布置在结构柱的位置或纵横墙相交处。作为永久的结构柱,逆作法的支承柱对施工的精度有严格的要求,偏差必须控制在20mm 以内。通常支承柱的调垂方式有: 气囊法调垂、校正架调垂、上部校正架与下部气囊法联合调垂、上部调节螺栓调垂。

4.2 沉降差异控制

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,工程桩在施工前期是部分受力、部分不受力, 因此, 各根立柱之间或立柱与地下墙之间存在较大的沉降差, 已浇注的楼板与梁系就会产生裂缝,危及正式结构的安全。控制沉降的主要措施有以下两个方面:

(1)设定工况并计算沉降。在挖土各个阶段,按荷载与地基桩及地质指标对立柱与地墙的受力进行沉降估算, 各立柱与地墙的相邻沉降计算差值应当满足结构设计要求。

(2)施工动态控制。对地下墙、立柱桩、垂直与水平变形、地下水位、挖土工况等全面进行监测,根据实测结果,按实际工况来反算土体力学参数,修正下一步工况计算。当相邻柱间沉降差超过安全值时,应当采取控制措施。

4.3 挖土技术

挖土不仅是影响工期和施工安全的关键因素, 而且还是土体产生变形的主要原因。逆作法中的挖土技术主要包括取土口的设置和开挖方式的选择。取土口的大小要满足结构受力要求,取土口的水平距离要满足挖土机二次翻土和暗挖时自然通风的要求, 取土口的数量还需满足底板抽条开挖时,1 个取土口能兼顾3 块抽条区域的出土要求。挖土技术分为明挖、盖挖和暗挖,在逆作法中,采用暗挖的形式。土方的开挖遵循“分层、分块、对称、平衡、限时”的原则,采用分块平衡对称抽条开挖技术。

4.4 地下室楼板模板的支设

逆作法的地下室支模有土模承重和搭架支模两种方式。采用土模承重的方式时,先将土挖至设计标高,整平夯实后,浇注一层50mm厚的素混凝土垫层,待混凝土稍硬后,在梁模板的支点上进一步用水泥砂浆找平,将其标高误差控制在规范要求之内,然后搁置模板;如果采用搭架支模的方式时,应先挖去地下结构1 层高的土层,然后按常规方法搭设梁板模板,浇注梁板混凝土,再向下延伸竖向结构,但应设法减少梁板支撑的沉降和结构的变形,并解决竖向构件的上、下连接和混凝土浇注的问题。

4.5 节点的施工

地下连续墙与楼板的节点是通过在地下连续墙中的预埋件实现的。在地下连续墙中预埋锥螺纹套筒, 绑扎楼板钢筋时,剥凿出预埋件并将其与楼板钢筋机械连接, 楼板位置的墙体还需凿入60mm 左右,以保证混凝土的紧密啮合。对于地下室的梁柱节点的处理,是通过在支承柱的施工时,在相应的楼板标高处预埋钢板或锚筋节点实现的。在地下开挖暴露出节点后,清除节点上的淤泥,按设计要求焊接各类锚固钢筋或锥螺纹套筒,然后绑扎或连接梁的钢筋并浇捣混凝土。

5 结语

由于房屋的结构形式复杂多变, 对施工方式和施工技术的要求越来越高,地下结构中基坑的施工也呈现出“大、深、紧、进”的趋势。虽然逆作法施工的应用越来越广泛, 但土体的开挖以及运输一直是摆在我们面前的难题。随着实践经验的进一步积累,对逆作法施工的进一步完善,将会给大面积基坑的施工创造一个良好的条件。在施工过程中，要事先结合现场实际制定详细可行的逆作法施工方案，并精心组织施工，严格科学地控制好施工过程，在确保地铁运行安全的前

提下，进行施工作业，尽量做到缩短施工的工期，创造较大的经济效益，为企业取得良好的信誉。