超大新围护体系逆作法综合技术

超大新围护体系逆作法综合技术一、引言1、逆作法的技术特点逆作法是近年来发展起来的一种新兴的施工工艺，是施工高层建筑多层地下室和其他多层地下结构的一种有效方法。在国外，逆作法的运用有几十年了，国内则是近十几年来陆续采用，因此积累了一定的实践经验。逆作法是采用地下连续墙或排桩等作为基坑的支护体系，地下连续墙也可作为地下结构的外墙，采用地下结构的各层楼板结构作为支护体系的支撑，使地下结构从上至下的一种反向施工方法。逆作法具有缩短工期，降低造价，减小基坑变形，减小地下结构施工对周边环境的影响等优点。但是对于逆作施工过程中地下结构的承载能力变化、受力机理和变形规律及特性的研究到目前为止仍十分有限，而且在设计原则上也很不统一。与传统施工方法比较，逆作法具有以下技术特点：（1）缩短工程施工的总工期。（2）基坑变形小，相邻建筑物的沉降少。（3）具有明显的经济效益。首先可节省地下室外墙及外墙下工程桩费用，还可节省土方挖填费用，同时可以简化施工工序，并且在能在工程用地范围内最大限度扩大地下室面积，增加了有效使用面积。（4）使底板设计趋向合理。（5）可减少支护结构的支撑。（6）有利于增强地下室的嵌固作用，有利于结构抵抗水平风力和地震作用。在逆作法的应用过程中，根据各地的土质条件和各个工程的施工环境，在全逆作的基础上，又演变出了一些不同种类的逆作法过程。如：半逆作法和部分逆作法等。当然，这些方法只是各种演化出来的逆作法的一部分，还有许多根据二程特点而在施工局部进行改变的情况2、逆作法的应用概况1935年日本首次提出逆作法工艺概念，随后试用于日本东京都千代田区第一生命保险相互会社本社大厦这一工程。经历了60余年的研究和工程实践，目前已在一定规模上应用于高层和超高层的多层地下室、大型地下商场、地下车库、地铁、隧道、大型污水处理池等结构，虽然对逆作法的施工工艺和相关理论都取得了一定成果，应用也有了一定普及，但目前仍作为一种特殊施工方法应用，主要用于对工程有特殊要求，或用传统方法施工满足不了要求而又十分不经济的情况下。在逆作法设计理论和施工工艺方面研究较多的国家有日本、美国和英国。在工程应用方面，日本、美国、英国、法国、德国等国和台湾地区都有应用。在日本，据统计在1994年新建的高层建筑中，地下结构有18．2％采用逆作法施工。国外典型的工程有：世界上最大的地下街是日本东京八重洲地下商业街，共三层，建筑面积7万平方米，最深的地下街是莫斯科切尔坦沃住宅小区地下商业街，深达70～100米。最大的地下娱乐是芬兰Varissu市地下娱乐中心，战时可掩蔽1.1万人。最大的地下体育中心是挪威奥斯陆市A区地下体育中心，战时可掩蔽7500日本的读卖新闻社大楼，地上9层、地下6层。采用逆作法施工，总工期只用22个月，与日本采用传统施工方法施工类似工程相比，缩短工期6个月。英国伦敦AldersgateStreetbasement工程，地上8层，地下7层，平面尺寸60米×40米，基坑深21～22米。用逆作法进行施工，采用厚1米，深30米的地下连续墙和压入型钢中间支承柱。美国芝加哥水塔广场大厦，75层，高203米，4层地下室，用18米深地下连续墙和144根广直径灌注桩作为中间支承柱，用逆作法进行施工，当该工程地下室结构全部完成时，主楼上部结构已施工至32层。美国波士顿邮政广场地下停车场，该工程为地下7层车库，坑深23．2米，逆作法施工用的地下连续墙厚900毫米，长25．6米。法国巴黎的拉弗埃特百货大楼的六层地下室，亦用逆作法施工，总工期缩短1/3。另外在地铁车站施工方面，如20世纪我国逆作法的推行和发展受日本类似工程的影响较大，早在1955年哈尔滨地下人防工程中就首次提出应用逆作法施工技术，并且至此开始了不断的探索、研究和试验。在上海，九十年代中期，上海市建公司在总结淮海路地铁车站施工经验的基础上，研究开发了逆作法信息化施工技术、柱墙沉降控制技术、有顶情况下的挖土技术、后施工柱梁板与柱墙连接技术等，为保证逆作法的顺利进行准备了必要的技术手段，终于在1994～1997年胜利完成了上海恒积大厦工程的逆作法施工，这是上海比较完整意义上的高层建筑多层地下室逆作法施工。该工程的顺利完工，加上建设过程体现出来的逆作法“好"、“快"、“省”的效果，为上海市更进一步应用逆作法技术起到了榜样和推动作用，由此，上海开始了一大批的逆作法工程的施工。随着明天广场、京沙住业大厦、上海市城市规划展示厅等10几个工程的完工以及紧跟着的长峰商厦等在建工程的进行，在上海形成了一套比较成熟的逆作法施工工法，并且逐步被外省市的同行接受，使得逆作法施工技术在国内各地的应用开始走向成熟。在国内其他省市，从1993年至2000年这一时间段内，据统计共有将近50个工程采用了逆作法施工技术，这些工程分别位于上海、天津、北京、，广州、深圳、杭州、重庆、南京等。并且上海和广州根据当地及周边省市的施工经验总结制定了逆作法施工工法：上海市高层建筑多层地下室结构逆作法施工工法（YJGF02-96）和广州市地下室逆作法施工工法（YJGF07—98），很好地规范了逆作法工程的施工。3、逆作法施工的新型发展趋势近年来，随着逆作法施工技术的大量推广，逆作法施工技术经历了一个不断发展完善的过程，一柱一桩、两墙合一、楼板代撑等设计和施工手段已经较好地应用于施工环境比较困难、场地四周有密集的建筑群及对开挖基坑变形有严格要求的深基坑中。但是在大量的施工实践中我们也发现有一类高层建筑，若采用常规逆作法则存在如下的局限性：（1）当地下室层数较多（一般三层或以上）、基坑挖深大时，围护体采用抗侧刚度大的地下连续墙，可有效保护周边的环境，是比较经济合理的。地下连续墙具有施工要求高、造价高的特点；因此在地下室层数不多（如2层），基坑挖深较小（如十米左右）的基坑中应用地下连续墙存在围护结构造价较高的问题；（2）“两墙合一”地下连续墙与主体结构之间关系极为密切，地下连续墙的设计受主体结构设计进度较大的制约，从而直接限制工程进度；因此在特定的条件下，逆作法中采用地下连续墙可能存在不合理的方面；(3)超高层建筑通常由主楼与裙楼两部分组成，主楼和裙楼共用一个地下室，主楼的结构型式一般为框筒结构，由于超高层建筑竖向受力构件的重要性决定了其主楼不宜采用逆作法。以上几点局限性的存在，给逆作法的推广和发展提出了新的课题。本文即结合由由国际广场基坑工程的施工实践，针对超大面积、挖深为十米左右的深基坑，介绍一种超大新围护体系逆作法综合技术。所谓超大新围护体系逆作法综合技术，是指围护体采用临时围护体如型钢水泥土搅拌墙（SMW工法）或钻孔灌注桩，内部梁板替代支撑、结构竖向构件与临时立柱（立柱桩）相结合，围护体与内部结构之间设置新型变刚度转换结构，同时在主楼区域设置圆形大空间出土口，主楼顺作、裙楼逆作的设计和施工方法。它具有如下显著的优点：（1）围护体采用临时围护体，由于其在加快工程工期和提高经济性等方面具有显著的效果，在一定意义上为常规逆作法赋予了新的生命力。（2）现代超高层建筑通常是由主楼和裙楼组成，主楼投影面积占整个地下室投影面积的比例较小，同时结合超高层建筑竖向受力构件的重要性不适合采用逆作法因素的考虑，在主楼区域设置圆形大空间出土口，主楼顺作、裙楼逆作。裙楼逆作过程中为主楼的挖土提供支撑，而主楼位置设置的圆形大空间出土口为裙楼逆作的出土提供方便，取得一举两得的效果。主楼区域设置圆形大空间出土口在加快工期方面具有明显优势。主楼区域设置的圆形大空间，完全避开主楼的竖向构件，圆形大空间出土口出土效率高，可加快裙楼逆作施工速度，当裙楼逆作至基底后，主楼便可不受裙楼工期的制约，根据其自身工期安排由下往上顺作施工，可大大加快作为控制绝对工期主楼的工期；此外一般情况下，主楼区域均有数量较多且深度深的电梯井深坑，传统逆作法中，电梯井深坑均在逆作施工之前必须全部加固完毕，当加固工程量较大时，其较长的施工工期将直接影响整个工程的工期，而采用新型逆作法，主楼区域设置圆形大空间，可实现逆作结构的施工与主楼区域的地基加固同步进行；此外，工期要求特别高时，主楼工程桩施工也可与逆作施工同步进行，从这个角度上，也大大缩短了工程的工期。逆作水平楼板支撑体系中，在主楼区域设置大直径的圆环作为出土口除了取得工期方面的优势外，还能充分发挥其刚度大、抗压能力高的优点。在常规的顺作法基坑中，也常采用圆环形或椭圆形的临时支撑，这种支撑型式能有效地减少支撑杆件的数量，从而节省投资。二、工程概况由由国际广场工程地处上海市浦东新区，东毗临沂北路、南临纬三路、西面为由由大酒店，北靠浦建路。整个工程由N1和N2两个地块组成，地上部分由市政道路经二路隔开，地下二层，整个基坑连为一体。N1地块包括一幢五星级大酒店、一幢公寓式酒店和裙房；N2地块包括一幢高级办公楼和商场。工程基坑面积为3.5万m2，总建筑面积为205719m2。酒店高133.75米，地上37层；公寓式酒店高73.3米，地上21层；裙房高14.7米，地上3层；办公楼高103米，地上23本工程基础采用桩筏形式，桩基为800混凝土钻孔灌注桩，围护采用灌注桩挡土、搅拌桩止水相结合的围护体系，底板最大厚度为2.6米，基坑挖深约10米，局部电梯深坑达17米。酒店、公寓和办公楼整个结构体系为钢筋混凝土框架一核心筒体系，裙房和商场为钢筋混凝土框架体系，柱网间距为8.5由由国际广场地处闹市中心，周边环境复杂，距离居民区较近。且距离轨道交通四号线较近，其隧道距离基坑11m，浦东南路车站距离基坑仪30m，出入口距离基坑仅5m。根据周边环境和基坑挖深条件，本工程采用主楼顺作，裙楼逆作的施工方法，以有效控制周边环境变形，确保周边建筑物、管线及地铁安全。与以往逆作法不同，本工程采用钻孔灌注桩+结构梁板替代水平支撑+主楼顺做+裙楼逆做的施工方法，即在基坑开挖阶段采用钻孔灌注桩档土结合外侧双排水泥土搅拌桩止水作为基坑围护体；结构梁板作为水平支撑，通过在钻孔灌注桩和地下室各层结构临时边梁之间设置混凝土围檩和H400型钢加混凝土板形成水平传力体系；一柱一桩作为基坑的竖向支撑体系，同时在结构边梁、后浇带两侧等位置设置临时钢格构柱，作为逆做阶段临时竖向支撑，一柱一桩的钢格构柱在顺做阶段外包混凝土形成永久的结构柱；裙楼地下各层水平结构采用由上而下的逆做施工方法，待大底板浇捣完成后，主楼采用由下而上的顺做施工方法。同时设计在主楼区域设置了三个大圆环作为出土口，其中办公楼圆环直径最大达56米三、工程施工的技术难点1、本工程处于地铁保护区内，基坑变形的控制要求高。基坑距离地铁四号线的隧道最近为10.1米，距离浦东南路车站最近为27米，距离浦东南路站的出入口最近仅为5米。因此本工程的基坑属于一级基坑，设计要求基坑非地铁侧的围护变形不得大于40mm2、本工程采用以钻孔灌注桩挡土，梁板为水平支撑的全新围护的逆作法施工方法，缺乏施工经验。以往的逆作法施工，一般都采用以地下连续墙做围护结构，又做地下室外墙的“二墙合一”式，工艺较为成熟。而本工程则采用钻孔灌注桩作为围护的挡土结构，属全新的围护方法，故而缺乏成功的经验，需要在实践中探索。3、工程桩为钻孔灌注桩，其中的试桩和锚桩已经完成。本工程的试桩工作已在招投标前完成，试桩今后作为工程桩使用，不得废除。而试桩位置与逆作法施工所必须的格构柱相重合，格构柱却已无法再施工。为保证逆作法的顺利实施，必须在试桩位置制定托换方案，否则无法保证施工中的安全。4、格构柱尺寸为450×450，而绝大多数框架柱为800×800，且格构柱总量庞大，而工期几乎是不合理的，定位和调直压力非常大。本工程的工程桩共约1800根，其中插有格构柱的逆作桩约540根，全部工期只有3个月，其中格构柱的施工工期仅1.5个月，定位和调直压力非常大。5、围护设计需与结构设计配合，节点需要处理。本工程的结构设计和围护设计是两个独立的设计部门，在加上结构设计又有两家（人防设计院和非人防设计院），业主原本给结构设计的时间就不多，围护设计必须在结构设计的基础上深化设计，时间就更为紧迫。在梁柱节点，围护设计对配筋均加大处理，而结构设计又不允许梁柱截面放大，造成梁柱节点钢筋密集，给钢筋绑扎和混凝土浇捣均带来极大的难度。四、主要配套关键技术简介1、一柱一桩施工技术措施1.1、一柱一桩概况本工程N1号地块主楼工程桩采用Φ800钻孔灌注桩，裙楼工程桩采用Φ600钻孔灌注桩。为支承逆作法施工的结构自重和施工荷载，采用一柱一桩的支承形式，N1地块一柱一桩共243根，N2地块一柱一桩共162根。裙楼中的工程桩作立柱桩时，桩长由33m加至39.2m，全截面扩径至800mm，桩顶5m范围内扩径至900mm；主楼中的工程桩做立柱桩时，桩项5m范围内扩径至900mm，桩长为39.2m。工程桩身混凝土设计强度等级为水下C35，桩身钢筋通长配制；并按逆作法工况的需要，在结构边跨位置、出土口局部位置及后浇带两侧增加直径800mm的灌注桩，内插临时格构柱，待地下工程施工结束后割除格构柱。一柱一桩立柱采用型钢格构柱4L×160×16，截面为450×450，型钢型号为Q345B，缀板为430×300×12，角钢钢材牌号同样为Q345B。永久框架柱位置的立柱桩均利用立体的柱下工程桩，立柱桩在施工阶段底板浇筑前，承受全部结构自重，在使用阶段应满足结构抗压或拔抗要求。框架柱与支撑立柱合而为一，梁柱、板柱节点均采取可靠抗剪措施。本工程工程桩垂直度偏差不得大于1/100，永久性钢立柱垂直度要求不大于1/500，临时性钢立柱垂直度要求不大于1/300。在选择施工参数时，应有利于桩孔垂直度，必须采用好的泥浆工艺技术，必须加强施工调度和组织协调。1.2、主要施工方法由由国际广场格构柱施工设计要求型钢中心偏差±10mm，永久性钢立柱垂直度要求不大于1/500，临时性钢立柱垂直度要求不大于1/300，即永久格构柱垂直度要控制在30以内，临时格构柱垂直度要控制在50以内。为保证施工质量，我们在格构柱施工时采用钢格构柱校正架，钢格构柱校正架呈长方形，在钢筋笼安放到孔口并固定牢固后，根据钢格构柱设计方向对准桩位中心点进行安放定位，用调直架的对中刻度和硬地坪上的墨斗线调整，做到钢格构柱校正架中心与桩位中心保持一致。为使钢格构柱安放能满足设计要求，对钢格构柱校正架须进行校正。校正架本身的垂直度由二台经纬仪进行垂直度和中心点控制，发现偏差时采用垫铁方式予以矫正。本工程因格构柱的顶标高露出地面的长度最多为0.6m，无法直接用校正架调直，为此项目部特地制作了一批格构柱延长套筒（见右图），并于出厂前在套筒和格构柱侧面弹好中心线。格构柱在平地与延长套筒用高强度螺栓连接，连接过程中检查并校正套筒和格构柱的中心线是否在同一直线上，偏差不得大于10mm。格构柱和套筒连接完毕后，采用50吨的液压汽车吊把格构柱吊入校正架的导向器中。具体调直方法为将已经接长的钢格构柱插入校正架中心，边放边用水平仪观测格构柱上事先做好的高程控制点，直至格构柱到达设计标高。再用两台经纬仪从两个垂直方向观察格构柱及套筒上下两端的中心线，根据偏差情况指挥现场操作人员调整校正架上的相应调直螺栓，直至观测到中心线处于垂直状态，此时可以认为由于本工程格构柱施工工期紧且数量巨大，整个工程工程桩共约1800根，其中插有格构柱的逆作桩为405根，全部工期只有3个月，其中格构柱的施工工期仅1.5个月，调直压力非常大。为了保证格构柱的施工质量及工程进度，我们每10根格构柱中选1根使用电脑调直仪器进行垂直度测试，立柱桩成孔和格构柱拼接完成起吊后，把格构柱和延长段悬空至自然垂直状态，当两个不同的方向的经纬仪分别观测到格构柱达到悬垂状态时，调直电脑将格构柱的垂直状态归零，然后把格构柱缓慢插入调直架中，并用水平仪控制标高，直至格构柱到达设计标高。此时同样用校正架上的调直螺栓调直格构柱，校正过程中，调直仪将滚动显示出格构柱当前底垂直度情况，调直操作员根据调直仪的数据调整螺栓，直至格构柱达到垂直状态。1.3、实施效果一柱一桩的施工质量不但影响逆作阶段时期的结构受力，而且对以后永久柱外包混凝土施工也会带来影响，由由国际广场一柱一桩共405根，通过施工过程中的严格质量管理和严密加强监控，保证了387根桩达到1/100的设计要求，但也因工期极其紧张，后期已处于边打桩边挖土施工状态，造成整个工程仍有18根一柱一桩发生位置偏移或垂直度超出设计要求，其中位置偏差最大为210毫米，最大垂直度约1/150，事后通过加强措施和柱子托换进行永久框架柱的施工。立柱桩的沉降差报警值定为l0mm2、圆形大空间分块挖土施工技术由由国际广场基坑面积大、周围环境复杂，北侧有地铁四号线和众多管线，基坑中央有经二路及路下市政管线和电缆。如何有效的组织开挖顺序和方法，确保整个基坑开挖的质量、安全及进度，是本工程基坑施工研究的重点。2.1、挖土方案设计与施工由于由由国际广场基坑面积大，东西方向长度为300多米，常规的大开挖一次形成水平支撑的开挖流程在本工程会造成基坑无支撑暴露时间较长，增大围护变形，且结构与挖土不能形成流水作业，增加工期。无法克服逆作法施工的缺陷。通过研究分析，由由国际广场开挖以土方不停，结构施工不停的流水施工为原则，采用分区盆式流水开挖方案，地下挖土采用0.4方挖机进行施工。本工程土方开挖根据场地特点、施工工期及施工方便等因素，分为6个工况进行施工。工况一：盆式放坡大开挖第一皮土。开挖采用盆式明挖土，盆边留土宽度非地铁侧为10mm，地铁侧留土12m，一级平台留土标高为-1.8m，基坑中部盆式挖土标高为－3.8m，盆式开挖至标高后随即分块浇捣混凝土垫层。工况二：施工B0板，在基坑内形成第一道支撑体系。待混凝土垫层达到一定强度后及时支设排架施工B0板，在基坑内形成第一道支撑体系，B0板施工时对行车区域楼板配筋加大做加固处理。工况三：盆式暗挖第二皮土。在B0板养护达到设计强度80％后，开始盆式暗挖第二皮土。盆边留土宽度非地铁侧为10m，地铁侧留土放大到15m，盆边留土挖至－3.8m标高与盆中心土方面平后，继续开挖盆中心土方至-8.0m标高，同时盆边留土降至－6.8m标高，开挖至标高后随即分块浇捣混凝土垫层。工况四：施工B1板，在基坑内形成第二道支撑体系。待混凝土垫层养护达到设计强度80％后及时支设排架施工B1板；在基坑内形成第二道支撑体系。工况五：暗挖土至基坑底。在B1板养护达到设计强度80％后，基坑中部盆式开挖至基坑底标高，及时分块浇捣200厚混凝土垫层，基坑周边留土按分区、分块、抽条、对称、平衡原则进行抽条开挖并及时浇捣混凝土垫层，其中在地铁侧混凝土垫层加厚到300，并在垫层中配Φ12@12双向钢筋网。工况六：大底板混凝土浇捣。按后浇带垫层分块完成后，及时浇捣各块大底板混凝土，待最后一块底板混凝土浇捣完成后转入顺做施工。2.2、逆作法施工通风、照明技术由于逆作施工采用从上而下的施工方法，为确保工人的正常生产和有一个良好的工作环境，为此在施工时对照明和通风要求较高。由由国际广场采用灌注桩挡土，梁板作为水平支撑的逆作法施工，围护边梁和灌注桩之间有2～3米的空挡，再加上留设的多处取土口，比较采用地下连续墙逆作法施工，整个基坑施工的环境较好。地下一层挖土和结构施工时基本可不用通风设备。当地下二层挖土时，由于挖机产生的废气量大且距离首层楼板较高，废气难以排出，为此在各操作面需安装5～8只大功率轴流风扇用于排风，使地下地上空气形成对流，保持空气新鲜，确保施工人员的身体健康。地下施工照明采用防暴，防潮，亮度大的照明灯具，在各层楼板施工时，根据本工程柱距8.5×8.5米的条件，在每一跨内预埋PVC3、经二路下管线翻交技术措施由由国际广场N1、N2地块中间有一条市政道路经二路，经二路下有煤气、上水、雨污水和电信电缆等多条管线，是塘桥地带居民生活工作的必要配套设施。地下结构施工时，因地下室为一个整体，为此在基坑施工时需借用这条道路，并且除雨污水外需临时翻交道路底下的其余管线，待基坑完成后恢复道路及道路底部的所有管线，众多管线翻交中难度最大的是钢管外包混凝土的电缆管槽，槽宽1.8米，高0.8米，管底埋深1.6米，管内有143.1、电缆管线翻交.根据业主的计划，电缆的翻交分两步走，在围护封闭前先搬迁到N2地块的C13～C14轴的顶板下，待基坑施工完成后再翻迁至经二路下，详细流程为：第一步：将电缆翻交到C13～C14轴的顶板下。(1)先施工Cl3～C14轴区间内围护、工程桩和土体加固，然后明开挖C13～C14轴区间土体至-3.800，开挖坡度1：2，坑底做100mm厚砼垫层。电缆翻交施工图（2）在垫层上搭设排架施工型钢电缆槽，型钢电缆槽上铺设钢套管，电缆套管采用Φ159无缝钢管。型钢电缆槽沿C13～C14轴间隔4.25米（3）在钻孔桩围护圈梁上埋设1.6mm×1m的防水封板，防水封板上预留钢套管，局部搅拌桩顶落低至-2.050，供电缆穿过基坑之用。（4）由电力施工单位把新的电缆置于型钢电缆槽的钢套管中，并完成供电线路间的无缝转移工作。（5）电缆槽施工期间，N2地块内的其它工程桩、围护、土体加固等工作仍正常施工。当顶板具备施工条件后即开始其它部位土方施工。（6）N2地块的B0板的模板排架采用穿越型钢电缆槽搭设的方式。型钢电缆槽下排架横向间距为800mm，纵向间距为400mm，水平横杆步距为800mm，立杆与横杆采用双扣件连接。电缆翻交排架搭设图（7）当N2地块的B0板施工时，将型钢电缆槽的锚入点与板浇捣为一个整体，此时整个型车冈电缆槽已具备了悬空承载电力电缆的能力。（8）第二皮土体开挖时先将型钢电缆槽下方土体采用人工挖除，然后机械开挖其余土方。（9）第一步翻交完成后正常继续施工B1板。第二步：将电缆复位到经二路下面，当地下结构施工完成，经二路恢复之前将电缆管线翻交至原位置，翻交完成后进行N2地块C13～C14轴电缆洞口处的结构修补施工。3.2、电缆管线处基坑围护施工原定在N2地块C13～C14轴电缆支架施工完成后即让电力公司进行电缆翻交工作，然后进行经二路的基坑围护施工，在2004年春节前完成整个基坑的B0板施工，形成整个基坑的首层支撑，同时利用春节休息进行B0板的养护，并在春节期间进行基坑的主动降水，然而在和电力公司的沟通中，得知春节前及春节期间不能进行电缆的翻迁工作。由于该电缆管于基坑呈斜交，为此基坑南侧有3根灌注桩不能施工，影响止水帷幕施工约4米；基坑北侧有4根灌注桩不能施工，影响止水帷幕施工约5由于普通搅拌桩无法倾斜施工，而旋喷桩可以按一定的角度施工，通常最大可达到30度，根据旋喷桩施工性能，三重管施工半径较大，且浆液均匀，但水泥用量较大（950KG/M3），浆液扩散性小，易产生施工盲区。二重管施工半径较小，水泥用量也相对较小（58OKG/M3），且浆液渗透性强，但对土体挤压较大，易影响电缆管线。结合施工现象实际情况，最终止水帷幕施工采用二重管旋喷桩施工和三重旋喷桩施工相结合的形式，二重管旋喷桩直径为Φ1000，倾斜角度为10度和19度；三重管旋喷桩直径为1600，倾斜角度为3度，旋喷桩搭打设深度同搅拌桩止水帷幕。旋喷桩施工时，首先在电缆管井的两侧施工倾斜3度的三重管旋喷桩，然后分别施工倾斜10度和19度的二重管旋喷桩。3.3、方案实施效果从旋喷桩施工期间的信息监测数据来看，本方法施工既起到了基坑止水的作用，又没有造成电缆管线发生较大变形，整个实施效果良好，为春节前整个B0板的施工完成奠定了扎实的基础。4、逆作施工节点处理整个工程施工工期紧，工程量大，地下结构钢筋施工约13万吨，混凝土总方量约8.5万方。但从拿到图纸到结构施工不到3个星期，再加上设计要求地下结构施工需把原设计、围护设计和人防设计三家图纸合并成一张图纸，按截面、配筋最大原则进行施工，给原本就存在许多复杂节点的逆作施工增加了更大的难度。4.1、B0板行车区域梁板加固由由国际广场由于采用逆作法施工，地下结构板梁作为挖土阶段的水平支撑，为加快挖土速度，在三大主楼区域设置3个大圆环作为主要出土口，另外在汽车坡道、楼梯等位置相应设置多处出土口.。考虑到B0板上将行驶土方车、混凝土搅拌车和挖机等大型运输车辆，我司会同设计院在B0板上定出车辆行驶区域，对此部分的楼板作加大处理，配筋由原来的Φ14@150双层双向加大到Φ16@100（上排）和Φ16@150（下排），可满足50吨以下满载车辆安全行驶。同时，因本工程B0板标高复杂多变，高差最大处有1.03米，N1号地块中庭部位有0.4米高结构反梁，严重影响车辆行驶，经同设计商量，对高差处做斜坡道，反梁处垫300厚道渣，上浇100厚钢筋混凝土板，成功解决了整个B04.2、逆作区域顺作浇捣节点处理由由国际广场梁板逆作，竖向结构顺作，为保证顺作阶段柱子、临空墙和其余混凝土墙体的顺利施工，我们在各层板逆作法施工时，在柱四周楼板的位置留设Φl59mm钢管作为浇捣孔，浇捣孔兼作振捣孔使用，同时在柱子中央留设一个Φ50mm的透气孔，以保证柱子混凝土浇捣密实。对位于楼板下和梁板下的剪力墙，同样在逆作施工时在梁的一侧留设Φ159mm@1000钢管做成的浇捣孔，如梁、墙中心线不位于同一直线上，浇捣孔留设在梁边距墙中心线更近一侧。地下室框架柱砼浇捣图 钢筋混凝土墙浇捣孔留设节点图4.3、格构柱与框架梁的相交节点逆作施工水平结构梁板时，框架梁的钢筋将穿越一柱一桩的钢格构立柱。同时，由于逆作法利用水平梁板代支撑的原因，逆作区域的框架梁配筋也往往较正常使用区域的框架梁大许多，梁钢筋在直径加大的同时布置得也更加密集，造成梁柱节点处钢筋绑扎困难。针对该情况，采用了如下的节点处理原则：（1）框架梁钢筋必须按设计要求通长布置或锚入支座，严禁在钢格构柱处无故截断。（2）尽量让框架梁钢筋从格构柱侧面或中心绕过，在相交节点处可适当对框架梁作加腋处理。（3）当框架梁施工在电梯井和楼梯等位置受尺寸限制而不允许进行加腋处理时，在B0板施工时可适当对格构柱角钢或缀板作开孔处理供钢筋穿过，在B1板施工时若钢筋穿不过，部分钢筋可放置第3排。框架梁与格构柱相交处加腋典型做法 格构柱处开槽节点4.4、主楼顺作区域与裙楼逆作区域的相交节点由于工程采用主楼顺作裙楼逆作的半逆作法进行施工，因此，对顺、逆施工交界处的节点处理是工程一大难点。逆作施工时，在未来顺作的主楼位置按设计要求施工钢筋混凝土环圆支撑，所有从逆作区域通向顺作区域的框架梁、板均在环圆处预留插筋，框架梁的预留插筋必须按梁跨通常布置，留设长度须符合规范要求，即上排钢筋需留设在跨中1/3，下排钢筋需留设下1/4支座处。同时，为提高新老混凝土结合部位的抗剪能力，在框架梁出环梁处另行预埋4根10号槽钢。主楼顺作区域与裙楼逆作区域相交节点图由由国际广场钢筋施工均采用三级钢，三级钢的显著特点是脆性大，2～3次反复折就会折断，而逆作法的一大特点就是预留插筋多，有主楼在3大环梁处预留插筋、地下二层人防区域临空墙插筋、梁板到地下室外墙的插筋，为减少钢筋锈蚀的情况，我们对所有预留插筋表面均刷素水泥浆保护。同时考虑到在挖土时容易被挖机碰断、碰歪，我们有意识的对预留板筋和次梁较小规格的钢筋派钢筋工向下扳，对主梁25以上的钢筋，因很难扳动，为此要求挖机在取土时尽量避开主梁插筋区域，要求挖机司机谨慎操作，并派专人负责，交底到位，职责分明，如有违规操作将以经济处罚，经过上述有效管理，本工程在插筋破坏方面得到很好控制，即避免对主体钢筋的损伤，又节约了一笔因钢筋碰断而需植筋的费用。4.5、逆作阶段临时节点本工程B0、B1层梁板作为水平支撑，围护设计对行车区域、出土口等较大洞口处的梁在宽度上都进行了加大处理，而对于电梯井道、楼梯和局部建筑有特殊要求的部位，加大梁的宽度后会影响以后的使用功能，针对上述问题，我司从图纸到现场严格把关，把此部位的梁的配筋方式都配成叠梁的形式，形成双套箍筋施工，待逆作完成后凿除增加部分，而不会影响主体结构梁的受力情况，即保证了工程质量，又减小了逆作施工给顺作带来的不利影响。4.6、边跨处框架梁与地下室外墙的连接节点工程在框架梁边跨处设计了一道围护边梁，围护边梁与外墙之间尚有2m～4m的距离。逆作施工阶段，围护边梁通过H400型钢支撑与各道围檩相连接以传递水平支撑力，相应的框架梁则在围护边梁处预留通长插筋。逆作施工结束并转向顺作后，首先在H400支撑型钢上满焊一周50×3mm止水钢板，H型钢支撑露出外墙的剩余部分在基坑回填完毕进行换撑时再予以割除，以保证地下水在基坑换撑、回填后不会通过型钢与外墙的交界面渗入室内；随后即可开始框架梁、外墙、暗柱钢筋的接驳、绑扎工作。由于框架梁处H400型钢水平支撑的存在，因此，当框架梁截面小于型钢截面时，在征得设计许可的前提下，对型钢翼缘作部分割除处理，最终使框架梁能包覆住型钢支撑；此外，外墙钢筋、暗柱钢筋及水平也常需穿越型钢支撑，同样在征得设计许可的前提下，对型钢翼缘和腹板作适当开孔处理以方便竖向钢筋穿过。H型钢支撑止水钢板设置示意图 H型钢止水片焊接节点4.7、底板与围护体系的连接节点底板传力带平面示意 底板传力带剖而示意（1-1）工程大底板厚度为1m、1.5m、1.8m、2m、2.6m，其在作为工程结构基础底板使用的同时，也是基坑围护体系的第三道支撑。在底板结构翼缘边与基坑围护体之间尚设计有400mm左右的间隙，为满足底板支撑使用的用的需要，故在该空隙内采用了刚性连接传力体系，即采用素混凝土浇筑密实以形成环绕基坑的混凝土传力带。该素混凝土传力带与每一分区大底板结构同时施工，传力带与围护桩体之间采用单层防水油毡隔离，油毡顶较相应结构大底板面高出100mm，采用水泥钉与钻孔灌注桩固定。5、保护地铁的施工技术5.1、区间隧道保护施工措施本基坑北侧的地铁四号线呈东西走向，区间隧道的直径6700mm，比本工程的基坑挖深深1～2米。车站主体部分基本与基坑平行，距基坑约45m，超过基坑深度的四倍，整个区间隧道涉及本基坑段约150米左右。但区间隧道车站出洞口位置是薄弱地带，距离基坑仅45米，另外由于区间隧道呈曲线状，在最近处距离基坑约10米5.2、基坑北侧被动留土区域采用搅拌桩进行土体加固本工程充分考虑了北侧地铁的保护因素，在北侧沿地铁一侧基坑内进行土体加固处理。通长加固宽度为5.2m，加固标高从－6.4～－14.4m，另外在地铁出入口和地铁的区间隧道出洞口处，为充分发挥被动土的强度和有效控制坑内土体回弹，加固的区域相应变大，宽度加大至10.2m，该区域内的土方在基坑开挖最后一皮土时，也作为留土考虑，有效地控制了该位置的坑底变形。5.3、地铁出入口的保护本工程N1地块范围内地铁有两个出入口距离基坑的最近距离为5m左右，出入口的长约42.7m，宽度为7.8～11m，其深度最深约11米左右。东侧的出入口目前尚未施工，据了解，该出入口将在本基坑施工后进行施工，对本基坑不构成影响，靠基坑西侧的出入口目前已经施工完成，其基坑的围护采用SMW工法，现SMW工法围护已拔除，因此本基坑第一皮挖土在地铁侧盆边留土12米，在第二皮挖土时地铁侧盆边留土加大到15米，出入口处挖土采用分块抽条对称开挖，开挖时随挖随浇垫层，并把此部位垫层由200加厚到300，同时在垫层内配Φ5.4、选择合理的施工流程，充分发挥土方开挖的“时空效应”本基坑基坑面积较大，为避免大面积开挖造成土体暴露时间过长，在施工工序上进行合理组织，充分利用挖土的时空效应，达到有效控制基坑的变形。具体措施如下：（1）根据结构楼板的分块特点，将基坑分成9块，实行分块流水施工，合理利用有限的施工现场条件，以最快时间完成一个分块区域的施工，减少每一分区内的土体开挖的基坑暴露时间，减小基坑的变形。（2）为保护北侧地铁，每一施工挖土区域内的每皮土开挖流程上从南向北进行挖土，在挖土的同时，边挖边施工垫层，及时支模，确保北侧土方最后挖除，减少北侧围护的变形。（3）在土方的盆式开挖阶段，北侧留土的平台宽度控制在4倍挖土深度以上，即：第一次挖土至盆式至－3.8m（实际挖深3m）时，北侧留土坡度满足12米的宽度；第二批土开挖时先将第一次开挖盆边留土－0.8米开挖至－3.8米，然后再大面积开挖至－6.4米；第三皮开挖时实际挖深从－6.4m挖至基坑底标高，1：2放坡开挖，采用边坡预留（4）在B1完成后，N1与N2交界处的一个流水分区土方最后开挖，在N1、N2底板基本完成的情况下进行该处的施工，可发挥该处土体的支撑作用，将N1、N2进行一定程度上的分割。6、基坑降水实施方案本工程基坑降水采用深井降水，根据整个基坑面积约为29300m2，每口井降水范围约为285平方米计算，整个基坑共布置105口深井，深井成孔直径在600～750mm，井管直径为325mm。为提高降水效率，尤其是前期降水的效率，增加围护墙内侧土体侧向压力，本工程特在井管上设置多滤头，每节标准井管长2.5m，位于坑底的滤管长度为3m，井管及滤头间隔布置，并且在挖土前两周打设深井孔，进行预降水。降水方式均采用ZGJ－50在基坑围护全部封闭，全部真空降水系统安装完毕后进行正常抽水，降水水位须达到每层土体开挖面以下1.0m后才可进行该层土方开挖，在土方开挖期间应保持降水施工不问断，使水位始终保持在土层以下，降水期间同时做好坑外地下水的观测，按设计要求控制坑外水位高度，以防止过量降水引起坑外结构沉降变形过大。7、大体积混凝士浇捣养护测温施工技术由由国际广场N1地块裙房底板厚1米、主楼厚1.5米、2米和2.6米，局部深坑最深为4.6米；N2地块裙房底板厚1米，主楼底板厚为1.8米，局部电梯井和集水井区域底板厚为3.2米～4.5米，整个基坑底板之间由7条1米宽后浇带和1条150宽沉降缝隔开，同时存在较多排水沟和集水井。N1地块大底板混凝土总方量约35000m3，按后浇带分A、B、C、D、E、G六块浇捣，浇捣总流程为C—D—B—E—G—大体积混凝土除了需满足强度、钢度、整体性和耐久性等要求外，还存在着如何控制温度变形引起的裂缝开展。一般来讲，水泥的水化过程产生大量的水化热，大体积的水化热不宜散发，内部热量相对集中，使混凝土内外形成较大的温差。结构裂缝产生的主要原因是由降温和混凝土收缩，降温可分解为平均降温和非均匀降温，前者产生约束应力，成为贯穿裂缝的主因，后者产生自约束应力，引起表面裂缝的产生。因此本工程大体和混凝土中，控制温度应力，防止裂缝开展是技术的关键。为防止裂缝的出现和开展，本工程必须对混凝土的级配、材质选取以及施工过程中的浇捣养护等方面采取切实可行的措施，确保工程质量。控制方案：分区、分块、分层浇捣，养护上采用外蓄措施，来控制裂缝的开展。为了保证混凝土的浇捣，控制混凝土的入模温度是内降控制混凝土温降的重要于段。外蓄是指对混凝土采用保温、保湿养护方法，即在混凝土表面用木蟹压紧平整后，覆盖一层塑料薄膜及一层麻袋，以防混凝士产生干缩裂缝，使水泥水化。加强测温和温度监测与管理，实行信息化施工，控制砼内外温差在25度以内，根据混凝土的浇捣方向和底板厚度来考虑测温点的布置。五、经济及社会效益、由由国际广场从2004年9月开始桩基施工，11月开始挖土施工B0板，到2005年5月20曰完成整个工程的大底板浇捣工作，仅9个月就完成了整个工程的地下结构施工，给整个工程定于2006年底竣工打下了扎实的基础。地下结构施工按照顺作施工至少要12个月左右，提前3个月，按合同要求超出工期每天罚款5万计算，相当于创利450万。同时如顺作施工至少需采用2道支撑体系，仅支撑体系就将耗费800万元。另外由由国际广。场北侧有地铁四号线，采用逆作施工保证了基坑的变形控制，从而确保了基坑施工安全以及周边环境的安全，受到了良好的社会效益。由由国际广场基坑围护打破传统采用地下连续墙施工的方法，以每层结构梁板作为水平支撑，很好地将主体工程地下结构与基坑支护结构相结合，利用结构梁板的强大刚度，既可有效控制变形还省去了大量内支撑的设置和拆除，再加上出土口大，加快了整个工程的出土速度，为后续顺作施工创造了极大的时间效益。由由国际广场工程在施工技术上，突破了传统的施工方法，针对在上海软土地基施工超大基坑，采用以灌注桩作为档土，结构梁板作为水平支撑的逆作法施工技术，在地下施工过程中采用合理的施工方法，例如对不同部位土体采用不同的加固方法，裙房逆作、主楼顺作施工方法，充分利用时空效应的盆式挖土方法等，确保了整个基坑的安全。同时由于采用各合理的施工技术措施，比常规施工方法节约了近1000万元，受到了良好的经济和社会效益，为今后同类逆作法施工工程提供了可靠的借鉴。六、前瞻性研究课题介绍随着高层和超高层建筑的发展以及人们对地下空间的开发和利用日益增多，基坑工程不仅数量增多，而且深度增加。目前国内用逆作法施工的深基坑己到地下5层，深度达到20m以上，基坑面积达到30000m2以上，而且向更大更深方向发展。而且大量深基础工程集中在市区，施工场地狭小，施工条件复杂，如何减小基坑开挖对四周建（构）筑物、道路和地下管线及市政设施的影响，发展基坑开挖扰动环境稳定控制理论和方法将越来越引起人们进一步地关心和重视。逆作法施工虽然在全国不同地区、不同的土质条件下取得了不少成功的经验，但要完善这项工艺的配套技术还有许多课题尚待解决，要大力推广和发展，还应当在以下方面进一步地研究和突破。其中，有的技术国内已有条件实行，有的则待工程技术人员和研究人员在工程建设中不断创新和探索。6.1、提高认识，加强设计施工一体化逆作法施工的地下结构设计与逆作支护设计是统一的，而地下连续墙的受力。主要是以施工阶段控制，在我国目强工程建设体制下，一般设计院是不参予施工组织设计的，这样，由于设计与施工协调上的麻烦，往往使一些可以采用逆作法的工程无法进行。所以，要发展逆作法就应当使设计施工一体化，在还没条件实现由施工总承包单位来设计施工图的情况下，逆作法工程应加强设计与施工的合作，在保证结构原设计功能受力状况下，允许施工单位按逆作法工艺重新对地下室结构进行优化。目前在建的逆作法工程中，结构设计单位和施工单位的合作已经逐步加强，设计单位在地下结构的施工优化以及施工过程的参与程度已经大大提高，这对于完善逆作法工程的施工质量带来很大的帮助。但是，对于逆作法这样一个和施工紧密结合的技术，设计和施工的分离终究是背离确保工程质量的主题的；另外，这也不利于实现逆作法施工的信息化管理，在工期紧张，施工进度加速的情况下，信息的反馈速度和现场控制措施的实行速度因为设计和施工的沟通周期而延缓将不利于工程的质量管理。况且，目前多数设计单位并不具备逆作法工程的设计经验或者施工现场经验，施工单位在结构的优化上又不具备决定权，因此，对于逆作法工程这样的特殊的地下工程而言，应当建立一套施工设计一体化的特殊模式。6.2、研究开发地下挖运土设备现在逆作法施工还是以人工挖土为主，效率不高，今后必须大力研究开发小型灵活，专用地下挖土设备，以提高挖土效率。挖土速度的快慢将影响到工程的建设周期和施工质量。根据现场施工周期的比较，挖土周期占据整个地下室施工周期的50％以上，由于场地并非传统的明开挖方式，所以要比一般开挖工程时间加长。虽然逆作法施工工艺在支撑系统上比传统敞开式开挖支护方式要节省支模时间和拆模时间，能够加快工程的建设周期，但是，如果挖土工期延长较多，那么对于逆作法在建设周期上的优势将产牛严重的影响，这也是一些具备逆作法施工条件的工程放弃这样一种优势工艺的原因。此外，挖土周期的延长，将加大坑底土土敞开暴露时间，从而加大坑底土的隆起效应，对整体结构产生连锁性的影响，这一点在本文后续章节的分析中将有探讨。另外，随着挖土工作的延缓，下一层楼板的浇筑将延迟，对于支护墙体而言，其下部无支撑时间加长，水平位移也将加剧。根据基坑支护工程设计经验，对于施工周期较长，支撑形成时间较长的基坑工程中的支护墙体，其水平位移将比正常支护周期墙体水平位移加大50％～100％，最终超过设计允许值。所以新型挖土设备的研究和使用将大大有益于逆作法工程的施工和发展。6.3、结构受力机理与沉降分析的进一步研究对于逆作法工程的分析研究自从其最初应用就一直进行着，但是由于各个施工工程场地环境、地质条件以及堆载方式的不同，其最终