地下工程逆作法的设计及施工.pdf

1、1地下结构逆作法的设计与施工应 惠 清同济大学 土木工程学院E-mail:Tel:136019885512地下结构逆作法的设计及施工1 概述2 逆作法的类型3 逆作法建造的结构设计特点4 逆作法施工的关键技术5 地下结构逆作法典型工程案例5 结语3地下工程通常施工方法是自下而上的“顺作法”。“逆作法”一种自上而下的施工方法。地下结构逆作法的设计及施工1 概述4 挖 土抓 铲取 土 架运 土 卡 车围 护 结 构围 护 结 构临 时 立 柱h)g)挖 土 机抓 铲5运 土 卡 车f)e)d)c)b)a)围 护 结 构挖 土取 土 架立 柱 桩取 土 孔F 1 板F 2 板B 0 板B 1 板临

2、时 立 柱立 柱 桩临 时 立 柱B 0 板取 土 孔挖 土F 1 板F 2 板B 0 板B 1 板F 1 板F 2 板B 0 板B 1 板F 1 板F 2 板B 0 板B 1 板F 3 板B 2 板F 3 板B 2 板F 3 板B 2 板底 板取 土 孔底 板取 土 架运 土 卡 车抓 铲取 土 孔临 时 立 柱工 程 柱围 护 结 构围 护 结 构挖 土 机立 柱 桩挖 土 机地下结构逆作法建造的流程1 概述地下结构逆作法的设计及施工51 概述逆作法的优点支护结构变形小；可不同程度地缩短工工期；现场作业环境更为合理；体现绿色建造。地下结构逆作法的设计及施工62 逆作法的类型从上、下结构是否

3、同步施工的角度分为全逆作法和半逆作法日本某高层建筑的全逆作法施工地下结构逆作法的设计及施工72 逆作法的类型从平面区域是否全部逆作施工的角度分为全平面逆作法、局部逆作法大型深基坑的“坑边逆作法”高层塔楼顺作、裙楼逆作地下结构逆作法的设计及施工82 逆作法的类型从逆作施工起始层的角度分为B0板开始逆作和B1（B2）板开始逆作某工程B1板开始的逆作施工照片地下结构逆作法的设计及施工类似地可有跃 层 逆 作 施工。92 逆作法的类型从顶板以下结构是否采用逆作的角度分为地下结构逆作法和地下结构“盖挖法”上海某临铁地下空间开发项目的盖挖法施工地下结构逆作法的设计及施工道路路面恢复交通道路地下结构施工10

4、2 逆作法的类型从围护结构是否兼作主体结构外墙的角度分为“两墙合一”逆作法和“临时围护墙、水平结构逆作”地下连续墙的“两墙合一”灌注桩“临时围护墙、水平结构逆作”地下结构逆作法的设计及施工113 逆作法建造的结构设计特点3.1 施工阶段荷载及传力途经逆作法施工阶段竖向荷载已施工的地下结构荷载（全逆作法包括已施工的地面结构荷载）；楼面上挖土机械和运土车辆荷载（主要的活荷载）；施工材料、设备、人员以及其他附加荷载。设计中应考虑结构的不完整性及荷载的不均匀性。3.1.1 竖向荷载地下结构逆作法的设计及施工123 逆作法建造的结构设计特点3.1 施工阶段荷载及传力途经结构底板未完成前，竖向荷载的传力路

5、径：楼面板楼面梁临时立柱桩。结构底板完成后，方可计入底板的作用。当采用“一柱多桩”时，竖向荷载的传力路径：楼面板楼面梁托梁临时立柱桩。3.1.1 竖向荷载地下结构逆作法的设计及施工133 逆作法建造的结构设计特点3.1 施工阶段荷载及传力途经采用“两墙合一”时，传力路径：基坑围护墙水平楼板；采用“临时围护墙、水平结构逆作”时，传力路径：基坑围护墙边缘构件水平楼板。3.1.2 水平荷载地下结构逆作法的设计及施工143 逆作法建造的结构设计特点逆作法理想的桩的布置：“一柱一桩”。当难以实现“一柱一桩”时，可采用“一柱多桩”。3.2 桩基础和临时立柱逆作法一柱多桩的布置地下结构逆作法的设计及施工15

6、3 逆作法建造的结构设计特点“一柱多桩”立柱的楼板位置一般需设置托梁。3.2 桩基础和临时立柱上海某工程“一柱两桩”的布置地下结构逆作法的设计及施工163 逆作法建造的结构设计特点3.3 地下水平楼（底）板地下水平楼板受力和设计特点之一：首层楼板承受较大的竖向荷载；施工阶段需承受水平荷载；楼面结构不完整（需留设一定数量的取土孔）。一般情况下，楼面能满足承受水平荷载。地下结构逆作法的设计及施工173 逆作法建造的结构设计特点3.3 地下水平楼（底）板地下水平楼板受力和设计特点之二：水平楼板的支承为临时立柱，而非永久柱；原结构梁的支点会发生变化（与施工状态不同）；梁的截面和配筋往往需作调整或另设置

7、“托梁”，应使结构梁既能满足使用阶段的受力状态，又能满足施工 阶段的受力状态。地下结构逆作法的设计及施工183 逆作法建造的结构设计特点地下水平楼板受力和设计特点之三：因临时立柱多为格构式或钢管混凝土，因此梁的钢筋在梁、柱节点处难以贯通，需做好节点处理。3.3 地下水平楼（底）板a）水平加腋b）钢牛腿c）钢筋环梁地下结构逆作法的设计及施工193 逆作法建造的结构设计特点3.3 地下水平楼（底）板地下水平楼板受力和设计特点之四：挖土孔部位的主次梁的“切断”处需做好节点处理。需进行楼板开孔处的水平受力和变形分析，必要时，需采取加固措施。地下结构逆作法的设计及施工203 逆作法建造的结构设计特点地下

8、水平楼板受力和设计特点之五：标高不同楼板的交界处需保证水平荷载的传递连续性，一般设计竖向加腋。3.3 地下水平楼（底）板水平标高不同的梁的竖向加腋地下结构逆作法的设计及施工213 逆作法建造的结构设计特点3.3 地下水平楼（底）板地下水平楼板受力和设计特点之六：“两墙合一”的楼（底）板需与地下连续墙的板-墙的连接既要满足结构受力的要求，还需满足建筑防水要求。地下结构逆作法的设计及施工223 逆作法建造的结构设计特点3.3 地下水平楼（底）板地下水平楼板受力和设计特点之七：工程桩、立柱、“两墙合一”地下连续墙等均有从临时结构到永久结构的转换，要求进行临时-永久结构的分析，特别是施工阶段的沉降分析

9、。技术措施：桩底、墙底注浆等。地下结构逆作法的设计及施工233 逆作法建造的结构设计特点3.4 结构柱逆作法结构柱是在上、下楼板完成后施工的，因此，柱顶和柱底均有施工缝。柱钢筋在柱顶和柱底都需连接。“一柱一桩”的工程柱混凝土需包裹临时立柱，因此截面一般较大。地下结构逆作法的设计及施工244 逆作法施工的关键技术4.1 立柱桩和临时立柱的垂直度调整建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012：立柱桩及立柱的平面位置允许偏差为10mm；立柱桩和立柱的垂直度允许偏差分别为1/200和1/300。地下结构逆作法的设计及施工254 逆作法施工的关键技术钢立柱垂直度调整方法之一：4.1 立柱桩和临时立柱的垂

10、直度调整调垂架地下结构逆作法的设计及施工264 逆作法施工的关键技术钢立柱垂直度调整4.1 立柱桩和临时立柱的垂直度调整气囊法地下结构逆作法的设计及施工274 逆作法施工的关键技术钢立柱垂直度调整4.1 立柱桩和临时立柱的垂直度调整导向套筒地下结构逆作法的设计及施工284 逆作法施工的关键技术逆作法土方开挖之一：4.2 逆作法的土方开挖取土架加抓斗地下结构逆作法的设计及施工294 逆作法施工的关键技术逆作法土方开挖之二：4.2 逆作法的土方开挖加长臂液压抓斗加长臂液压反铲地下结构逆作法的设计及施工304 逆作法施工的关键技术逆作法土方开挖之三：4.2 逆作法的土方开挖皮带运输机地下结构逆作法的

11、设计及施工314 逆作法施工的关键技术逆作法土方开挖之四：加大取土孔面积、增加取土孔数量提高挖土效率的最有效的方法。4.2 逆作法的土方开挖某工程楼板后浇形成取土孔地下结构逆作法的设计及施工324 逆作法施工的关键技术楼面模板支撑方法之一：4.3 楼面模板砖胎模地下结构逆作法的设计及施工334 逆作法施工的关键技术逆作法楼面模板支撑方法之二：4.3 楼面模板砖胎模+木模板地下结构逆作法的设计及施工344 逆作法施工的关键技术逆作法楼面模板支撑方法之三：4.3 楼面模板低排架支撑地下结构逆作法的设计及施工354 逆作法施工的关键技术逆作法楼面模板的防坠落吊模法4.3 楼面模板逆作楼面模板吊杆的设

12、置地下结构逆作法的设计及施工364 逆作法施工的关键技术后浇竖向结构模板支撑：4.4 竖向结构的后浇施工柱的上口模板墙的上口模板竖向结构的“喇叭形”模板地下结构逆作法的设计及施工374 逆作法施工的关键技术4.4 竖向结构的后浇施工后浇柱、墙与上层板、梁的施工缝因混凝土的沉实和收缩往往会出现水平裂缝。可采用下述几种方法解决：适当降低柱、墙混凝土的坍落度，采用低收缩混凝土；采用高强度钢模板，泵送混凝土顶升施工法；提高“喇叭形”模板的上口的高度。出现裂缝后采用环氧树脂密封胶注浆封闭。地下结构逆作法的设计及施工385 高层建筑地下结构逆作法典型工程案例5.1“塔楼顺作、裙楼逆作”施工方法上海中心大厦

13、地下工程施工地下结构逆作法的设计及施工上海中心大厦高度632 m，地下5层，基坑开挖面积约34960 m2（其中主楼基坑面积11500m2），开挖深度为31.2m局部33.2m。工程用地小、施工工期紧采用塔楼地下结构先行施工的“塔楼顺做、裙楼逆作”方法。395 高层建筑地下结构逆作法典型工程案例5.1“塔楼顺作、裙楼逆作”施工方法之一地下结构逆作法的设计及施工塔楼顺作施工裙楼地下结构逆作与塔楼地面建筑的同步施工上海中心大厦地下结构施工上海中心大厦地下工程施工405 高层建筑地下结构逆作法典型工程案例5.2“塔楼顺作、裙楼逆作”施工方法之二地下结构逆作法的设计及施工苏州中南中心大厦高度729m，

14、地下5层，基坑面积26260m2，开挖深度29.5m、34.9m。场地狭窄，又毗邻地铁拟采用塔楼地下结构后续施工的“塔楼顺做、裙楼逆作”方案。中南中心大厦地下工程逆作施工方案415 高层建筑地下结构逆作法典型工程案例5.2“塔楼顺作、裙楼逆作”施工方法之二地下结构逆作法的设计及施工中南中心大厦高平面位置塔楼地下室后续施工的“塔楼顺做、裙楼逆作”425 高层建筑地下结构逆作法典型工程案例5.3 两种“塔楼顺作、裙楼逆作”施工方法的对比塔楼顺做、裙楼逆作塔楼地下结构先行施工塔楼地下结构后续施工工期造价（需塔楼围护）（不需塔楼围护）施工环境地下结构逆作法的设计及施工436 结语逆作法建造技术在我国从上一世纪80年代开始研究、应用，被列入住建部2005年、2010年的建筑业十项新技术之一，三十多年来已有数百项成功案例，取得了丰硕成果，积累了较为丰富 经验，但在工程中的应用尚不普遍，工程技术也有待提高。地下结构逆作法的设计及施工446 结语随着我国地下空间开发规模的不断发展，基坑工程还将向大面积、超深度方向发展，逆作法建造符合节能环保、可持续发展的基本国策，是地下工程施工的发展方向。需要工程界各方重视，各领域紧密结合，形成系统工程，也需工程技术人员改变常规的结构设计和施工的理念，认识非常规逆作建造的规律，推进逆作法技术的应用和发展。地下结构逆作法的设计及施工45谢 谢！