多层地下室逆作法施工工法.doc

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多层地下室逆作法施工工法

广东省基础工程公司

施工新建高层建筑中越来越深的地下室时，当遇到周边施工场地狭窄、周围环境复杂、保护要求高以及发展商要求最大限度的缩短工期以增加前期销售效益等一系列施工难题时，采用逆作法施工技术应是首选的一个施工方法。

多层地下室逆作法施工工法于1998年8月在广州新中国大厦地下室施工中应用成功。

“广州新中国大厦五层地下室施工逆作法技术”被评为1999年度广东省科技进步二等奖和2000年度建设部科技成果推广转化项目。

实践证明，本工法在现代化国际大都市的城市建设中具有良好的经济效益和实用价值。

一、特点

逆作法施工不是单一的工艺，它是由多种工艺组合在一起而形成的。

由地下连续墙或带止水的排桩墙构成的围护结构是逆作法施工的前提条件，墙式支护结构的施工质量及止水效果是逆作法施工的第一个关键。

在基坑内土方未完全开挖的情况下施工结构柱网，有效地解决结构竖向荷载的传递是第二个关键。

本工法采用钢管高强混凝土柱（也可现浇钢筋混凝土柱）传递竖向荷载。

钢管柱构件在车间一次加工成型，在解决了大型构件的运输和吊装后，安装简单，现场施工工期短，施工精度高，钢管柱断面小，节点形式简单，梁板与柱的结合处理方便。

土方开挖及出土的快慢是影响逆作法施工的又一关键因素。

本工法采用全机械化开挖和出土。

土方开挖和结构施工组成合理的流水施工，为工期的缩短作了有力的保证。

二、适用范围

本工法适用于临近建筑物及周围环境对沉降变形敏感、周边施工场地狭窄、地下室层数多、结构复杂、工期紧迫的建筑物的施工。

三、工艺原理

多层地下室逆作法施工是以排桩式地下连续墙为基坑围护结构、挖孔桩和钢管柱为承重结构、地下室梁板系统为基坑支撑系统，完成首层（或次层）楼板后，上下同时进行施工的一种施工方法。

四、施工要点

1．排桩（带止水）或地下连续墙的施工

施工选用何种工艺及施工机械受地质条件、承建商的施工经验以及施工机械装备能力所限制。

在施工过程中宜根据情况的变化，适当地修改工艺和机械设备，以最大限度的发挥设备效能，保证施工质量和基坑止水，加快工程进度。

2．工程桩和钢管混凝土柱的施工，-

深基坑的工程桩由于受桩径大小的影响和为钢管柱的定位和施工的影响，一般采用人工挖孔桩。

在施工人工挖孔桩护壁时即进行钢管定位预埋件的安装，浇灌桩芯混凝土后，在混凝土初凝前应严格按设计要求剔除桩顶的浮渣层。

同时，在施工过程中做好钢管柱定位器的安装、固定和位置校核的工作。

浇灌桩芯混凝土3d后即吊装钢管柱。

钢管混凝土柱不但作为逆作法施工时的竖向支撑，而且作为地下室的承重构件，其外包钢管由指定单位进行加工，圆型柱可采用螺旋卷板自动焊接，异型柱可采用直缝自动焊和手工焊相结合的方法。

钢管柱加工时一次成型，放入桩孔，套于定位器上，在浇注高强混凝土前先进行固定，并在桩孔壁和钢管壁之间空隙按设计要求填砂和每隔约5m浇筑素混凝土.圈。

浇注钢管柱混凝土时，由混凝土搅拌车直接开到井口或由吊机将斗吊至井口，将混凝土送入连着导管的漏斗内。

用导管法施工并用高频振捣器分层振捣密实。

3．降水工程

降水工程应分基坑内地下水降水、排水和地面水截水、排水两部分。

基坑内可采用降水井、集水沟和抽水设备组成降水、集水、排水系统。

降水井的设置个数可根据渗透系数和地下水位来确定。

地面水截水、排水，可在已浇筑楼面的预留孔洞周围设置挡水设施，并用钢板覆盖暂时不用的孔洞，在施工层布置明沟集水，水流入降水井或集水坑，集中排走。

底板施工过程中设置排水沟降低地下水或岩石裂隙的水压，排水沟与降水井连通，并绕过地梁桩台和其他障碍物，能方便施工且能在底板施工过程中保持降水，地下室完成后停止抽水时，用快干混凝土封闭降水井口，钢过滤管通过底板部分外侧焊接止水环。

4．通风工程

采用送排结合、烟囱效应的方法。

根据地下室面积的大小和层数的多少，在±0.000楼板预留孔洞边，布置多台鼓风机，由地面引入新风，通过送风管，向结构施工面送风，在施工面的上部安装排风机，通过预留孔向地面排出废气。

风管沿墙四周布置，固定于楼板底。

随着工作面的向内延伸，风管亦不断接长，保证工作面处的空气质量。

5．地下室垂直运输

解决基坑内外的垂直运输的效率问题，是多层地下室逆作法成功的关键之一。

地下室土石方需要外运，钢筋、模板、钢构件等材料需要运进地下室，为此，在出土口处安装垂直运输系统，在零米层用龙门吊吊挂特制的吊土桶，用于吊土外运。

取下吊土桶后，可用吊钩吊运钢筋、模板、钢构件入地下室。

出土口的位置根据场地和道路的实际情况及结构施工顺序的需要来选择。

在首层梁板施工时，在相应的位置预留出土口的孔洞，在预留孔洞的四周留出用于封闭孔洞的钢筋，并在相应的位置预埋铁件，便于安装吊土提升架。

工程结束前才能封闭出土口。

6．分段流水施工土方和梁板工程

流水施工的分段要合理，考虑分块与出土口的远近，分两段以上进行流水施工的同时穿插结构施工，多工序互相交错，合理安排，以保证施工的等节奏流水。

土方开挖按逆作法的支撑顺序分阶段进行。

先进行明挖，施工完首层楼板后，地下室转入逆作法施工，并同时进行上部结构施工。

首层楼板以下一般每两层为一组（视施工机械要求而定）进行土方开挖，从出土口向下挖掘到设计标高，再向四周扩大。

利用中小型机械实现全机械化土方开挖和出土作业。

由挖掘机负责挖土和短距离运输，基坑扩大后，用推土机进行土方水平传送，在出土口安排大容量的挖掘机把土方装上吊斗，利用提土设备将土吊至地面堆放，地面再由挖掘机装车。

挖土同时，一边凿除人工挖孔桩护壁、修整连续墙内壁面，一边平整地坪，捣制下一层楼板梁底垫层、安装梁模和楼板底模。

挖至最后一层时砌底板胎模和施工设计要求的后挖人工挖孔桩。

7．模板工程

除了底板外，地下室所有楼层的混凝土楼板均采用钢木模板施工。

由于模板工程和土方开挖工程在流水施工中分阶段交替进行，在两层一挖土方挖至设计标高时即进行平整，捣好垫层后按正常的施工方法安装梁模和板模，在钢木模表面上刷混凝土隔离剂。

上一层的梁、楼板采用正作法施工，用门式钢支顶进行支顶。

底板采用砌砖地梁模和素混凝土垫层板模，水泥砂浆批挡找平抹光。

衬墙施工需先在外墙上安装拉杆螺丝，同时要凿去外墙侧壁表皮，露出新鲜混凝土后，再将上下接缝凿毛并清理干净。

绑扎好衬墙钢筋后安装钢模板，分别套上竖杆和横杆，拉平对齐锁紧。

其他墙体和柱，采用对拉螺丝和钢模板支模。

8．楼板混凝土工程

逆作法施工是在顶部楼盖封闭的条件下进行的，故采用泵送混凝土较为合适。

根据工程大小确定输送泵台数进行连续浇灌。

要求混凝土的坍落度为14-16Cm，初凝时间为10-12h，以防止冷缝出现。

楼板混凝土按施工进度及考虑混凝土的温度收缩特性进行分块。

浇灌混凝土板时，采取长向推进办法，两组以上输送泵并排薄层灌注到顶的浇捣方式，同时及时用水泵将混凝土泌水排出室外。

在浇捣过程中振动器配合使用，确保混凝土的密实。

混凝土分块施工的临时施工缝处采用免拆除v型钢网作侧模。

9．隔墙和衬墙混凝土的施工

墙板的预留筋可插入砂垫层，以便与下层后浇筑结构的钢筋连接。

在安装下层墙板钢筋和模板之前，先将上层构件打毛于净直至露出新鲜混凝土。

隔墙和衬墙难以从上面浇筑混凝土，且隔墙和衬墙每次浇筑高度均不大，所以浇筑混凝土时可以从顶部的侧面人仓，浇筑时，突出的楔形混凝土面要比上下两构件接缝面高出5—10cm。

混凝土拆模后，立即将突出墙面的楔形混凝土块凿除。

为使混凝土密实，使用附着式和插入式振动罪振捣。

10．钢梁的安装

钢梁用于核心筒钢构架柱的横向连接，是中心筒部位的构架柱和周边钢管柱的联结梁，也可作为楼板梁的部分。

在地面将钢粱制作成型后，用卷扬机将其吊入基坑内，然后由挖掘机或装载机水平运送到预定位置，利用挖掘机配合手动葫芦对接就位，手工焊接。

对于底板处的钢粱，则在基坑底铺设钢轨，用卷扬机进行拖运到位。

五、施工流程（如图）

六、机具设备

本工法需用的主要机具设备为：

抓斗（含吊机）、冲孔成槽机、反铲挖掘机、推土机、吊机、龙门吊、铲车、机械化吊运的土斗、空压机、

多层地下室逆作法施工流程

风炮机、卷扬机、电焊机（交流电、直流电）、钢筋弯曲机、钢筋切断机、钢筋对焊机、轴流风机、箱式离心风机。

其规格和数量依据工程实际情况而选定。

七、劳动组织及安全

1．劳动组织

本工法技术含量较高，需精心施工，其工种构成有：

木工、钢筋工、混凝土工、电工、电焊工、机工、起重工、测量工、试验工、杂工等等。

2．安全措施

（1）采用有效的监测手段确保深基坑支护本身的安全及周围建筑物、地下管线的安全使用。

（2）挖土时严格按施工顺序和允许开挖的深度进行，不得有超标挖土和无序挖土。

（3）在开挖到设计要求的深度后，立即进行板和梁的浇筑。

（4）做好施工过程的排水。

（5）用电实行三相五线制，所有电器设备必须装设漏电保护开关。

进坑的动力及照明电线应使用电缆，在支撑或坑壁上要可靠地进行固定。

（6）坑内应有足够照明度，照明线应架设在上层底板下方，并使用低压电气设备。

（7）在封闭的地下室施工，必须加强通风，排烟设施，保证空气的流通。

（8）逆作施工时，坑洞和孔洞较多，要设围护栏杆，上下要设有专用上、下人梯。

八、质量要求

本工法按《地基与基础工程施工及验收规范》（GBJ202--83）、《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204--92）、《钢结构工程施工及验收规范》（GB50205---95）及《钢管混凝土设计与施工规程》及有关规范标准施工。

九、效益分析

本工法以地下室主体结构的梁、板作为施工期间墙式支护的横向支撑体系，利用钢管混凝土柱及核心筒带约束拉杆异形钢管混凝土柱作为结构的竖向支承，结构受力合理。

在确保基坑周边安全方面，因利用地下室本体结构作为支护结构，稳妥、可靠、周边变形很小。

在节约工期方面的表现有：

①本工法充分利用±0.00层的梁、板作为裙楼施工的工作面，使地上、地下可以同步施工，从而可大幅度缩短工期。

②采用本工法的逆作法施工，土石方开挖可以全部采用大型挖掘机械进行作业，使挖土作业时间相对缩短。

③作业人员在地下空间工作，基本不受气候条件的影响，能确保按计划工期完成任务。

在成本控制方面：

①墙式支护直接作为地下室的外墙，地下室的钢管柱、钢构架柱、混凝土梁、板结构直接作为地下连续墙的内支撑，因此，不但缩短了施工工期，也节约了大量的临时垂直支柱、水平支撑、横撑、斜撑等工程用料，大大降低了施工费用。

②地下室采用逆作法施工，只挖走了地下连续墙范围内的土石方，比传统的大开挖施工地下室，可以减少大量的土方工程量，这不但缩短工期，也节约土石方开挖和回填的工程量，工程投资得到了有效的控制。

十、应用实例

实例1：

广州新中国大厦，位于广州市人民南路西侧，为一综合性大型民用建筑面积为7343m2。

大厦设地下室5层，地上结构48层，最大建筑高度156m，采用框构。

5层地下室采用逆作法施工，基坑开挖深度约为18m，地下连续墙总长340m，墙厚800mm，基础采用人工挖孔桩，最小桩径φ1400mm，最大桩径φ5000mm。

钢管高强混凝土柱采用C70、C80高强混凝土。

本工程采用逆作法比采用常规的正作法缩短工期11个月，地下5层结构施工完成时，地上已施工到了18层。

该工程于1996年7月22日开工，于1998年8月31日竣工，其经济效益和社会效益是非常可观的。

实例2：

广州名汇商业大厦，位于广州市上下九路，地处繁华闹市中心，是一幢以商场、住宅为主的多塔楼高层建筑。

其占地面积约7000m2，设地下室4层，裙楼6层，塔楼三栋26层，建筑总高度99．9m，是剪力墙核芯筒—柱框架结构。

地下室采用逆作法施工，地下连续墙