商业广场地下室逆作法施工技术.docx

xx商业广场地下室逆作法施工技术

1 工程概况
xx商业广场工程西临xx繁华的xx路，南面为正在施工的xx路地铁站，东北面为老城区居民住宅。本工程建筑面积110972㎡，是一个集购物、娱乐、休闲为一体的大型商业项目；3层地下室建筑面积34696ｍ2，其中地下2层与在建的xx路地铁站相联。
2 xx商业广场地下室逆作法施工的必要性
逆作法施工，相对于常规施工方法而言是一种逆向的地下工程施工方法，其施工顺序是：先施工地下室外墙和中间支承柱，然后由上而下逐层施工地下室楼层梁、板，并利用其作为基坑支护系统的水平内支撑，逐层进行地下工程基坑开挖及结构施工，同时可进行上部结构施工。
xx商业广场地下室采用逆作法施工，主要基于以下几点：
2.1 施工场地狭小，地下层数较多、基坑开挖深度大。
地下室三层，地下室的底板面标高为-15.46米，土方要开挖至-16.66米，规划用地红线范围内只有16693平方米，而地下室底板面积为11565平方米，基坑放坡开挖不可能，施工围护桩加止水帷幕等其他围护结构也基本没有的余地。
采用逆作法施工，用于基坑支护的地下连续墙同时也是地下室的外墙，不再放坡挖土，不需要专门用于支护的结构（如桩、墙等）所占用的空间，也就更不需要该支护结构（如桩、墙等）与地下室外墙外围之间必须有的技术空间。

2.2 场界周边情况复杂，邻近场地变形控制严。
xx商业广场，工程周边既有繁华的街道和复杂的市政设施，又有密集的旧民居，基坑周边邻近场地变形控制严。工地离xx的垂直距离仅3km，地下水位在-0.6～-2.4米标高，常规施工方法进行基坑开挖时，基坑必须降水，但长期抽水必将导致周围场地的较大沉降变形。
采用逆作法施工，兼作支护的地下连续墙止水效果好，可避免大量抽水，由地下室各楼层水平结构作为内支撑，基坑支护变形小，因此由支护结构变形和降水引发的周边场地变形小，对周边道路、市政设施和旧民居的不利影响基本消除。
2.3 工期紧迫。
该工程为一大型综合性商业项目,投资收益与建设周期关系紧密。用传统的施工方法必须先期进行支护结构施工和大面积的基坑土方开挖（约24万m3）,而场地周边道路狭窄、运输时间限制严、条件差,大量的土方开挖、外运及支护施工将占用大量工期。
地下室采用逆作法施工，可减少土方开挖量,降低土方外运强度，在±0.00施工完毕后可同时进行上部主体及地下室的施工, 经过比较，总工期至少可提前半年，投资收益远大于逆作法施工可能增加的成本。
3 本工程地下室逆作法施工工艺及技术特点
  现将本工程地下室逆作法施工工艺及技术特点简介如下：
3.1施工工艺流程
施工工艺流程图如下：
地下连续墙施工
↓
主体封顶

人工挖孔桩和钢管柱施工

↑ ↓
上部主体施工
←
临时垫层浇筑，±0.00模板铺设，钢筋绑扎，混凝土浇筑、养护
↓
-1层土方开挖，临时垫层浇筑，-1层楼面模板铺设，钢筋绑扎，混凝土浇筑、养护
↓
-2层土方开挖，临时垫层浇筑，-2层楼面模板铺设，钢筋绑扎，混凝土浇筑、养护
↓
-3层底板土方开挖、降排水，垫层浇筑，
↓
按后浇带分块绑扎钢筋，支设模板
、混凝土浇筑、养护
↓
-3层墙、核心筒施工及养护
↓
-2层墙、核心筒施工及养护
↓
-1层墙、核心筒施工及养护
↓
封闭施工用临时集水井
↓
地下室建筑及装饰装修施工

3.2地下连续墙施工
xx商业广场工程地下连续墙既作基坑支护结构，同时亦作为地下室外墙，为“两墙合一”， 墙厚800～1200；地下连续墙单元槽段长度为5米左右，两端用工字钢将槽段隔离，并作为连续墙单元间的止水构件；各个单元段墙体相连接形成现浇钢筋混凝土地下连续墙。地下连续墙单元平面图、剖面图见下图1、图2。

地下连续墙施工，采用LQ系列超薄型液压步履潜水式地下连续墙成槽机在连续墙位置开挖成槽，泥浆护壁；每完成一个单元墙段，在槽内插入预制的墙体钢筋笼，用导管水下浇筑法浇筑该单元墙段混凝土。
3.3工程桩及支承柱施工
基础工程桩为人工挖孔桩；地下室钢管混凝土柱，同时也是逆作法施工期间的支承柱。为保证钢管柱的吊装精度以及钢管柱与挖孔桩的嵌固效果，施工中的做法是：
1）灌注挖孔桩混凝土至底板标高以下2.5m，收光抹平混凝土面，安装定位定向钢筋；
2）吊装钢管柱，利用定位纠偏架进行纠偏，定位纠偏架采用高强膨胀螺栓固定于硬地坪上，利用测量仪器可将架体的中心与桩位中心重合，利用架体下端螺栓将立柱位置准确固定，利用架体上部的千斤顶校正立柱垂直度；
3)复核调整完毕后进行挖孔桩混凝土二次灌注；
4)挖孔桩混凝土灌注完成 72小时后，进行钢管柱内混凝土灌注（在管内混凝土浇灌之前需对钢管柱与开挖井道之间的空隙进行对称回填，以防止在浇筑过程中造成钢管柱的偏位）。
工程桩与钢管支承柱连接节点见下图3。
3.4地下室楼面结构施工
先施工地下室±0.00楼面结构（包括挖土至±0.00以下1.2米左右、浇筑临时垫层、支设模板、绑扎钢筋、浇注混凝土），作为地下
连续墙的首道水平支撑，随后逐层向下开挖土方至负一、二层梁板以下1.2米左右,浇筑临时垫层、支设模板、绑扎钢筋、浇筑负一、二层水平结构混凝土，并形成下两道支撑，最后开挖土方至底板垫层以下,浇筑垫层、绑扎钢筋、浇筑底板结构混凝土。
地下室的的楼面结构与地下连续墙、支承钢管柱等竖向结构的连接节点大样见图4、图5。　
3.5土方开挖
按“分层开挖，先撑后挖”的原则施工，应对称开挖，严禁超挖，在距离钢管柱边1m范围内必须采用人工开挖，防止机械直接碰撞钢管柱，楼面水平支撑混凝土强度达90%以上方可进行下一层的土方开挖，土方开挖顺序见图6。
3.6地下室底板施工时的降排水
地下室逆作法施工时，绝大部分地下水已被地下连续墙截断，但底板施工时，基坑内的土层含水、连续墙渗透水、地表雨水及上部施工用水等水量仍然较大，为保证底板顺利施工，决定采用集水井+盲沟排水的方法进行处理，即通过沿底板后浇带设置的盲沟将水集中引至集水井内，然后由潜水泵抽至地面截水明沟内，盲沟及集水井在底板的位置、节点大样、集水井封堵做法详见附图9。
3.7楼面预留运输洞口
在先施工完成的地下室顶板和楼面结构预留运输洞口，以便大量的土方外运和进入施工楼层的钢筋、模板、混凝土的运输，运输洞口
预留位置必须考虑对结构的影响、运输的顺畅、吊运的能力以及通风的需求等，本工程楼面预留运输洞口见图7。
3.8地下室与上部结构施工的进度安排
逆作法施工，±0.00的楼面结构施工完毕后，即向上逐层进行上部结构的施工；但与此同时，地下室竖向结构中剪力墙、筒体等竖向结构尚未全部完成，因此，地上结构施工的进度安排，除了要考虑各项资源的影响外，还要考虑现有地下竖向结构的结构承载力的技术要求。本工程设计要求6层结构施工时地下室底板D、J轴交10～11轴剪力墙必须施工完毕，以避免了周围钢管柱因荷载过大造成变形的问题。
3.9预留钢筋的保护
逆作法工艺决定了地下室墙、柱、梁、板预留钢筋多、外露时间长，且上部封闭、地下室湿度大，因此对钢筋的保护、避免锈蚀尤为重要，本工程施工中，采用塑料薄膜缠裹的方式进行保护，待施工至此部位时予以拆除，平时加强检查，发现脱落及时恢复，效果良好。
4 内衬墙施工方法改进
地下室外墙（地下连续墙）的内衬墙，位于地下室楼面沿地下连续墙一周设置400X500边挂梁下，楼面板厚180、200。原设计在边挂梁沿梁长方向预留150X150@1000的施工洞口，用于内衬墙的混凝土浇筑，实际施工时发现，洞口间距大于振动棒的作用范围，且预留洞口太小、振动棒根本无法左右斜插。为保证内衬墙的混凝土振捣密
实，考虑过洞口加密、加大，但不可行；若采用加施工杯口的方法，则梁与板底之间的高度差满足不了操作面的要求。
经研究并与相关方协商确定改进内衬墙施工方法：在边挂梁上、下方的内衬墙部位同时浇筑500高的钢筋混凝土上、下返坎，并预留出墙筋，内衬墙施工支设模板时、在上部混凝土坎下方500的位置设置杯口模板，浇筑混凝土（详见图8.内衬墙混凝土示意图）。
5 临时支撑梁施工方法优化
本工程逆作施工时，在地下室电梯井道、车道及出土口等洞口的梁都设置了临时支撑梁，其中有部分支撑梁与结构梁位置重叠、宽度比结构梁大，而对于电梯井道等有特殊要求的部位，支撑梁超宽部分必须凿除。先施工支撑梁、待正向施工时凿除支撑梁后再浇筑结构梁，资源浪费太大。
研究并商定优化临时支撑梁施工方法：在施工支撑梁时绑扎结构、支撑梁双套箍筋，统筹配置纵向受力钢筋（详见图10.箍筋叠合加强处理示意图），待地下室施工完成后，直接凿除支撑梁比结构梁增大的部分并作表面修整，节约了资源。
6 环境效益和经济效益
该工程的施工实践和多方面效益对比说明，逆作法施工有利于环境保护和节约资源，节省建设成本、施工成本和施工总工期，社会、环境效益和经济效益明显：
6.1逆作法施工，基坑周边土体因支护变形引起的侧向变形和因降水引起的竖沉降变形都很小，避免了周边环境受损，保证了周边公共设
施和建筑物的安全；挖土施工作业在封闭的地表下，可以减少室外扬尘，施工中的噪音因表层楼面的阻隔而大大降低。
6.2逆作法施工，往往采用“两墙合一”的形式，以地下室楼面结构作为基坑支护的水平支撑结构，可省去单独设立围护桩墙、水平支撑等支护结构，节约这部分建设成本；省去支护结构所占空间及其与地下室外墙之间的技术间隙，可在有限的工程用地范围内实现较大的地下室有效使用面积。
6.3逆作法施工可使建筑物上部结构的施工和地下基础结构的施工平行作业，还可避免因地下夜间施工的噪音问题而延误工期，在地下室层次较多时，节省总工期的效果更加明显。
6.4首层结构平面可作为工作平台，不必另外架设开挖工作平台与内撑，这样大幅度削减了支撑和工作平台等大型临时设施，可减少了施工临时设施费用。
6.5逆作法施工也还存在一些应注意的问题：
1）逆作法的水平支撑位置受地下室层高的限制，无法调整高度，如遇较大层高的地下室，有时需另设临时水平支撑或加大围护墙的断面及配筋。
2）挖土在顶部封闭状态下进行，基坑内的通风较差，挖土时工作环境较差；基坑中分布有一定数量的中间支承柱，挖土机械开挖时限制较多，不灵活,使挖土的难度增大，进度缓慢且确定挖土机械型号时，限制条件较多。

3）地下室土方外运及施工材料运输，需要在地下室楼面留置较多的施工洞口，二次补浇楼面的情况较多。
4）楼面作为水平支撑，需在局部楼面增加支撑梁或先行封闭楼面洞口，造成后期正向施工时混凝土的打凿量较大。