高层建筑逆作法施工讲义

逆作法,1.3.6逆作法P87-98,3施工技术,1工艺原理2优缺点,1.高层建筑为什么要做多层地下室？逆作法是高层建筑多层地下室和其他多层地下结构的有效方法。1）补偿基础的定义：宽阔的基础底面使受力层范围扩大，较大的埋置深度和中空结构形式使开挖卸去的土体自重抵偿了上部结构传来的部分荷载在地基中引起的附加荷载。2）补偿基础的补偿原理作用：a.有效地利用地基承载力；b.作地下停车场、作设备层、作地下防空洞增加使用面积.,一、逆作法的定义,逆作法,高层建筑施工,2.多层地下室传统做法：大开口放坡开挖，或支护结构围护后垂直开挖。挖至设计标高后浇筑底板，由下而上逐层施工。先地下结构再地上结构。缺点：支护费用大，基坑内支撑量大，基坑变形大，地面沉降大，开挖施工难度大。,逆作法,高层建筑施工,一、逆作法的定义,3、逆作法1）逆作法的原理：a.先沿建筑物地下室轴线或周围施工地下连续墙或其他支护结构，同时建筑物内部的有关位置浇筑或打下中间支承桩和柱，作为施工期间于底板封底之前承受上部结构自重和施工荷载的支撑。b.然后施工地下一层的梁板楼面结构，作为地下连续墙刚度很大的支撑，随后逐层向下（逆作）开挖土方和浇筑各层地下结构，直至底板封底。,逆作法,高层建筑施工,一、逆作法的定义,c.由于地面一层的楼面结构已完成，为上部结构施工创造了条件，所以可以同时向上逐层进行地上结构的施工。如此地面上、下同时进行施工，直至工程结束。2）逆作法的施工程序：中间支承柱和地下连续墙施工地下-1层挖土和浇筑其顶板及结构从地下室-2层开始地下室结构和地上结构同时施工地下室底板封底并养护至设计强度继续地上结构施工工程结束,逆作法,高层建筑施工,一、逆作法的定义,逆作法施工技术是高层建筑多层地下室和其他多层地下结构的有效方法。国内外在多层地下结构施工中已广泛应用。据统计，我国建成的高层建筑累计已超过1.3亿平方米，高度超过100m的超高层建筑已超过200幢。高层建筑最深的地下室基坑为6层，深度-26.2m。国外已达13层。深基坑支护方法很多，每一种基坑支护都有各自的适用条件和一定的局限性。因此，对施工方案的选择应谨慎以防止深基坑支护结构的倒塌失效。,逆作法,高层建筑施工,二、逆作法的发展和应用,在国外如美、日、德、法等国家，已广泛应用且有较好的效果。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的类似工程相比，缩短工期6个月。美国芝加哥水塔广场大厦，75层、高203m，4层地下室，用18m深地下连续墙和144根大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。因此，要结合工程实际情况，考虑施工条件和经济性合理的选择施工方法。,逆作法,高层建筑施工,二、逆作法的发展和应用,三逆作法的施工工艺,1.边桩施工,2.破路面挖土,3.中间柱施工,5.路面恢复通车,6.挖地下一层土,7.地下一层底板施工,8.地下一层侧墙施工,9.挖地下二层土,10.地下二层底板施工,11.地下二层侧墙施工,12.地下二层地面,工程施工完成,4.顶板施工,图示逆作法施工过程,立柱桩和立柱成孔,1.优点1）缩短工程施工总工期传统法施工：地下结构工期+地上工期逆作法施工：-1层工期+地下地上结构同时施工工期，地下层数越多，缩短工期效果越好。2）基坑变形小，相邻建筑物沉降小3）造价低，较经济：节省支护结构的支撑2.缺点自上而下施工，上层结构已建，施工条件较差。,逆作法,高层建筑施工,四、逆作法的优缺点,1.施工内容地下连续墙、中间支承柱和地下室结构的施工2.施工技术A中间支承柱1）中间支承柱的作用：a.逆作法施工期间，承受并传递地下和地上结构的自重和施工荷载。b.地下室底板浇筑后，称为地下室结构的一部分。2）中间支承柱的位置和数量根据地下室结构的布置和制定的施工方案详细考虑后计算确定。一般布置在地下室柱子位置或纵、横墙相交处.,逆作法,高层建筑施工,五、逆作法的施工技术,c.中间支承柱的组成底板以上多为钢柱，底板以下多为混凝土柱。d.施工方法多用灌注桩的施工方法，一般有：泥浆护壁用反循环灌注桩施工法大直径套管式灌注桩施工法e.注意事项注意观察中间支承柱在施工期间的沉降和升抬数值。,逆作法,高层建筑施工,五、逆作法的施工技术,B.地下室结构的浇筑1）浇筑方法a.利用土模浇筑梁板（适用于较好的土质）b.搭设梁模板支板模板（适用于较差的土质）注意减小梁板支撑的沉降和变形，以及竖向构件的上下连接和混凝土的浇筑。减小变形和沉降的方法有：浇筑一层素混凝土和铺设一层砂垫层。2）施工缝的浇筑方法a.直接法b.充填法c.注浆法,逆作法,高层建筑施工,五、逆作法的施工技术,C.土方开挖a.开挖方法：人工开挖；机械开挖（小型高效）b.开挖的注意事项：采用“开矿式”逐皮逐层推进，挖出的土方从工作孔处提升外运。开挖坡面不宜大于75，严禁掏挖，以防坍方。D.工作孔的留设一般设在楼梯间或无楼板处作为垂直运输的孔洞。,逆作法,高层建筑施工,五、逆作法的施工技术,杭州西湖国际饭店是一家坐落在美丽的西子湖畔的五星级涉外宾馆。占地21000m2,总面积138000m2,地下三层，是目前中国最大“全逆作法”施工工程，基坑深度16.5m，开挖土方250000m3，获得浙江省建筑业新技术应用示范工程。本工程主体建筑高度239m,地上46层,地下三层,裙房1-4层。采用框架-筒体结构，基坑最深挖深为17.35m,采用钻孔灌注桩结合SMW工法水泥搅拌桩作为临时围护,采用地下结构的梁板作为围护结构的内支撑体系，并采用逆作法施工。该工程由浙江宝业建工集团承建。,逆作法,高层建筑施工,六、逆作法的实例,杭州西湖国际饭店,第一个完成房屋建筑逆作法施工的工程-恒积大厦,1994年10月承建的恒积大厦，基坑面积3600平方米，地下四层，采用直径900的钻孔灌注桩，作一柱一桩。地下连续墙二墙合一，采用逆作法施工确保工程用一年的时间完成从打桩到地上5层的施工，专业逆作法取土架在本工程首次开发使用。,该工程地下三层，采用逆作法施工。图中为地下一层楼板的钢筋绑扎,立柱双梁,全逆作法：利用地下各层钢筋混凝土肋形楼板对四周围护结构形成水平支撑。楼盖混凝土为整体浇筑，然后在其下掏土，通过楼盖中的预留孔洞向外运土并向下运入建筑材料。,板带撑施工,半逆作法：利用地下各层钢筋混凝土肋形楼板中先期浇筑的交叉格形肋梁，对围护结构形成框格式水平支撑，待土方开挖完成后再二次浇筑肋形楼板。,根据地面一层楼面结构是封闭还是敞开的可以将逆作法分为封闭式逆作法和开敞式逆作法。,钻孔钢筋连接法,传力钢板法,剪力栓法,综合法,1）可使建筑物上部结构的施工和地下基础结构施工平行立体作业，在建筑规模大、上下层次多时，大约可节省工时1/3。2）受力良好合理，围护结构变形量小，因而对邻近建筑的影响亦小。3）施工可少受风雨影响，且土方开挖可较少或基本不占总工期。4）最大限度利用地下空间，扩大地下室建筑面积。5）一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，减少了施工费用。一般可节省地下结构总造价的25%35%。,七、逆作法的工艺特点汇总,逆作法,高层建筑施工,6）由于开挖和施工的交错进行，逆作结构的自身荷载由立柱直接承担并传递至地基，减少了大开挖时卸载对持力层的影响，降低了基坑内地基回弹量。7）逆作法存在的不足，如逆作法支撑位置受地下室层高的限制，无法调整高度，由于挖土是在顶部封闭状态下进行，基坑中还分布有一定数量的中间支承柱和降水用井点管，目前尚缺乏小型、灵活、高效的小型挖土机械,使挖土的难度增大。,七、逆作法的工艺特点汇总,逆作法,高层建筑施工,逆作法的施工实例P94，请自学！,一、定义深层搅拌水泥土桩墙，是采用水泥作为固化剂，通过特质的深层搅拌机，在地基深处就地将土和水泥强制搅拌形成形成具有一定强度、整体性和水稳定性的圆柱体（柔性桩），将其相互搭接，形成具有一定强度和整体结构的水泥土墙，以保证基坑边坡的稳定二、特点施工时的振动和噪声小，工期短，无支撑，可以挡土、挡水且造价低。但搅松了地基土，且适用的深度不超过6m。,水泥土墙施工P104-106,水泥土墙,高层建筑施工,水泥土墙的平面类型,三、机械深层搅拌机四、深层搅拌法施工施工工艺1.定位2.预搅下沉3.制备水泥浆4.提升、喷浆、搅拌5.沉钻复搅6.清洗、移位,水泥土墙施工P104-106,水泥土墙,高层建筑施工,深层搅拌法：通过专用机械钻头切削搅拌土体，搅拌过程中通过压浆泵喷射水泥浆与原状土拌和，形成柔性桩体。,五、高压旋喷法施工1.定义高压旋喷技术（也即高压喷射注浆法）是利用专用旋喷设备将注入剂（通常是水泥浆）形成高压喷射流，借助高压喷射流的切削，使土体和硬化剂混合，形成加固体。2.工艺过程平整场地施工放样桩机就位贯入喷射管喷射注浆拔管冲洗,五、水泥土的配合比水泥土的无侧限抗压强度一般为500-4000kN/m2,比天然软土大几十倍甚至数百倍，水泥等级每提高10级，水泥土强度增大20%-30%。水泥浆的水灰比要求为0.45-0.50六、提高水泥土桩挡土墙支护能力的措施水泥土桩墙为重力式支护结构，主要承受倾覆、抗滑移和抗剪强度的控制，要求有足够的支护能力。措施：1、卸荷2、加筋3、起拱、加墩4、挡墙变厚度,水泥土墙施工P104-106,水泥土墙,高层建筑施工,3、支护结构的支撑系统计算1）内支撑a.钢支撑（压弯构件）b.混凝土支撑深基坑支护结构由围护墙和混凝土支撑组成，设计计算时考虑两者之间的相互作用分别计算。计算内容为内力和变形，其中支撑系统的位移有荷载引起的变形，以及刚体位移。,支护结构的支撑系统计算P42-47,支撑系统,高层建筑施工,支撑体系的水平位移要求：若不满足要求的措施：调整支撑体系的标高加大支撑体系的截面尺寸加大挡土墙的厚度或加大插入深度,支护结构的支撑系统计算P42-47,支撑系统,高层建筑施工,1.支撑体系组成腰梁（围檩），支撑，立柱2.主要形式钢支撑：装拆方便，重复使用，加预应力混凝土：刚度大，可塑性好，变形小，不能重复利用3.施工要求1）安装、拆除顺序，与设计计算工况一致2）支撑长度15m时，加立柱支承水平支撑长细比:立柱25，受力水平支撑75，联系构建1203）立柱、支撑穿越主体结构时，应有止水构造,支护结构的支撑系统计算P42-47,支撑系统,高层建筑施工,内容：1.综述2.打桩准备3.打桩方法4.打桩时常见问题及对策,钢板桩的施工P107-112,一、钢板桩概述1.常用的钢板桩形式直线型钢板桩、U型钢板桩、Z型钢板桩、H型钢板桩,钢板桩的施工,2.钢板桩的围檩钢板在进入现场前，均要进行检查整理，保证每块板桩完整平直。为了保证钢板桩垂直打入，使打入后的板桩平面平直，要安设围檩支架。它由围檩和围檩桩组成。围檩支架必须尺寸正确，牢固可靠，并有一定刚度。二、钢板桩打设前的准备工作1.钢板桩的检验与矫正2.导架安装3.沉桩机械的选择打设钢板桩可用落锤、汽锤、柴油锤和振动锤。振动打桩机械既可用于打桩还可用于拔桩，常用的是振动打拔桩锤。为了提高打桩的效率可以使用振动冲击打桩机械。,导引(导架),4.打桩辅助设备,标准导引,圆形导引,HZ施工导引,钩环,打桩辅助设备,螺旋器,钩环通过穿在桩顶部吊孔中的销钉吊住桩。切勿使用摩擦夹紧式吊具，因为这种吊具在有些情况下会意外松脱。屏风法沉桩时需要在高处将桩连锁起来并解脱吊钩接头，且要操作方便、安全。螺旋器就是用来锁定各种钢板桩的，且适合各种不同形式、不同吊装方法和不同连锁形式的桩，不需要在桩的顶部有人操作。,吊钩,用来吊运堆在一起的钢板桩，保证能方便的分开。,桩帽,采用冲击锤打桩时可能需要桩帽，以便冲击力之际传递给桩，并保护桩锤和桩头,1.逐根打桩（单独打入法）,三、打桩方法,即板桩结构中的板桩是一根根地打入土中。适用于松散的土壤和短桩施工，对于密实砂土和高粘性土，建议屏风式打法沉桩。该法速度快，桩架高度相对可低一些，但是容易倾斜，对此可在一根桩打入后，把它与前一根焊牢，既防止倾斜又避免被后打的桩带入土中。,2.屏风式打入法,三、打桩方法,屏风式打入法,将1020根板桩插人土中一定深度，使桩机来回锤击，并使两端12根桩先打到要求深度再将中间部分的板桩顺次打人。这种屏风施工法可防止板桩的倾斜与转动，对要求闭合的围护结构，常采用此法。采用该方法可保证达到良好的垂直度，并减少沉桩中能遇到的困难和散桩，同时可以更好的控制桩墙的长度。由于整片桩一起定位，不一定全部的桩都打至设计标高，这样就保证局部桩不能打至设计标高而破坏墙的整体作用的发生，其缺点是施工速度比单桩施工法慢且桩架较高。,3.跳打,对于难以打桩的土壤采用该方法进行沉桩施工。在导架间安装钢板桩，然后按照以下顺序施工：先打1号、3号、5号桩，然后打2号、4号桩。如非常密实砂土、砂砾或岩石，可对1号、3号、5号桩桩尖加强。这种情况下，桩尖加强的桩始终先施工。,4.组合桩墙沉桩,四、打桩时常见问题及对策,1.打桩阻力过大不易贯入A.原因：1）在坚实的砂层锤击或砂砾层中打桩，桩的阻力过大；2）钢板桩连接锁口锈蚀而变形致使板桩不能顺利沿锁口而下。B.处理方法：1）第一种原因，需在打桩前对地质情况作详细分析，充分研究贯人的可能性，在施工时可伴以高压冲水或振动法沉桩，不能用锤硬打；2）第二种原因，在打桩前对板桩逐根检查，有锈蚀或变形的及时调整。还可在锁口内涂以油脂，以减少阻力。,2.钢板桩向打桩方向倾斜在软土中打板桩时，由于连接锁口处的阻力大于板桩周围的土体阻力，形成个别不均衡力，使板桩向前进方向倾斜。这种倾斜要尽早调整，可用卷扬机钢索将板桩反向拉住后再锤击，或可以改变锤击方向。当倾斜过大，靠上述方法不能纠正时，可使用特别的锲形板桩，达到纠偏的目的。,3.将相邻板桩带入这种现象常发生在软土中打板桩，当遇到了不明障碍物，孤石或扳桩倾斜等情况时，板桩阻力增加，便会把相邻板桩带入。处理措施：1）不是一次把板桩打到标高，留一部分在地面，待全部板桩人土后，用屏风法把余下部分打人土中。2）把相邻板桩焊牢在围檩上。3）数根板桩用型钢连在一起。4）在连接锁口上涂以黄油等油脂，减少阻力。5）运用特殊塞子，防止土砂进人连接锁口。板桩被带人土中后，应在其顶部焊以同类型的板桩以补充不足的长度。,