(五)逆作法
1.逆作法概述
逆作法是施工高层建筑,多层地下室和其他多层地下结构的一种方法,它是以基坑围护墙和支撑桩及受力柱作为垂直承重构件,将主体结构的顶板、楼板作为支撑系统,采取地上与地下结构同时施工或由上而下分布依次开挖和构筑地下结构体系的施工方法。逆作法适用于建筑群密集,相邻建筑物较近,地下水位较高,地下室埋深大和施工场地狭小的高(多)层地上、地下建筑,如地铁站、地下厂房、地下储库、地下变电站等。
2.逆作法工艺原理
先沿建筑物地下结构轴线或周围施工地下连续墙或其他支护结构,同时在建筑物内部的有关位置浇筑或打下中间支撑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垂直支撑;然后施工地面一层楼面结构亦即地下结构的顶板,作为地下连续墙刚度很大的第一道水平支撑,随后逐层向下开挖土方和浇筑地下结构,直至底板封底。
3.逆作法施工
(1)逆作法分类。按围护结构的支撑方式,基坑工程逆作法可分为以下几类:
1)全逆作法。利用地下各层钢筋混凝土肋形板对四周围护结构形成水平支撑,楼盖混凝土为整体浇筑,然后在其下挖土,待土方开挖完成后再二次浇筑肋形楼板。
2)部分逆作法。用基坑内四周暂时保留的局部土方对四周围护结构形成水平抵挡,抵消侧向压力所产生的一部分位移。在基坑中部按正作法施工,基坑边四周用逆作法。
3)分层逆作法。此方法主要是针对四周围护结构,是采用分层逆作法,而不是先一次整体施工完成。分层逆作四周的围护结构采用土钉墙。
(2)逆作法施工工序。
1)按基础外围面积,施工四周的支护结构。支护体系采用地下连续墙或排桩支护,排桩采用冲孔桩、钻孔粧或挖孔桩。
2)按设计图施工中间支撑柱和基础。中间支撑柱目前在逆作法施工时大部分是采用临时钢管柱或型钢柱支撑,挖土完成后再做外包混凝土;当采用挖孔桩时,可支模采用钢筋混凝土柱。基础若是天然地基可采用挖孔墩,若是桩基可采用冲孔、挖孔、钻孔等成桩方法,若有地下水,可作降水处理后再施工挖孔桩。
3)利用地下室一层的土方夯实修正后作地模,浇筑地下室处顶板的钢筋混凝土梁和板,并在此层预留出挖土方的出土洞若干个。
4)进行地下室一层土方的开挖及外运。
5)进行地下室二层梁板混凝土的浇筑,在楼板中预留出土洞。
6)进行地下室二层土方的开挖及外运。
7)进行地下室三层的梁板混凝土的浇筑,在楼板中预留出土洞。
8)进行地下室三层土方的开挖及外运。
9)浇筑底板混凝土。
(六)沉井法
沉井施工法是修筑深基础和地下建(构)筑物的一种施工工艺。施工时先在地面或基坑内制作开口的沉井井身;然后在井身内部分层挖土,随着挖土使土面降低,沉井借助井体自重或在其他措施协助下克服与土壁间的摩阻力和刃脚反力,不断下沉,直至设计标.高;最后进行封底并构筑井内构件,形成一个地下建(构)筑物或其基础。
1.沉井施工方案与准备
沉井的施工根据不同情况和条件(如沉井高度、地基承载力、施工机械设备等),可采用一次制作一次下沉,分解制作、接高一次下沉,或制作与下沉交替进行。施工前应做好地基处理、平整场地、修建临时设施和测量控制与沉降控制。
2.沉井施工工艺
沉井法施工的主要工序为:测量放线、开挖基坑和搭设工作台→铺设垫层、承垫木→沉井制作→抽取垫木→挖土下沉→封底、回填、浇筑其他部分结构。
(1)测量放线和基坑开挖。根据设计图纸进行定位放线,先在地面上定出沉井纵横两个方向的中心轴线,基坑的轮廓线及水准标高等;然后进行基坑开挖,基坑平面尺寸要大于沉井的平面尺寸,以便垫木、支模、搭设脚手架及排水等工作需要。
(2)铺设垫层、承垫木。当沉井制作高度较大时,重量会增大,为避免不均匀沉降,基坑上应铺设一定厚度(≥0.6m)的砂垫层。铺设砂垫层后,即可在其上部铺设垫木和浇筑混凝土垫板,以加大刃脚的支撑面积,保证沉井的制作质量。铺设垫木时,应用水平仪进行抄平,使刃脚踏面在同一水平面上,垫木长度中心应与刃脚踏面中线相重合。对于圆形沉井的定位垫木,一般对称设置在四个支点上;对矩形沉井定位垫木,一般设置在两长边,每边2个。当沉井长短边之比,
时,两个定位点间距离为0.71;当
时,则为0.61。
(3)沉井制作。沉井井身制作过程包括拼装和就位刃脚角钢、支模和绑扎钢筋。拼装刃脚角钢时,应准确测量刃脚位置,放出刃脚的中线和边线,将准备好的角钢拼装就位,经校核无误后焊接固定。应注意:模板支好后,应检查其位置、刃脚标高和井壁垂直度;浇筑井身混凝土时,应沿井壁四周均匀对称进行,避免高差悬殊、压力不均、产生地基不均匀沉降而造成沉井断裂;做好井壁分节处的施工缝,以防漏水。
(4)挖土下沉。沉井下沉主要是通过从沉井内用机械或人工的办法对称均匀挖土,消除或减小沉井刃脚下的正面阻力,使沉井依靠自重逐渐从地面沉人地下。根据沉井所通过的土层和地下水的情况,沉井下沉施工可分为排水挖土下沉和不排水挖土下沉。
1)排水挖土下沉。当沉井所穿过的土层透水性较差,涌水量不大,排水时不致产生流沙现象,可采用排水挖土下沉。
2)不排水挖土下沉。若沉井穿过的土层中有较厚的亚砂土和粉砂土,地下水丰富,土层不稳定,有产生流沙的可能性时,沉井就宜采用不排水挖土下沉,下沉中要使井内水面高出井外水面1?2m,以防流沙。
(5)沉井封底。沉井下沉至标高,应进行沉降观测,当8h内下沉量小于或等于10mm时,方可封底。封底可分为干封底和湿封底两种。
1)干封底。干封底时,开挖基底土面至设计标高,并修正成锅底形,排除井内积水。封底前应平整锅底,清洗刃脚,超挖部分可填充石块;然后在其上做垫层,浇筑垫层时应先沿刃脚填筑一周,防止不均匀下沉;再在垫层上做防水层,绑扎钢筋和浇筑钢筋混凝土底板,封底混凝土由刃脚向锅底中部分层浇灌,每层厚约500mm。为避免地下水的渗透压力渗水冲蚀新浇灌混凝土,在封底前应在板底以下设置集水井,用水泵抽水至混凝土达到规定强度后为止,然后封掉集水井。
2)湿封底。湿封底即不排水封底,要求清除井底浮泥,并铺碎石垫层。若沉井锅底较深亦可抛填块石,再在上面铺碎石垫层。封底混凝土用导管法灌注,当封底面积较大时,宜用多根导管同时浇筑,以使混凝土能充满其底部全部面积,各导管的有效扩散面积互相搭接盖满井底全部范围。为防止进入导管内,并获得比较平缓的混凝土表面坡度,导管下端插入混凝土的深度不宜小于1m。
3.沉井纠偏
由于土质不均匀或出现障碍物以及施工管理不严,都会造成沉井施工偏差。偏差主要包括倾斜和位移两方面。沉井纠偏有以下方法:
(1)矩形沉井长边产生偏差,可用偏心压重纠偏。
(2)沉井向某侧倾斜,可在高的一侧多挖土使其恢复水平再均匀挖土。
(3)采用触变泥浆润滑套时,,可采用导向木纠偏。
(4)小沉井或矩形沉井短边产生偏差,应在下沉少的一侧外部用压力水冲井壁附近的土并加偏心压重;在下沉多的一侧加一水平推力来纠偏。
(5)当沉井中心线与设计中心线不重合时,可先在一侧挖土,使沉井倾斜,然后均匀挖土,使沉井沿倾斜方向下沉到沉井底面中心线接近设计中心线位置时再纠偏。
(七)其他非开挖施工方法
气动夯管锤铺管法和导向转进法都属于非开挖管线工程施工技术,一般适用于管径小于900mm的管线铺设工程。除了这两种方法以外,常用的还有冲击矛法、油压夯管锤法、水平螺旋钻进法、滚压挤土法、微型隧道法等。其中油压夯管锤法是以油压动力设备替代空气压缩机的另一种夯管锤法,与气动夯管锤法相似。
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