高层建筑深基坑工程顺逆作法施工技术的运用

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张金

慈溪市天顺建设工程有限公司 浙江 慈溪 315300

摘要

近年来,我国的城市化进程有了很大进展,高层建筑越来越多,深基坑工程作为高层建筑的基础,其施工技术的选择至关重要。顺作法和逆作法作为深基坑工程的两种主要施工方法,各有其特点和适用范围。本文首先分析深基坑逆作法施工技术要求,其次探讨高层建筑深基坑工程顺逆作法施工技术的运用,旨在为高层建筑深基坑工程施工技术的合理选择提供参考,以确保工程的安全、高效进行。


关键词

高层建筑;深基坑;顺逆作法;稳定性验算

正文


引言

随着城市化进程加速,城市地下空间开发不断向纵深推进,深基坑工程的规模与复杂度持续攀升。逆作法广泛应用于各类空间、时间或环境受限的建设工程中,对于解决地面作业平面空间、实现上下同步施工节约施工工期或控制对复杂周边环境变形的影响等各方面均可发挥重大作用。然而,地下水的不确定性与复杂性,常引发基坑渗漏、突涌、周边地面沉降等工程灾害,严重威胁施工安全与周边环境稳定。尽管国内外学者在地下水控制技术方面已开展大量研究并取得一定成果,但在复杂地质条件下的精准控制与多技术协同优化方面仍存在诸多挑战。

1深基坑逆作法施工技术要求

逆作法作为深基坑支护领域的一种创新施工技术,其核心施工顺序为“先下后上”。在施工初期,首先进行地下结构的底板施工。底板作为整个地下结构的基础部分,其施工质量和稳定性对后续工程起着至关重要的作用。依据结构力学原理,底板在整个地下结构体系中承担着分散上部荷载的关键任务。从弹性力学角度分析,底板需具备足够的刚度和强度,以有效抵抗土体的竖向压力以及地下水的浮力。当底板施工完成后,便为后续结构施工提供了稳定的支撑平台。随后,部分侧墙施工有序开展。侧墙不仅是地下结构的围护部分,更是承受土体侧向压力的重要结构构件。根据土力学中的朗肯土压力理论和库仑土压力理论,侧墙所受的侧向土压力大小与土体的性质、地下水位高度以及基坑的开挖深度密切相关。在施工过程中,侧墙需与底板可靠连接,形成稳定的“L”型结构体系,通过结构的协同作用来共同抵御外部荷载。在完成底板和部分侧墙施工后,逐步向上进行主体结构的施工。楼板和梁作为水平向的结构构件,在整个结构体系中发挥着水平支撑和荷载传递的双重作用。从结构动力学角度来看,楼板和梁与竖向的柱、墙共同构成了空间受力体系,它们之间的相互作用关系十分复杂。在竖向荷载作用下,楼板和梁将荷载传递给柱和墙,进而传递至基础和地基,在水平荷载(如地震作用、风荷载等)作用下,楼板和梁又与柱、墙协同工作,共同抵抗水平力,维持结构的整体稳定性。通过这种“先下后上”的施工顺序,逆作法能够在基坑开挖过程中及时利用已施工完成的地下结构作为支护体系,大大减少了基坑暴露时间。同时,由于地下结构各部分之间的协同工作,使得整个基坑支护体系形成了一个稳定的力学平衡系统,有效控制了基坑的变形,确保了基坑的稳定性。

2高层建筑深基坑工程顺逆作法施工技术的运用

2.1顺作法施工技术

顺作法是深基坑工程传统的施工方法,其施工原理是先施工周边围护结构,如地下连续墙、排桩等,以确保基坑边坡的稳定性,阻挡土体和地下水的侧向压力。然后由上而下分层开挖土方,在开挖过程中,根据基坑深度和土质条件设置相应的支撑结构,如内支撑、锚杆等,以进一步增强基坑的稳定性。当土方开挖至坑底设计标高后,再由下而上依次施工主体结构的基础、地下室各层结构,并按一定顺序拆除之前设置的临时支撑。以某高层建筑深基坑工程为例,其顺作法施工工艺流程如下:首先进行场地平整和测量放线,确定基坑的位置和边界。接着进行围护结构施工,采用钻孔灌注桩结合止水帷幕的形式作为围护结构,灌注桩施工完成后,进行止水帷幕的施工,确保基坑的止水效果。随后进行土方开挖,按照设计要求分层分段开挖,每层开挖深度控制在2-3米,每段开挖长度根据现场实际情况确定。在每层土方开挖完成后,及时安装内支撑,内支撑采用钢筋混凝土支撑梁,以保证基坑在开挖过程中的稳定性。当土方开挖至坑底后,进行垫层施工,然后绑扎基础钢筋、支模板,浇筑基础混凝土。基础施工完成后,依次向上施工地下室各层的墙、柱、梁、板结构,在施工过程中,按照设计要求拆除相应的内支撑。最后进行地下室防水施工和土方回填。

2.2逆作法施工技术

1)基坑支护结构设计基坑开挖过程中,基坑围护结构的设计是整个工程的关键,对工程的安全和稳定具有重要意义。深基坑逆作法施工工艺的提出,需要一种既能支承开挖土,又能使周边土、建筑不变形的支护结构。该工程以地下连续墙为研究对象,采用数值分析与仿真相结合的方法,对其进行优化设计,以保证基坑施工期间支护结构的稳定。基坑支护结构的设计,需要依据土壤的物理性质、地下水位深度、基坑深度及周围环境等因素进行,进而确保基坑工程的顺利进行。因此选择地下连续墙与锚杆符合体系作为支护结构,确保基坑在开挖过程中不会发生位移或坍塌。基坑深度为28m,土层为18kN/m3粘性土,内摩擦角为28°,地下水位深度是在基坑底部2m位置,考虑到周围建筑物比较密集,设计的支护结构是非常关键的。2)联合控制策略。单一的地下水控制技术往往难以满足复杂工程需求,联合控制策略应运而生。例如,在富水性强、渗透系数大的砂砾石地层中,采用“地下连续墙+管井降水”联合方案。地下连续墙阻断地下水侧向流入,管井降水降低基坑内部水位,二者协同作用,既能保证基坑干燥作业环境,又能有效控制周边地面沉降。对于淤泥质黏土地层,“高压旋喷桩+真空井点降水”联合方案较为适用。高压旋喷桩形成止水帷幕防止地下水渗漏,真空井点降水降低浅层地下水水位。在特殊地质条件下,还可采用多种技术综合应用的方案,如“地下连续墙+高压旋喷桩+管井降水+回灌”,通过多技术协同,实现地下水的精准控制。联合控制策略的选择需综合考虑地质条件、工程规模、成本预算等因素,通过技术经济比选确定最优方案。

2.3监测方法及精度

顺逆作法综合施工技术适用于超大面积深基坑工程,既保留了顺作法设计简单、施工难度较低等优点,又融合了逆作法节约工期、扩大地下室建筑面积的优点,因此在高层及超高层建筑中被广泛应用。在实际应用顺逆作法时,除了要加强施工过程中预留土体加固、地下室底板浇筑、主体结构施工等技术要点的控制,还要做好深基坑高陡边坡的变形位移观测,以防发生临空面滑塌事故。

结语

综上所述,高层建筑深基坑施工中,随着开挖深度的增加会形成临空面,很容易发生位移甚至是滑塌。顺逆作法综合施工技术融合了顺作法和逆作法的优势,一方面,通过中心顺作施工降低了开挖难度、加快了施工速度,起到了节约工期与成本的效果;另一方面,周边逆作施工又能提高围护体的承载力,防止围护体变形和临空面滑塌,营造了安全的施工环境。在应用顺逆作法时,分别从技术控制和位移监测两方面着手,发挥技术优势、提高深基坑施工的效率和质量,为高层建筑上不工程施工创造良好条件。

参考文献

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