地下人防工程全盖挖逆作法施工技术.doc

地下人防工程全盖挖逆作法施工技术【摘要】：全盖挖逆作法是相对常规“大开挖"的“正作法”而言,是一项近几年发展起来的新兴的施工技术。该技术适用于市区建筑密度大,邻近建筑物及周围环境对沉降变形敏感，施工场地狭窄，施工工期紧张，地基软土层厚等工程情况， 对于三层及以上的地下室效果尤为明显。福鼎市太姥大道地下人防工程，北起太姥大道与南大路交汇处的环岛，南至春亭桥,位于福鼎市交通主干道太姥大道地下，道路两边均为商铺、银行等建筑物。工程施工必然要进行道路封闭，此举将对路边商户的营业造成影响，甚至需要调整部分道路通行方向，部分公交运营要作暂时调整。考虑到工程地段的特殊性,为保证封路施工的期限尽量缩短.本工程采用全盖挖逆作法施工，即先进行支护结构地下连续墙施工，再施工地下主体结构顶板,待路面恢复通车后从各楼梯口部进行地下暗挖施工。 本文介绍了福鼎市太姥大道地下人防工程全盖挖逆作法的施工特点、施工工艺以及对施工过程中的重难点控制进行了详细的论述，为类似工程提供了可资借鉴的工程经验。【关键词】：全盖挖逆作法  地下连续墙 地下暗挖 施工关键技术【引言】：      逆作法在西方一些国家称之为 topdownmethod 或者 updownmethod 意为从上往下施工的方法，在日本称之为逆打工法( SlabSubstituteShore 简称 SSS 法,意思是指用楼板代替支撑的方法),在我国铁路系统又称之为盖挖法。目前，我国将可持续发展作为现代化建设的一项重大战略,是我国的基本国策.而地下空间的开发和利用正符合可持续发展这一战略要求，所以，可以预见地下工程将会在二十一世纪有一个飞速发展的广阔前景，逆作法做为一种新型的施工技术,势必会在地下工程的施工中大放异彩。 福鼎市太姥大道地下人防工程采用全盖挖逆作法施工，对工程赋存环境具有相对较小的不利影响,其综合技术经济指标较为理想。其路面敞口作业时间较短，对工程周边的商业及交通环境影响较小;其作为围护结构的地下连续墙支撑体系,刚度较高,可显著减小围护结构及周边环境的变形；其造价介于明挖与暗挖之间，较为低廉。 本文将对本工程中采用的全盖挖逆作法的施工特点、施工工艺以及对施工过程中的重难点控制进行详细的论述.【正文】：1 工程概况  福鼎市太姥大道地下人防工程位于福鼎市太姥大道,地处繁华的交通主干道地下,北起太姥大道与南大路交汇处的环岛，南至春亭桥，全长约735米,宽度约30米(个别地方加宽至60米），总建筑面积为55210平方米。 本工程共设计地下室二层，有28个出地面的楼梯口部和3个通往地下二层车库的汽车出入口，工程战时功能为二等人员掩蔽部和人防物资库，并配备有人防固定电站,平时功能为地下商业城、过街通道和汽车库.本工程±0.000标高为道路路面标高，地下室结构顶板面标高设计为34米,中板面标高设计为8。80m,底板面设计标高为-12.7-13。30米，其中主体结构顶板、层间楼板采用现浇整体式钢筋混凝土无梁楼盖加柱帽的结构型式，底板及基础采用筏板基础，支护结构采用800mm厚地下连续墙，顶板厚600mm，中板厚350mm，底板厚800mm,外墙厚800mm，顶板、底板及外墙采用C35防水混凝土，其抗渗等级不低于P8，耐侵蚀系数不低于0.8.详见图1 本工程为甲类人防工程，防核武器抗力级别为6、6B级，防常规武器抗力级别为6、6B级，防化等级丙、丁级.结构设计使用年限为50年，结构安全等级为二级，地震烈度为6 度。工程将采用明挖与地下暗挖相结合的施工方法,顶板覆土厚度为34米，基础埋深为13。514.1米。本工程建成后，将成为提供战时人员掩蔽、物资储备等人防功能的大型骨干工程,平时为市民提供一个丰富的购物场所和人行过街通道，将发挥较高的战备效益,社会效益,经济效益。 图1 太姥大道地下人防工程断面图2 逆作法施工技术的原理、分类及优缺点将高层建筑地下结构自上往下逐层施工,即沿建筑物地下室四周施工连续墙或密排桩，作为地下室外墙或基坑的围护结构，同时在建筑物内部有关位置，施工楼层中间支撑桩，从而组成逆作的竖向承重体系，随之自上向下挖一层土方,铺设土模浇筑一层地下室梁板结构，当达到一定强度后,即可作为围护结构的内水平支撑，可满足继续往下施工的安全要求。与此同时，由于地下室顶板结构的完成，也为上部结构施工创造了条件，所以也可以同时逐层向上进行地上结构的。可以大大的缩短工期。根据对四周围护结构的利用，可以将逆作法分为四类：1）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。常用于地下层数多于 3 层的地下工程，围护结构采用地下连续墙，地下中间支承柱在基础底板封底之前,能够足以承受地下各层与地上预加控制的最多层数的结构自重与施工荷载.2）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。适用于建筑规模较大的地下室工程。3）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。适用于建筑规模较大的一至二层地下室工程。4）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，不是先一次整体施工完成。分层逆作四周的围护结构是采用土钉墙。逆作法这种“封闭式"施工相比于传统的“敞开式”施工而言，可以大大的缩短工期，并且有良好合理的受力，围护结构变形量小，因而对邻近建筑的影响亦小,施工可少受风雨影响,最大限度利用地下空间，扩大地下室建筑面积，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. 盖挖逆作法亦具有局限性，主要表现在以下几个方面：施工过程中产生的不均匀沉降对结构体系的不利影响比顺作法严重;结构体由上向下施作,施工缝多。由于混凝土结构硬化过程中的收缩与下沉的影响,不可避免的出现裂缝，对结构的刚度、耐久性、防水性均产生不利影响；多数交汇于同一节点的工程构件非同步施工，其连接精度控制难度较大;楼板一般采用土模施工，混凝土的表观质量控制难度较大。  福鼎市太姥大道地下人防工程采用全盖挖逆作法施工。施工时将针对上述问题，采取相应的技术措施，以取得较好的效果。3 地质水文条件本工程位于福鼎市城区太姥大道，现状道路两侧慢车道及人行道下埋设有污水、雨水、给水、电力、通讯电缆等地下管线，管线埋深约1。03.5米，道路两侧为已建建筑，已建建筑均为浅基础，地势平坦，地面高程在5。286。23米之间。场地属亚热带季风气候区，桐山溪入海口东南前缘滨海冲洪积地貌类型，属桐溪河级阶地地貌单元。3.1 各岩土层结构特征及分布情况根据本工程地质勘探揭露,在钻探控制深度范围内，按其岩性及其工程特性，自上而下可划分为六层，依次分别为素填土、粉质粘土、细砂、卵石、砂土状强风化凝灰岩、碎块状强风化凝灰岩.详见图2 素填土 粉质粘土 细砂 卵石 砂土状强风化凝灰岩碎块状强风化凝灰岩 图2 地质剖面图3.2 地下水类型及赋存情况本工程场地地下水主要为上层滞水和潜水类型，地下水主要赋存于：(1）素填土中的上层滞水。该层透水性较差中等，富水性中等，水量不大，直接受大气降水和地表水补给。（2）细砂和卵石层中的孔隙潜水。细砂渗透性中等较强，富水性中等，该层仅局部分布，水量一般不大，但局部地段和卵石层连通，水量较大；卵石透水性强，富水性好，水量较大。（3)粉质粘土中孔隙水。该层透水性较差，富水性总体较差，表现为相对隔水层。(4）砂土状强风化凝灰岩、碎块状强风化凝灰岩中的基岩孔隙裂隙水。岩层渗透性主要受孔隙裂隙性质及发育程度控制，从勘察时揭露情况来看，张性裂隙较发育，与相邻含水层的连通性较好,水量较大,具弱承压性。4 本工程全盖挖逆作法工艺施工总体方案根据上述水文地质条件、周边环境及施工工期等因素综合考虑下，本工程采用全盖挖逆作法施工，可以最大程度的保证周边建筑物的安全、减小对周边环境的影响和加快工期进度等。现将本工程施工总体方案做一介绍：4.1 地下连续墙施工阶段按照基础外围面积,先施工四周的支护结构,根据本工程地质勘查报告显示，卵石层为主要岩土层，在本工程范围内均有分布，并且地下水丰富，渗透系数较大,考虑到以上地质条件和本工程口部位置结构墙体距离周边建筑物较近的这个因素（详见图3)，故支护体系选择了地下连续墙工艺，共计367幅槽段,墙厚800mm,混凝土等级为C35P8,墙体深度为入砂土状强风化凝灰岩下1米左右(2023米左右）。图3 地下连续墙与周边环境的关系示意图4。2 顶板施工阶段地下连续墙施工完毕后，即开始顶板明挖施工,顶板厚度为600mm。首先破碎路面，机械开挖至顶板底标高上10cm后，改为人工清平,待土方开挖至标高后，打设标高控制木桩，铺50mm石粉找平,在石粉上铺一次性木模板或防水胶合板，板厚18mm。模板铺设完毕后即开始钢筋安装，因本工程设计无桩基础，所以考虑到地下暗挖时柱子与柱子的连接，在顶板施工时便将柱子钢筋预先插入至土中，插入长度为50d(d为纵向受力钢筋直径）。待钢筋绑扎完毕，即开始混凝土浇筑工作,由于本工程为超长结构，所以混凝土将采用泵送，每次浇筑方量在1000m³以上(详见图4）。在此期间对地下水采取集水明排法进行降水施工,保证水位在基坑下50cm左右。 图4 顶板施工部分断面图4。3 路面恢复施工阶段顶板施工完毕后即开始进行土方回填以及市政管线、弱电管线恢复工作，最后进行路面恢复(“白改黑"施工），本阶段施工完毕后则太姥大道可以恢复通车.4.4 地下一层暗挖施工阶段进入地下暗挖阶段后，将从各楼梯口部和车道向外出土。考虑到此时太姥大道上车辆的荷载，所以施工时采用分层、分段开挖的方式。首先采用挖掘机从楼梯口部和车道向下挖土至负一层，然后横向开挖，开挖宽度控制在10米内,长度控制在15米以内，并按照1:2。5放坡。完成一段的开挖后便立即完成柱子及柱下板带的混凝土浇筑工作，采用跳挖的方式进行施工。待两根柱子和柱下板带的混凝土强度达到后方可开挖柱间土方。应注意的是,负一层柱子与墙的钢筋同顶板施工时一样，应预先插入土中预留。在浇筑柱子混凝土时应支坡口模，并设置观察口,保证柱子混凝土浇筑密实。详见图5图5 地下暗挖施工竖井外墙及地下一层主体结构部分断面图4.5地下二层暗挖施工阶段地下二层施工与地下一层施工基本相同。详见图6图6 地下暗挖施工地下二层竖井外墙、柱及结构底板部分断面图5 本工程全盖挖逆作法遵循的原则本工程地下土方开挖使用的机械设备以小型挖掘机为主，人工修坡及清底为辅；开挖出的土方先通过铲车水平运输至施工竖井（楼梯口部)，再由地面上的长臂挖机掏挖装车外运。地下土方开挖必须进行严格控制，分层、分段进行开挖，并严格按照制定的开挖顺序进行施工。本工程地下暗挖施工的原则为：短开挖，强支撑，快衬砌，工序紧跟，快速形成混凝土结构。6 本工程主要关键施工技术的研究6。1 围护结构地下连续墙防止不均匀沉降主要技术措施  为避免连续墙墙体发生不均匀沉降对主体结构的整体质量产生不良影响，拟采取下列措施:1）、在施工时保证地下连续墙墙趾进入第层砂土状强风化凝灰岩下最少1米的深度，从而使墙趾坐落于稳定可靠的基岩上。2）、为提高墙底地基承载力，减小墙体的不均匀沉降,在连续墙的钢筋笼内预留两根48注浆管，待墙体混凝土灌筑完毕且达到设计强度30左右后，即向墙趾注水泥浆，水泥采用42。5R普通硅酸盐水泥,水灰比=0。5：11：1，每根管注浆2m³（详见图7)。实践证明这种技术措施是行之有效的。压注的水泥浆填充了墙趾的空隙并对墙趾沉积层进行有效的加固补强，从而减少了不均匀沉降发生的可能性。图7 后注浆管位置示意图3）、在连续墙施工阶段各工序严格按照设计及操作规程进行，并特别强调在清槽阶段的施工质量，确保泥浆比重及沉渣厚度符合标准后方可转入下道工序施工。首先采用撩抓法清底，而后采用导管吸泥浆法循环清底.清底后槽底泥浆比重小于125，沉渣厚度不大于200mm。清槽结束后，用测锤测量成槽深度，而后再次用平测锤测量成槽深度，两次的差值即为沉渣厚度。再由监理检验槽深和泥浆比重，具备相应资质的单位采用超声波探测仪检测槽壁垂直度,各项指标均满足规范要求后进人下道工序施工。  通过上述各项技术措施，来确保地下墙整体施工质量，控制墙体的不均匀沉降。6.2 围护结构地下连续墙防止墙缝渗漏水主要技术措施  为避免连续墙墙缝发生渗漏水的情况,拟采取下列措施：1）、地下连续墙的清底工作应彻底，清底时严格控制每斗的进尺量不超过15cm，以便将槽底泥块清除干净，防止泥块在砼中形成夹心现象，引起地下连续墙漏水。  2)、槽段接头段应具有良好的抗渗性和整体性，接头处不允许有夹泥，施工时必须用特制接头刷，上下刷除多次，直到接头无泥为止.3）、严格泥浆的管理，对比重、粘度、含砂率超标的泥浆应坚决废弃，防止因泥浆引起的砼浇筑时砼面高差过大而造成的夹层现象。4）、钢筋笼露筋会成为渗、漏水的通道。控制钢筋笼露筋，钢筋笼保护块有足够的刚度、厚度、数量,钢筋笼在吊放入槽时先对中槽壁中心,以免挤压保护块。同时钢筋笼下放不顺时，不得强行冲放，以防止露筋。5）、防止砼浇筑时槽壁坍方.钢筋笼下放到位后，附近不得有大型机械行走，以免引起槽壁土体震动。6）、确保混凝土质量满足设计要求，砼浇筑时严格控制导管埋入砼中的深度,作好混凝土浇筑记录，绝对不允许发生导管拔空现象,防止混凝土导管拔出混凝土面而出现混凝土断层夹泥的现象.如万一拔空导管，应立即测量砼面标高,将砼面上的淤泥吸清，然后重新开管浇筑砼。开管后应将导管向下插入原砼面下1m左右。通过上述各项技术措施,来确保地下墙整体施工质量，防止墙缝处产生渗漏水情况。6。3 综合防水施工技术措施  本工程因其存在一定的特殊性，故防水质量的保证显得极为重要.本工程的防水工程将采取综合治理的技术措施，确保取得较好的防水效果。  结构防水施工要点包括:1)、当围护结构地下连续墙存在渗漏水时，首先采取有效措施予以封堵;2)、主体结构的混凝土采用C35高性能补偿收缩防水混凝土(掺沸石抗裂减缩剂），其抗渗等级不低于P8；3)、在各工序施工过程中，须严格遵守操作规程,确保混凝土的密实度；4）、为保证竖向支撑体系的安全性，所以本工程底板将与柱子同时施工，这就导致底板将存在数量较多的冷缝,施工中将对其采取特殊的技术处理措施。针对以上防水要点,在施工中拟采用以下的技术措施:1）、墙缝轻度渗水：采用嵌缝处理.具体步骤详见图8.图8 墙缝轻度渗水:嵌缝处理墙缝较大漏水：壁后注浆处理。具体步骤详见图9。图9 墙缝较大漏水：壁后注浆处理2）、在施工中,严格控制混凝土的质量，并按设计要求添加沸石抗裂减缩剂,具体外加剂掺量根据实验室配比确定（一般为4%6），并按规范要求每500m³留置一组混凝土抗渗试块。3）、建立严格的混凝土旁站制度,在浇筑地连墙混凝土时，应不时的抽拔导管,起到振捣作用.在浇筑地下主体结构混凝土时，应严格控制振动棒插入的时间，并防止漏振现象的发生.同时应严格按照方案留置观察口，可以随时观察混凝土浇筑的情况。4）、对于底板冷缝,在施工时应留置企口缝或留置止水条，施工完毕后，在结构面层增加两道防水附加层，采用聚氨酯涂料防水层与水泥基渗透结晶型防水层相结合的方法，来保证底板不发生渗漏水.5）、本工程顶板上采用可以与结构密实粘贴的聚氨酯涂料，防水层向上连续铺设至地下连续墙上30cm的宽度，并且在拐角增设一层同材质的防水层;在地下连续墙与各层板结构交接部位进行凿毛处理并涂刷一道水泥基渗透结晶型刚性防水层，利用其遇水逆向渗透作用提高混凝土的抗渗性能.6）、特殊部位的防水技术要点是:施工缝部位,在条件允许的情况下采用250mm钢板腻子止水带进行防水密封处理，在不能采用钢板腻子止水带部位，采用30mmx20mm遇水膨胀橡胶条进行防水密封处理。在中板与边墙间的水平施工缝部位，采用预埋30管注浆的方式进行强防水处理。在变形缝部位，结构内部采用300mm宽的中埋式PVC止水带进行防水处理,外侧采用外贴式PVC止水带进行处理(顶板无）。通过以上综合性的防水技术措施，可以保证本工程防水满足设计要求。【结束语】：  福鼎市太姥大道地下人防工程全盖挖逆作法，在地下连续墙施工时，便开始采取切实可靠的防止不均匀沉降的技术措施，来确保结构的安全与质量。同时,将采取有效的技术措施，防止地连墙墙缝渗漏水的发生。最后，通过综合防水技术措施来确保本工程整体防水质量满足设计及规范的要求。福鼎市太姥大道地下人防工程采用的全盖挖逆作法的施工技术，将会为以后类似工程提供宝贵的经验。参考文献：1 占卫国，孙洋波逆作法及其在深基坑中的应用J安徽水利水电职业技术学院学报，2006，( 2) 2 翟士立。逆作法及其施工技术J建材技术与应用，2006，（ 4） 3 邱闽文高层建筑地下室结构施工的逆作法研究与应用D重庆: 重庆大学，20034 陈星。地下建筑逆作法组合结构新技术工程应用D.建筑工业，2007.5 JGJ165 2010，地下建筑工程逆作法技术规程S作者简介： 丛坤，男， 1986年1月31日生，助理工程师，中建二局第四建筑工程有限公司，技术员，天津市经济技术开发区洞庭路131号新天地科技大厦6层科技部，300457，18665734210