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逆作法计算要点

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逆作法计算要点

1.逆作法工艺原理

“逆作法”的工艺原理是:先沿建筑物地下室轴线(地下连续墙既是挖土时的围护墙同时又是地下室结构外墙)或周围(地下连续墙只用作围护墙)施工地下连续墙,同时在建筑物内部的有关位置(柱子或隔墙相交处等,位置由设计和施工单位共同研究确定)浇筑或打下中间支承柱(亦称中柱桩,数量由计算确定),作为施工期间于地下室底板封底之前,承受上部结构自重和施工荷载的支承。然后挖土至地下室一层顶板底标高(用土模浇筑楼盖时)或地下室二层顶板顶标高(支模浇筑楼盖时),浇筑地下一层顶板,作为地下连续墙刚度很大的水平支撑,随后按上述方法逐层向下挖土和浇筑地下室各层的顶板,同时各层结构中的中柱或隔墙也逐层向下施工,直至地下室底板封底,完成地下室结构的施工。与此同时,在地下室一层的顶板结构浇筑完成后,就为上部结构的施工创造了条件,所以在地下结构逐层向下施工的同时,可同时自地面开始向上逐层施工上部结构,形成地面上、下同时施工的局面。但在地下室底板封底并达到设计强度之前,上部结构允许施工的高度要经计算确定,因为它取决于地下室底板封底前地下连续墙及中间支承柱可能承受的荷载及沉降的允许值。

在逆作法施工中,地下连续墙和中间支承柱既是基坑开挖时的支护结构系统,又是永久性工程结构的组成部分。因此,在施工地下连续墙和中间支承柱时,以及逐层施工各层楼盖时,都必须按照连接的要求预埋相关的钢板、预留筋、浇筑孔等。

逆作法的优点是:缩短工程施工的总工期;基坑变形小,减少施工对周围环境的影响;简化基坑支护结构,有明显经济效益;可减少坑底隆起及底板抗浮。但逆作法施工与工程设计密切有关,需协作配合。

2.逆作法计算 (1)地下连续墙计算

在逆作法施工中,地下连续墙在基坑开挖阶段用作支护结构的围护墙,在使用阶段作为永久性的承重结构外墙,这种作法一般称为两墙合一结构。

两墙合一结构的地下连续墙设计,除满足支护结构围护墙的设计要求外,还要着重解决下列三个问题:①使地下连续墙做到与有桩基的主体结构在垂直荷载

作用下,变形协调一致,沉降基本同步,沉降差异小;②地下连续墙的墙段之间的接头,在水平和垂直荷载作用下整体性好、变形小、抗渗性能好,而且构造简单、费用低、施工方便;③地下连续墙与地下室楼盖结构(梁、板)和底板的接头刚度好、抗剪性能好,而且构造简单、施工方便。

上述第①个问题属于设计理论问题;第②、③个问题属于结构构造处理问题。 1)地下连续墙围护墙设计

在施工阶段地下连续墙用作支护结构的围护墙,所以地下连续墙先要按围护墙的要求进行设计。即设计和验算应包括下列内容:

①基坑底部土体的抗隆起稳定性和抗渗流或抗管涌稳定性验算; ②围护墙结构的抗倾覆稳定性验算;

③围护墙结构和地基的整体抗滑动稳定性验算; ④围护墙结构的内力和变形计算;

⑤围护墙的截面强度和节点构造设计与计算; ⑥基坑外地表变形和土体移动的验算。

上述地下连续墙作为支护结构围护墙的设计和计算方法,详见6-2-6-1节。 在荷载取值方面要考虑逆作法施工的特点。用逆作法施工的地下连续墙围护墙,由于有一定的截面厚度、采用刚性接头、利用刚度很大的地下结构楼盖作为水平支撑,只要地下楼盖布置比较合理,一般变位都较小,因此在进行围护墙计算时宜取静止土压力。

2)地下连续墙承重墙设计

地下连续墙作为地下结构的承重墙,除按一般的结构计算方法,根据上部传下的荷载进行内力分析和截面计算之外,要解决的关键问题之一是无桩的地下连续墙与有桩的地下室底板的变形协调和基本的同步沉降。对于变形协调问题在我国还是正在深入研究探讨的问题,目前采用的设计方法之一,即根据群桩设计理论,把地下连续墙模拟折算成工程桩的方法,即把地下连续墙的垂直承载能力,通过等量代换计算方法,将地下连续墙模拟折算成若干根工程桩,布置在基础底板的周边上,将桩、土、底板三位一体视为共同结构的复合基础,利用有关的计算机程序,来计算底板的内力、桩端轴力以及总体沉降。

在进行地下连续墙和工程桩的等量代换时,可参考混凝土灌筑桩设计规范计

算地下连续墙的壁侧摩阻力和端阻力。

通过研究和工程观测,证明地下连续墙的壁侧摩阻力不仅取决于上层性质,还与端阻力之间存在着互相影响的关系,即端阻力的大小影响壁侧摩阻力的发挥和分布。一般在加荷初期,荷载大部分由壁侧摩阻力承担,传递到墙底的荷载很小,当壁侧摩阻力达到极限后,墙顶荷载再增加则主要由端阻力承担。当壁侧摩阻力达到极限时,端阻力约占荷载的20%~40%。一般壁侧摩阻力全部发挥,需要的位移较小;而端阻力全部发挥,则需要较大的位移。

在逆作法施工过程中,随着挖土的加深、墙体位移及土压力的变化,壁侧摩阻力亦有所降低。

在逆作法施工过程中,实际存在地下连续墙、工程桩、地下室结构和上部结构(采用封闭式逆作法时)的共同作用问题,应通过该复合结构的沉降计算,来控制施工进度。通过上海一些采用逆作法施工的工程的观测,发现在施工初期,上述复合结构的中心沉降较大,周边沉降较小,地下连续墙的沉降小于中间工程桩的沉降。而随着地下室结构及上部结构施工的进展及结构刚度的增大,地下连续墙和中间工程桩的沉降均随之增大,但差异沉降变化不大。

(2)中间支承桩(中柱桩)设计

中间支承柱(中柱桩)是逆作法施工中,在底板未封底受力之前与地下连续墙共同承受地下结构、上部结构自重和施工荷载的承重构件。其布置、数量和结构型式都对逆作法施工有很大的影响。

1)结构型式

目前常用的中间支承柱结构型式有:

①直接利用地下室的结构柱作为中间支承柱; ②底端插入灌筑桩的型钢(工字钢、H型钢、钢管); ③钢管混凝土中间支承柱; ④钻孔灌筑桩作中间支承柱。

在地下室开挖时中间支承柱作为临时承重柱,随后作为地下结构工程柱的一部分浇筑在工程柱内;同时中间支承柱要与楼盖梁连接,由于柱已形成,梁是否能接上去,其节点有一定的复杂性。因此在选择中间支承柱的结构型式时,一方面要考虑使其有较高的承载能力、施工方便,另一方面又要便于与梁板的连接。

逆作法计算要点

逆作法计算要点1.逆作法工艺原理“逆作法”的工艺原理是:先沿建筑物地下室轴线(地下连续墙既是挖土时的围护墙同时又是地下室结构外墙)或周围(地下连续墙只用作围护墙)施工地下连续墙,同时在建筑物内部的有关位置(柱子或隔墙相交处等,位置由设计和施工单位共同研究确定)浇筑或打下中间支承柱(亦称中柱桩,数量由计算确定),作为施工期间于地下室底板封底之前,
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