[分享]一体化逆作基坑法-黑科技施工技术

发表于2020-04-28     35人浏览     1人跟帖     总热度:312  


我们都知道,盖房子需要挖地基,让房子长在地里才能安全、稳固。但是,你知道吗?在一座16层的建筑施工中,有2/3的时间都是在进行地下部分的施工。打桩、开挖、支护、浇筑……大概要190天才能建设到首层平面。

保利江苏在南京2010G59地块南瑞路项目中,面对市中心苛刻的施工要求,通过一种黑科技一般的施工方式——一体化逆作基坑法,将整体工期缩短了一半!并且在施工质量上比传统做法更加安全稳固!其施工方法到底应用了哪些新技术、新工艺?
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~~对此,我们专访了保利江苏技术团队~~

产研中心:南京2010G59南瑞路地块的这个项目,在前期的施工规划中,遇到了哪些限制和挑战?

保利江苏:
这个项目是一个收购的项目,位于主城核心区,前任开发商已经按原方案施工了80%的周圈支护桩和止水结构。设计方案要最大限度的利用原有支护结构,按最新规划的地下室,结合周边复杂环境进行支护设计。

项目2018年8月获取施工许可证开始进场施工,距离制定的12月中旬开放展示只有4个月多的施工周期时间,在此时间内,我们要建的是两座紧邻的16层公寓,因此时间可以说是非常紧张的。4个月,只有120天,如果想达到完成地上三层样板展示区的条件,主体需要完工到5层(中间隔一层避免上部施工作业影响展示区),这在市中心这种十分苛刻的施工条件下几乎是不可能的。

因为你不能基坑做放坡、建筑材料不能堆放在红线外场地、基坑开挖大量土方不能夜间运输、不能无证照施工、不能夜间施工、基坑施工不能影响和破坏周边既有老旧建筑和市政道路,还要在市区老百姓的天天巡查关注下施工,稍有不慎就会引起维权,导致停工。

地上的施工速度基本都是5天一层,在地上施工同时要进行展示区的打造,这个时间不能省、省了就不能保证质量和效果。而地下部分的施工是最占用时间的,因此我们就开始考虑,能不能寻找一种合理的设计,并结合新的施工技术,来尽量缩短这个时间。




项目鸟瞰图



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项目位置与总平面图



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产研中心:对于挖地基和基础部分的施工,传统的做法是怎样的?

保利江苏:支护工程大都是临时性的,是为保证地下室施工的安全性而建造的。传统深基坑一般由这几大项组成:周边围护和止水结构、竖向支撑、水平支撑、土方开挖工程、降水工程,还有基坑监测。
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然后,在具体施工中呢,传统支护一般先进行主楼的桩基、竖向立柱、周边围护体、止水体系的施工,然后从原地面开始逐层向下开挖土方,为了抵挡周边土层压力,防止基坑变形破坏,每挖一层,就要施工一层水平支撑。

在开挖中,同时进行基坑降水、基坑监测,挖至基础底后,再由基础往上施工地下室,地下室梁板和水平支撑要相互配合进行拆撑、换撑。等到地下室完工后,才能进行地上施工,我们这个工程要施工达到地上5层,才能向市场客户开放展示区。

由此可见,传统做法先做基坑支护结构,再进行地下室的施工,是一个先由上往下,再由下往上的施工顺序。

这对于工期紧张的项目极其不利,因为地下结构施工占用了大部分的时间,由于基坑工程挖土到坑底后是一个开敞状态,靠水平杆系支撑来抵挡周边土压力、控制基坑变形有比较大的难度,在主城区周边环境复杂的情况下特别容易出问题。




项目剖面图



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传统做法需要先完成地基的开挖和支护后,
从基础底部向上建造

产研中心那么传统做法无法达到项目的预期时,我们用了什么施工方法?

保利江苏其实,我们一开始在排施工周期的时候十分艰难,因为单纯的赶工期,不给混凝土充分凝固的时间,质量是无法保证的,对于这个品质项目,我们绝对不能冒险采用这种方式赶工,所以在技术方案选择上,压力非常大。

因此,我们开始考虑能不能提出一个新的设计理念、以此来优化施工流程,实现尽早完成地上5层结构,达到两全其美的效果。地上的施工时间是个固定时间,能动脑筋的只能是地下室施工时间。

我们通过层层分析,进行多次激烈讨论后,最终提出了一个新的理念:同时进行上部主楼结构和地下室结构的施工!

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如图所示

这个理念刚提出来的时候,是很不可思议的。但是如果经过了仔细的论证,你会发现这是可行的。

刚才我们说了,基坑支护就是周圈围护和水平支撑来抵抗土压力,并控制支护结构的变形,兼顾控制地下水。施工重点在于拆、换撑。

但是如果用一体化的逆作方式,水平支撑可以和地下室楼盖体系相结合,施工过程中避免了拆、换撑过程。同时将建筑物自身的结构柱和竖向支撑立柱合二为一,立柱和桩基础合二为一。


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产研中心:这种施工方法是如何具体实现的呢?

保利江苏:我们这个项目,结合工期和成本因素,我们将整个地块划分为两块,即北区的两栋公寓及周边地下室,南区的四栋办公及周边地下室。

北区公寓是要进行抢工期的区域所以采用全逆作法施工,南区则采用商业裙楼逆作法,主楼核心筒顺作法,因此南区属于半逆作法。南北基坑挖深变化处设置灌注支护桩进行深浅基坑的分割。

施工阶段Ⅰ
由于周圈支护桩已存在,我们先在北区施工主楼工程桩、立柱桩、立柱、降水管井及地面排水沟。其中立柱桩和部分工程桩合二为一,达到互相利用节约材料的目的。降水管井在施工中兼做水位观测井。
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施工阶段Ⅱ
同北区,施工主楼工程桩、立柱桩、立柱、降水管井地面排水沟。机械分层开挖北区土方至3.5米,浇筑垫层,在垫层上设置脚手架准备浇筑B0梁板。
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施工阶段Ⅲ 
北区土方开挖完成后,就可以进行B0层一体化内撑的施工。北区B0板施工完成后,由B0板水平支撑和竖向立柱支撑组成的空间结构体系,比传统支护形式更加稳固。接着就可以转向北区上部结构,进行主楼施工。
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施工阶段Ⅳ
区上部主楼施工,下部同时土方开挖,上部达到工程形象(5层)后,下部也开挖到了地下室底板。在此同时,浇筑南区逆作区垫层、绑扎脚手架及楼板模板,施工南区裙楼区的B0板一体化内撑。
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施工阶段Ⅴ
施工北区逆作区地下室底板、地下室框架柱、地下室单侧立模外墙施工。机械分层开挖南区土方标高至0.8~1.5米,浇筑南区逆作区垫层、绑扎脚手架及楼板模板,施工南区裙楼框架的B1板一体化内撑。
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施工阶段Ⅵ
部位全面向上施工。南区机械分层开挖土方至至坑底,并从基础及底板向上逐步施工。
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这样我们就通过一体化逆作的方式,北区公寓实现了跳过地下室施工直接地上结构施工至5层,提前达到预售工程形象南区周边裙楼一体化逆作法设计,中间核心筒部分从基础底部开始施工。

这样整个地块的支护结构形成一个完整的空间支护体系,提早达到了所需的工程形象节点,大大减少了支护开挖对周边老旧房屋的保护,利用结构顶板作为施工材料和施工道路提高了出土效率。

~~一体化逆作法步骤详解动画~~
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产研中心:这种施工方法中,有什么难点和困难呢?

保利江苏:最重要的就是立柱立柱支撑的承载力和稳定是关键,施工需要控制好垂直度。

基坑开挖过程中,立柱提供竖向支撑,需要有良好的强度、刚度和整体稳定性,才能保证基坑开挖阶段,能承受水平楼板结构以及其上的材料、行车荷载等。

所以立柱在设计时,材料选择上我们用了在生成工艺中一次成型的钢管立柱。基坑开挖完毕后通过浇筑孔在钢管立柱外包混凝土,这样钢立柱在正常使用阶段可作为劲性构件与混凝土共同作用。

一般来说,立柱在施工吊装过程中存在中心定位误差、柱身倾斜的情况,基坑施工开挖和浇筑柱身混凝土时也会产生位移,导致立柱中心偏离设计位置。

传统格构钢立柱需要在现场进行二次焊接拼接,构件制作完成已经存在现场工艺误差,加上在吊装过程中格构构件稳定性和人为操作因素,垂直度控制有较大难度。我们选择钢管立柱的好处在于,北区只需要单根钢管立柱,不需要现场焊接,避免焊接工艺产生误差;南区由于开挖深度超过单根钢管长度,需要对接一次,也减少了焊接工艺存在的误差。

此外,我们在现场施工调垂选用了机械调垂法作为项目钢立柱调垂方法,机械调垂法是几种调垂方法中最经济实用的,但只能用于刚度较大的支承柱(钢管支承柱等)的调垂,若支承柱刚度较小(如格构柱等),在上部施加扭矩时支承柱的弯曲变形将过大,不利于支承柱的调垂。

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产研中心:从结果上看,这样带来了哪些好处?

保利江苏:首先是安全、稳固。一体化逆作法利用结构地下室梁板体系作为水平支撑,相比传统水平支撑有更好的刚度,并且与地下室梁板体系结合可以避免拆撑、换撑,以及在拆、换撑过程中产生的基坑危害变形的隐患。

此外,在工期上的优势非常巨大的。传统顺作法支护达到预售节点的工期:桩基工程约40天、土方工程约20天、支撑系统施工约30天、底板垫层砖胎膜约20天、负2层地下室结构施工约15天、负1层地下室结构施工约15天、拆换撑及清运约50天、地上5层结构施工约25天。因此,传统做法总共需要215天。

而一体化逆作法达到预售节点的工期:桩基工程约40天、钢立柱工程约12天、土方工程约12天、地下室顶板(B0板)支撑约16天、地上5层约25天,逆作法总共只需要105天。

从经济效益层面来说,与传统顺作法相比,采用一体化逆作技术,提前110天完成展示区,项目的品质展示区获得市场客户对项目的认可。公寓首开即完成货值11亿,按110天贷款利率4.5%估算,等于赚回1330万成本。

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在造价方面,则节约了大量的材料。通过支护水平支撑与地下室楼板的一体化、立柱与柱(墙)的一体化、立柱桩与工程桩的一体化,节约了材料造价和施工措施,并且省去了传统支护拆撑、换撑的过程,减少材料的浪费。最后省了10%的成本。

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产研中心:目前施工建设的效果怎么样?

保利江苏:现在整个项目进展很顺利,目前展示区施工已经结束,项目已经对外展示,售楼处获得不错的反响。

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产研中心:这种方法有什么需要注意的呢?

保利江苏:一体化逆作法属于复杂的支护结构。

首先,从图纸角度来说,主体结构设计单位与支护设计单位需要充分地沟通配合,图纸质量要有保证,内容保持一致,相互校核审图减少错漏碰缺。

其次,对参建施工单位施工技术水平、项目管理水平要求也比较高,有类似的工程经验会更好地进行现场施工组织和控制施工质量。对于这种大型工程,施工单位必须有针对性地做关键部位的防水施工方案。

在整体施工过程中,要特别注意梁柱节点区的质量控制。针对立柱吊装编制专项方案,建设方应与监理、设计、施工单位交底确定立柱吊装施工方式。

此外,逆作法对于垂直度控制要求较高,垂直度直接影响上部结构安全性和后期使用质量,一旦施工成型,后期将不再有修改余地。还有最后要针对各个项目做好支护监测方案

后记
南京2010G59南瑞路地块项目是江苏公司今年的重点项目,公司提出12月中旬开放展示,我们这个项目业态多样,周边环境复杂,建造难度大,在保证质量的前提下还要力争早日达到开放节点。面对这种严峻的工作任务,江苏公司技术部克服重重困难,与其他部门同事同心协力,制定合理的技术方案,研究解决现场施工矛盾,最终在规定的时间内完成项目展示工作。

整个项目实施中,最大的挑战就是地下室和支护施工占用工期太长。我们采用一体化逆作法的设计方案,将地下室与支护结合,提早达到项目展示节点,既保证了施工质量,又保障了展示区节点要求,同时一体化逆作法设计可以较好控制基坑变形,保护周边环境保护。

由此可见,打造项目一定要从设计先行,选择合理优化的技术方案,同时需要将设计理念与实际相结合,抓住问题主要矛盾,才能找到解决关键问题的方案。

项目信息
项目名称∣保利和光晨樾
项目类型∣公寓、商业、办公
项目业主∣保利江苏房地产发展有限公司
项目位置∣新模范马路与南瑞路交叉口
项目面积∣21798.5 sq.m
建筑设计∣南京金宸建筑设计有限公司
岩土设计∣江苏鸿基节能新技术股份有限公司&南京金宸建筑设计有限公司

来源:POLY技术汇
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 发表于2020-04-28   |  只看该作者      

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