深基礎(chǔ)逆作法施工技術(shù)理論與應(yīng)用方法研究
深基礎(chǔ)逆作法施工技術(shù)主要用于帶多層地下室的高層建筑施工，是近年來建筑工程技術(shù)研究的重點(diǎn)課題之一。傳統(tǒng)的深基坑順作法施工往往會(huì)產(chǎn)生兩種不良后果。一方面由于設(shè)計(jì)施工處于不定狀態(tài)造成深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)失效， 25 ％以上的基坑發(fā)生工程事故，損失很大；另一方面，由于過分保守，將基坑支護(hù)的臨時(shí)結(jié)構(gòu)按永久性結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，造成較大的浪費(fèi)。采用逆作法施工技術(shù)，可以彌補(bǔ)順作法的上述缺陷，其工藝原理是在多層地下室施工時(shí)，利用先施工完成的地下連續(xù)墻（即地下室外墻）作為深基坑施工時(shí)的擋土、止水和防滲的圍護(hù)體，而地下各層的梁、板、柱和墻等，在施工過程中作為圍護(hù)體的支撐體系。按此技術(shù)原理山地面分層向下施工，直至地下室底板完成：地面以上結(jié)構(gòu)，在地下一層頂板完成后，同時(shí)向上進(jìn)行柱、梁和樓板等構(gòu)件施工，依次向上逐層進(jìn)行。該項(xiàng)技術(shù)有下列優(yōu)點(diǎn)： ① 確保基坑安全。常規(guī)的支撐型支護(hù)體系，土體與垂直變形達(dá) 50mm 以上，而逆作法可控制在 3omm 以內(nèi)，由于基坑變形小，可減少深基坑施工對鄰近建筑與地下設(shè)施的影響。 ② 用樓蓋代替水平支撐，解決基坑圍護(hù)支撐布置的難題。 ③ 縮短工程施工總工期，一般情況下，基坑與地下室結(jié)構(gòu)的施工不占主導(dǎo)工期，可縮短總工期 4 個(gè)月至 6 個(gè)月。 ④ 經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著，由于用地下室外墻代替支護(hù)墻，地下室樓蓋與支撐合一，可節(jié)省工程成本 10 ％至巧％。在逆作法技術(shù)的推廣應(yīng)用中，有許多課題需要進(jìn)一步的發(fā)展和完善。特別是常規(guī)情況下，設(shè)計(jì)人員可不考慮逆作法產(chǎn)生的施工階段不利因素，使一些可以進(jìn)行逆作法施工的工程無法進(jìn)行，再加上缺乏一套同時(shí)考慮逆作法施工因素的多層地下室設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)計(jì)算分析程序，設(shè)計(jì)和施工人員對逆作法施工的安全可行性產(chǎn)生擔(dān)心和疑慮，具體實(shí)施時(shí)，設(shè)計(jì)單位與施工單位很難協(xié)調(diào)，制約了該項(xiàng)技術(shù)的推廣和應(yīng)用。要發(fā)展應(yīng)用逆作法技術(shù)，就應(yīng)當(dāng)促進(jìn)設(shè)計(jì)施工一體化考慮，并編制成一個(gè)通用的計(jì)算分析程序，一方面保證原設(shè)計(jì)地下室結(jié)構(gòu)功能要求不降低，另一方而又可以按逆作法施工要求對地下室主體結(jié)構(gòu)重新優(yōu)化設(shè)計(jì)。本課題主要科研內(nèi)容為：第一，針對逆作法施工技術(shù)在設(shè)計(jì)施工中的受力機(jī)理與沉降分析進(jìn)行研究。特別是逆作法施工的地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與逆作法支護(hù)設(shè)計(jì)是統(tǒng)一的，那么地下室外墻的結(jié)構(gòu)和受力變形主要是受施工階段控制，導(dǎo)致地下室的主體結(jié)構(gòu)與地上、地下的施工工況相互制約。所以首先對地下連續(xù)墻的承載力和受力變形進(jìn)行研究。第二，對地下連續(xù)墻與中柱樁的相互影響進(jìn)行研究。在逆作法施工的各工況條件下，已建成的地下室部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件，承受地面以上的結(jié)構(gòu)荷載，地下部分各構(gòu)件間的沉降差異要控制在加 mm 以內(nèi)，同時(shí)要驗(yàn)算差異沉降引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力的重新分布情況。第三，將地下連續(xù)墻、中柱樁、土及其他地下結(jié)構(gòu)等作為一個(gè)整體進(jìn)行它們之間的共同作用分析，建立共同作用方程式。根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的建造情況，將上部結(jié)構(gòu)的剛度和荷載疊加進(jìn)地下部分共同作用方程式，從而建立整體共同作用數(shù)學(xué)模型。第四，將上述研究成果開發(fā)成一個(gè)計(jì)算機(jī)計(jì)算分析程序。該程序用 fortran 語言編寫，可求解各工況條件下整體共同作用方程式，并對己建工程進(jìn)行對比分析計(jì)算，求解己建工程地下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、沉降和變形等數(shù)據(jù)，并與該工程設(shè)計(jì)、施工和檢測等方面的原有數(shù)據(jù)對比分析，檢驗(yàn)并修正該計(jì)算分析程序理論計(jì)算方法的正確性。通過多個(gè)工程實(shí)例的計(jì)算分析，計(jì)算結(jié)果與實(shí)測結(jié)果比較接近，說明該程序?qū)δ孀鞣ǖ脑O(shè)計(jì)和施工具有指導(dǎo)意義。