一种超高层全逆作施工方法与流程

1.本发明涉及房屋建筑施工技术领域，尤其涉及一种超高层全逆作施工方法。


背景技术：

2.随着城市发展，超高层建筑建设密集，城市空间有限，周边施工环境较为复杂，建筑沉降要求高，高层或超高层建筑采用逆作法施工的工程项目逐渐增多。与传统的深基坑施工方法相比，逆作法具有保护环境、节约社会资源、缩短建设周期等诸多优点，是进行可持续发展的城市地下空间开发和建设节约型社会的有效技术手段，是未来城市工程建设项目的发展趋势。
3.在房屋建筑领域，逆作法上下协同施工，环境复杂，工序严格，不可逆，施工难度大。传统的逆作法施工是通过在四周做好止水帷幕结构及中间钢管立柱，向下明挖一层土方，然后利用地模或搭设排架施工b0层结构，取土口基本布置在地下室区域，再依次向下施工，直至底板结构施工完成后再进行竖向墙柱结构顺做施工。这种方法一般应用于多层房屋建筑，基坑面积小，地下室层高低，取土口数量少、面积小且间隔大，因此，造成施工时地下土方开挖量较大，受暗挖土方施工限高影响，开挖效率低，且二次转运工程量较大，逆作周转材料对塔吊吊装占用比例惊人，吊装繁忙，首层地面材料堆场设置严重不足，交通规划组织困难。同时对逆作地下室自然通风不利，需投入更多的通风设备才能满足通风环境要求。这不仅影响了工程的施工进度，也加大了逆作施工相关措施的资金投入。
4.因此，对于超高层建筑基坑深，施工面积大，且对变形控制、结构质量、出土效率、施工进度要求高的工程来说，目前传统的逆作法工艺已不能适用现阶段房屋建筑工程的施工需求。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明提供一种超高层全逆作施工方法，该方法减少了土方水平开挖转运、挖机设备及通风措施的投入，减少了塔吊占用，减低了材料周转量，提高了开挖空间，有利于大型挖机设备投入，加快了施工进度，缩短了工期。
6.为实现上述目的，本发明提供一种超高层全逆作施工方法，包括以下步骤：
7.s1、沿基坑周边施工支护止水帷幕结构，并在所述基坑内设置中间钢管立柱；
8.s2、开挖地下一层土方，再施工首层结构，所述首层结构在裙楼区及地下室区预留有取土口，所述首层结构完成后向上施工塔楼地上结构；
9.s3、开挖地下二层土方，再施工负一层结构，所述负一层结构在裙楼区及地下室区预留有取土口，并同步向上施工塔楼地上结构；
10.s4、按照步骤s3依次开挖地下三层至地下n-2层土方以及施工负二层至负n-3层结构，所述负二层至负n-3层结构在裙楼区及地下室区预留有取土口，并同步向上施工塔楼地上结构，其中，n为开挖的地下总层数；
11.s5、开挖地下n-1层土方，沿支护止水帷幕结构的周边预留一定宽度的梯台；
12.s6、裙楼取土口底板至裙楼地上结构进行顺作施工，同时负n-1层结构进行逆作施工；
13.s7、负n-1层结构进行预留梯台、承台、电梯井的余土暗挖，至基坑设计标高后，再施工负n层底板结构；
14.s8、地下室取土口结构及地下室后做竖向结构进行顺作施工。
15.进一步地，所述步骤s2具体包括：从所述支护止水帷幕结构的边缘开始，采用反铲挖掘方式由四周向取土口中心明挖至预设标高，在所述地下一层土方上浇筑混凝土垫层至第一层明挖硬化面，再搭设快拆支模架施工首层结构。
16.进一步地，所述首层结构在裙楼区及地下室区均匀布置有多个取土口，每个取土口的直径为15-30米，面积为400-600平方米，相邻两个取土口之间的间距约为30米。
17.进一步地，所述步骤s3具体包括：在所述首层结构的混凝土养护强度达到设计要求后，采用正铲挖掘方式由取土口中心向四周暗挖至预设标高，在所述地下二层土方上浇筑混凝土垫层至第二层暗挖硬化面，再搭设快拆支模架施工负一层结构。
18.进一步地，所述步骤s4还包括：根据需要在负一层至负n-1层结构中的任一个或多个楼层取土口的非取土设备占位侧设置悬挑结构平台，所述悬挑结构平台用于放置垂直楼梯通道，同时该楼层可用于周转材料堆场。
19.进一步地，所述步骤s5具体包括：待剩余地下室最后两层土方开挖时，在负n-2层结构的混凝土养护强度达到设计要求后，地下n-1层土方由取土口中心向四周暗挖，沿支护止水帷幕结构的周边预留一定宽度的梯台，中心岛土方暗挖至大面积基坑设计标高后，浇筑混凝土垫层至基坑底硬化面，随后搭设快拆支模架施工负n-1层结构。
20.进一步地，所述梯台按1:2的比例放成梯状斜坡，地质为岩层时梯台宽度为5-8米，地质为土层时梯台宽度为8-10米。
21.进一步地，所述步骤s7具体包括：待负n-1层结构的养护强度达到设计要求后，开始进行预留梯台、承台、电梯井的余土暗挖，至基坑设计标高后再浇筑混凝土垫层至基坑底硬化面，随后进行负n层底板结构施工。
22.进一步地，在地下一层至地下n-1层土方开挖时，楼板底面至垫层硬化面的净空高度约为2.3米。
23.进一步地，所述塔楼地上结构在所述首层结构施工完成后开始施工，裙楼区域结构在地下n-1及地下n层土方连挖完成后开始施工至地下室完成。
24.与传统逆作法施工相比，本发明具有如下有益效果：
25.1、本发明通过在逆作区地下室裙楼及地下室范围区域均匀布置取土口，取土口开口大，数量多，间距约30米，能够满足设备占位、车辆交通组织与必要材料堆场规划，并提高自然通风效果，减少通风措施投入，减少土方水平开挖转运及挖机设备投入，提高挖土功效。
26.2、本发明通过在地下一层至地下n-1层土方的开挖时，控制楼板底面至垫层硬化面的净空高度约为2.3米，满足排架立杆高度模数，高度适合，使得安装拆卸方便省力，施工效率高，材料周转量少。
27.3、本发明采用地下n-1层至地下n层土方连挖，在地下n-1层土方开挖至预定标高后沿支护止水帷幕结构的周边预留5-8米宽岩石梯台或8-10米宽土台，梯坡比例1:2，梯台
梯步宽度满足排架立杆搭设高度及间距模数。中心岛土方暗挖至基坑底大面积设计标高；提高开挖空间，有利于大型挖机设备投入，提高挖土功效，加快施工进度，缩短工期；同时梯台梯步宽度满足排架搭设模数，施工操作方便，节约周转材料投入。
28.4、本发明采用塔楼先施工、裙楼后施工，既能保证塔楼施工进度，又可空出裙楼区域用于车辆行驶及材料堆场，有效保证了地上及地下顺利实施。同时在地下n-1层至地下n层土方连挖完成后开始裙楼区域底板至地上结构顺作施工，加快了裙楼结构提前封顶，为其他专业工程插入提供有利条件，缩短裙楼封顶工期，避免裙楼影响总工期。
29.5、本发明根据实际需要在在负一层至负n-1层结构取土口的非设备占位侧设置悬挑结构平台，用于地下周转材料规划堆场，解决了地面材料堆场不足问题，且在同一个取土口进行上下及水平极短距离的材料转运，减少了塔吊占用，提高了工作效率。
30.6、本发明采用钢管立柱，采用一柱一桩的方式，即结构永久柱和临时柱合二为一，永久柱施工时直接采用钢管混凝土柱，外装饰面涂刷防腐、防火及饰面涂料，无需外包钢筋混凝土，省时省力，节约成本，简化施工工序，缩短工期。
附图说明
31.图1为本发明一实施例所述的超高层全逆作施工方法的示意图一；
32.图2为本发明一实施例所述的超高层全逆作施工方法的示意图二；
33.图3为本发明一实施例的地下室悬挑结构平台示意图；
34.图4为本发明一实施例的地下室预留土台及排架搭设示意图；
35.主要附图标记说明：
36.1、支护止水帷幕结构；2、中间钢管立柱；3、首层结构；4、负一层结构；5、负二层结构；6、负n-2层结构；7、负n-1层结构；8、负n层底板结构；9、第一层明挖硬化面；10、第二层暗挖硬化面；11、第三层暗挖硬化面；12、第n-2层暗挖硬化面，13、第n-1层暗挖硬化面；14、梯台；15、基坑底硬化面；16、裙楼取土口底板；17、裙楼取土口地下结构；18、地下室后做竖向结构；19、地下室取土口结构；20、塔楼地上结构；21、裙楼地上结构；22、悬挑结构平台；23、排架。
具体实施方式
37.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以容许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
38.除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
39.如图1-3所示，本发明的优选实施例提供了一种超高层全逆作施工方法，包括以下步骤：
40.s1、沿基坑周边施工支护止水帷幕结构1，并在基坑内设置中间钢管立柱2。
41.本实施例中，中间钢管立柱2采用一柱一桩的方式，即结构永久柱和临时柱合二为
一，永久柱施工采用钢管混凝土柱，外装饰面涂刷防腐、防火及饰面涂料，无需外包钢筋混凝土，省时省力，节约成本，简化施工工序，缩短工期。
42.s2、开挖地下一层土方，再施工首层结构3，首层结构3在裙楼区及地下室区预留有取土口，首层结构3完成后向上施工塔楼地上结构20。
43.步骤s2中，从支护止水帷幕结构1的边缘，采用反铲挖掘方式由四周向取土口中心明挖至预设标高，在地下一层土方上浇筑混凝土垫层至第一层明挖硬化面9，再搭设快拆支模架施工首层结构3。
44.在一实施例中，首层结构3的顶板在裙楼区及地下室区均匀布置有多个出挖土的取土口，每个取土口的直径为15-30米，面积为400-600平方米，相邻两个取土口之间的间距约为30米；塔楼地上结构20在首层结构3完成后根据逆作工况限层要求向上施工。
45.通过在逆作区地下室裙楼及地下室范围区域均匀布置取土口，取土口开口大，数量多，间距小，能够满足设备占位、车辆交通组织与必要材料堆场规划，并提高自然通风效果，减少通风措施投入，减少土方水平开挖转运及挖机设备投入，提高挖土功效。
46.s3、开挖地下二层土方，再施工负一层结构4，负一层结构4在裙楼区及地下室区预留有取土口，并同步向上施工塔楼地上结构20。
47.在首层结构3的混凝土养护强度达到设计要求后，拆除起支撑作用的排架23，采用正铲挖掘方式由取土口中心向四周暗挖至预设标高，在地下二层土方上浇筑混凝土垫层至第二层暗挖硬化面10，再搭设快拆支模架施工负一层结构4。
48.s4、按照步骤s3依次开挖地下三层至地下n-2层土方以及施工负二层至负n-3层结构，负二层至负n-3层结构在裙楼区及地下室区预留有取土口，并同步向上施工塔楼地上结构，其中，n为开挖的地下总层数。
49.负二层结构5以下逆作施工均按步骤3以此循环施工：当负一层结构4的混凝土养护强度达到设计要求后，在地下三层土方上浇筑混凝土垫层至第三层暗挖硬化面11，再搭设快拆支模架施工负二层结构5；...；当负n-3层结构的混凝土养护强度达到设计要求后，在地下n-2层土方上浇筑混凝土垫层至第n-2层暗挖硬化面12，再搭设快拆支模架施工负n-2层结构6；当负n-2层结构6的混凝土养护强度达到设计要求后，在地下n-1层土方上浇筑混凝土垫层至第n-1层暗挖硬化面13，再搭设快拆支模架施工负n-1层结构7。
50.同时，根据需要在负一层至负n-1层结构的任一个或多个楼层取土口的非取土设备占位侧设置悬挑结构平台22，悬挑结构平台22用于放置垂直楼梯通道，同时该楼层可用于周转材料堆场。其中，悬挑结构平台22可设置一个或多个。逆作法土方暗挖阶段无法施工竖向永久楼梯结构，悬挑平台可放置垂直楼梯通道，方便施工人员上下行走。
51.该设置解决了地面材料堆场不足问题，且在同一个取土口进行上下及水平极短距离的材料转运，减少了塔吊占用，提高了工作效率。
52.s5、开挖地下n-1层土方，沿支护止水帷幕结构1的周边预留一定宽度的梯台14。
53.该步骤中，待剩余地下室最后两层土方开挖时，在负n-2层结构6的混凝土养护强度达到设计要求后，地下n-1层土方由取土口中心向四周暗挖，沿支护止水帷幕结构1的周边预留一定宽度的梯台14，中心岛土方暗挖至大面积基坑设计标高后，浇筑一层混凝土垫层至基坑底硬化面标高，随后搭设快拆支模架施工负n-1层结构7。
54.优选地，梯台14按1:2的比例放成梯状斜坡，地质为岩层时梯台14宽度为5-8米，地
质为土层时梯台14宽度为8-10米，梯台14的梯步宽度满足排架23的立杆搭设高度及间距模数。
55.因底板层楼层层高基本较小，无法满足大型机械设备开挖限高要求。采用地下n-1层至底板层土方连挖，预留梯台14，中心岛土方暗挖至基坑底大面积设计标高，能够提高开挖空间，有利于大型挖机设备投入，提高挖土功效，加快施工进度，缩短工期。
56.s6、裙楼取土口底板16至裙楼地上结构17进行顺作施工，同时负n-1层结构7进行逆作施工。
57.裙楼结构进行顺作施工，由裙楼取土口底板16往上经裙楼取土口地下结构17至裙楼地上结构21顺作。
58.本发明采用塔楼先施工、裙楼后施工，既能保证塔楼施工进度，又可空出裙楼区域用于车辆行驶及材料堆场，有效保证了地上及地下顺利实施。同时在地下n-1层至地下n层土方连挖完成后开始裙楼区域底板至地上结构顺作施工，加快了裙楼结构提前封顶，为其他专业工程插入提供有利条件，缩短裙楼封顶工期，避免裙楼影响总工期。
59.s7、负n-1层结构7进行预留梯台、承台、电梯井的余土暗挖，至基坑设计标高后，再施工负n层底板结构8。
60.待负n-1层结构7的混凝土养护强度达到设计要求后，开始进行预留梯台14、承台、电梯井等余土暗挖，至基坑设计标高后，再浇筑混凝土垫层至基坑底硬化面15，随后进行剩余负n层底板结构8的施工。
61.s8、地下室取土口结构19及地下室后做竖向结构18进行顺作施工至地下室完成。
62.在一实施例中，地下一层至地下n-1层土方开挖的过程中，控制楼板底面至垫层硬化面的净空高度约为2.3米，该净空高度应满足排架23的搭设高度模数。该净空高度是工人站立时的自由安拆高度，安拆方便更省力，施工效率高，材料周转量少。同时统一支模架立杆及水平杆，便于周转材料归堆，达到安全文明施工标准且更美观。
63.采用本发明所提供的超高层全逆作法进行施工，整体工期得到缩短，成本节约显著，提高企业社会及经济效益。
64.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。