建筑工程地下室鋼結(jié)構(gòu)逆作法施工工法簡介

榮譽(yù)表彰

2008年01月31日，中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布《關(guān)于公布2005-2006年度國家級工法的通知》建質(zhì)[2008]22號，《建筑工程地下室鋼結(jié)構(gòu)逆作法施工工法》被評定為2005-2006年度國家一級工法。 2100433B

預(yù)應(yīng)力抗浮錨桿逆作法施工工法適用范圍

《預(yù)應(yīng)力抗浮錨桿逆作法施工工法》該工法適用于地下室抗浮錨桿的施工，尤其適用于工期緊、抗浮錨桿施工工期長的工程。

預(yù)應(yīng)力抗浮錨桿逆作法施工工法工藝原理

《預(yù)應(yīng)力抗浮錨桿逆作法施工工法》的工藝原理敘述如下：

在墊層施工前，安裝抗浮錨桿的鋼套筒，在底板上預(yù)留出錨桿的預(yù)留孔，但是暫不施工抗浮錨桿，待地下室結(jié)構(gòu)施工完并拆除模板后，再在地下室內(nèi)進(jìn)行抗浮錨桿后續(xù)工序的施工，使抗浮錨桿的施工與主體結(jié)構(gòu)的施工同步進(jìn)行。

預(yù)應(yīng)力抗浮錨桿逆作法施工工法施工工藝

• 工藝流程

《預(yù)應(yīng)力抗浮錨桿逆作法施工工法》的施工工藝流程：

鋼套筒安裝→地下室結(jié)構(gòu)施工→抗浮錨桿成孔→放置預(yù)應(yīng)力錨桿→注漿→張拉、鎖定→錨頭處理。詳細(xì)施工工藝流程見下圖。

• 操作要點

《預(yù)應(yīng)力抗浮錨桿逆作法施工工法》的操作要點如下：

施工準(zhǔn)備

1.錨桿桿體加工場、水泥堆放場、機(jī)械設(shè)備場地布置：地下室外料場一處，用于堆放水泥、錨桿等材料；地下室內(nèi)錨桿加工場一處，用于預(yù)應(yīng)力鋼絞線的制作和加工。場地應(yīng)平整、無積水、無雜物，實際位置根據(jù)工程施工進(jìn)度適當(dāng)調(diào)整。

2.水泥漿攪拌站布置：按每1000根錨桿一個攪拌站的比例設(shè)置移動式水泥漿攪拌站，隨錨桿施工工作面的變化而移動。

3.對鉆機(jī)及設(shè)備進(jìn)行改造：把部分鉆機(jī)的履帶行進(jìn)裝置拆除，通過鉆機(jī)的液壓裝置和導(dǎo)軌實現(xiàn)鉆機(jī)的移動和定位。加工2米長的鉆桿2~3套，以適應(yīng)地下室的狹小空間。

4.預(yù)應(yīng)力抗浮錨桿在正式施工前，先進(jìn)行錨桿試驗，測定錨桿的抗拔承載力實際值，為全面施工做參考。

清槽及鋼套筒定位、安裝

1.基坑清槽完成后，根據(jù)抗浮錨桿的間距設(shè)計好各個抗浮錨桿的精確位置，并進(jìn)行定位放線，做好標(biāo)記。

2.將鋼套筒就位并安放牢固。

墊層及防水層施工

1.固定好鋼套筒后，澆筑混凝土墊層。

2.施工地下室底板防水層。鋼套筒節(jié)點的防水層應(yīng)上翻至鋼套筒止水鋼板。鋼套筒節(jié)點的做法見下圖。

底板及地下室結(jié)構(gòu)施工

1.綁扎底板鋼筋，澆筑底板混凝土。底板混凝土澆筑時，應(yīng)保護(hù)好鋼套筒，防止移位，并嚴(yán)格控制底板混凝土標(biāo)高。

2.地下室結(jié)構(gòu)施工，待結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求后，拆除模板及支撐體系。

錨桿成孔

1.鉆機(jī)就位，安裝鉆頭鉆桿，將鉆頭放入底板上的鋼套筒內(nèi)，開始鉆孔。

2.非擴(kuò)孔段的成孔：采用潛孔錘氣動沖擊成孔或回鉆鉆機(jī)成孔的方法鉆孔，孔深根據(jù)設(shè)計要求確定。對普通土層，采用濕法回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，采用的機(jī)械為MGJ-50、HXY-500回轉(zhuǎn)鉆機(jī)，鉆頭采用新型三翼鉆頭新型三翼鉆頭見下圖。對中風(fēng)化及強(qiáng)風(fēng)化巖層，回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的效率較低，因此采用氣動沖擊鉆進(jìn)，采用的機(jī)械為YG-50型沖擊鉆機(jī)。

3.擴(kuò)孔段的成孔，根據(jù)實際地層土質(zhì)情況，擴(kuò)孔采用兩種方法：

1）普通土層采用機(jī)械回轉(zhuǎn)鉆機(jī)或沖擊鉆機(jī)配錨桿擴(kuò)孔器鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔。

2）當(dāng)鉆到地下水位較高的全風(fēng)化或強(qiáng)風(fēng)化土層時，采用高壓噴射擴(kuò)孔技術(shù)進(jìn)行孔底擴(kuò)孔。

4.狹小空間施工：對于高度小于3米或?qū)挾刃∮?米的狹窄空間，采用改造后的鉆機(jī)進(jìn)行施工。根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整鉆機(jī)的高度和鉆桿長度，鉆機(jī)采用導(dǎo)軌作為移動裝置，配合支撐裝置進(jìn)行就位和固定。

放置預(yù)應(yīng)力

錨桿錨桿的制作和放置步驟為：鋼絞線除銹→噴涂（涂抹）防腐劑→穿塑料套塑料套端部扎緊裝配隔離支架一將組裝好的錨桿放入孔內(nèi)。錨桿按設(shè)計要求的根數(shù)進(jìn)行組裝，組裝時需將鋼絞線和注漿管綁扎在一起，裝配隔離支架的間距為1.5米。自由段的塑料套管端部必須扎緊，確保自由段與與錨固段交界處嚴(yán)格密封、不漏漿。已經(jīng)組裝好的錨桿應(yīng)放置在干燥處保存。

注漿

采用注漿泵配以攪拌機(jī)注漿，注漿材料采用純水泥漿，水灰比0.45~0.5，水泥選用強(qiáng)度等級42.5普通硅酸鹽水泥。錨桿成孔后應(yīng)立即進(jìn)行注漿避免長時間未注漿而塌孔。從孔底開始注漿，隨著水泥漿的注入，水泥漿會從鉆孔孔口溢出，待孔口出現(xiàn)純水泥漿時，停止注漿。一次注漿初凝后（3~4小時），根據(jù)孔內(nèi)情況進(jìn)行二次高壓注漿，注漿管插入預(yù)留注漿管內(nèi)進(jìn)行二次注漿，注漿壓力不小于3兆帕。

張拉、鎖定

根據(jù)預(yù)先留置的試塊試驗結(jié)果，判定孔內(nèi)漿體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，開始進(jìn)行錨桿的張拉工作。錨桿張拉采用穿心千斤頂，張拉后的鎖定荷載不小于特征值的70%。

錨頭處理

張拉鎖定后，先用無齒鋸把裸露在外的多余的鋼絞線切除，然后對錨頭和錨桿上部的空隙填充無收縮灌漿材料，最后采用C30無收縮性混凝土封口，混凝土保護(hù)層厚度不小于50米。錨頭的處理過程見下圖。

廢渣處理

在施工區(qū)段內(nèi)，廢棄泥漿采用倒排方式排到指定的泥漿沉淀池（集水坑）進(jìn)行沉淀，然后采用高壓泵將泥漿抽至地面泥漿池中，最后用專用泥漿車輛運出施工現(xiàn)場，并進(jìn)行集中無害化處理。

逆作法條件下的勁性鋼柱施工工法適用范圍

《逆作法條件下的勁性鋼柱施工工法》適用在逆作法條件下采用勁性鋼柱作為永久結(jié)構(gòu)柱的地下構(gòu)（建）筑物施工。

逆作法條件下的勁性鋼柱施工工法工藝原理

《逆作法條件下的勁性鋼柱施工工法》的工藝原理敘述如下：

通過自上而下隨永久結(jié)構(gòu)逆作施工勁性鋼柱的工藝，利用預(yù)埋套管、定位鋼板、螺栓緊固等方法將混凝土結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)有機(jī)結(jié)合。對逆作工藝帶來的勁性鋼柱與混凝土結(jié)構(gòu)之間頂緊面可能產(chǎn)生的微小縫隙用流淌性強(qiáng)的高強(qiáng)材料補(bǔ)強(qiáng)與填實，保證結(jié)構(gòu)受力。

逆作法條件下的勁性鋼柱施工工法施工工藝

• 工藝流程

《逆作法條件下的勁性鋼柱施工工法》的工藝流程：上段鋼柱就位→校正垂直度、軸線偏差、標(biāo)高→B0板澆搗→B1板預(yù)埋定位鋼板與螺栓套筒→B1板混凝土澆搗→下段鋼柱就位→垂直度標(biāo)高復(fù)核調(diào)整→螺栓固定→點焊固定→焊接腹板側(cè)邊→焊接翼緣抗剪連接件→焊縫處理→焊接外觀檢驗→超聲波探傷檢驗→合格后交土建作業(yè)→鋼柱底腳與混凝土縫隙灌漿→結(jié)構(gòu)柱外包混凝土。

• 操作要點

《逆作法條件下的勁性鋼柱施工工法》的操作要點如下：

一、技術(shù)準(zhǔn)備

1.勁性鋼柱分段合理，分段不宜過多，長度不宜過長，便于工廠的加工、中途的運輸以及現(xiàn)場的土建施工。

2.到現(xiàn)場的勁性鋼柱仔細(xì)核對設(shè)計圖紙，尤其是下段勁性鋼柱底腳鋼板上預(yù)設(shè)孔洞的大小與軸線精度。

二、上段勁性鋼柱埋設(shè)

1.勁性鋼柱所在的基礎(chǔ)必須采取加固措施，所支設(shè)的模板支架必須滿足勁性鋼柱的荷載要求，確保其放置的穩(wěn)定性。

2.勁性鋼柱的長度以超過板面與梁底0.6米為宜（參見圖1，上段勁性鋼柱預(yù)埋）。

3.放置于模板上的勁性鋼柱軸線位置與垂直度應(yīng)基本準(zhǔn)確，此時的偏差就不宜過大。

4.B0板扎鐵完畢后，復(fù)測勁性鋼柱軸線位置與垂直度，達(dá)到設(shè)計要求后及時焊接鋼限位。

5.按50%交錯的原則放置結(jié)構(gòu)柱的主筋，為減少主筋下端的搭接長度，可采用鋼筋接駁器。

6.勁性鋼柱部位的混凝土振搗應(yīng)到位，盡量避免振搗棒直接接觸勁性鋼柱。

7.機(jī)械布料應(yīng)將混凝土傾斜至鋼柱附近區(qū)域，而后由將混凝土人工運至勁性鋼柱內(nèi)，禁止混凝土直接傾倒在勁性鋼柱上。

三、定位鋼板埋設(shè)

1.B1板混凝土施工時，在板面預(yù)埋柱底定位鋼板，用于下段勁性鋼柱定位及地腳螺栓固定（參見圖2，定位鋼板示意圖）。

2.地腳螺栓錨于B1-B2層間柱內(nèi)，錨固長度從B1板板面向下1225毫米，而且該工程為逆作法，鋪設(shè)定位鋼板時B1-B2層間柱子還未施工，在B1板地腳螺栓位置留孔埋設(shè)鋼管（參見圖3，地腳螺栓示意圖）。

3.待下層結(jié)構(gòu)開始施工時從下往上通過預(yù)埋鋼管孔倒裝地腳螺栓與勁性勁性鋼柱連接。預(yù)留孔埋設(shè)鋼管管徑為Φ108，壁厚4毫米（參見圖4，柱底螺栓孔）。

4.地腳螺栓的套筒與定位鋼板焊接固定。

5.地腳螺栓的套筒上端封口，放置混凝土進(jìn)入管內(nèi)。

6.B1板鋼筋綁扎時同一層內(nèi)結(jié)構(gòu)柱三側(cè)的主筋只允許一個接頭，并50%錯開連接，留一側(cè)主筋不綁扎，在根部留鋼筋接駁器（參見圖5，鋼筋綁扎）。

四、下段勁性鋼柱安裝

1.B1板混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度要求后，方可開始下段勁性鋼柱的安裝。

2.利用塔吊進(jìn)行垂直運輸，以小型設(shè)備配合人力進(jìn)行水平運輸。

3.在B1板處利用牽引設(shè)備（卷揚機(jī)）將勁性鋼柱牽引到安裝位置，卷揚機(jī)機(jī)座埋筋隨B1板施工時種根牢靠。

4.勁性鋼柱水平移動時，除卷揚機(jī)水平牽引外，下部放置腳手鋼管。

5.牽引至安裝位置，利用神仙葫蘆將勁性鋼柱慢慢扶直。

6.用砂漿或墊鐵制做標(biāo)高控制塊，先期安置于定位鋼板上。

7.復(fù)測勁性鋼柱標(biāo)高、水平度及垂直度發(fā)現(xiàn)誤差時利用小鋼鍥進(jìn)行調(diào)整。

8.軸線偏差與垂直偏差調(diào)整結(jié)束后，插入螺栓，臨時固定下段進(jìn)行鋼柱。

五、安裝控制

在影響型勁性鋼柱安裝精度的因素中，既有加工誤差、儀器誤差，也有吊裝誤差。為保證勁性鋼柱安裝準(zhǔn)確，型勁性鋼柱初步吊裝就位后，需進(jìn)行反復(fù)檢測，糾正其安裝誤差，施焊過程中若發(fā)現(xiàn)焊接變形影響垂直精度，應(yīng)及時調(diào)整。

1.標(biāo)高控制

根據(jù)設(shè)計要求，確定擬安裝勁性鋼柱標(biāo)高誤差控制在±3毫米以內(nèi)，測定以安裝型勁性鋼柱標(biāo)高及偏差，根據(jù)擬安裝勁性鋼柱長度來進(jìn)行標(biāo)高調(diào)整柱頭間出現(xiàn)縫隙，用鋼墊片調(diào)整。

2.垂直度，偏扭控制

在型勁性鋼柱相互垂直兩翼緣板劃出柱身中心線，根據(jù)樓層軸線，用兩臺經(jīng)緯儀從不同方面進(jìn)行觀測，控制其垂直及偏扭，同時測量已安裝型勁性鋼柱的垂偏直，進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，稍微預(yù)留傾斜量，在安裝焊接過程中依靠變形將其抵消。

3.復(fù)核型勁性鋼柱安裝精度直接牽扯到框架梁施工，必須嚴(yán)格控制，逐層復(fù)核調(diào)整防止誤差積累。

4.為消除儀器和操作等因素造成的誤差，應(yīng)依次把經(jīng)緯儀旋轉(zhuǎn)90°，并在靶標(biāo)上測出四個光點，連接四點得出它的交點，該交點即為消除誤差后得測點，把經(jīng)緯儀光束調(diào)整到消除誤差得測點位置。

六、焊接控制

型勁性鋼柱對接焊縫施工，是型勁性鋼柱安裝的關(guān)鍵工序之一，直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)安全，且由于所有焊縫均為立焊，焊接難度較大，采用手工電弧焊。

1.上、下兩段鋼柱間的連接按照設(shè)計和規(guī)范要求均需采用焊接。Q345鋼材間的手工焊采用E50型焊條，自動和半自動埋弧焊采用H08Mn，H08MnA型焊絲配合高錳型焊劑；Q235和Q345鋼材間的手工焊采用E43型焊條。

2.型勁性鋼柱安裝調(diào)整就位，先安裝聯(lián)結(jié)板校核調(diào)整后，采用點焊固定，所用焊接材料型號與正式焊接材料相同。

3.預(yù)先在型鋼上放大樣，畫線操作，采用氣割坡口，柱翼緣及腹板焊接完成后，將耳板用火焰割除。

4.采取兩個焊工同時對稱、分段、反向施焊的工藝，并保證焊接參數(shù)、焊接速度一致，嚴(yán)格控制焊道平直，分層連續(xù)施焊，保證焊縫質(zhì)量。每層焊道焊完后及時清理，如發(fā)現(xiàn)有影響焊接質(zhì)量的缺陷，必須清除后再焊。

5.施焊時在焊接處設(shè)立擋板，以消除施焊中熱影響產(chǎn)生較大的焊段殘余變形而導(dǎo)致垂直度發(fā)生偏差。

6.所有焊條焊絲、焊劑必須有合格證。焊條進(jìn)場應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)，杜絕使用劣質(zhì)產(chǎn)品。焊條使用前進(jìn)行烘培1小時以上，以免焊條受潮、藥皮剝落、鋼芯偏心。

7.所有焊縫表面不得有裂縫、焊瘤夾渣、弧坑裂紋電弧擦傷等缺陷。焊縫外形要求均勻，成型較好，焊件與焊件、焊件與基礎(chǔ)金屬之間過渡平滑。

8.所有焊接透焊縫兩端必須加引落弧板。

9.對焊時采用兩個焊工雙面同時對稱施焊工藝，做到焊接速度一致，焊接參數(shù)相同，保證焊縫表面質(zhì)量。焊透焊縫背面氣泡清除，保證焊透。

10.焊接完畢后，打磨焊縫質(zhì)量，作焊縫探傷試驗。

11.空氣濕度大及陰雨天停止焊接施工。

七、鋼、混凝土縫隙連接

勁性鋼柱與永久結(jié)構(gòu)采用高強(qiáng)材料進(jìn)行連接的，通過勁性柱底板上的澆灌孔對勁性鋼柱與混凝土結(jié)構(gòu)的縫隙進(jìn)行灌漿處理（參見圖6，灌漿處理）。

1.混凝土表面應(yīng)清理干凈，不得有浮漿、浮灰、油污、脫模劑等雜物，松動部位應(yīng)剔除至實處，并用界面劑進(jìn)行拉毛處理。

2.按設(shè)計要求配制箍筋。

3.鋼柱焊接和固定完成后，利用吸塵器和水沖的方式將柱座與B1板間空隙內(nèi)的垃圾清理干凈，在空隙四周設(shè)置模板支撐。模板應(yīng)支設(shè)嚴(yán)密，達(dá)到不漏水的程度。灌漿中如出現(xiàn)跑漿現(xiàn)象，應(yīng)及時處理。

4.灌漿前24小時澆水，充分濕潤混凝土表面，灌漿前1小時吸千積水。

5.嚴(yán)格按使用說明書規(guī)定的比例配膠，攪拌均勻，一般在40~60分鐘時間內(nèi)使用完畢。如氣溫較低，膠液黏度太大，可采用水浴將膠適當(dāng)升溫使其黏度降低。同樣，當(dāng)氣溫較低時，孔壁和鋼筋可在栽筋前用熱空氣適當(dāng)加熱。水平孔堵孔用膠應(yīng)有較高的稠度，可在已配好的膠中加入適量水泥或其他規(guī)定填料（按使用要求配料）。

6.通過柱底座鋼板上預(yù)留的灌漿孔向空隙內(nèi)灌漿，灌漿必須連續(xù)進(jìn)行，不能間斷，并應(yīng)盡可能縮短灌漿時灌漿料間。應(yīng)當(dāng)從一側(cè)灌漿，至另一側(cè)溢出為止，不得從四周同時進(jìn)行灌漿，以防止由于窩往空氣而產(chǎn)生空洞。

7.灌漿完畢后，應(yīng)立即覆蓋塑料薄膜并加蓋濕草袋，或者噴灑混凝土養(yǎng)護(hù)劑。

8.如有要剔除部分，可在灌漿完畢2~4小時左右即灌漿層硬化前，用抹刀或鐵鏟等工具輕輕鏟除。脫模前避免未結(jié)硬的灌漿層受到振動影響。

9.灌漿同時按要求制做試塊作抗壓強(qiáng)度試驗。

《逆作法條件下的勁性鋼柱施工工法》的應(yīng)用實例如下：

廖創(chuàng)興金融大廈位于上海市黃浦區(qū)南京西路與新昌路交叉口?；卣嫉孛娣e約5151平方米，五層地下室，基坑挖深度為22.4米，局部深坑挖深達(dá)28.4米。上部三層裙房，主樓三十四層，建筑總高度161.5米，為一類超高層建筑。工程結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架、勁性鋼結(jié)構(gòu)及混凝土樓板結(jié)構(gòu)。其中內(nèi)核心筒為混凝土筒體，外框架梁為勁性鋼柱混凝土梁。上部鋼結(jié)構(gòu)與下部混凝土結(jié)構(gòu)以16根勁性鋼柱作為連接的主要受力柱，采用勁性鋼柱隨結(jié)構(gòu)層逆作的施工工藝。

勁性鋼柱的分段逆作施工，便于控制首層挖土深度，減小因挖土過深對基坑周邊圍護(hù)及臨近建筑物、管線、地鐵等環(huán)境的影響。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，各監(jiān)測點的數(shù)據(jù)均小于預(yù)定報警值。同時勁性鋼柱施工不占用總工期，使得地下室提前完成，從而保證了整體工期實施。