[分享]上下同步逆作建造的设计和施工关键技术研究

时间: 2020-07-31 21:07 阅读:

当项目对工程进度有严格要求时,可采用上下同步逆作建造技术来实现。上下同步逆作建造技术为在向下逆作施工地下结构的同时,向上施工界面层以上主体结构的施工工法。通常情况下,相比先施工地下结构再施工地上结构,上下同步逆作建造技术可节约6-12个月工期。地下室层数和上部结构可同步层数越多时,进度可缩短越多。
上下同步逆作建造技术涉及到上下同步方案、立柱桩、逆作B0梁板、托换梁、剪力墙回筑、关键节点等一系列技术问题,相比半逆作法,技术难度要求更高。本文结合上海国际旅游度假区管理中心项目,围绕上下同步逆作建造设计和施上技术进行系统的研究,形成一套标准化的设计和施工流程。
1工程概述
 
1.1建筑结构概况
上海国际旅游度假区管理中心位于上海迪士尼国际旅游度假区的南大门,总建筑面积93055 m2,其中地下面积49 262 m2,地下3层,地上10层,建筑高度45 m
1.2结构概况
地下室采用框架结构。B3-B1层高分别为3.90、5.50、5.85m,柱距为8.40mX8.40m,结构柱尺寸为800 mm× 800 mm,框架梁尺寸一般为400 mm × 900 mm ,400 mm×800 mm,次梁十字布置,截面为300mm×650mm
主楼采用框架-核心筒结构。核心筒外围大小为18.7 m × 13.9 m,剪力墙厚度为400、300、 200 mm。结构柱为1.4mX1.4m、1.2mX1.2m等:框架梁断面一般为500 mm X 1000 mm(长边)、500 mm X 800 mm(短边)等;次梁井字布置,截面为300 mm X 700 mm 。

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1.3围护概况
基坑形状大致呈长方形,尺一寸为96.6mX184.8m。基坑开挖深度17.5 m,开挖面积约18 000 m2,周边长560 m,安全等级为一级。围护墙采用厚1 000 mm地下连续墙,与结构外墙采用“两墙合一”,槽壁加固采用φ 800 mm五轴搅拌桩,墙间采用φ800 mm旋喷桩,坑内加固采用φ850 mm@600 mm三轴搅拌桩
上下同步逆作建造的设计和施工关键技术研究_1

2上下同步逆作设计

2.1上下同步逆作工况
1)裙楼区域土体开挖至地下室顶板下约1m,施工完成地下室顶板,主楼区域土体开挖至地下室1层楼板下约1 m,施工完成主楼区域托梁及梁上剪力墙至地下室顶板。
2)裙楼区域土体开挖至地下室1层楼板下约1 m,施工完成地下1层楼板,上部结构完成3层楼板。
3)全部区域土体开挖至地下室2层楼板下约1 m.施工完成地下2层楼板,同时上部结构完成7层楼板。
4)全部区域土体开挖至地下室底板,浇筑垫层施工底板,上部结构全部完成。
2.2立柱桩设计
逆作立柱分为格构钢柱和钢管混凝土柱2种形式。依据上下同步施工工况,最不利工况为大底板施工前,上部结构封顶时的工况。依据DGITJ 08-2113-2012 《逆作法施工技术规程》,荷载考虑结构自重、施工活荷载、水土压力、风荷载、地震荷载等。
依据《逆作法施工技术规程》和GB 50936-2014《钢管混凝土结构技术规程》,经计算,逆作立柱桩参数为:
1)裙楼区域立柱桩桩径为800mm(扩大端1200mm),立柱规格为550 mm X 550 mm, 500 mm X500 mm, 480mm X 480 mm,对应的材料为4∠200mm X18mm, 4∠180mmX18mm、4∠160mmX 16mm
2)主楼区域立柱桩桩径为1200 mm,立柱规格分别为φ700 mm X 22 mm , φ750 mm X 22 mm钢管,内部灌入C60混凝土。
立柱桩充分利用工程桩,需与结构设计协调。考虑裙楼柱下工程桩直径800 mm,持力层为第7层,单桩承载力不小于4000kN,主楼柱下工程桩直径1 200 mm,持力层为第9层,单桩承载力不小于12 000 kN满足立柱桩承载力要求。
2.3逆作B0梁板设计
B0梁板设计需要考虑行车路线、出土口位置、梁板加固、临时支撑等。出土口设置考虑方便出土和行车取土,并尽量利用己有结构洞口。上下同步要考虑在主楼周边设置取土口。阴影区域为行车路线及施工作业区域,共设置20个出土口。
上下同步逆作建造的设计和施工关键技术研究_2
B0梁板开口位置将根据水平梁板分析对主体结构梁进行加强。对出土口位置设置临时支撑和孔边梁,中间大开洞位置设置临时混凝土支撑。孔边梁结合结构梁进行截面放大处理,待完成后凿除。出土孔内结构待底板完成后逐层施工封闭。四周的梁板与地下连续墙冠梁相连接,在2个角部坡道位置采用临时支撑传力,在高低跨位置设置混凝土加腋传力节点。
2.4上下同步托梁设计
在上下同步逆作法中,托梁作为一种与逆作立柱组合而成的临时结构,共同支撑上部主体结构。托梁在界面层沿剪力墙方向设置,在剪力墙下设置多根格构钢柱。增大原有结构梁截面,形成托梁,包裹核心筒区域所有逆作法支撑柱,并拉通成为一个整体。
核心筒竖向格构钢柱截面400 mm X 400 mm,最大间距6.6 m,剪力墙宽度为400 mm。托梁以原结构梁截面为基础,托梁宽度宜大于支承柱宽度400 mm。因梁高不宜小于支撑柱间跨度1/8,高度方向上底标高不变,顶标高提高。施工全过程的转换梁最大负弯矩为1598.7 kN·m。最大正弯矩为880.7 kN·m。用同样方法可计算出全工况下最大剪力为1780 kN。依据《钢筋混凝土设计规范》计算,托梁尺寸分别为800 mm X 1400 mm,2800 mm X1200 mm, 400 mm X 1200 mm。

3上下同步逆作关键施工

3.1一柱一桩高精度调垂技术
高精度调垂系统由2套设备组成,分别包括新型调垂盘和高精度调垂倾角仪监测设备。
本工程逆作法竖向支承立柱一共有321根。针对工程当中的竖同支承立柱的调垂精度,本节做了统计分析,垂直度<1/300的占1%,<1/500的占71%,<1/1000的占28%。
3.2核心筒托换方案
当上下同步逆作施上将建筑上下主体结构施工完毕以后,需要对主楼区域支撑转换梁的竖向格构立往进行逐步拆除,从大底板往上建立竖向剪力墙结构进行托换。
1)主楼区域回筑施工竖向剪力墙结构,施工范围避开格构柱外边200 mm。
2)竖向结构完成并达到设计强度后,拆除边墙4根格构柱,地下2, 3层结构类似,可同时施工。
3)补完上一步格构柱割除位置的竖向剪力墙结构,当补充的竖向剪力墙结构完成并达到设计强度后,再拆除角部4根格构柱,地下2、3层结构类似,可同时施工
4)补完上一步格构柱割除位置的竖向剪力墙结构,当补充竖向剪力墙结构完成并达到设计强度后,拆除其余6根格构柱,地下2层、3层同时施工。
5)补完上一步中格构柱割除位置的竖向剪力墙结构地下2层、3层同时施工。当补充竖向剪力墙结构完成并达到设计强度后,托换结束。
上下同步逆作建造的设计和施工关键技术研究_3
3.3施工进度
针对上下同步逆作的关键施工工况,合理安排工期,总工期为Z7个月。相比顺作法,项目节约工期大约6个月。
3.4信息化应用
通过BIM信息化模型,对上下同步全过程施工工况进行三维模拟,有利于指导施工。将4D施工模拟与施工组织方案相结合,使各项工作的安排变得合理、有效。上下同步逆作法节点复杂,如逆作立柱与梁板节点、逆作立柱与托换梁节点、喇叭口后浇筑节点等需要BIM精细化建模。
上下同步逆作建造的设计和施工关键技术研究_4
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4结语
本文结合工程实践,详细阐述了上下同步逆作法设计和施工关键技术,其中立柱桩选项及设计、逆作B0梁板设计、托梁工况及设计、逆作立柱调垂工艺、核心筒剪力墙回筑技术、进度控制等已形成了一套标准化的设计和施工方法。由于采用上下同步逆作施工,相比顺作法工期缩短了6个月,保证了迪十尼开园前上部形象完成的进度目标。

来源: 逆作法工程中心

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