逆作法施工對主體結構地下室外墻設計影響研究

唐 小 輝

(上海現(xiàn)代建筑設計集團上海建筑設計研究院有限公司,上海 200041)

逆作法施工對主體結構地下室外墻設計影響研究

唐 小 輝

(上?，F(xiàn)代建筑設計集團上海建筑設計研究院有限公司,上海 200041)

簡述了某設計大廈工程項目的現(xiàn)場情況，結合該項目的特點，從圍護墻豎向承載力、圍護墻與底板、內襯墻、樓層梁板的連接等方面闡述了兩墻合一地下室外墻的設計注意事項，并對逆作法外墻設計作了總結，以期為類似工程施工提供借鑒。

逆作法，地下室，圍護墻，連接，底板

隨著中國經濟的發(fā)展，越來越多的大型地下商場及地下交通樞紐在建造，考慮到場地條件、工期進度及造價等因素，采用逆作法的項目在逐漸增加。與傳統(tǒng)的深基坑施工方法相比，逆作法具有保護環(huán)境、節(jié)約社會資源、縮短建設周期等諸多優(yōu)點。

所謂逆作法，就是將常規(guī)的深基礎工程施工工序顛倒過來，待基礎工程樁及圍護結構施工完成以后，就由上而下逆向施工建筑地下主體結構，最后施工基礎筏板。本文主要從主體結構設計人員的角度并結合上海某設計大廈項目分析研究逆作法對主體結構地下室外墻設計的影響。

1 某設計大廈工程項目概況

上海某設計大廈是由1棟13層～18層辦公塔樓及其南側2層的裙房構成，總建筑面積59 427 m2，其中地下建筑面積28 000 m2。辦公樓主體建筑采用鋼筋混凝土框架—剪力墻結構體系，裙房采用鋼筋混凝土框架結構。整個地下室共有3層，地下1層層高6.4 m，地下2層、3層層高均為3.7 m。本工程采用筏板基礎，底板面結構標高-14.000 m，底板厚度：在主樓區(qū)域大部分為1.5 m厚(局部為2.0 m厚)，純地下室區(qū)域底板厚度為1.0 m厚。地下室外墻采用兩墻合一做法，外墻為地下連續(xù)墻，厚度1 000 mm，內襯墻為600 mm厚的混凝土墻。樁基采用鋼筋混凝土鉆孔灌注樁：主樓下樁徑800，抗壓樁樁端持力層為⑨1層灰色粉砂夾粉質粘土，樁長52 m；純地下室及裙樓下采用樁徑700，抗拔樁，樁端持力層為⑤3-1(或⑤3-2)層灰色粉質粘土，樁長32 m。

2 兩墻合一地下室外墻的設計注意事項

2.1 圍護墻的豎向承載力

對于上部沒有主樓區(qū)域的純地下室部分，豎向荷載包括邊跨的豎向荷載及內襯墻的自重等由地下連續(xù)墻來承受，正常情況下是沒有問題，因為地下連續(xù)墻需要深入底板以下穩(wěn)定土層，且有一定的插入比，同時地下連續(xù)墻下部一般要注漿，因此對于純地下室區(qū)域的地下連續(xù)墻可以承受一部分的豎向荷載，原來布置在地下室外墻下面的樁可以內移一定距離，一般移動2 m左右不影響樁基施工即可。對于主體結構設計方需要計算圍護墻的豎向承載力，可根據(jù)正常樁基計算圍護墻在底板以下的側阻力和端阻力，計算側阻力可取連續(xù)墻兩側面積乘以勘察報告中的鉆孔灌注樁的極限側阻力特征值，計算端阻力可取連續(xù)墻底部面積乘以極限端阻力特征值，可較保守不計注漿引起的承載力的提高。另外要估算地下連續(xù)墻的沉降計算值是否和主體結構樁基沉降計算值相近，盡量減少不均勻沉降而造成底板附加應力。

對于主樓高層區(qū)域，例如本項目在西北部分的地下室外墻和上部結構的剪力墻重合，因該部分墻體地面以上有18層，原結構設計需要兩排樁，如改由地下連續(xù)墻來承擔就不夠了，這種情況下只能把地下連續(xù)墻和原地下室外墻脫開，退至樁外側一定距離，以保證樁基施工。

2.2 圍護墻與底板的連接

地下連續(xù)墻在基礎底板位置需要和主體結構的底板相連，這部分是逆作法結構連接的關鍵部位。逆作法應先行施工地下室連續(xù)墻，一般是在地下連續(xù)墻的鋼筋籠上根據(jù)主體結構底板配筋的大小、間距及豎向位置預留鋼筋套筒。

套筒預留位置的精度要求較高，但現(xiàn)場施工困難較大，主要是因為逆作法施工地下連續(xù)墻時地下室未挖土或僅僅在頂部局部深度挖土，鋼筋籠是從頂部吊入預先成槽的槽段內，且是根據(jù)槽段尺寸一幅一幅吊裝的。對于層數(shù)較多的地下室，如本項目有3層地下室，地下室底板面標高為-14.00 m，鋼筋籠就很長，套筒在豎向位置不容易預留精確，或者是受地下連續(xù)墻澆搗或混凝土自重的影響，等到開挖到底板范圍時才發(fā)現(xiàn)預留套筒位置偏置，這時候只能通過連續(xù)墻植筋方式來連接底板鋼筋，連接不可靠，且增加造價。連續(xù)墻的精度要求比一般主體結構墻要求低(連續(xù)墻的垂直允許偏差為1/300，而一般墻體的垂直度要求應達到全高的1/1 000)，因此在套筒預留節(jié)點，主體結構設計方一定要考慮到這種情況，并設計出套筒預留加固節(jié)點，套筒需要和地下連續(xù)墻縱橫向同時焊接，并局部加鋼板或鋼筋條將整排套筒固定在一起，防止安裝過程中或混凝土澆搗過程中的套筒錯位問題，這部分主體結構設計方應該出設計節(jié)點圖來指導施工，確保工程質量。預留套筒解決底板鋼筋與地下連續(xù)墻的連接問題，但一般不考慮縱向鋼筋的抗剪作用，底板抗剪一般是在地下連續(xù)墻的內側設置抗剪槽來實現(xiàn)的。底板承受的剪力主要是各層邊跨恒活荷載通過內襯混凝土墻傳到底板上，另外還有地下連續(xù)墻與內側工程樁的差異沉降而帶來的附加剪力?？辜舨垡话憧筛鶕?jù)底板厚度沿著底板厚度方向設置2道～4道方形軟木，等施工到底板時鑿出軟木，地下連續(xù)墻局部形成齒狀，與底板可以很好的咬合在一起，并增加地下水的滲流路徑，減少底板與外墻連接處節(jié)點滲水的概率。

2.3 圍護墻與樓層梁板的連接

地下連續(xù)墻與樓層梁板連接有兩種：1)在地下連續(xù)墻內側在樓層對應處增設分布鋼筋，用于錨入內襯墻的暗梁內，主體結構的梁板鋼筋也是錨入暗梁內；2)在地下連續(xù)墻內側對應部位預留主體地下結構的梁板縱筋，分布鋼筋或梁板縱筋應先彎折在地下連續(xù)墻的保護層內，等施工到相應樓層處再扳直，和主體結構縱筋搭接或機械連接。

對于前者，可認為主體地下室結構端跨的恒活荷載是傳到內襯墻，通過內襯墻傳到基礎底板，再傳給地下連續(xù)墻的；對于后者，可認為主體地下室結構端跨的恒活荷載是每層直接傳至地下連續(xù)墻，內襯墻不承擔豎向荷載。因后者對端跨梁鋼筋預留位置要求較高，且梁端縱筋往往很密，直徑很大，后期不易彎折，故采用前者的情形較多，但必須驗算底板的抗剪內力，并加強其抗剪構造措施。本項目是采用前者連接方式。

采用前者連接進行設計時，應根據(jù)端跨荷載來估算內襯墻內暗梁的尺寸及配筋，估算暗梁側面和地下連續(xù)墻連接的分布鋼筋的數(shù)量，并采用一定的抗剪措施及防水構造，這部分和底板連接處構造類似，只不過不需要像底板要求那樣高。

2.4 圍護墻與內襯墻的連接

地下連續(xù)墻采用成槽機械進行成槽，并采用泥漿護壁，總的來說連續(xù)墻表面不如用支模澆筑的混凝土墻平整，因此在施工內襯墻之前，需要把地下連續(xù)墻內側的浮漿、松土等清理干凈，并鑿平，保證內襯墻的厚度。內襯墻和地下連續(xù)墻在底板及各層處由梁縱筋貫通連接，一般的防水卷材防水效果比較難保證，通常采用膨潤土防水毯，效果較好。

地下連續(xù)墻是一幅一幅間隔施工的，后續(xù)槽段和先期施工完畢的槽段之間接頭是地墻最薄弱的位置，也是最容易滲水的地方。盡管圍護設計方設計接頭有柔性接頭和剛性接頭，但是因為地墻水平鋼筋無法貫通，還是容易漏水，特別是在地下室最下層壓力最大處。這部分在內襯墻施工前必須先采取必要措施止水。

地墻接頭處預留鋼筋或鋼筋套筒很困難，也留不準，通常是在接頭兩端靠近接頭部位多預留鋼筋，補償接頭部位缺失的鋼筋。接頭處地墻鋼筋較少，混凝土澆搗不如墻段其他位置密實，因此后植筋也不是很可靠，主體結構設計方還是應該在接頭兩側多預留鋼筋，把底板或樓板荷載傳到接頭兩端。

地下連續(xù)墻與內襯墻緊貼，從地下室穿到室外的設備管井或地下連通口需要同時穿透兩墻，內襯墻后施工，可在支模時設置設備鋼套管，并在洞口周邊增加暗梁暗柱加固洞口，但地墻是先期施工的，這些預留的鋼套管和暗梁暗柱的鋼筋要預先和地墻的鋼筋籠固定好一起澆在地墻內，后期再鑿出洞口。

3 某設計大廈逆作法外墻設計總結

因為逆作法是圍護結構和主體結構相結合的，所以作為主體結構設計方應和圍護設計方密切配合溝通，才能順利設計。作為主體結構設計方，應把涉及到主體結構的那部分結構按照主體結構的抗震要求、構造要求及耐久性等要求來設計；對于相結合那部分，如地下室兩墻合一，應該校核其承載力及沉降是否滿足主體結構正常使用要求，如果不滿足應和圍護設計溝通，脫開兩墻；對于由于圍護結構而造成的受力情況與正常使用不一致的情況，如車道處的外墻受力，應按包絡進行設計。

[1] 翁其平,王衛(wèi)東.超深圓形基坑逆作法“兩墻合一”地下連續(xù)墻設計[J].建筑結構學報,2010(5):188-194.

[2] 王建新.地下連續(xù)墻關鍵技術淺談[J].應用能源技術,2009(9):7-9.

Effect research of top-down construction method for the basement wall design of the main structure

Tang Xiaohui

(ShanghaiArchitecturalDesignInstituteLimitedCompany,ShanghaiModernArchitecturalDesignGroup,Shanghai200041,China)

This paper briefly analyzed the site situation of a design building project, combining with the characteristics of the project, from the retaining wall vertical bearing capacity, retaining wall and bottom plate, inner wall, floor beams connection and other aspects elaborated the design matters needing attention of basement external wall with two walls in one, and summarized the inverse method exterior wall design, in order to provide reference for similar engineering construction.

reverse method, basement, retaining wall, connection, bottom plate

2014-11-28

唐小輝(1979- )，男，工程師

1009-6825(2015)04-0044-02

TU318

A