CN108612129B - 基于可周转钢平台的逆作法施工方法 - Google Patents

基于可周转钢平台的逆作法施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于可周转钢平台的逆作法施工方法，所述方法包括围护桩施工步骤、钢立柱施工步骤、挖土步骤、钢平台装配步骤、模架支设及同步挖土步骤、梁板浇筑及同步挖土步骤、钢平台周转装配循环施工步骤、负N‑1层模架及钢平台拆除及底板施工步骤、负N层模架支设步骤及负N层梁板浇筑步骤；借此，通过先在土体中打入钢立柱，再于挖土至适当深度时布置装配式钢平台作为支设模架的基础结构，进而使支设模架、浇筑梁板及梁板柱等上部结构施工与下部挖土施工能够同步进行，解决了传统逆作法施工周期长的技术问题，并确实加快施工进度。此外，所述装配式钢平台还能在浇筑完成梁板及梁板柱后向底下一层周转使用，实现降低单个项目成本的目的。

Description

基于可周转钢平台的逆作法施工方法
技术领域
本发明涉及逆作法施工技术领域，具体来说涉及一种基于可周转钢平台的逆作法施工方法。
背景技术
逆作法施工技术的原理是将高层建筑地下结构自上往下逐层施工，即沿建筑物地下室四周施工连续墙或密排桩，作为地下室外墙或基坑的围护结构，同时在建筑物内部有关位置，施工楼层中间支撑桩，从而组成逆作的竖向承重体系，随之从上向下挖一层土方，一同土模浇筑一层地下室梁板结构，当达到一定强度后，即可作为围护结构的内水平支撑，以满足继续往下施工的安全要求。与此同时，由于地下室顶面结构的完成，也为上部结构施工创造了条件，所以也可以同时逐层向上进行地上结构的施工。
值得注意的是，传统的地下多层逆作法中，挖土工序采用地下室首层楼板结构完成后，由专用取土设备与人力相结合在楼板底下挖土，挖至下一层楼板标高后，浇筑该层楼板结构，然后再用相同方法挖土，浇筑楼板，如此直至地下室大底板完成。然而，采用前述传统逆作法时，必须等某层楼板结构完成后方可进行下一层取土，存在施工周期上较长的问题，有待进一步改进。
发明内容
鉴于上述情况，本发明提供一种基于可周转钢平台的逆作法施工方法，通过先在土体中打入钢立柱，再于挖土至适当深度时布置装配式钢平台作为支设模架的基础结构，进而使上部结构(支设模架、浇筑梁板及梁板柱)与下部挖土同步进行，解决了传统逆作法施工周期长的技术问题，并确实加快施工进度。此外，所述装配式钢平台还能在浇筑完成梁板及梁板柱后向底下一层周转使用，实现降低单个项目成本的目的。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是提供一种基于可周转钢平台的逆作法施工方法，所述逆作法施工用以从土体地面向下施工形成负N层地下结构；其中，所述方法的步骤包括：
围护桩施工步骤：在土体中施工形成围护桩，所述围护桩围设形成逆作法施工区域；
钢立柱施工步骤：在所述逆作法施工区域中，对应预设支撑柱体位置，将钢立柱施工插入土体中；
挖土步骤：在逆作法施工区域内，从土体表面向下挖土至适当深度后，形成预挖空间；
钢平台装配步骤：在所述预挖空间内装配钢平台，将所述钢平台的两端可拆卸地安装于相邻的二钢立柱之间或者钢立柱与围护桩之间，并使钢平台与土体表面间隔一段距离；
模架支设及同步挖土步骤：在钢立柱上部进行模架的支设施工，并同步在钢立柱下部进行下一层预挖空间的开挖施工；
梁板浇筑及挖土步骤：在钢立柱上部进行梁板浇筑施工，并在钢立柱下部继续下一层预挖空间的开挖施工；
钢平台周转装配循环施工步骤：待梁板混凝土强度达到预设值、下一层预挖空间达到适当深度并拆除模架后，将钢立柱周转至所述下一层预挖空间，再按照所述钢平台装配步骤、所述模架支设及同步挖土步骤、所述梁板浇筑及同步挖土步骤及所述钢平台装配步骤循环作业，直到开挖形成所述地下结构的负N层预挖空间，并完成负N-1层地下结构的梁板浇筑及同步挖土步骤；
负N-1层模架及钢平台拆除及底板施工步骤：将负N-1层模架及钢平台拆除移出所述地下结构后，在负N层的土体表面施工形成基础底板；
负N层模架支设步骤：在所述基础底板上支设负N层模架；
负N层梁板浇筑步骤：进行负N层梁板浇筑施工，完成后拆除所述负N层模架，完成逆作法施工。
本发明的施工方法实施例中，于所述钢平台周转装配循环施工步骤，所述钢平台在与所述围护桩及/或钢立柱分离后，采用局部或整体升降的方式下滑周转到下一层预挖空间的制定标高位置后进行装配。
本发明的施工方法实施例中，于所述钢平台装配步骤，所述钢平台采用螺栓与所述钢立柱、围护桩连接。
本发明的施工方法实施例中，所述梁板浇筑及同步挖土步骤还包括在完成梁板浇筑施工后，以混凝土包裹所述钢立柱以形成钢骨混凝土柱。
本发明的施工方法实施例中，所述钢立柱为H型钢柱，所述钢平台为H型钢梁。
本发明的施工方法实施例中，于所述挖土步骤，开挖的土层深度达到3米后，可进行所述钢平台装配步骤。
本发明的施工方法实施例中，于所述钢平台装配步骤，当所述钢平台安装在负一层时，所述钢平台设于邻近土体表面且靠近负一层预挖空间中部高度的位置；当所述钢平台安装在其他层时，所述钢平台设于该层预挖空间的中部高度位置。
本发明的施工方法实施例中，所述钢平台装配步骤，还包括预留出土洞口，用以运出挖除的土体、模架或钢平台。
本发明的施工方法实施例中，于所述梁板浇筑及同步挖土步骤，所述下一层预挖空间的开挖施工在所述梁板浇筑施工完成后进行。
本发明的施工方法实施例中，于所述梁板浇筑及同步挖土步骤，所述下一层预挖空间的开挖施工与所述梁板浇筑施工同步进行。
本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：
(1)本发明通过前述施工方法，钢平台在支设完成之后，能够同时进行平台上部模架支设、钢筋混凝土浇筑工程以及平台下部的土体开挖，解决了传统法中必须等上部结构施工完成后才能取下部土体的弊端，可大大节约工期。
(2)本发明通过采用工具式可装配拆卸的钢平台作为水平向支撑，能够同时实现了上部结构和下部取土的同步进行，加快了施工进度。
(3)本发明的钢平台为装配式结构，可周转使用，通过周转可以降低单个项目的成本。
(4)本发明的通过采用H型钢作为钢立柱，在打入土体后，在施工过程中可作为钢平台的竖向支撑构件，并在后期使钢立柱在包覆混凝土形成型钢混凝土柱，相较于传统的格构柱具有更高的承载力。
(5)本发明的钢平台通过螺栓与围护桩或钢立柱连接，方便拆卸和周转，提升施工效率。
(6)本发明采用钢平作为模架系统支撑操作面，使得地下室可以采用先支模板再浇筑混凝土的施工工序进行开展，类似于地上结构的施工，加快施工效率。
本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明和权利要求得以充分体现，并可通过所附权利要求中特地指出的手段、装置和它们的组合得以实现。
附图说明
图1是本发明实施例中围护桩的施工状态示意图。
图2是本发明实施例中钢立柱的施工状态示意图。
图3是本发明实施例中负一层挖土的施工状态示意图。
图4是本发明实施例中负一层钢平台装配的施工状态示意图。
图5是本发明实施例中负一层模架支设及同步挖土的施工状态示意图。
图6是本发明实施例中负一层梁板浇筑及同步挖土的施工状态示意图。
图7是本发明实施例中负二层钢平台装配、模架支设及同步挖土的施工状态示意图。
图8是本发明实施例中负二层梁板浇筑及同步挖土的施工状态示意图。
图9是本发明实施例中循环前述步骤至负N-1层(倒数第二层)钢平台装配、模架支设及同步挖土的施工状态示意图。
图10是本发明实施例中负N-1层梁板浇筑及同步挖土的施工状态示意图。
图11是本发明实施例中负N-1层模架及钢平台拆除及底板施工的施工状态示意图。
图12是本发明实施例中负N层模架支设的施工状态示意图。
图13是本发明实施例中负N层梁板浇筑的施工状态示意图。
附图标记与部件的对应关系如下：
围护桩10；钢立柱20；负一层梁板柱21；负二层梁板柱22；负N-1层梁板柱23；负N层梁板柱24；钢平台30；负一层模架41；负二层模架42；负N-1层模架43；负N层模架44；负一层梁板45；负二层梁板46；负N-1层梁板47；负N层梁板48；基础底板50；逆作法施工区域A；负一层预挖空间R1；负二层预挖空间R2；负N-1层预挖空间R3；负N层预挖空间R4。
具体实施方式
在这里将公开本发明的详细的具体实施方案。然而应当理解，所公开的实施方案仅仅是本发明的典型例子，并且本发明可以通过多种备选形式来实施。因此，这里所公开的具体结构和功能细节不是限制性的，仅是以权利要求为原则，作为向本领域技术人员说明不同实施方式的代表性原则。
为利于对本发明的了解，以下结合附图及实施例进行说明。
本发明提供一种基于可周转钢平台的逆作法施工方法，所述逆作法施工用以从土体地面向下施工形成负N层地下结构；所述方法的步骤包括围护桩施工步骤、钢立柱施工步骤、挖土步骤、钢平台装配步骤、模架支设及同步挖土步骤、梁板浇筑及同步挖土步骤、钢平台周转装配循环施工步骤、负N-1层模架及钢平台拆除及底板施工步骤、负N层模架支设步骤及负N层梁板浇筑步骤。其中：
所述围护桩施工步骤：参阅图1，在土体中施工形成围护桩10，所述围护桩10围设形成逆作法施工区域A。在此步骤中，围护桩10的施工可采用基坑施工中的传统做法，以起到止水帷幕和挡土的作用，以方便后续在逆作法施工区域A中的土体开挖。
所述钢立柱施工步骤：参阅图2，在所述逆作法施工区域A中，对应预设支撑柱体位置，将钢立柱20施工插入土体中。在此步骤中，钢立柱20的作用在于为后续装配的钢平台30提供竖向支撑；钢立柱20的设置位置较佳为结构设计图中地下室柱子位置。传统地下结构的竖向支撑一般采用格构柱，本发明方法通过采用H型钢柱，能够进一步加强柱体的竖向刚度，减小施工期间柱子变形，从而减小楼板整体竖向刚体位移的问题。此外，在后续梁板施工结束后，所述钢立柱20可再以混凝土包裹，形成钢骨混凝土柱，能有效提高施工阶段的承载力。
所述挖土步骤：参阅图3，在逆作法施工区域A内，从土体表面向下挖土至适当深度后，形成预挖空间。在此步骤中，开挖的土层深度达到3米或大于3米后，即可进行后续的钢平台装配步骤。
所述钢平台装配步骤：参阅图4，在所述预挖空间内装配钢平台30，将所述钢平台30的两端可拆卸地安装于相邻的二钢立柱20之间或者钢立柱20与围护桩10之间，并使钢平台30与土体表面间隔一段距离。在此步骤中，工具式钢平台30的装配目的在于作为后续模架体系的支撑平台，且所述钢平台30为H型钢梁，以在水平方向上对模架形成有效的承载力。
进一步地，在所述钢平台装配步骤中，所述钢平台30的两端采用螺栓与相邻的二钢立柱20及相邻的钢立柱20与围护桩10进行可拆卸装配连接，使钢平台30能够便于拆卸和周转。
进一步地，在所述钢平台装配步骤中，当所述钢平台30安装在负一层时，所述钢平台30较佳设于邻近土体表面且靠近负一层预挖空间中部高度的位置；当所述钢平台30安装在负二层至负N层时，所述钢平台30则较佳设于该层预挖空间的中部高度位置。
进一步地，在所述钢平台装配步骤中，还包括在装配钢平台30时预留出土洞口，以便于钢平台30平台搭设结束的区域继续挖土用，并用以运出挖除的土体或拆除的模架和钢平台30。
所述模架支设及同步挖土步骤：参阅图5，在钢立柱20上部进行模架的支设施工，并同步在钢立柱20下部进行下一层预挖空间的开挖施工。在此步骤中，工具式钢平台30搭设结束的区域，可同时进行上部模架的施工和底部土体的继续开挖。由于传统工法只能在完成上层楼板以形成支撑后才能继续向下挖土，本发明通过钢平台30的装配及周转使用，实现了交叉作业，有效加快了施工进度。所述模架用于浇筑形成梁板。
所述梁板浇筑及挖土步骤：参阅图6，在钢立柱20上部进行梁板浇筑施工，并在钢立柱20下部继续下一层预挖空间的开挖施工。在此步骤中，所述下一层预挖空间的开挖施工可以在所述梁板浇筑施工完成后再进行，或者，在工期较紧时，也可以同步进行所述下一层预挖空间的开挖施工与所述梁板浇筑施工。此外，在此步骤中可以继续进行钢平台30底部的土体开挖，土体开挖深度以达到下一层预挖空间的中部为宜。
进一步地，在所述梁板浇筑及同步挖土步骤中，还包括在完成梁板浇筑施工后，以混凝土包裹所述钢立柱20以形成钢骨混凝土柱，所述钢骨混凝土柱构成地下结构的梁板柱。
所述钢平台周转装配循环施工步骤：参阅图7至图10，待梁板混凝土强度达到预设值、下一层预挖空间达到适当深度并拆除模架后，将钢立柱20周转至所述下一层预挖空间，再按照所述钢平台装配步骤、所述模架支设及同步挖土步骤、所述梁板浇筑及同步挖土步骤及所述钢平台装配步骤循环作业，直到开挖形成所述地下结构的负N层预挖空间，并完成负N-1层地下结构的梁板浇筑及同步挖土步骤。在此步骤中，较佳在梁板混凝土强度达到设计值的70％以上后拆除模架。
进一步地，在所述钢平台周转装配循环施工步骤中，所述钢平台30在与所述围护桩10及/或钢立柱20分离后，采用局部或整体升降的方式下滑周转到下一层预挖空间的制定标高位置后进行装配。
所述负N-1层模架及钢平台拆除及底板施工步骤：参阅图11，将负N-1层模架及钢平台30拆除移出所述地下结构后，在负N层的土体表面施工形成基础底板50。
所述负N层模架支设步骤：参阅图12，在所述基础底板50上支设负N层模架。
所述负N层梁板浇筑步骤：参阅图13，进行负N层梁板浇筑施工，完成后拆除所述负N层模架，完成逆作法施工。
以上说明了本发明基于可周转钢平台的逆作法施工方法的主要方法步骤，以下请配合参阅图1至图13，说明本发明逆作法施工方法的应用于负一层至负N层的实施例。其中，地下结构的各层空间由梁板与梁板之间间隔的空间界定形成；以下提及的各层预挖空间是指开挖过程中，为了便于进行钢平台30、模架搭设而形成的施工空间，不等同于地下结构的各层实际空间高度；且在向下开挖过程中，预挖空间主要以钢平台30设置高度位置分为上部及下部，上层预挖空间的下部与下层预挖空间的上部会形成重叠。
图1显示了实施例的围护桩施工步骤。在土体中施工围护桩10以形成止水帷幕，用以起到止水和挡土作用。所述围护桩10围设形成逆作法施工区域A。
图2显示了实施例的钢立柱施工步骤。根据地下结构设计图中地下室柱子位置设置钢立柱20，以和后续装配的钢平台30连接并提供竖向支撑。
图3显示了实施例的负一层挖土步骤。在逆作法施工区域A内，从土体地面向下挖土至达到3米深后，形成负一层的预挖空间R1。
图4显示了实施例的负一层钢平台装配步骤。在所述负一层预挖空间R1内装配钢平台30，使所述钢平台30的两端可拆卸地安装于相邻的二钢立柱20之间或者钢立柱20与围护桩10之间；所述钢平台30的架设于邻近土体但靠近负一层预挖空间R1中部附近的高度位置；搭设钢平台30时预留出土洞口(图未示)。
图5显示了实施例的负一层模架支设及同步挖土步骤。在完成装配的钢平台30上部支设负一层模架41，同时在钢平台30下部进行挖土作业，以实现交叉作业，加快施工进度。
图6显示了实施例的负一层梁板浇筑及同步挖土步骤。通过完成支设的负一层模架41进行负一层梁板45以及负一层梁板柱21(由对应负一层的钢立柱20包裹混凝土构成)的浇筑作业；并继续进行钢平台30底部的土方开挖以形成负二层预挖空间R2(如图7)；在此步骤中，所述土体开挖深度以达到所述负二层预挖空间R2的一半为宜。
图7显示了实施例的负二层钢平台装配、模架支设及同步挖土步骤。待负一层的梁板混凝土强度达到设计值70％以上，且负二层预挖空间R2的开挖深度达到要求后，即可将钢平台30逐一拆下并往负二层预挖空间R2周转装配，所述钢平台30较佳设于负二层预挖空间R2中部的高度位置；待钢平台30装配完成后，在钢平台30上部支设负二层模架42；此外，在装配钢平台30、支设负二层模架42的同时，继续开挖负二层预挖空间R2。
图8显示了实施例的负二层梁板浇筑及同步挖土步骤。通过完成支设的负二层模架42进行负二层梁板46以及负二层梁板柱22(由对应负二层的钢立柱20包裹混凝土构成)的浇筑作业；并继续进行钢平台30底部的土方开挖以形成下一层预挖空间；在此步骤中，所述土体开挖深度以达到下一层预挖空间的一半为宜。
图9显示了实施例的循环前述步骤至负N-1层(倒数第二层)钢平台装配、模架支设及同步挖土步骤。按照前续施工工序循环作业直至负N-1层完成钢平台30及负N-1层模架43的搭设，同时继续进行负N-1层预挖空间R3的开挖。循环步骤包括钢平台装配步骤、所述模架支设及同步挖土步骤、所述梁板浇筑及同步挖土步骤及所述钢平台装配步骤。
图10显示了实施例的负N-1层梁板浇筑及同步挖土步骤。通过完成支设的负N-1层模架43进行负N-1层梁板47以及负N-1层梁板柱23(由对应负N-1层的钢立柱20包裹混凝土构成)的浇筑作业；并继续进行钢平台30底部的土方开挖以形成负N层预挖空间R4。在此步骤中，由于负N层为最底层，其开挖深度以其他层开挖深度的一半为宜。
图11显示了实施例的负N-1层模架及钢平台拆除及底板施工步骤。待负N-1层梁板47的混凝土强度达到设计值70％以上，且负N层预挖空间R4的开挖深度达到要求后，将负N-1层模架43及钢平台30拆除移出所述地下结构，接着在负N层底部的土体表面施工形成基础底板50。
图12显示了实施例的负N层模架支设步骤。在所述基础底板50上支设负N层模架44。
图13显示了实施例的负N层梁板浇筑步骤。通过完成支设的负N层模架44进行负N层梁板48以及负N层梁板柱24(由对应负N层的钢立柱20包裹混凝土构成)的浇筑作业；完成浇筑作业后拆除并除出所述负N层模架44，完成本发明基于可周转钢平台的逆作法施工。
以上结合附图及实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于可周转钢平台的逆作法施工方法，所述逆作法施工用以从土体地面向下施工形成负N层地下结构；其特征在于，包括：
围护桩施工步骤：在土体中施工形成围护桩，所述围护桩围设形成逆作法施工区域；
钢立柱施工步骤：在所述逆作法施工区域中，对应预设支撑柱体位置，将钢立柱施工插入土体中；
挖土步骤：在逆作法施工区域内，从土体表面向下挖土至适当深度后，形成预挖空间；
钢平台装配步骤：在所述预挖空间内装配钢平台，将所述钢平台的两端可拆卸地安装于相邻的二钢立柱之间或者钢立柱与围护桩之间，并使钢平台与土体表面间隔一段距离；
模架支设及同步挖土步骤：在钢平台上部进行模架的支设施工，并同步在钢平台下部进行下一层预挖空间的开挖施工；
梁板浇筑及同步挖土步骤：在钢平台上部进行梁板浇筑施工，并在钢平台下部继续下一层预挖空间的开挖施工；
钢平台周转装配循环施工步骤：待梁板混凝土强度达到预设值、下一层预挖空间达到适当深度并拆除模架后，将钢平台周转至所述下一层预挖空间，再按照所述钢平台装配步骤、所述模架支设及同步挖土步骤、所述梁板浇筑及同步挖土步骤及所述钢平台装配步骤循环作业，直到开挖形成所述地下结构的负N层预挖空间，并完成负N-1层地下结构的梁板浇筑及同步挖土步骤；
负N-1层模架及钢平台拆除及底板施工步骤：将负N-1层模架及钢平台拆除移出所述地下结构后，在负N层的土体表面施工形成基础底板；
负N层模架支设步骤：在所述基础底板上支设负N层模架；
负N层梁板浇筑步骤：进行负N层梁板浇筑施工，完成后拆除所述负N层模架，完成逆作法施工。
2.根据权利要求1所述的基于可周转钢平台的逆作法施工方法，其特征在于：
于所述钢平台周转装配循环施工步骤中，所述钢平台在与所述围护桩及/或钢立柱分离后，采用局部或整体升降的方式下滑周转到下一层预挖空间的制定标高位置后进行装配。
3.根据权利要求1或2所述的基于可周转钢平台的逆作法施工方法，其特征在于：
于所述钢平台装配步骤中，所述钢平台采用螺栓与所述钢立柱、围护桩连接。
4.根据权利要求1所述的基于可周转钢平台的逆作法施工方法，其特征在于：
所述梁板浇筑及同步挖土步骤中，还包括在完成梁板浇筑施工后，以混凝土包裹所述钢立柱以形成钢骨混凝土柱。
5.根据权利要求1或4所述的基于可周转钢平台的逆作法施工方法，其特征在于：
所述钢立柱为H型钢柱，所述钢平台为H型钢梁。
6.根据权利要求1所述的基于可周转钢平台的逆作法施工方法，其特征在于：
于所述挖土步骤中，开挖的土层深度达到3米后，可进行所述钢平台装配步骤。
7.根据权利要求6所述的基于可周转钢平台的逆作法施工方法，其特征在于：
于所述钢平台装配步骤中，当所述钢平台安装在负一层时，所述钢平台设于邻近土体表面且靠近负一层预挖空间中部高度的位置；当所述钢平台安装在其他层时，所述钢平台设于该层预挖空间的中部高度位置。
8.根据权利要求1所述的基于可周转钢平台的逆作法施工方法，其特征在于：
所述钢平台装配步骤中，还包括预留出土洞口，用以运出挖除的土体、模架或钢平台。
9.根据权利要求1所述的基于可周转钢平台的逆作法施工方法，其特征在于：
于所述梁板浇筑及同步挖土步骤中，所述下一层预挖空间的开挖施工在所述梁板浇筑施工完成后进行。
10.根据权利要求1所述的基于可周转钢平台的逆作法施工方法，其特征在于：
于所述梁板浇筑及同步挖土步骤中，所述下一层预挖空间的开挖施工与所述梁板浇筑施工同步进行。
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