人防楼梯式出入口工程逆作法施工技术

任瑞合

逆作法是广泛应用于高层建筑深基础施工中的一种新兴的施工工艺，在已应用的典型工程中，取得了良好的社会和经济效益。然而在工程施工平面尺寸小、开挖深度大的附属工程中采用逆作法施工的案例比较少见。本文通过对胜北国际商城人防楼梯式出入口工程采用逆作法施工技术取得的成功经验介绍，为今后类似工程提供借鉴。

1 工程概况

胜北国际商城工程位于全国城市最大小商品批发市场——河北石家庄市南三条地段，建筑面积108 700 m2。工程为框架—剪力墙结构，由两幢塔楼、商业裙房组成，主楼28层，裙楼5层，地下3层，总高度:99.8 m。人防楼梯式出入口工程位于工程北侧(见图1)。北侧商业裙房基坑开挖深度16.7 m。地下3层地面标高为14.4 m。

图1 人防楼梯式出入口工程平面图

2 施工方案选定

受施工场地限制，人防楼梯式出入口工程未随地下主体工程整体施工(见图2，图3)，而是安排在整个楼体装修施工完毕后同室外配套工程一起施工。经过论证确定采取人防墙兼作围护结构逆作法施工。其优点是:工程施工避免了明挖顺作法基坑支护、暴露时间长，影响室外配套工程施工等缺点，且具有施工安全，对周边影响小，节省支护费用及减少施工工序、可与室外配套工程交叉施工缩短施工工期等优点。

图2 人防楼梯式出入口工程的施工

图3 Ⅰ—Ⅰ剖面图

3 逆作法施工

3.1 施工顺序

根据工程实际本工程逆作法共分5个阶段，每个阶段高度控制在2.1 m:第一层土方开挖→第一道人防墙施工→第二层土方开挖→第二道人防墙施工……第四层土方开挖→第一道人防底板(－11.000)、第四道人防墙施工→第五层土方开挖→第二道人防底板(－13.800～－11.000)、第五道人防墙施工→顺作楼梯施工、楼梯顶板。

3.2 施工方法

1)根据工程特点，土方开挖只能采取人工挖掘方式，小型起吊机辅助运输。2)人防墙竖向钢筋每步预留与下层墙连接插筋150 mm插入挤塑板内(见图4)，以便以后与下一层墙立筋单面焊接。3)人防墙混凝土下料口做成喇叭形牛腿(见图5)，新浇筑的混凝土应与下料口平齐，拆模后及时将凸出混凝土剔除并将表面清理干净。4)商品混凝土采用汽车泵送施工。

图4 人防墙体的施工

图5 牛腿设计

4 围护结构稳定性验算

4.1 竖向稳定性

4.1.1 竖向临时支撑体系

由于人防墙兼作围护结构，施工阶段的人防墙外侧紧贴基坑周边的土体，其竖向结构稳定由周边土对人防墙约束——土体摩擦阻力维系。

4.1.2 稳定性

摩擦阻力确定可参照混凝土桩承载力计算公式。

选择土层极限侧阻力标准值(qsik=18 kN/m2)小的第一施工段进行验算;混凝土的重力密度γc=25 kN/m3。

施工段自重:W=40.2×25 kN/m3=1 005 kN。

施工段摩擦阻力:R=99.54 ×18 kN/m2=1 776.6 kN。R/W=1.8，满足稳定要求。

4.2 侧向稳定性

4.2.1 平面模型确定

由上述逆作法施工顺序可知:施工阶段中人防墙侧向稳定性由南北侧长向墙控制。根据施工阶段对人防墙按外压(土压)作用下的两边简支两边固定双向板最不利情况进行内力分析。

4.2.2 稳定性

计算参数:板厚h=0.4 m;混凝土fc=16.7 N/mm2;钢筋HRB400 fc=360 N/mm2;人防墙水平配筋Φ14@180(As=905 mm2);土侧压力系数 K=0.5;土重度 γ =18.5 kN/m3。

1)板长 lx=7.6 m;板高 ly=8.4 m。

土压力最大值q=KγH=77.7 kN/m2(H为板高)。

查表得Mmax=0.016 3ql2x=73.2 kN·m/m。

2)板长 lx=7.2 m;板高 ly=10.4 m。

土压力最大值q=96.2 kN/m2。

查表得Mmax=0.021ql2x=104.7 kN·m/m。所需配筋As=794 mm2＜905 mm2，满足稳定要求。

5 施工技术措施

1)土体开挖过程中，土体局部塌方或遇松散的砂层，在人防墙外侧砌筑240厚砖墙作为人防墙的外模。

2)为提高人防墙竖向稳定性，施工段内水平方向设置止水钢筋支撑(Φ14)且进入土中不小于500 mm(见图4)，水平筋间距1 000。

3)人防墙竖向钢筋单面焊接长度不小于10d(钢筋直径)，不能满足时按双面焊接长度不小于5d。

4)为提高人防墙侧向稳定性，计算参数中混凝土设计强度等级降一级选定;同时混凝土模板拆除时间以留置同条件混凝土试块强度达设计强度80%控制。

5)人防墙上下段新老混凝土结合面，采取二次振捣措施，以提高混凝土密实度，防止施工缝处出现裂缝。

6)工程防水水平方向(底板)严格按照设计要求施工;竖向人防墙防水由外侧改为内侧刚性五层防水抹面。

7)楼梯踏步采用顺作施工，与人防墙连接处的钢筋采用植筋连接。

8)人防墙顶周边设置4个沉降监测点，每天上下午监测次数不少于一次，监控报警值不小于3 mm。

6 结语

1)人防楼梯式出入口工程采取人防墙兼作围护结构逆作法施工较顺作施工节约基坑支护费用近50万元。

2)人防楼梯式出入口工程采取人防墙兼作围护结构逆作法施工，人防墙竖向稳定性由与基坑周边土体摩擦阻力维系实践证明可行，不必另行设置混凝土桩支撑人防墙。

3)按照工程设计要求，合理划分施工段控制高度及稳定性验算中的平面模型选择，确保施工安全。

4)对受施工场地限制，人防楼梯式出入口工程在与室外工程同时施工时，采取人防墙兼作围护结构逆作法施工，既经济又安全，应为最佳方案。

[1]《建筑施工手册》编写组.建筑施工手册[M］.第4版.北京:中国建筑工业出版社，2003.

[2]浙江大学土木系，浙江省建筑设计院，杭州市设计院.简明建筑结构设计手册[M］.北京:中国建筑工业出版社，1988.

[3]GB 50202-2002，建筑地基基础工程施工质量验收规范[S］.