一种逆作土方正作开挖的施工方法

摘要

本发明公开了一种逆作土方正作开挖的施工方法。：该方法在地下工程施工时，先修建用于施工车辆进入地下工作面的临时坡道；通过施工车辆进行地下土方的挖掘和外运；以提高逆作土方的出土效率。本发明利用永久车道出土可实现逆作土方按正作出土的方法，使得出土速率得以加快，解决了逆作法出土大量吊土的弊端，也节省了基坑支护桩的支撑结构及拆除支撑的费用。该技术在该项目的应用有效地缩短了工程的建设工期，同时地下室施工安全稳定，节约了施工成本，施工质量良好。

说明书

技术领域

本发明涉及一种逆作土方正作开挖的施工方法，属于高层建筑地下工程的施工技术领域。

背景技术

在高层建筑下地工程的施工中，传统的施工方法多采用开敞式放坡开挖施工方式，但在市中心进行施工时，由于受到周边建筑的制约无法采用开敞式放坡开挖施工方式。为了解决上述问题，目前在进行高层建筑施工时，其地下工程多采用逆作法施工技术。所谓逆作法施工是由上至下逐层向下进行地下框架的施工。在进行逆作法施工时，一般是垂直向下开挖土方，出土形式是在基坑外用汽车吊将土方吊出基坑，出土速率低、场地污染严重。

在进行广州某工程的施工中，由于地下工程量太大，如果全部采用逆作法施工会严重影响工程进度。为了提高工程进度，拟采用中顺边逆的施工方法，即中间的核心筒采用正作法施工，而核心筒周围的裙房部分则采用逆作法施工。由于地下工程量太大，如仍按传统逆作法施工方式进行土方开挖和外运，出土速率无法满足工程进度要求。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种逆作土方正作开挖的施工方法。以解决裙房部分逆作法施工时出土速率低、场地污染严重的问题。

本发明的技术方案：

一种逆作土方正作开挖的施工方法，该方法在地下工程施工时，先修建用于施工车辆进入地下工作面的临时坡道；通过施工车辆进行地下土方的挖掘和外运。

前述方法中，所述地下土方的挖掘和外运分三阶段进行：第一阶段将临时坡道开挖至负一层梁板底下2.5米处，施工负一层梁板及负一层的永久车道；第二阶段是利用负一层的永久车道开挖负二层和负三层的土方，并施工负二层和负三层梁板以及负三层的永久车道；第三阶段是利用负三层的永久车道，将施工车辆开至负三层开挖负四层和负五层的土方，并施工负四层和负五层梁板；以此类推直到完成最底层梁板的施工。

前述方法中，所述施工车辆包括挖掘机、推土机和运土车；挖掘机以临时坡道底部为起点沿水平方向向内推进开挖，挖进一段距离后，逐渐增加挖掘机数量，多台挖掘机在平面内接力挖掘，将土转至临时坡道底部；推土机械沿永久车道将土推至临时坡道底部储放，夜间通过运土车将土方装车运离现场。

与现有技术相比，本发明利用临时坡道和永久车道实现逆作土方按正作出土，使得出土速率得以加快，解决了逆作法出土大量吊土的弊端，也节省了基坑支护桩的支撑结构及拆除支撑的费用，同时解决了场地狭小的问题，让狭窄的施工场地得以更合理的利用。本发明有效地缩短了工程的建设工期，并可确保地下施工的安全稳定，节约了施工成本，施工质量良好。本发明适用于建设项目周边建筑物多，地质条件复杂且层数大于3层的框架结构地下室施工。本发明可以在保证安全的前提下，提高工程施工的进度及质量。本发明特别适用于已施工桩基础的地下室土方工程量大，工程地质复杂，深大基坑，周边建筑物多，场地狭窄的超深地下室工程，具有广泛的推广应用前景。

附图说明

图1是施工车辆在某层暗挖土方的示意图；

图2是图1的立面图。

图中的标记为：1-地下车库的入口，2-挖掘机，3-临时坡道，4-永久车道，5-核心筒，6-裙房，7-中间支承桩和钢管柱，8-核心筒内的首层梁板，9-裙房的首层梁板，10-运土车。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的任何限制。

一种逆作土方正作开挖的施工方法，该方法在地下工程施工时，先修建用于施工车辆进入地下工作面的临时坡道；通过施工车辆进行地下土方的挖掘和外运。地下土方的挖掘和外运分三阶段进行：第一阶段将临时坡道开挖至负一层梁板底下2.5米处，施工负一层梁板及负一层的永久车道；第二阶段是利用负一层的永久车道开挖负二层和负三层的土方，并施工负二层和负三层梁板以及负三层的永久车道；第三阶段是利用负三层的永久车道，将施工车辆开至负三层开挖负四层和负五层的土方，并施工负四层和负五层梁板；以此类推直到完成最底层梁板的施工。施工车辆包括挖掘机、推土机和运土车；挖掘机以临时坡道底部为起点沿水平方向向内推进开挖，挖进一段距离后，逐渐增加挖掘机数量，多台挖掘机在平面内接力挖掘，将土转至临时坡道底部；推土机械沿永久车道将土推至临时坡道底部储放，夜间通过运土车将土方装车运离现场。

实施例

本例以位于广州市珠江新城核心商务区的富力盈凯广场项目为例，该项目用地面积7942m2，总建筑面积184204 m2，其中地上151573 m2，地下32631 m2，地上65层，地下5层，裙房基坑深度达24.45m，核心筒内基坑深30.9m，塔楼总高度296.5米。主体结构为框架-核心筒结构，核心筒为钢筋混凝土结构，外筒结构为由地下室16根、地上为20根钢管混凝土柱组成竖向支撑体系；外框地下室水平结构采用钢筋混凝土结构、外框地上水平结构采用钢梁压型钢板结构。地下室采用中顺边逆形式的半逆作法施工，也即核心筒采用正作，其基础采用筏板形式；核心筒外裙房部分采用逆作，逆作区基础为桩筏基础，桩基础采用54根人工挖孔桩，桩上底板厚度为700mm。

在该项目中，地下室采用中顺边逆形式的半逆作法施工，核心筒采用正作法施工，筒外裙房部分采用逆作法施工。在进行裙房部分逆作法施工时，裙房的土方开挖和出土方式就是采用的逆作土方正作开挖施工技术。地下室逆作土方工程量大，共约9万方，且周围建筑物多，场地狭窄，其逆作出土的出土速率是逆作法施工的难点和关键点。通过对现场的分析，本例创新性的使用“逆作土方正作开挖施工技术”，也即利用永久车道有组织的进行地下室逆作土方开挖。

本例在具体施工时，如图1所示，先在地下车库的入口1修建用于挖掘机2，推土机和运土车进入地下工作面进行逆作土方正作开挖和土方运出的临时坡道3，并在临时坡道的坡底修建永久车道4，以提高逆作土方的开挖和出土效率。逆作土方正作开挖是针对地下核心筒5周围地下裙房6逆作土方的开挖工程，是在按正作法完成地下核心筒的施工后进行的；在进行核心筒的正作施工时，同时完成核心筒周围地下裙房中间支承桩和钢管柱7的施工，并将核心筒内的首层梁板8与核心筒周围裙房的首层梁板9连成一体作为基坑的水平支撑，然后再进行地下裙房的暗挖施工。临时坡道分阶段逐层向下施工，第一阶段将临时坡道修建至负一层顶梁板以下2.5米处，并在负一层的底面修建用于施工车辆施工的永久车道，永久车道与临时坡道底部连接；第二阶段利用进入负一层底面的永久车道的施工车辆开挖负二层、负三层的土方，同时修建负一层底面至负三层底面的临时坡道同时在负三层底面修建永久车道；第三阶段利用进入负三层底面的永久车道的施工车辆开挖负四层、负五层的土方，同时修建负三层底面至负五层底面的临时坡道同时在负五层底面修建永久车道；以此类推完成裙房的全部逆作施工。暗挖施工是从临时坡道底部为起点沿水平方向向内推进开挖，施工车辆包括挖掘机械、推土机械和运输车辆；挖掘机械在平面内接力挖掘，将土转至临时坡道底部，推土机械沿永久车道推至临时坡道底部储放，夜间通过运输车辆将暗挖土方装车运离现场。在进行暗挖施工时，同时由上至下逐层完成地下裙房各层的梁板的施工，并将各层梁板与事先完成的地下裙房中间的支承桩和钢管柱浇筑成整体，由各层梁板构成地下工程的水平支撑。

根据工程实际情况，对车道结构进行30KN/㎡的荷载要求进行加固设计后，先行施工临时坡道至负一层，并利用负一层的永久车道开挖负二层和负三层的逆作土方；再将临时坡道施工至负三层，并利用负三层的永久车道开挖负四层和负五层的逆作土方。整个逆作土方开挖根据实际情况分为三个阶段进行开挖，由G轴线将各阶段分为南区和北区分别流水开挖出土，第一阶段将临时坡道开挖至负一层板底下2.5米处，施工负一层梁板及负一层的永久车道；第二阶段是利用负一层的永久车道开挖负二层和负三层的土方，并施工负二层和负三层地下室水平梁板结构以及负三层的永久车道；第三阶段是利用负三层的永久车道，将施工车辆开至负三层来开挖负四层和负五层的土方，并施工负四层和负五层水平梁板结构。以下对暗挖各阶段的施工逐一介绍。

 1、暗挖第一阶段出土

土方需要开挖至-8.93m，开挖深度2.45m，包括反压土在内。根据现场情况现场的需要，在西南角修整一条下基坑斜坡临时坡道作为暗挖第一阶段土方开挖的出土斜坡车道，该阶段的临时坡道面采用200厚的C20素混凝土做处理。各分区土方用挖掘机械在临时坡道下装车后直接从该临时坡道运出场外。因此，临时坡道上的首层板需要预留首层楼板8轴以西2m、C轴以南2m后做，待暗挖第一、第二阶段土方出土完成后再完成该部位的首层及负一层的梁板结构。临时坡道按设计完成后，先将核心筒四周挖出运土通道，之后土方开挖按由北向南分区开挖，挖掘机械在平面内接力挖土，将土转至运土通道上，推土机械则可以在永久车道上直接将土方推至临时坡道下储放，夜间在临时坡道下装车运离现场。暗挖第一阶段的土方在开挖前，土方面标高为-6.48m,反压土面为-3.48m。本阶段土方开挖首先将部分土方用于回填至核心筒与核心筒基坑之间的空隙内，以便于施工安全、核心筒支护桩分层破除及挖土方便。回填土方至-11.430m。核心筒支护桩破除至-8.93m。待核心筒支护桩外土方开挖及核心筒支护桩破除至-8.93m后浇筑混凝土垫层，支设架体及模板施工负一层梁板结构。

 2、暗挖第二阶段出土

本阶段主要利用下负一层的永久车道依次开挖负二层、负三层的土方，先开挖负二层的土方，施工负二层的结构；待负二层结构达到设计强度后，拆除负二层结构模板体系，开始开挖负三层的土方，而后施工负三层的水平结构及下负三层的永久车道。

(1)、开挖负二层土方 

土方开挖需要开挖至-13.93m，开挖深度为5m，核心筒支护桩破除至-13.93m。暗挖第二阶段土方暗挖施工必须在该区负一层梁板结构混凝土强度达到设计强度的80％以上，该区梁板结构模板及模板支撑系统拆除完毕并清理好现场后才能进行。该阶段土工开挖到设计标高后，同样浇筑混凝土垫层，搭设架体及模板施工负二层梁板结构，待本层梁板结构混凝土达到设计强度以后，方可拆除架体及模板，进行下一阶段的施工。负二层各区土方开挖顺序及工况图如下图2所示。 

（2）、开挖负三层土方

待负二层梁板结构达到设计强度后，组织拆除负二层梁板模板支撑体系拆除，拆除完毕后，立即进行负三层土方开挖，该层土方开挖也是利用负一层的车道进行出土。该阶段土方开挖至-18.23米，挖土深度为4.3米，核心筒支护桩破除至同一高度-18.23m。土方开挖至设计标高后浇筑混凝土垫层，搭设支撑架体及模板施工负三层梁板结构。

 3、暗挖第三阶段出土

负三层的梁板结构达到设计强度后，拆除支撑架体及模板，为暗挖第三阶段的出土做准备。暗挖第三阶段挖除负四层、负五层土方，该层土方开挖利用负三层至负一层的车道进行出土。该阶段土方开挖至底板底-24.450米，挖土深度为6.22米，本阶段先施工底板结构，再施工负四层梁板结构。