建筑工程地下室钢结构逆作法施工工法

荣誉表彰

2008年01月31日，中华人民共和国住房和城乡建设部发布《关于公布2005-2006年度国家级工法的通知》建质[2008]22号，《建筑工程地下室钢结构逆作法施工工法》被评定为2005-2006年度国家一级工法。 2100433B

预应力抗浮锚杆逆作法施工工法适用范围

《预应力抗浮锚杆逆作法施工工法》该工法适用于地下室抗浮锚杆的施工，尤其适用于工期紧、抗浮锚杆施工工期长的工程。

预应力抗浮锚杆逆作法施工工法工艺原理

《预应力抗浮锚杆逆作法施工工法》的工艺原理叙述如下：

在垫层施工前，安装抗浮锚杆的钢套筒，在底板上预留出锚杆的预留孔，但是暂不施工抗浮锚杆，待地下室结构施工完并拆除模板后，再在地下室内进行抗浮锚杆后续工序的施工，使抗浮锚杆的施工与主体结构的施工同步进行。

预应力抗浮锚杆逆作法施工工法施工工艺

• 工艺流程

《预应力抗浮锚杆逆作法施工工法》的施工工艺流程：

钢套筒安装→地下室结构施工→抗浮锚杆成孔→放置预应力锚杆→注浆→张拉、锁定→锚头处理。详细施工工艺流程见下图。

• 操作要点

《预应力抗浮锚杆逆作法施工工法》的操作要点如下：

施工准备

1.锚杆杆体加工场、水泥堆放场、机械设备场地布置：地下室外料场一处，用于堆放水泥、锚杆等材料；地下室内锚杆加工场一处，用于预应力钢绞线的制作和加工。场地应平整、无积水、无杂物，实际位置根据工程施工进度适当调整。

2.水泥浆搅拌站布置：按每1000根锚杆一个搅拌站的比例设置移动式水泥浆搅拌站，随锚杆施工工作面的变化而移动。

3.对钻机及设备进行改造：把部分钻机的履带行进装置拆除，通过钻机的液压装置和导轨实现钻机的移动和定位。加工2米长的钻杆2~3套，以适应地下室的狭小空间。

4.预应力抗浮锚杆在正式施工前，先进行锚杆试验，测定锚杆的抗拔承载力实际值，为全面施工做参考。

清槽及钢套筒定位、安装

1.基坑清槽完成后，根据抗浮锚杆的间距设计好各个抗浮锚杆的精确位置，并进行定位放线，做好标记。

2.将钢套筒就位并安放牢固。

垫层及防水层施工

1.固定好钢套筒后，浇筑混凝土垫层。

2.施工地下室底板防水层。钢套筒节点的防水层应上翻至钢套筒止水钢板。钢套筒节点的做法见下图。

底板及地下室结构施工

1.绑扎底板钢筋，浇筑底板混凝土。底板混凝土浇筑时，应保护好钢套筒，防止移位，并严格控制底板混凝土标高。

2.地下室结构施工，待结构混凝土强度达到要求后，拆除模板及支撑体系。

锚杆成孔

1.钻机就位，安装钻头钻杆，将钻头放入底板上的钢套筒内，开始钻孔。

2.非扩孔段的成孔：采用潜孔锤气动冲击成孔或回钻钻机成孔的方法钻孔，孔深根据设计要求确定。对普通土层，采用湿法回转钻进，采用的机械为MGJ-50、HXY-500回转钻机，钻头采用新型三翼钻头新型三翼钻头见下图。对中风化及强风化岩层，回转钻进的效率较低，因此采用气动冲击钻进，采用的机械为YG-50型冲击钻机。

3.扩孔段的成孔，根据实际地层土质情况，扩孔采用两种方法：

1）普通土层采用机械回转钻机或冲击钻机配锚杆扩孔器钻头进行扩孔。

2）当钻到地下水位较高的全风化或强风化土层时，采用高压喷射扩孔技术进行孔底扩孔。

4.狭小空间施工：对于高度小于3米或宽度小于2米的狭窄空间，采用改造后的钻机进行施工。根据现场情况调整钻机的高度和钻杆长度，钻机采用导轨作为移动装置，配合支撑装置进行就位和固定。

放置预应力

锚杆锚杆的制作和放置步骤为：钢绞线除锈→喷涂（涂抹）防腐剂→穿塑料套塑料套端部扎紧装配隔离支架一将组装好的锚杆放入孔内。锚杆按设计要求的根数进行组装，组装时需将钢绞线和注浆管绑扎在一起，装配隔离支架的间距为1.5米。自由段的塑料套管端部必须扎紧，确保自由段与与锚固段交界处严格密封、不漏浆。已经组装好的锚杆应放置在干燥处保存。

注浆

采用注浆泵配以搅拌机注浆，注浆材料采用纯水泥浆，水灰比0.45~0.5，水泥选用强度等级42.5普通硅酸盐水泥。锚杆成孔后应立即进行注浆避免长时间未注浆而塌孔。从孔底开始注浆，随着水泥浆的注入，水泥浆会从钻孔孔口溢出，待孔口出现纯水泥浆时，停止注浆。一次注浆初凝后（3~4小时），根据孔内情况进行二次高压注浆，注浆管插入预留注浆管内进行二次注浆，注浆压力不小于3兆帕。

张拉、锁定

根据预先留置的试块试验结果，判定孔内浆体强度达到设计强度后，开始进行锚杆的张拉工作。锚杆张拉采用穿心千斤顶，张拉后的锁定荷载不小于特征值的70%。

锚头处理

张拉锁定后，先用无齿锯把裸露在外的多余的钢绞线切除，然后对锚头和锚杆上部的空隙填充无收缩灌浆材料，最后采用C30无收缩性混凝土封口，混凝土保护层厚度不小于50米。锚头的处理过程见下图。

废渣处理

在施工区段内，废弃泥浆采用倒排方式排到指定的泥浆沉淀池（集水坑）进行沉淀，然后采用高压泵将泥浆抽至地面泥浆池中，最后用专用泥浆车辆运出施工现场，并进行集中无害化处理。

逆作法条件下的劲性钢柱施工工法适用范围

《逆作法条件下的劲性钢柱施工工法》适用在逆作法条件下采用劲性钢柱作为永久结构柱的地下构（建）筑物施工。

逆作法条件下的劲性钢柱施工工法工艺原理

《逆作法条件下的劲性钢柱施工工法》的工艺原理叙述如下：

通过自上而下随永久结构逆作施工劲性钢柱的工艺，利用预埋套管、定位钢板、螺栓紧固等方法将混凝土结构与钢结构有机结合。对逆作工艺带来的劲性钢柱与混凝土结构之间顶紧面可能产生的微小缝隙用流淌性强的高强材料补强与填实，保证结构受力。

逆作法条件下的劲性钢柱施工工法施工工艺

• 工艺流程

《逆作法条件下的劲性钢柱施工工法》的工艺流程：上段钢柱就位→校正垂直度、轴线偏差、标高→B0板浇捣→B1板预埋定位钢板与螺栓套筒→B1板混凝土浇捣→下段钢柱就位→垂直度标高复核调整→螺栓固定→点焊固定→焊接腹板侧边→焊接翼缘抗剪连接件→焊缝处理→焊接外观检验→超声波探伤检验→合格后交土建作业→钢柱底脚与混凝土缝隙灌浆→结构柱外包混凝土。

• 操作要点

《逆作法条件下的劲性钢柱施工工法》的操作要点如下：

一、技术准备

1.劲性钢柱分段合理，分段不宜过多，长度不宜过长，便于工厂的加工、中途的运输以及现场的土建施工。

2.到现场的劲性钢柱仔细核对设计图纸，尤其是下段劲性钢柱底脚钢板上预设孔洞的大小与轴线精度。

二、上段劲性钢柱埋设

1.劲性钢柱所在的基础必须采取加固措施，所支设的模板支架必须满足劲性钢柱的荷载要求，确保其放置的稳定性。

2.劲性钢柱的长度以超过板面与梁底0.6米为宜（参见图1，上段劲性钢柱预埋）。

3.放置于模板上的劲性钢柱轴线位置与垂直度应基本准确，此时的偏差就不宜过大。

4.B0板扎铁完毕后，复测劲性钢柱轴线位置与垂直度，达到设计要求后及时焊接钢限位。

5.按50%交错的原则放置结构柱的主筋，为减少主筋下端的搭接长度，可采用钢筋接驳器。

6.劲性钢柱部位的混凝土振捣应到位，尽量避免振捣棒直接接触劲性钢柱。

7.机械布料应将混凝土倾斜至钢柱附近区域，而后由将混凝土人工运至劲性钢柱内，禁止混凝土直接倾倒在劲性钢柱上。

三、定位钢板埋设

1.B1板混凝土施工时，在板面预埋柱底定位钢板，用于下段劲性钢柱定位及地脚螺栓固定（参见图2，定位钢板示意图）。

2.地脚螺栓锚于B1-B2层间柱内，锚固长度从B1板板面向下1225毫米，而且该工程为逆作法，铺设定位钢板时B1-B2层间柱子还未施工，在B1板地脚螺栓位置留孔埋设钢管（参见图3，地脚螺栓示意图）。

3.待下层结构开始施工时从下往上通过预埋钢管孔倒装地脚螺栓与劲性劲性钢柱连接。预留孔埋设钢管管径为Φ108，壁厚4毫米（参见图4，柱底螺栓孔）。

4.地脚螺栓的套筒与定位钢板焊接固定。

5.地脚螺栓的套筒上端封口，放置混凝土进入管内。

6.B1板钢筋绑扎时同一层内结构柱三侧的主筋只允许一个接头，并50%错开连接，留一侧主筋不绑扎，在根部留钢筋接驳器（参见图5，钢筋绑扎）。

四、下段劲性钢柱安装

1.B1板混凝土强度达到设计强度要求后，方可开始下段劲性钢柱的安装。

2.利用塔吊进行垂直运输，以小型设备配合人力进行水平运输。

3.在B1板处利用牵引设备（卷扬机）将劲性钢柱牵引到安装位置，卷扬机机座埋筋随B1板施工时种根牢靠。

4.劲性钢柱水平移动时，除卷扬机水平牵引外，下部放置脚手钢管。

5.牵引至安装位置，利用神仙葫芦将劲性钢柱慢慢扶直。

6.用砂浆或垫铁制做标高控制块，先期安置于定位钢板上。

7.复测劲性钢柱标高、水平度及垂直度发现误差时利用小钢锲进行调整。

8.轴线偏差与垂直偏差调整结束后，插入螺栓，临时固定下段进行钢柱。

五、安装控制

在影响型劲性钢柱安装精度的因素中，既有加工误差、仪器误差，也有吊装误差。为保证劲性钢柱安装准确，型劲性钢柱初步吊装就位后，需进行反复检测，纠正其安装误差，施焊过程中若发现焊接变形影响垂直精度，应及时调整。

1.标高控制

根据设计要求，确定拟安装劲性钢柱标高误差控制在±3毫米以内，测定以安装型劲性钢柱标高及偏差，根据拟安装劲性钢柱长度来进行标高调整柱头间出现缝隙，用钢垫片调整。

2.垂直度，偏扭控制

在型劲性钢柱相互垂直两翼缘板划出柱身中心线，根据楼层轴线，用两台经纬仪从不同方面进行观测，控制其垂直及偏扭，同时测量已安装型劲性钢柱的垂偏直，进行适当调整，稍微预留倾斜量，在安装焊接过程中依靠变形将其抵消。

3.复核型劲性钢柱安装精度直接牵扯到框架梁施工，必须严格控制，逐层复核调整防止误差积累。

4.为消除仪器和操作等因素造成的误差，应依次把经纬仪旋转90°，并在靶标上测出四个光点，连接四点得出它的交点，该交点即为消除误差后得测点，把经纬仪光束调整到消除误差得测点位置。

六、焊接控制

型劲性钢柱对接焊缝施工，是型劲性钢柱安装的关键工序之一，直接关系到结构安全，且由于所有焊缝均为立焊，焊接难度较大，采用手工电弧焊。

1.上、下两段钢柱间的连接按照设计和规范要求均需采用焊接。Q345钢材间的手工焊采用E50型焊条，自动和半自动埋弧焊采用H08Mn，H08MnA型焊丝配合高锰型焊剂；Q235和Q345钢材间的手工焊采用E43型焊条。

2.型劲性钢柱安装调整就位，先安装联结板校核调整后，采用点焊固定，所用焊接材料型号与正式焊接材料相同。

3.预先在型钢上放大样，画线操作，采用气割坡口，柱翼缘及腹板焊接完成后，将耳板用火焰割除。

4.采取两个焊工同时对称、分段、反向施焊的工艺，并保证焊接参数、焊接速度一致，严格控制焊道平直，分层连续施焊，保证焊缝质量。每层焊道焊完后及时清理，如发现有影响焊接质量的缺陷，必须清除后再焊。

5.施焊时在焊接处设立挡板，以消除施焊中热影响产生较大的焊段残余变形而导致垂直度发生偏差。

6.所有焊条焊丝、焊剂必须有合格证。焊条进场应严格把关，杜绝使用劣质产品。焊条使用前进行烘培1小时以上，以免焊条受潮、药皮剥落、钢芯偏心。

7.所有焊缝表面不得有裂缝、焊瘤夹渣、弧坑裂纹电弧擦伤等缺陷。焊缝外形要求均匀，成型较好，焊件与焊件、焊件与基础金属之间过渡平滑。

8.所有焊接透焊缝两端必须加引落弧板。

9.对焊时采用两个焊工双面同时对称施焊工艺，做到焊接速度一致，焊接参数相同，保证焊缝表面质量。焊透焊缝背面气泡清除，保证焊透。

10.焊接完毕后，打磨焊缝质量，作焊缝探伤试验。

11.空气湿度大及阴雨天停止焊接施工。

七、钢、混凝土缝隙连接

劲性钢柱与永久结构采用高强材料进行连接的，通过劲性柱底板上的浇灌孔对劲性钢柱与混凝土结构的缝隙进行灌浆处理（参见图6，灌浆处理）。

1.混凝土表面应清理干净，不得有浮浆、浮灰、油污、脱模剂等杂物，松动部位应剔除至实处，并用界面剂进行拉毛处理。

2.按设计要求配制箍筋。

3.钢柱焊接和固定完成后，利用吸尘器和水冲的方式将柱座与B1板间空隙内的垃圾清理干净，在空隙四周设置模板支撑。模板应支设严密，达到不漏水的程度。灌浆中如出现跑浆现象，应及时处理。

4.灌浆前24小时浇水，充分湿润混凝土表面，灌浆前1小时吸千积水。

5.严格按使用说明书规定的比例配胶，搅拌均匀，一般在40~60分钟时间内使用完毕。如气温较低，胶液黏度太大，可采用水浴将胶适当升温使其黏度降低。同样，当气温较低时，孔壁和钢筋可在栽筋前用热空气适当加热。水平孔堵孔用胶应有较高的稠度，可在已配好的胶中加入适量水泥或其他规定填料（按使用要求配料）。

6.通过柱底座钢板上预留的灌浆孔向空隙内灌浆，灌浆必须连续进行，不能间断，并应尽可能缩短灌浆时灌浆料间。应当从一侧灌浆，至另一侧溢出为止，不得从四周同时进行灌浆，以防止由于窝往空气而产生空洞。

7.灌浆完毕后，应立即覆盖塑料薄膜并加盖湿草袋，或者喷洒混凝土养护剂。

8.如有要剔除部分，可在灌浆完毕2~4小时左右即灌浆层硬化前，用抹刀或铁铲等工具轻轻铲除。脱模前避免未结硬的灌浆层受到振动影响。

9.灌浆同时按要求制做试块作抗压强度试验。

《逆作法条件下的劲性钢柱施工工法》的应用实例如下：

廖创兴金融大厦位于上海市黄浦区南京西路与新昌路交叉口。基地占地面积约5151平方米，五层地下室，基坑挖深度为22.4米，局部深坑挖深达28.4米。上部三层裙房，主楼三十四层，建筑总高度161.5米，为一类超高层建筑。工程结构为现浇钢筋混凝土框架、劲性钢结构及混凝土楼板结构。其中内核心筒为混凝土筒体，外框架梁为劲性钢柱混凝土梁。上部钢结构与下部混凝土结构以16根劲性钢柱作为连接的主要受力柱，采用劲性钢柱随结构层逆作的施工工艺。

劲性钢柱的分段逆作施工，便于控制首层挖土深度，减小因挖土过深对基坑周边围护及临近建筑物、管线、地铁等环境的影响。根据监测数据，各监测点的数据均小于预定报警值。同时劲性钢柱施工不占用总工期，使得地下室提前完成，从而保证了整体工期实施。