逆作法在深基坑施工中的應用

王 偉，王志成

（長江工程職業(yè)技術學院，武漢 430212）

1 引 言

隨著城市的發(fā)展，建筑物向多層及高層發(fā)展已然成為一種趨勢，同時，對于地下空間的利用也是越來越普遍，程度也是越來越大。對于一些深基坑就出現(xiàn)了開挖深、工期緊張、外界干擾大等問題，深基坑如何施工就成為了關鍵問題。

傳統(tǒng)的施工在設置合適的支護結構圍護基坑后垂直開挖，從上自下挖土至設計標高后，設置底板模板，澆筑混凝土，然后再由下而上逐層進行施工，最后再進行地上結構的施工。

這種施工方法比較簡單，容易操作，是常規(guī)的施工方法。

然而，對于深度大的地下結構，用上述傳統(tǒng)施工方法進行施工，存在一系列的問題。首先是材料費用急劇增加，由于基坑深，支護結構的長度很大，需要大量的鋼材、混凝土，導致成本提高；第二是工期較長，深基坑需要的支撐材料多，混凝土的養(yǎng)護也需要較長時間；第三是要有一定的施工場地，對相鄰建筑物影響較大，在建筑物密集區(qū)容易受到限制。

2 逆作法的優(yōu)勢和施工條件

與傳統(tǒng)方法相比，逆作法在深基坑支護上存在著一系列的優(yōu)勢。

（1）建筑物上、下部結構可同時進行施工，對于有多層地下室結構的建筑物，大約可節(jié)省工時1／3。

（2）整體性好，變形量小，對鄰近建筑的影響亦小，適用于建筑物密集區(qū)。

（3）支撐和工作平臺等大型臨時設施可大幅削減，減少了材料費用。

鑒于逆作法的這些優(yōu)勢，其適合于那些要求將建筑物下部提前交付使用、邊施工邊營業(yè)的工程。但實施“逆作法”施工，必須具備相應的條件：

（1）高水平的施工團隊；（2）先進合理而可靠的施工技術；（3）設計人員施工人員的協(xié)調配合；（4）必要的機械設備和工、器具等。

3 逆作法原理

逆作法的工作過程不同于傳統(tǒng)施工法，它是先沿建筑物地下結構或周圍施工地下連續(xù)墻，同時在建筑物內(nèi)部的有關位置澆筑或打下中間支撐柱，作為施工期間于地下結構底板封底之前，承受上部結構自重和施工荷載的支撐，然后挖土至地下結構一層頂板底標高或地下結構二層頂板定標高，澆筑地下一層頂板，作為地下連續(xù)墻剛度很大的水平支撐，隨后按上述方法逐層向下挖土和澆筑地下室各層的頂板，同時各層結構中的中柱或隔墻也逐層向下施工，直至地下結構底板封底，完成地下結構的施工。

逆作法的施工程序是（見圖1）：

中間支承柱和地下連續(xù)墻施工→地下室－1層挖土和其頂板、內(nèi)部結構→從地下室－2層開始地下室結構和地上結構同時施工（地下室地板澆筑之前，地上結構允許施工的高度根據(jù)地下連續(xù)墻和中間支承柱的承載能力確定）→地下室地板封底并養(yǎng)護至設計強度→繼續(xù)進行地上結構施工直至工程結束。

圖1 “逆作法”的工藝原理

4 工程實例

武漢市某大廈，位于市中心，地上20層，地下4層，采用鋼筋混凝土框架結構。工程的基坑面積為38.8m×22.6m，深9.0m。東臨馬路，西面是民用7層住宅，南靠人行道，北側是商業(yè)街。

該地區(qū)地表為雜填土厚2.0m，黏土層厚約0.8m，下部為粗砂層厚為1.0m，最下層為基巖，地下水位埋深5.0m。工程場地狹小，無法滿足主樓與地下室同時施工要求。若先施工主樓再施工地下室，工期則遠遠達不到要求，因此地下室必須采用逆作法施工，先施工其結構頂板，待頂板結構完成后即施工地下室上部建筑。在上部工程施工的同時，進行地下室結構施工，以確保在工期內(nèi)完成施工。

逆作法施工可使建筑物上部結構的施工和地下基礎結構施工平行立體作業(yè)，縮短工期，對周圍也無影響，因而選用了此種施工方法。

4.1 圍護方案

本工程采用圍護地下連續(xù)墻、圍護支撐體系與主體結構地下室外墻和地下室梁板相結合的方法，并采用逆作法施工。即采用地下連續(xù)墻作為基坑圍護結構，結合逆作施工的原設計地一、地二、地三、地四共4層樓板作為4道內(nèi)支撐。經(jīng)計算分析，在基坑開挖全過程中，圍護和支撐體系受力良好，最大變形36.8mm，對周邊環(huán)境影響頗小，完全達到設計要求，所以逆作施工及圍護方案可行。坑內(nèi)加固剖面見圖2。

4.2 逆作法施工

基礎灌注樁采用一柱一樁，上部接Ф550×16鋼管做上部樓板支撐，隨后進行土方的開挖，這是一個關鍵環(huán)節(jié)。

在本方案中：第一層開挖，采用盆式開挖，盆邊挖至頂板模板底，盆底挖至地下一層樓板模板底，盆邊留土10m，邊坡坡度1∶1.5。然后進行盆中排架支撐搭設，頂板模板施工，頂板混凝土澆筑；頂板混凝土養(yǎng)護結束，排架模板拆除，進行盆邊抽條，抽條寬度按10m控制；進行第二次盆式開挖，盆邊保持地下一層樓板模板底標高，盆底降落1.8m，盆邊留土10m，放坡坡度1∶1.5。盆式開挖結束，進行盆中排架支撐搭設，盆邊、盆中模板施工及地下一層樓板的結構施工；待地下一層結構混凝土養(yǎng)護完后，拆除排架模板，進行盆邊抽條挖土；進行第三次盆式開挖，盆邊保持地下一層樓板模板底再低落1.8m標高，盆底挖至基坑底板墊層底。盆邊留土10m，放坡坡度1∶1.5。進行盆邊抽條挖土；進行第四次盆式開挖，盆邊保持地下一層樓板模板底再低落1.8m標高，盆底挖至基坑底板墊層底。盆邊留土10m，放坡坡度1∶1.5。盆式開挖結束，進行盆中排架支撐搭設，盆邊、盆中模板施工及混凝土的澆筑并養(yǎng)護到一定強度。在進行地下結構施工時，可以同時進行上部結構的施工。本工程考慮用各層地下室的梁板體系兼作基坑挖土時的臨時支撐體系。此支撐體系結構剛度較大，能夠承擔基坑挖土時通過地下連續(xù)墻傳遞來的水平向水土壓力。同時，在地下各層樓板空缺處設了鋼支撐、混凝土支撐等臨時支撐。

圖2 坑內(nèi)加固剖面

4.3 地下室中間支承柱連桿

在“逆作法”施工中，中間支承柱的穩(wěn)定非常重要。有兩個方面的作用，第一，在施工期間，中間支承柱與地下連續(xù)墻一起承擔自上而下的結構自重和施工荷載；第二，起到傳遞荷載的作用，將上部結構及承受的荷載傳遞給地基。期間中間支承柱需承受的荷載很大。本基坑工程中，為確保中間支承柱的穩(wěn)定性，采用H482×300×11×15（Q235B）連桿在支承柱中間位置將其與周邊支承柱或地下連續(xù)墻固定，連桿雙向設置，隨挖土及時施工。在現(xiàn)場進行連桿前，應保證每根連桿位置準確，對連桿的設計長度進行合理的調整，確保中間支承柱在施工過程中的整體穩(wěn)定。

5 結 論

本工程采用地下連續(xù)墻和逆作法施工方法，與傳統(tǒng)施工方法對比，逆作法在工期、經(jīng)濟等方面都取得了很好的效果，并減小了施工難度，優(yōu)勢明顯，說明對于工期緊張的深基坑工程，利用地下連續(xù)墻和“逆作法”施工是十分有效的。

但逆作法的施工 在具體工程應用上仍有差異，在技術上還需不斷改進，主要存在以下一些不足：

（1）挖土效率不高。由于挖土是在頂部封閉狀態(tài)下進行，在沒有小型挖土設備的情況下，只能采用人工挖土，挖土效率不高。

（2）施工材料運輸問題。由于是封閉式逆作法施工，必須給地下結構的各層樓板預留施工洞口，以方便土方與材料運輸，洞口的留設需要認真考慮。

（3）人員協(xié)調和配合問題：由于施工單位獨立進行研究分析設計圖紙和文件，設計單位不直接參與到施工過程中，而施工單位往往缺乏足夠結構分析設計人員，因此在單獨進行逆作法的分析和設計時，靠著經(jīng)驗進行施工，施工單位常常因為設計思路和施工進程與設計單位發(fā)生矛盾。

逆作法施工技術是一項全新的施工工藝，現(xiàn)階段，個別工程雖采用了這種方法，但由于土方開挖、施工組織等方面的難度，至今仍未普遍采用。逆作法自身存在著很多優(yōu)點，其節(jié)約施工場地、縮短施工工期、降低工程成本，并且該技術對基坑以外的周邊環(huán)境影響甚小，引起很多工作者的注意。隨著土木工程技術的發(fā)展，隨著新的機械設備和儀器的廣泛應用，必然推動逆作法施工能力和精度及施工組織協(xié)調能力大大提高，使逆作法施工技術日益走向成熟并得以大力推廣。