逆作法施工技術(shù)原理及在高層地下室施工中的應(yīng)用

侯瑞剛

【摘 要】本文通過(guò)分析逆作法施工技術(shù)原理，針對(duì)逆作法施工技術(shù)在高層建筑地下室施工中的應(yīng)用顯著效益進(jìn)行探討，以期通過(guò)本文的闡述為提高地下工程安全性，節(jié)約工程造價(jià)，縮短施工工期提供理論參考。

【關(guān)鍵詞】逆作法；地下室；施工技術(shù)；效益

1.逆作法施工技術(shù)原理

逆作法是相對(duì)于建筑物施工的常規(guī)順序而言的。建筑物施工的常規(guī)順序是先開(kāi)挖基坑，然后從基礎(chǔ)開(kāi)始，逐層向上施工，基坑開(kāi)挖所需的支護(hù)，屬于施工的措施，與建筑物的地下結(jié)構(gòu)各不相干。而地下室逆作法施工是利用地下室的樓蓋結(jié)構(gòu)、梁、板、柱和外墻結(jié)構(gòu)作為基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)施工的支撐結(jié)構(gòu)，在坑內(nèi)的水平支撐體系和圍護(hù)體系由上而下進(jìn)行地下室結(jié)構(gòu)的施工，與此同時(shí)可進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)的施工。實(shí)踐證明，逆作法適用于基坑較深，建筑場(chǎng)地狹小，周邊環(huán)境對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平變形有嚴(yán)格限制的情況。

建筑深基坑支護(hù)采用逆作法，是地面以下各層地下室自上而下施工，并借助于地下結(jié)構(gòu)自身的能力對(duì)基坑產(chǎn)生支護(hù)作用，來(lái)保證基坑土方開(kāi)挖，并利用地下各層的鋼筋混凝土樓板的水平剛度和抗壓強(qiáng)度，使各層樓板成為基坑圍護(hù)樁墻的水平支撐點(diǎn)，并利用基坑外不同方向的土壓力包括被動(dòng)土壓力的自相平衡來(lái)抵消對(duì)坑壁圍護(hù)樁墻的不利影響。

2.逆作法施工技術(shù)在高層建筑地下室施工中的應(yīng)用

某工程地下室周邊采用地下連續(xù)墻的擋土形式，并利用首層樓板、負(fù)一層框架梁和負(fù)二層局部框架梁用于基坑內(nèi)水平支護(hù)。連續(xù)墻長(zhǎng)度為147.83m，槽寬為85cm，約分為35個(gè)槽段。槽段之間采用工字鋼剛性接頭。地下連續(xù)墻墻底嵌入強(qiáng)風(fēng)化巖不少于3m。并最小深度（由+0.00起計(jì)）應(yīng)不少于16m。地下連續(xù)墻混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C40，抗?jié)B等級(jí)為S8；采用逆作法進(jìn)行施工。為了方便逆作法的實(shí)施，地下室結(jié)構(gòu)柱全部為鋼管混凝士圓柱，鋼管柱的直徑為600-800mm。

通過(guò)地質(zhì)勘查報(bào)告的分析，建筑所處場(chǎng)地上層土質(zhì)較差，環(huán)境比較復(fù)雜。本場(chǎng)地地下水埋藏較淺，地下水靜止水位埋深為1.60～3.03m，標(biāo)高為5.79～7.19m，其中砂層為主要含水層。施工流程如下：

2.1連續(xù)墻、沖孔樁的施工

根據(jù)工期計(jì)劃及設(shè)計(jì)圖紙要求，本工程的地下室采用逆作法施工，基坑土方開(kāi)挖前必須先完成連續(xù)墻和沖孔樁的施工，再進(jìn)行樁承臺(tái)基礎(chǔ)與鋼管柱的接頭節(jié)點(diǎn)的施工。連續(xù)墻和沖孔樁將按照常規(guī)的施工工藝進(jìn)行。

2.2樁承臺(tái)、結(jié)構(gòu)鋼管柱施工

當(dāng)工程樁澆筑完成且達(dá)到一定強(qiáng)度后，應(yīng)先用泥漿泵將樁孔內(nèi)的部分泥漿抽出（以孔壁不坍塌為準(zhǔn)），然后再往孔內(nèi)拋人袋裝的碎石，直至有足夠的高度和密實(shí)的工作面站立作業(yè)人員（碎石顆徑1cm～3cm為宜）；按照設(shè)計(jì)要求和施工經(jīng)驗(yàn)，人工挖孔成井的內(nèi)半徑必須比樁承臺(tái)半徑大0.5m，以滿(mǎn)足人員井下進(jìn)行鋼管柱定位器安裝的空間要求。挖柱井孔前，要定出軸線及柱井位，放出柱井孔位中心線和柱井孔徑；進(jìn)行開(kāi)挖時(shí)，孔井的開(kāi)挖方式類(lèi)似人工挖孔樁的開(kāi)挖采用鋼筋混凝土護(hù)壁作為支護(hù)，以節(jié)為單位，并嚴(yán)格監(jiān)控制好井下的空氣、水位情況及開(kāi)挖深度；在施工柱井完成后挖柱井孔達(dá)到要求的標(biāo)高（樁承臺(tái)墊層底）時(shí)，并通過(guò)鑒定和驗(yàn)收，符合要求后便可進(jìn)行樁頭浮漿打鑿以及樁承臺(tái)墊層的澆筑；在承臺(tái)墊層及防水層施工完成后，便可按設(shè)計(jì)要求預(yù)留出承臺(tái)的豎向鋼筋及進(jìn)行鋼管柱埋件的安裝，然后在澆筑樁頂及部分承臺(tái)混凝土，將鋼管柱腳的預(yù)埋件固定。待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后再將鋼管柱吊裝至井內(nèi)，將其與預(yù)埋件焊接安裝牢固，最后再進(jìn)行鋼管柱內(nèi)混凝土澆筑，并在井孔回填前安裝好地下室各層的節(jié)點(diǎn)環(huán)梁。

2.3土方開(kāi)挖

第一次基坑大開(kāi)挖土方到滿(mǎn)足安裝首層框架梁板支項(xiàng)施工，完成首層框架梁、板澆筑施工并留置留出土口；第二次基坑土方大開(kāi)挖至滿(mǎn)足負(fù)一層框架梁支項(xiàng)施工，并進(jìn)行負(fù)一層框架支撐梁（不澆樓板）及核心筒剪力墻的施工；第三次開(kāi)挖的部位是核心簡(jiǎn)內(nèi)部和周邊的土方，以滿(mǎn)足核心筒四周局部框架粱和筒內(nèi)臨時(shí)支撐梁的施工要求，砼齡期過(guò)后就可進(jìn)行最后一次土方開(kāi)挖，就是核心筒負(fù)二層至承臺(tái)底的開(kāi)挖，完成后就可進(jìn)行核心筒承臺(tái)的施工。由于負(fù)二層至承臺(tái)底的高度有將近7m，為了保證基坑連周邊續(xù)墻的水平位移不超過(guò)規(guī)定值，此時(shí)在核心簡(jiǎn)周邊由負(fù)二層至承臺(tái)面的土方按大放坡開(kāi)挖，除在承臺(tái)周邊留出一定的工作空間外，其余的土方作為基坑反壓土嚴(yán)禁開(kāi)挖。

2.4地下室核心筒的施工和基坑土方開(kāi)挖的完成

在基坑核心筒部位的土方開(kāi)挖完成后。首先進(jìn)行核心筒承臺(tái)的施工，以確保核心筒剪力墻能在上蓋結(jié)構(gòu)施工到l8層樓面前能夠完全部成。核心筒承臺(tái)和地下室的剪力墻采用順作法施工從底板一直做到負(fù)一層剪力墻，從而完成核心簡(jiǎn)剪力墻的結(jié)構(gòu)施工。核心筒完成后。上蓋結(jié)構(gòu)可以繼續(xù)向上施工直至封頂，而地下室再將核心筒以外的剩余土方挖運(yùn)出去，至此整個(gè)基坑土方開(kāi)挖工作全部完成。

3.逆作法施工技術(shù)所帶來(lái)的效益

3.1社會(huì)效益

逆作法施工技術(shù)的社會(huì)效益主要表現(xiàn)在：第一，逆作法采用“表層支撐、底部施工”的作業(yè)方式，所以能夠保持地面道路的暢通，在土建中有很大益處；第二，逆作法能夠從根本 解決支護(hù)樁側(cè)向變形的問(wèn)題，可以避免周?chē)h(huán)境因變形值超過(guò)臨界值而產(chǎn)生基礎(chǔ)下沉、路面塌陷等現(xiàn)象，保障了周?chē)ㄖ陌踩?；第三，逆作法大大提高了建筑物的抗震能力，土體與地下連續(xù)墻之間的摩擦力、粘結(jié)力不僅能夠承受垂直荷載，而且可以承受地震作用下的傾覆力矩和巨人的水平剪力。

3.2環(huán)境效益

逆作法施工技術(shù)的環(huán)境效益主要表現(xiàn)在揚(yáng)塵方面和噪音方面，其中前者的效益主要表現(xiàn)在：逆作法采耿暗挖的挖土方式，避免了傳統(tǒng)開(kāi)敞開(kāi)挖手段所產(chǎn)生的大量建筑灰塵對(duì)城市所帶來(lái)的環(huán)境影響；后者的效益則主要體現(xiàn)在：逆作法施工技術(shù)在地下室施工時(shí)先是整體澆注表層樓面，然后再向下挖土，所以在施工過(guò)程中，噪音會(huì)因?yàn)楸韺訕敲娴淖韪舳蠓冉档?，避免了夜間施工的噪音問(wèn)題。

3.3經(jīng)濟(jì)效益

高層建筑施工采用逆作法施工同時(shí)還具有較大的經(jīng)濟(jì)效益，通?；泳S護(hù)墻和地下室外墻采用兩墻合一的形式，一方面能夠在工程用地范圍內(nèi)最大限度地拓展地下室的有效面積，另一方面單獨(dú)設(shè)立維護(hù)墻的投資得以節(jié)省。另外，地下室的樓蓋結(jié)構(gòu)替代了圍護(hù)墻的支撐體系，支撐結(jié)構(gòu)的費(fèi)用得以節(jié)省，而且還能夠解決局部樓蓋缺失或者特殊 面形狀建筑所導(dǎo)致的布置支撐難度大的問(wèn)題，使得受力更加趨于合理。在上述經(jīng)濟(jì)效益下，加之建筑施工總工期的縮減，對(duì)于具有多層地下室結(jié)構(gòu)的高層建筑施工，采用逆作法施工技術(shù)能夠取得較大的經(jīng)濟(jì)效益，通常能夠節(jié)省地下結(jié)構(gòu)總造價(jià)的30%左右。

3.4逆作法施工技術(shù)尚存在的不足

逆作法施工技術(shù)住高層建筑地下室施工中已經(jīng)具有了廣泛的應(yīng)用，該技術(shù)在社會(huì)效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益方面均十分顯著。但是，應(yīng)該指出的是，逆作法施工技術(shù)仍存在一定的不足，如人型施工設(shè)備應(yīng)用困難、施工：環(huán)境約束條件較多、鋼筋焊接施工環(huán)境較差、混凝土施工縫易于出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象、管理環(huán)節(jié)較正作法多等等。其中，最為關(guān)鍵的是土體的開(kāi)挖及運(yùn)輸問(wèn)題難以解決。

4.結(jié)束語(yǔ)

總之，高層建筑推廣應(yīng)用逆作法，能夠提高地下工程的安全性，可以大大節(jié)約工程造價(jià)，縮短施工工期，防止周?chē)鼗霈F(xiàn)下沉，是一種很有發(fā)展前途和推廣價(jià)值的深基坑支護(hù)技術(shù)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]胡吳雄，徐晨光.地下連續(xù)墻及逆作法在施工中的應(yīng)用[J].山西建筑，2004，30（21）：8-83.

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