逆作法技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用

潘臻峰 傅錢挺

1.慈溪市大地建設(shè)有限公司；2.慈溪市質(zhì)監(jiān)站

在簡述逆作法技術(shù)原理及分類的基礎(chǔ)上，對逆作法技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用，特別是幾個關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析，對于逆作法技術(shù)在建筑工程施工應(yīng)用過程中應(yīng)注意的效率及安全問題進(jìn)行了闡述，指出逆作法施工技術(shù)在現(xiàn)代城市建設(shè)過程中有著廣泛的應(yīng)用前景。

隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，城市建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市地下空間的開發(fā)逐漸趨向于深層化、復(fù)雜化。逆作法是一項(xiàng)近年來發(fā)展起來的新興的基坑支護(hù)技術(shù)，逆作法對于工期緊、施工場地有限、平面幅員規(guī)模大的深基坑工程具有很多優(yōu)勢，不但能縮短整體結(jié)構(gòu)的施工工期，增大施工空間和施工工作面，而且可以保證施工過程中相鄰建筑物的安全，天津富力廣場、南京青奧中心、上海中心、慈溪工業(yè)品市場等建筑工程，均廣泛應(yīng)用了逆作法施工技術(shù)。

逆作法施工技術(shù)原理及分類

逆作法技術(shù)是相對于傳統(tǒng)施工方法順作法而言的，利用地下室基坑四周的圍護(hù)墻和坑內(nèi)的豎向立柱作為“逆作”階段的豎向承重體系，利用地下室自身結(jié)構(gòu)層的梁板作為基坑圍護(hù)的內(nèi)支撐，以±0.000 層為起始面，由上而下進(jìn)行地下結(jié)構(gòu)施工，同時由下而上進(jìn)行上部主體結(jié)構(gòu)的施工。

逆作法主要有全逆作法、半逆作法、部分逆作法和分層逆作法，如圖2 所示。對于超高層逆作，以下兩種具體的逆作法較為普遍：①主樓正作裙樓地下室逆作：一方面可省去裙樓土方開挖的時間；另一方面裙樓地下室逆作時，無須設(shè)置臨時支撐，可節(jié)省對應(yīng)部位的臨時支撐施工時間和費(fèi)用。②主樓及裙房地下室全逆作法：特點(diǎn)是在完成外圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁基立柱工程的施工后，即可以某一樓層為分界面，向下逆作地下室，向上正作主體結(jié)構(gòu)。

逆作法施工技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用

應(yīng)用逆作法技術(shù)已成為大型地下空間結(jié)構(gòu)建造的發(fā)展方向。建筑施工應(yīng)用逆作法施工技術(shù)，重點(diǎn)應(yīng)把握的幾個關(guān)鍵技術(shù)分析如下。

1）豎向支撐體系設(shè)計及受力計算

地下結(jié)構(gòu)逆作期間，基層底板并未封底，墻、柱等豎向結(jié)構(gòu)部件未形成，各層結(jié)構(gòu)及地上施工樓層結(jié)構(gòu)的自重及施工荷載均需豎向支撐體系承擔(dān)，因此，豎向支撐體系的設(shè)計顯得尤為重要。在工程實(shí)踐中，豎向支撐體系主要有鋼管柱、鋼管混凝土柱及格構(gòu)式臨時鋼立柱等形式。由于支撐柱為典型的偏心受壓構(gòu)件，其受力計算涉及多個因素，需建立合適的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計算分析。

2）水平支撐體系設(shè)計與基坑變形控制

逆作法施工時，梁板結(jié)構(gòu)作為基坑開挖的水平支撐體系，利用其平面內(nèi)剛度大的特點(diǎn)，可避免因后期支撐拆除引起的附加側(cè)向變形，對控制基坑側(cè)向變形、保護(hù)周邊環(huán)境安全十分有利。但在實(shí)際工程中，樓層結(jié)構(gòu)有時并非理想的完整平面，此時需要對水平支撐體系進(jìn)行合理設(shè)計，以確保基坑在逆作施工階段的安全。

3）地下連續(xù)墻豎向承載和差異沉降控制

圖1 逆作法是建筑工程中的應(yīng)用

圖2 逆作法

逆作法施工時，地連墻通常是地下結(jié)構(gòu)的外墻，是主體結(jié)構(gòu)的一部分。地連墻的清底工作較困難，底部沉渣厚度遠(yuǎn)大于工程樁，從而使得地連墻與由工程樁承重的主體結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生差異沉降；另一方面，由于受施工條件的限制，地連墻深度一般不及工程樁，使地連墻底部與工程樁底部的支承土性質(zhì)不同，加劇了二者之間的差異沉降，最終使地連墻與主體結(jié)構(gòu)之間的連接部位產(chǎn)生應(yīng)力集中，嚴(yán)重時將導(dǎo)致開裂滲漏。可通過避免地連墻直接承受主體結(jié)構(gòu)荷重、加強(qiáng)地連墻與主體結(jié)構(gòu)的連接構(gòu)造、墻頂宜設(shè)置剛度較大的橫梁，并與地下結(jié)構(gòu)頂板結(jié)構(gòu)一起整澆等措施進(jìn)行控制。

逆作法施工技術(shù)存在的問題

逆作法施工的效率問題

傳統(tǒng)的逆作法由于結(jié)構(gòu)梁板形成的封閉體系，土方開挖多為暗挖施工，土方運(yùn)輸速度較慢且不方便，限制了建筑施工的效率。為有效提升逆作法施工的效率，有些工程采用“以結(jié)構(gòu)梁為水平支撐體系，結(jié)構(gòu)板采用二次澆筑”的半逆作法施工形式，采用明挖方式進(jìn)行土方挖取，也有些工程采用框架逆作法進(jìn)行施工，在大大提高土方開挖效率的同時，結(jié)構(gòu)支撐的安全問題也能得到有效地解決，此外，針對地鐵站逆作法施工，還可以通過設(shè)計研發(fā)長距離連續(xù)土方運(yùn)輸及控制系統(tǒng)，來提高逆作土方的運(yùn)輸效率。

逆作法施工的安全問題

逆作法施工是利用樓面永久結(jié)構(gòu)代替臨時支撐，這樣就造成結(jié)構(gòu)提前受力，特別是施工階段，僅靠臨時型支柱結(jié)構(gòu)承托已建部分自重和施工荷載，底板只有立柱參與受力，承載力十分有限，土方開挖造成的坑底隆起會帶動墻柱一同向上位移，在向下載荷和向上隆起的共同作用下，會引起立柱豎向下沉或上升，甚至?xí)?dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。但目前對逆作法施工的受力機(jī)理還缺乏合理的計算模型和分析方法，不能準(zhǔn)確地預(yù)測基坑的穩(wěn)定性、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形。在這種情況下，重視逆作法技術(shù)在建筑工程施工過程實(shí)施監(jiān)測則顯得尤為重要，特別是對基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)以及地下結(jié)構(gòu)的變形、受力情況要實(shí)時進(jìn)行監(jiān)測。

結(jié)合工程實(shí)踐，通常需要進(jìn)行監(jiān)測的項(xiàng)目主要有圍護(hù)樁的側(cè)向位移、圍護(hù)墻頂?shù)乃轿灰萍俺两?、土體的深層位移、立柱的豎向位移、周圍建筑物的沉降、管線沉降以及周邊水位的變化等。隨著計算模型、施工監(jiān)測等相關(guān)支撐技術(shù)的不斷發(fā)展，逆作法施工技術(shù)將在未來的城市建筑工程中有著更加廣泛的應(yīng)用前景。

總結(jié)

文章在簡述逆作法施工技術(shù)原理及分類的基礎(chǔ)上，對逆作法施工技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用情況進(jìn)行了分析，重點(diǎn)對逆作法施工技術(shù)在應(yīng)用過程中應(yīng)注意的效率及安全問題進(jìn)行了分析，指出逆作法施工技術(shù)在現(xiàn)代城市建筑工程建設(shè)中有著廣泛的應(yīng)用前景。