逆作法基坑支護(hù)與關(guān)鍵問題的處理

摘 要：逆作法是一項(xiàng)近幾年發(fā)展起來新興的基坑支護(hù)技術(shù)，它是施工高層建筑多層地下室和其他多層地下結(jié)構(gòu)的有效方法。雖然逆作法的施工有著很多傳統(tǒng)支護(hù)方法無法媲美的優(yōu)勢，應(yīng)用也有一定的普及。但同時(shí)也有它的局限性，目前仍作為一種特殊施工方法應(yīng)用，通過尋求方法解決關(guān)鍵問題，克服其局限性，逆作法基坑支護(hù)會(huì)越來越多的應(yīng)用到城市密集建筑群中。

關(guān)鍵詞：逆作法；地下連續(xù)墻；基坑支護(hù)；關(guān)鍵問題

引 言

隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和城市建設(shè)及改造規(guī)模的擴(kuò)大，在許多城市中心出現(xiàn)了越來越多的高樓大廈。近幾年來，“逆作法”施工新技術(shù)正被逐漸運(yùn)用并趨于成熟，該技術(shù)適用于市區(qū)建筑密度大，鄰近建筑物及周圍環(huán)境對沉降變形敏感，施工場地狹窄，施工工期緊張，地基軟土層厚等工程情況。通過建筑施工實(shí)踐證明，利用逆作法施工開挖深度大的多層地下結(jié)構(gòu)是十分有效的。目前作為一種特殊施工方法應(yīng)用，主要用于對工程有特殊要求，或用傳統(tǒng)方法施工滿足不了要求而又十分不經(jīng)濟(jì)的情況下。

1 逆作法分類

（1）全逆作法：利用地下各層鋼筋混凝土肋形樓板對四周圍護(hù)結(jié)構(gòu)形成水平支撐。樓蓋混凝土為整體澆筑，然后在其下掏土，通過樓蓋中的預(yù)留孔洞向外運(yùn)土并向下運(yùn)入建筑材料。

（2）半逆作法：利用地下各層鋼筋混凝土肋形樓板中先期澆筑的交叉格形肋梁，對圍護(hù)結(jié)構(gòu)形成框格式水平支撐，待土方開挖完成后再二次澆筑肋形樓板。

（3）部分逆作法：用基坑內(nèi)四周暫時(shí)保留的局部土方對四周圍護(hù)結(jié)構(gòu)形成水平抵擋，抵消側(cè)向壓力所產(chǎn)生的一部分位移。

（4）分層逆作法：此方法主要是針對四周圍護(hù)結(jié)構(gòu)，是采用分層逆作，不是先一次整體施工完成。分層逆作四周的圍護(hù)結(jié)構(gòu)是采用土釘墻。

2 逆作法的工藝原理

傳統(tǒng)的施工多層地下室的方法是開敞式施工，即用支護(hù)結(jié)構(gòu)圍護(hù)后垂直開挖，或用大放坡開挖，挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后澆筑鋼筋混凝土底板，再由下而上逐層施工地下室結(jié)構(gòu)，待地下結(jié)構(gòu)完成后再進(jìn)行地上結(jié)構(gòu)施工。

逆作法施工的工藝原理是：先沿建筑物地下室周圍施工地下連續(xù)墻，同時(shí)在建筑物內(nèi)部的有關(guān)位置，澆筑或打下中間支承柱，作為施工期間于底板封底之前的承受上部結(jié)構(gòu)自重和施工荷載的支撐，然后由上向下逐層開挖土方和澆筑各層地下結(jié)構(gòu)，直至底板封底。同時(shí)，由于地面一層的樓面結(jié)構(gòu)已完成，為上部結(jié)構(gòu)施工創(chuàng)造了條件，這樣可以同時(shí)向上逐層進(jìn)行地上結(jié)構(gòu)的施工，直至工程結(jié)束。

3 逆作法基坑支護(hù)的優(yōu)勢

與傳統(tǒng)施工方法比較，用逆作法施工地下建筑工程有下述優(yōu)勢：①縮短工程施工的總工期；②基坑變形小，相鄰建筑物的沉降少；③可節(jié)省地下室外墻建筑防水層及外墻下工程樁和費(fèi)用；④使底板設(shè)計(jì)趨向合理；⑤可節(jié)省支護(hù)結(jié)構(gòu)的支撐及土方挖填方費(fèi)用；⑥簡化基坑的施工工序，有明顯的經(jīng)濟(jì)效益；⑦可最大限度利用城市規(guī)劃紅線內(nèi)地下空間，擴(kuò)大地下室建筑面積；⑧有利于結(jié)構(gòu)抵抗水平風(fēng)力和地震作用。

4 逆作法支護(hù)中存在的問題

（1）差異沉降問題：隨著上部結(jié)構(gòu)施工層數(shù)的增加，地下連續(xù)墻和中柱樁所承受的荷載也會(huì)增加，這勢必會(huì)導(dǎo)致相鄰中柱樁之間的差異沉降，已澆筑的樓板與梁系就會(huì)產(chǎn)生裂縫，將危及上部結(jié)構(gòu)的安全。

（2）節(jié)點(diǎn)處理問題：墻梁節(jié)點(diǎn)、梁柱節(jié)點(diǎn)和墻板連接部位的提前預(yù)留預(yù)埋要求較高的準(zhǔn)確度，這些部位留的不準(zhǔn)確的話需要剔除重新設(shè)置，會(huì)增加焊接工作量，延長工程施工期。

（3）設(shè)計(jì)和施工的配合問題：由于施工單位不直接參與逆作法施工過程的設(shè)計(jì)，只能依靠施工單位自身的力量進(jìn)行研究分析，在進(jìn)行逆作法支護(hù)的施工時(shí)只能半經(jīng)驗(yàn)半理論，沒有正規(guī)的理論設(shè)計(jì)依據(jù)。

（4）逆作法支撐位置受地下室層高的限制，無法調(diào)整高度，如遇較大層高的地下室，有時(shí)需另設(shè)臨時(shí)水平支撐或加大圍護(hù)墻的斷面及配筋。

5 關(guān)鍵問題的處理

5.1 沉降差異控制

逆作法施工中，墻體、樓板和柱既是臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)，又是主體地下結(jié)構(gòu)的一部分，其變形和沉降必須按永久結(jié)構(gòu)的要求來控制。嚴(yán)格控制變形和沉降值，尤其是控制地下連續(xù)墻與結(jié)構(gòu)柱的不均勻沉降，防止由于不均勻沉降產(chǎn)生對樓板的拉裂。

5.2 地下連續(xù)墻與板、梁連接節(jié)點(diǎn)的處理

在地下各層結(jié)構(gòu)施工中，梁板需與地下連續(xù)墻墻進(jìn)行連接，其中梁與地墻的連接因梁鋼筋普遍較大，故需在地墻中按梁的位置預(yù)留鋼筋接駁器。嚴(yán)格控制地下連續(xù)墻施工的精度，確保地下連續(xù)墻內(nèi)預(yù)留埋件及鋼筋接駁器位置的準(zhǔn)確，從而保證底板鋼筋可以與地下連續(xù)墻有效連接。

5.3 地下連續(xù)墻與基礎(chǔ)底板接縫的防水處理

有些工程基礎(chǔ)底板處于承壓含水層，將承受巨大的水頭壓力，因此地下連續(xù)墻與基礎(chǔ)底板豎向接縫為防水設(shè)計(jì)的最薄弱環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)中針對該接縫設(shè)置了多道防線：①將基礎(chǔ)底板周邊局部加厚，同時(shí)采用聚氨酯密封膏嵌縫封閉，形成最外側(cè)的滲水防線②地下室底板與地下連續(xù)墻連接部位考慮埋設(shè)環(huán)通兩道遇水膨脹防水條；③接縫間設(shè)置了兩道預(yù)埋注漿管。通過預(yù)留的注漿管對地下連續(xù)墻與基礎(chǔ)底板接縫進(jìn)行注漿，提高接縫防水的可靠性。（如圖1）

5.4 逆作法施工中盆式開挖坡肩寬度分析

選取為了加快土方開挖速度，以地下一層底板位置作為向上下施工的分界線，對地下一層土方采用機(jī)械化盆式大開挖，不同工程盆式開挖時(shí)的預(yù)留土體寬度是不一樣的。盆式開挖中預(yù)留土體坡肩寬度b愈大，則暗挖的土方量愈大，挖土效率低，影響工程工期。因此有必要對預(yù)留土體的坡肩寬度進(jìn)行分析，以確定滿足施工和結(jié)構(gòu)要求的前提下的最小值，即最合理的預(yù)留土體寬度值b。（如圖2）

在內(nèi)側(cè)邊坡穩(wěn)定分析中，Duncan指出邊坡安全系數(shù)可以定義為使邊坡剛好達(dá)到臨界破壞狀態(tài)時(shí)，對土的剪切強(qiáng)度進(jìn)行折減的程度，即定義安全系數(shù)是土的實(shí)際剪切強(qiáng)度與臨界破壞時(shí)折減后的剪切強(qiáng)度的比值（式1）。

F■=■=■（式1）

式中：FS為安全系數(shù)c、？準(zhǔn)為土體實(shí)際的抗剪強(qiáng)度參數(shù)；cf、？準(zhǔn)f為土體達(dá)到極限狀態(tài)時(shí)的抗剪強(qiáng)度參數(shù)。

強(qiáng)度折減技術(shù)的要點(diǎn)是利用公式（式2和式3）調(diào)整土體的強(qiáng)度指標(biāo)，然后對土坡進(jìn)行有限元分析，通過不斷地增加折減系數(shù)Ft，反復(fù)分析土坡，直至達(dá)到臨界破壞狀態(tài)，此時(shí)得到的折減系數(shù)即為安全系數(shù)FS。

c=■（式2）

？準(zhǔn)■=arctan■（式3）

式中：Ft為折減系數(shù)；c、？準(zhǔn)為土體實(shí)際的抗剪強(qiáng)度參數(shù)；cf、？準(zhǔn)f為土體達(dá)到極限狀態(tài)時(shí)的抗剪強(qiáng)度參數(shù)。

6 總 結(jié)

目前，逆作法施工已日趨成熟，其在深基坑支護(hù)中的前景樂觀。如果說上個(gè)世紀(jì)是逆作法起步時(shí)期，如今它正處于技術(shù)成熟期，將會(huì)有更大發(fā)展的全盛時(shí)期。逆作法支護(hù)技術(shù)作為一項(xiàng)全新的施工工藝，具有環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、對基坑周邊環(huán)境影響小、節(jié)約施工場地、施工工期相對較短、工程施工成本低等優(yōu)點(diǎn)。雖然還存在很多不足和困難，但隨著新的機(jī)械設(shè)備、儀器在工程施工中的廣泛應(yīng)用，逆作法支護(hù)的施工能力、精度及施工組織協(xié)調(diào)能力得到大大提高，這套技術(shù)必將日益走向成熟并得以大力推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]蔣曉云.地下連續(xù)墻施工過程中的質(zhì)量控制[J].建筑施工，2003（1）：21223.

[2]鄧文龍.長峰商城超大型逆作法施工技術(shù)[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2005（4）：595～598.