高層建筑深基坑逆作法施工技術(shù)分析與應(yīng)用

陳藝文

摘 要：城市經(jīng)濟的快速發(fā)展，高層建筑日益增多，伴隨而來的是高層建筑的施工難問題。高層建筑地面以下結(jié)構(gòu)的有效施工方式是采用逆作法，逆作法在實際工程中得到了大量使用。逆作法在深基坑中的應(yīng)用，不僅可以提高地下工程的安全、縮短工期，還可以節(jié)約造價、減小對環(huán)境的影響。文章首先對深基坑逆作法進行介紹，分別從基本原理、分類和優(yōu)勢進行闡述，接著針對深基坑逆作法的施工關(guān)鍵技術(shù)進行分析，最后基于某實際高層建筑項目實例，對逆作法施工技術(shù)的工程應(yīng)用進行探討。

關(guān)鍵詞：高層建筑；深基坑；逆作法；施工技術(shù)

中圖分類號：TU753 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）26-0046-02

我國的城市建設(shè)發(fā)展很快，高層建筑的地下室和地下結(jié)構(gòu)大規(guī)模的建設(shè)對深基坑開挖支護技術(shù)也提出了一些新的要求，因此便產(chǎn)生了逆作法。逆作法是相對于建筑物施工的常規(guī)做法來說的，在實際的工程中，有關(guān)深基坑的工程項目一般都是集中在市區(qū)，所以施工能使用的施工場地就比較狹小，同時施工的條件也相對比較復(fù)雜。為確保施工過程的正常施工，降低基坑開挖對周邊的一些建筑物、地下管線的影響，一般都是采用逆作法用來進行基坑的開挖。逆作法還能帶來更加多的使用空間，這使得逆作法成為近年來經(jīng)常使用的基坑開挖技術(shù)。

1 深基坑逆作法施工技術(shù)的介紹

1.1 逆作法施工的基本原理

高層建筑深基坑工程是在建筑物地面以下，所以逆作法的工藝和常規(guī)的施工方法有所不同。

逆作法的施工順序大多采用這樣的順序：

①沿地下室地下結(jié)構(gòu)的外墻或外圍進行施工，同時在建筑物的中間部位澆筑或打下中間支撐樁，在地下結(jié)構(gòu)底板封底之前，支撐樁可以承擔上部結(jié)構(gòu)的自重和施工荷載。

②完成這樣的工作后便開始進行挖土，當高度達到地下結(jié)構(gòu)層的板底標高相應(yīng)的位置時候，便可以澆筑地下一層的頂板，作為水平支撐為地下連續(xù)墻提供比較大的剛度。

③在地面一層的樓面結(jié)構(gòu)完成之后，可以在此基礎(chǔ)上向上施工，這樣可以更好的解決工期緊張相應(yīng)的問題。但是，在進行地下室底板相應(yīng)的澆筑時，確保上部的結(jié)構(gòu)層數(shù)沒有超過最大的相應(yīng)允許值。

④重復(fù)上述相應(yīng)的方法，進行挖土、澆筑和隔墻的施工，直至完成地面以下結(jié)構(gòu)的施工。

1.2 逆作法施工的分類

現(xiàn)代建筑相應(yīng)的工程行業(yè)技術(shù)的角度來看，常用的逆作法相應(yīng)的施工技術(shù)在外國和中國主要是包括分層逆作法、半逆作法和全逆作法這三種方法。分層逆作法在建筑相應(yīng)的工程中針對基坑四周相應(yīng)的支護結(jié)構(gòu)而言的，整體相應(yīng)的施工不是一次性就可以完成的，而要在基坑的邊端相應(yīng)的支護結(jié)構(gòu)中采用特殊的形式，比如說土釘墻。半逆作法是利用高層的建筑相應(yīng)的地下室每一層進行交叉并且與支護結(jié)構(gòu)逐漸形成框格式相應(yīng)的水平支撐。全逆作法則大多是利用高層建筑的地下結(jié)構(gòu)中，每一層相應(yīng)的鋼筋混凝土對旁邊的支護結(jié)構(gòu)發(fā)揮出特殊的水平支撐相應(yīng)的作用。當一些現(xiàn)代建筑相應(yīng)的工程準備采用全逆作法進行基坑施工的時候，基本上都是采用混凝土整體澆筑的形式，并且在結(jié)構(gòu)的底部進行挖土，通過相應(yīng)的預(yù)留孔洞將挖出來的土進行外運，并且要保證各種相應(yīng)的建筑材料運輸。

1.3 逆作法施工的優(yōu)勢

由于高層建筑工程就具有很大的特殊性，逆作法同樣也是復(fù)雜的技術(shù)，但從施工的效果來看，表現(xiàn)出很多優(yōu)點。

1.3.1 可以縮短施工工期和加大場地使用面積

逆作法可以加快建筑物地面的顯現(xiàn)時間，縮短相應(yīng)的施工工期。等分界層的樓板位置處進行澆筑之后，便可以把分界層的樓面作為施工場地，這樣既可以向上施工也可以向下施工。

1.3.2 逆作法的施工可以很好地結(jié)合臨時的擋土結(jié)構(gòu)與永久

的結(jié)構(gòu)

地下連續(xù)墻在施工過程中可以起到擋土、承重和圍護的作用，整個地下室各層相應(yīng)的樓板、連續(xù)墻可以連在一起形成整體。同時在深基坑相應(yīng)的支護與主體工程間施工空間不用進行土方開挖，這樣土體的變形減小，受力就會比較可靠。

1.3.3 可以確保施工現(xiàn)場旁邊建筑物的安全

逆作法中的每層樓板可以連續(xù)支撐地下的連續(xù)墻，結(jié)構(gòu)的變形會變得很小，深基坑主體結(jié)構(gòu)的施工過程省去排水，這樣便使得連續(xù)墻外的土體沒有受到相應(yīng)的干擾，因而地下室在土方開挖時對旁邊建筑地基沉降沒有什么影響。

2 深基坑逆作法施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 土方開挖

影響工期和施工安全的一個關(guān)鍵因素是挖土，挖土同時又容易產(chǎn)生變形。土體的開挖方式一般有明挖、暗挖和蓋挖，其中暗挖方法是在高層建筑逆作法施工中經(jīng)常采用的。采用暗挖時，地下連續(xù)墻的結(jié)構(gòu)變形、強度與位移都要滿足施工的具體要求，盡可能減少下部封閉條件下挖土施工的工程量。

2.2 中間支承柱的施工

支承柱的施工中主要注意兩個問題：

①如何支承已完成結(jié)構(gòu)的自重及其附加荷載是要注意的問題。

②垂直度的控制要求，因為要永久承受上部相應(yīng)的的荷載。

2.3 節(jié)點施工

一般來說，節(jié)點施工比較困難，在深基坑逆作法中也不例外。節(jié)點施工通常需要注意的部位是墻與梁之間、墻與墻之間、梁與梁之間的節(jié)點。通過在相應(yīng)的地下連續(xù)墻中預(yù)埋一些錐螺紋套簡來連接相應(yīng)的節(jié)點。施工過程一般是：首先清除地下開挖過程中出現(xiàn)臟的地方，其次綁扎或連接梁的鋼筋，完成上述工作所述的工作后，再次進行混凝土相應(yīng)的澆搗工作。

3 逆作法在高層建筑中的應(yīng)用舉例

本文選取一棟高層建筑，采用逆作法進行深基坑的施工。通過這種方法簡要的分析，對逆作法的施工有大致的了解。本項目由主體結(jié)構(gòu)是有57樓的主樓，它的裙樓是由9層組成的，建筑的總面積是28萬m2。根據(jù)施工圖可以看出相關(guān)的信息，這棟樓的地下室存在四層，建筑總面積為7.4萬 m2，基坑的面積則是1.9萬 m2?；拥纳疃茸疃嗍?6 m，其中主樓基坑平均深度23 m，裙房的基坑深度是16.8 m。而且基坑的旁邊有比較多的交通路線，地下有許多管線穿插，施工時要注意這些情況。

3.1 確定逆作法施工方案

本文選用的工程的旁邊環(huán)境和基坑工程量相對來說比較復(fù)雜，土方大概是45萬m3。常規(guī)的做法通常是這樣：一挖到底即挖土到基坑底，接著便是從基礎(chǔ)的底板開始向上進行相應(yīng)的施工，用到1 000 mm厚地下連續(xù)墻作圍護墻坑，坑底再進行地基加固。這樣不僅支護相應(yīng)的費用比較高，工期太長，不能滿足相應(yīng)的業(yè)主要求，而且如此大型深基坑采用“明挖”方式的施工，沒有什么經(jīng)驗。經(jīng)過比較分析，最終決定用逆作法的技術(shù)進行施工。

3.2 施工過程中的要點

首先選取750 mm厚的地下連續(xù)墻，用來圍護基坑旁的結(jié)構(gòu)。在地下的4層樓面做四道內(nèi)支撐，進行施工。主樓則是采用“一柱一樁”的半逆作法進行施工，裙樓則是選取“一柱一樁”的全逆作法進行施工。

3.2.1 土方開挖

采用“盆式開挖法”，即是按照“分層、平衡、分段、分塊、對稱”的原則進行指導(dǎo)土方開挖和結(jié)構(gòu)支撐。在每一層土體的邊緣至少留土大于或等于4倍的該層土開挖深度，同時為撐住周圍的土，可以進行抽條取土。這里也有時間的限制，就是開始挖土到支撐完畢需要控制在16 h內(nèi)。挖土過程中，可以采用機械，也可以采用人工，比如挖土機、鏟運機，還可以使用抓斗機械進行裝車，在出口的地方要使用取土架。

3.2.2 支承柱施工

由于逆作法的施工特點，首層開始施工向下到地下室各層樓面直到大底板之前，重力荷載和施工過程中的荷載都是找支承柱進行相應(yīng)的承擔作用。本工程為此采用了圓鋼管柱相應(yīng)的材料作為支承柱，同時這個支撐柱還有永久的作用。所以，支承樁相應(yīng)的施工定位和垂直度就會有很高的難度。支承樁的定位誤差要求控制在±5 mm，柱子的垂直度也會有相應(yīng)的要求，數(shù)值一般控制在1/150～1/280之間。施工過程中支承柱的制作一定要充分重視，不能有彎曲的變形情況出現(xiàn)。

3.2.3 基坑內(nèi)降水

本基坑是采用真空深井進行降水，平均每口深井的作用面積大概是265 m2。井管內(nèi)完全可以設(shè)兩道相應(yīng)的濾管，這樣可以提高降水效率。濾管的布置和長度也是很重要，第一道濾管是布置在零下7.9 m的位置處，濾管的長度一般是1.6 m，第二道濾管布置在坑底下1.8 m的位置處，長度大概是3.8 m左右。同時還要注意做好預(yù)降水工作，根據(jù)水位觀測井的水位達到要求以后才可以開挖，但是也要保證不要因為過量的降水引起沉降近而產(chǎn)生大的變形。

4 結(jié) 語

隨著建筑施工技術(shù)的大力發(fā)展，逆作法施工技術(shù)在高層建筑中的應(yīng)用也越來越完善，使用的領(lǐng)域也越來越廣。通過很多工程實例可以發(fā)現(xiàn)，逆作法的施工技術(shù)在工程中的應(yīng)用不僅可以降低工程的造價，更重要的是可以保證施工的安全性。同時縮短工期，由于很多工程的工期比較短。采用逆作法施工的工程一般具有結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，地基的下沉量小。尤其在現(xiàn)場條件復(fù)雜、環(huán)境干擾因素多、施工難度大的高層建筑工程中，逆作法施工技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)生了很好的社會與經(jīng)濟效益，具有強大的生命力。毋庸置疑，逆作法在具體項目的使用中還會遇到一些問題，但經(jīng)過不斷的積累工程實踐經(jīng)驗以及推進相關(guān)的技術(shù)，這些問題一定會得到有效的解決。

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