南寧永凱現(xiàn)代城躍層逆作法施工關(guān)鍵技術(shù)

上海建工五建集團(tuán)有限公司廣西分公司 南寧 530022

1 工程概況

南寧永凱現(xiàn)代城位于廣西省南寧市東葛路與望園路交匯處，地上由1 幢27層四星級酒店、3 幢分別為26 層、27 層和28 層的高層住宅樓以及連為一體的5 層裙房組成，設(shè)4 層地下室，所有建筑的地下室連成一體（圖1）。

圖1 總平面布置

本工程基坑面積12 619 m2，周長約500 m，開挖深度約18.5 m。地下室外墻采用厚900 mm地下連續(xù)墻二墻合一結(jié)構(gòu)，深約30 m。樁基礎(chǔ)為Φ1 500 mm鉆孔灌注樁，主樓核心筒部位采用群樁承臺，其余為一柱一樁，樁長約40 m，樁底擴(kuò)孔2.4～3 m。地下結(jié)構(gòu)柱采用Φ700 mm鋼管柱，壁厚10 mm，內(nèi)灌C30混凝土，作為逆作施工階段及永久結(jié)構(gòu)柱。

本工程擬建場地位于南寧邕江一級階地，原為連片分布的池塘，地面標(biāo)高69.73～74.14 m，現(xiàn)經(jīng)人工填土整平后，地面標(biāo)高為73.18～74.52 m，較為平坦。主要土層有：①填土、②含淤泥質(zhì)黏土、④粉質(zhì)黏土、⑥1粉質(zhì)黏土、⑦粉土、⑧粉（細(xì)）砂圓礫、粉砂質(zhì)泥巖粉砂質(zhì)泥巖。

2 施工策劃

根據(jù)本工程特點(diǎn)及要求，方案前期曾經(jīng)考慮過順作法方案（地下連續(xù)墻圍護(hù)＋鋼筋混凝土水平支撐）和逆作法方案（地下連續(xù)墻圍護(hù)＋結(jié)構(gòu)梁板作水平支撐）。經(jīng)方案深化比較分析，順作法施工無法滿足工期要求，而按照常規(guī)逆作法的施工安排，則需要分為5 次挖土。經(jīng)過比較分析，并結(jié)合本工程的土層地質(zhì)條件，提出采用躍層逆作法（地下連續(xù)墻圍護(hù)＋躍層逆作＋結(jié)構(gòu)梁板作水平支撐）的施工方法。

躍層逆作法的核心為超挖施工技術(shù)，由上至下先行施工地下室B0、B2、B4層結(jié)構(gòu)板梁，使其在基坑開挖過程中形成基坑的水平支撐，B1、B3層梁板結(jié)構(gòu)隨后穿插施工。相對于常規(guī)逆作法施工，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在地下施工空間、工作面的成倍放大，這樣既可以通過機(jī)械設(shè)備的靈活布置提高挖土出土速度，又可以通過合理的施工組織提高地下結(jié)構(gòu)施工效率，從而大大縮短施工工期。

躍層逆作法能否得以實(shí)施的關(guān)鍵是基坑圍護(hù)和支撐體系的安全性，本工程按照實(shí)際工況對基坑圍護(hù)和支撐體系進(jìn)行了受力和變形驗(yàn)算，均可滿足要求，使躍層逆作法施工成為可能。而要使躍層逆作施工順利進(jìn)行并達(dá)到預(yù)期的效果，則要在巖石地層中地下連續(xù)墻施工、鋼管柱垂直度控制以及地下空間高效取土等方面制定針對性的技術(shù)措施。

3 躍層逆作法施工關(guān)鍵技術(shù)[1-3]

3.1 施工流程

場地平整放線，施工監(jiān)測測點(diǎn)布設(shè)→地下連續(xù)墻施工，工程樁、鋼管柱施工→設(shè)立深井井點(diǎn)，基坑預(yù)降水→基坑內(nèi)盆式挖除第一皮土方，開挖標(biāo)高為－4.85 m，隨挖隨澆搗支模墊層→施工B0（±0.00 m）層樓板→基坑內(nèi)盆式開挖至－12.50 m，隨挖隨澆搗支模墊層；同時可開始施工地上一框結(jié)構(gòu)→施工B2（－10.45 m）層樓板，同時可施工地上二框結(jié)構(gòu)→盆式開挖至基坑底－18.5 m，開設(shè)盲溝、施工底板墊層及防水層→地下室底板B4（－17.65 m）施工，同時可施工地上三框結(jié)構(gòu)→施工B3（－14.05 m）層樓板，核心筒結(jié)構(gòu)由下至上順作施工；補(bǔ)全地下室柱、墻、地墻內(nèi)襯墻等豎向結(jié)構(gòu)；同時可施工地上四框結(jié)構(gòu)→施工B1（－5.25 m）層樓板，主體結(jié)構(gòu)繼續(xù)向上施工。

3.2 地下連續(xù)墻施工技術(shù)

本工程地下連續(xù)墻深近30 m，墻身范圍內(nèi)土質(zhì)分布呈現(xiàn)上軟下硬的特點(diǎn)，淺層土多為淤泥質(zhì)及粉質(zhì)黏土，深層土為巖石地層，墻底穿透層圓礫進(jìn)入層粉砂質(zhì)泥巖，巖石地層中的成槽工藝需進(jìn)行研究。墻厚為非標(biāo)準(zhǔn)的900 mm，需對成槽設(shè)備進(jìn)行改裝。

其工藝流程如圖2所示。

圖2 工藝流程

3.3 鋼管柱垂直度控制技術(shù)

本工程逆作法施工采用豎向支撐構(gòu)件一柱一樁（即鋼管混凝土柱和柱下鉆孔灌注樁）的結(jié)構(gòu)形式。裙房部位鋼管柱已經(jīng)達(dá)到主體結(jié)構(gòu)承載力要求，即為今后永久結(jié)構(gòu)柱；主樓部位鋼管柱包澆高強(qiáng)鋼筋混凝土后成為永久結(jié)構(gòu)柱。為保證一柱一樁的受力及后包結(jié)構(gòu)施工，一柱一樁須滿足1/400的垂直度要求，因此施工時必須采取糾偏調(diào)垂措施。本工程采用高精度三軸自動無線實(shí)時調(diào)垂系統(tǒng)對鋼管柱的垂直度進(jìn)行控制（圖3）。

（a）取消了傳統(tǒng)調(diào)垂系統(tǒng)的校正鋼架和鋼架基礎(chǔ)，將格構(gòu)柱的可調(diào)連接直接設(shè)置在護(hù)筒上，從而確保調(diào)垂系統(tǒng)的可靠性；

（b）采用了無線信號傳感器，精度大大提高；

（c）采用無線信號傳感器采集數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)控與調(diào)垂，發(fā)現(xiàn)情況后能及時予以調(diào)整；

（d）采用三軸液壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，x、y方向調(diào)垂由計算機(jī)控制同步進(jìn)行，提高了調(diào)垂精度與可靠度。

圖3 調(diào)垂系統(tǒng)原理

3.4 地下空間高效取土技術(shù)

3.4.1 躍層逆作法高效取土工藝

傳統(tǒng)逆作法取土過程中，封閉條件下挖土操作空間小、駁運(yùn)環(huán)節(jié)繁瑣、取土口出土效率低等問題難以解決，而采用躍層逆作法，通過超挖施工，增大施工空間，使上述問題的解決成為可能。

本工程為加快挖土施工速度，在±0.00 m樓板靠近望園路出入口處安裝了1 臺特制的土方車升降機(jī)，并在東葛路出入口附近設(shè)置鋼筋混凝土坡道，運(yùn)土車輛可直接經(jīng)由升降機(jī)和坡道進(jìn)入坑下開往取土點(diǎn)，由挖掘機(jī)挖出的土方直接裝上車輛，再通過升降機(jī)和坡道回到地面將土方運(yùn)出工地，大大提高了出土效率。

3.4.2 升降機(jī)設(shè)備系統(tǒng)

土方車升降機(jī)設(shè)備系統(tǒng)由電動機(jī)組、鋼架、轎箱（吊籃）、減速機(jī)、傳力系統(tǒng)（鋼絲繩和滑輪組）、剎車組及電器電路組成。鋼架架設(shè)于已有工程樁上，電動機(jī)組通過傳力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對轎箱的升降，土方車輛出入轎箱實(shí)現(xiàn)快速出入地下室開挖面，如圖4。

土方車輛質(zhì)量和設(shè)備質(zhì)量由已施工結(jié)構(gòu)梁板和工程樁承受，對升降機(jī)布置位置地下結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部補(bǔ)強(qiáng)，并在已施工樓板位置設(shè)置導(dǎo)軌，實(shí)現(xiàn)對土方車量和施工機(jī)械安全進(jìn)出的控制，如圖5。

4 躍層逆作法施工技術(shù)實(shí)施效果

（a）本工程采用躍層逆作法施工使得地下施工空間成倍增加，可布置大型挖土機(jī)械進(jìn)行挖土作業(yè)，并通過升降機(jī)和坡道使土方車直接進(jìn)入地下室開挖面裝車，在減少挖土機(jī)械使用量的同時大幅度提高挖土出土速度。

圖4 升降機(jī)設(shè)備系統(tǒng)示意

圖5 升降機(jī)平面布置示意

（b）本工程挖土和裝車均在地下室進(jìn)行，可取消±0.00 m板上的大型提升裝車挖土機(jī)械，使地下、地上結(jié)構(gòu)能同時施工，縮短總施工工期。

（c）本工程地下室B1、B3層梁板跳空不作為圍護(hù)墻的水平支撐，可與其下的挖土施工穿插進(jìn)行，使地下室工作面成倍增加，便于各工種的互相搭接調(diào)劑。

（d）本工程巖石地層非標(biāo)準(zhǔn)地下連續(xù)墻施工，通過對現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改造，并采用鉆、抓、沖、修、清相結(jié)合的特殊成槽工藝施工，既保證了施工質(zhì)量，又避免了使用銑槽機(jī)的高昂機(jī)械費(fèi)，節(jié)省了機(jī)械設(shè)備使用費(fèi)。

（e）本工程對傳統(tǒng)鋼管柱調(diào)垂系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)而研發(fā)的高精度三軸自動無線實(shí)時調(diào)垂系統(tǒng)，在實(shí)際應(yīng)用中取得了較好的效果，基坑開挖后鋼管柱垂直度實(shí)測結(jié)果為：柱垂直度≤1/800的占比達(dá)72.2%，柱垂直度1/500～1/800的占比達(dá)26.9%。