簡述建設工程“逆作法”設計施工技術的工法

沈天生

摘要：隨著一帶一路契機，結合內地城市對外開放的步伐。建設銀川大都市區(qū)的發(fā)展，城市建設面臨著許多新技術的應用和挑戰(zhàn)。在舊城改造中，為了更好的利用土地資源，解決城市環(huán)保降音降噪問題，以及商業(yè)項目建設的可持續(xù)發(fā)展。新建項目對地下空間綜合利用，提出了更高的要求。尤其是對地下多層停車場，配套功能設施的布置，不占地上有效面積，充分利用地下空間，豎向設計多層地下室已成為必然的方向。但在周邊原有新舊建筑物的制約下，對深基坑的施工安全與支護，存在著諸多不確定的因素，所以逆作法設計施工技術的應用，也成為銀川地區(qū)發(fā)展的新趨勢。

關鍵詞：逆作法施工技術;建設工程

逆作法設計施工技術，已經應用于建筑工程有20多年的發(fā)展歷史。國內一些施工企業(yè)也有較為成熟的施工經驗。對西北地區(qū)欠發(fā)達的城市來說，逆作法設計施工技術還是一個空白。結合當地的水文、地質情況，施工技術和施工條件，逆作法也是一種新技術和新工藝的推廣應用。逆作法施工技術對周邊原建筑和基坑穩(wěn)定的安全性、合理性、經濟性等方面，占有一定的優(yōu)勢。

1 逆作法施工工藝的特點

針對多層地下室深基礎工程，利用地下室自身梁、板、柱結構，逐層施工做為地下圍護結構的剛性支撐體系，提高對周邊建筑物不同基礎埋深形式的安全性，不受影響并加以保障。減少其他方式支撐使用后的廢棄物，降低資源浪費，體現了低碳經濟和綠色建筑施工的要求。逆作法施工技術是在地下結構和基礎施工的同時，地上結構也同步進行施工。在總工期的關鍵線路中，地下、地上施工時間是并列關系，并且地下室施工可以與地上主體、安裝、裝飾裝修工程一起完成，互不干擾。所以，逆作法大大縮短了總工期?；又ёo與地下室外圍護墻做兩墻合一的連續(xù)墻，也可做基坑臨時支護的排樁和止水帷幕等。利用地下室各層結構的柱、梁、板做為外圍護墻的支撐體系，代替其它方式的錨索或內支撐安全防護措施。同時，降水只需要坑內降水，縮小降水范圍，縮短降水周期，降低工程投資成本。采用逆作法設計施工技術，減少深基坑露天作業(yè)時間，對施工環(huán)保減噪降塵得到了很好的控制，周邊居民生活的影響和投訴降到最小，并且能有效地增加下室的使用空間和建筑面積，提高地下室的最大利用率。

2 逆作法深基坑支護的類型與選擇

針對基坑周邊環(huán)境、工程水文地質情況和邊坡條件，結合地域特點。深基坑支護在沒有土釘噴錨、鋼管樁拉錨或鋼筋混凝土灌注樁錨索施工條件下，為了確保深基坑施工對周邊原建筑物基礎和城市環(huán)境不受影響，采取逆作法施工是確保周邊環(huán)境安全的一種施工方法。逆作法深基坑防護有地下連續(xù)墻兩墻合一、排樁、止水帷幕、咬合樁等多種方式。

2.1 地下連續(xù)墻

地下連續(xù)墻是深基坑圍護墻和地下室外墻二合為一，承擔上部結構豎向荷載和止水抗?jié)B，并形成完整桶體的剪力墻。墻厚一般在800mm-1000mm之間，抗?jié)B混凝土等級為P8，強度不小于C35，墻底坐落在滿足建筑承載力的天然土層，利用結構梁板作為水平支撐構件的施工技術。地下連續(xù)墻要有專項專業(yè)的施工圖設計，且進行專家論證和相關的技術檢測，作為施工技術的安全和質量保障。地下連續(xù)墻廣泛適用于基坑范圍內降水，基坑外自然水位不受影響的工程。

2.2排樁-灌注樁

鉆孔灌注樁工藝流程：埋設護筒→注入護壁泥漿→樁機就位（鋼筋籠制作）→鉆孔→排渣→清孔→吊放鋼筋籠→射水清底→插入砼導管→澆注砼。

排樁是延地下室外墻的外側設置安全圍護樁。是針對建筑外邊體形復雜，地下障礙物較多及周邊原建筑物影響較大的項目，采用鋼筋混凝土排樁施工。樁的直徑600mm～1200mm，樁長根據土層地質力學計算確定，混凝土強度一般不低于C35。樁與樁的凈間距200mm～400mm。護坡樁成孔直徑小于等于800mm的樁，選用長螺旋鉆機為宜。對于黏聚力較低的土質，可采用膨潤土配制比例為1：1.05～1.15泥漿進行成孔護壁。排樁適用于開放式降水地區(qū)，地質條件不受水位沉降影響。

2.3 止水帷幕

止水帷幕是水泥土的攪拌樁，樁與樁互相咬合形成的抵抗水頭壓力的抗水墻體。水泥土攪拌樁直徑為600mm，互相咬合150mm～200mm，深度低于基坑底面4m，水泥土配比為15%～20%之間，宜選用反螺旋雙鉆頭鉆機施工，止水帷幕是控制地下夾層水和不明水源滲透的有效措施。

2.4 三軸深層攪拌樁

三軸深層攪拌樁是為了深基坑施工，防止影響周邊原建筑基礎安全的一種土體加固措施，同時，也有效的起到止水作用。三軸攪拌樁是一臺鉆機有三根長螺旋鉆桿，同步成孔，并把配置好的水泥漿通過鉆桿噴壓到鉆頭位置，與土壤均勻攪拌形成的樁體。樁徑有650mm、800mm、1000mm三種，施工時，三根長螺旋鉆桿中，兩側的鉆頭為逆向旋轉，中間的鉆頭順向旋轉，水泥漿由兩側鉆頭注漿，中間的鉆桿排氣，形成均勻的注漿攪拌排氣系統，保證三軸攪拌樁的施工質量。三軸攪拌樁主要適用于加固較厚的松散土體或淤泥質土，通過加固硬化基坑邊的土體后，進行連續(xù)墻施工或做噴錨護壁的無肥槽施工技術。

深基坑安全風險性評估

根據周邊建筑和基坑變形的限制要求，場地基坑支護結構安全等級為一級，基坑重要系數應取1.1。地下三層基坑開挖深度一般為15.00m-16.00m左右，逆作法必須經過深基坑安全性分析和驗算，基坑支護結構對土體的安全性，最大位移不得大于20mm，水平位移速率不得超過2mm/d，且連續(xù)三日不得大于1.4mm/d，周邊累計沉降值不得超過20mm。若處理不當，邊坡的局部失穩(wěn)會造成邊坡的整體失穩(wěn)，造成重大的經濟損失和安全事故。

3 逆作法設計

逆作法工程結構一般采用框架結構，地下部分豎向承載結構為一柱一樁，周邊外圍護墻為連續(xù)墻或后澆筑的抗?jié)B剪力墻。連續(xù)墻為邊坡支護墻和外圍抗?jié)B剪力墻合二為一，內做防水空腔保護墻，一旦出現滲水，通過空腔進行有組織的強排措施。

本工程為老商業(yè)街舊城改造項目，周邊建筑基礎具有多樣性和環(huán)境復雜。地下室外墻距相鄰建筑2.1m-8.0m不等，原建筑物舊樁拆除擾動土深度在8m-10m。因此，采用了排樁護壁的逆作法設計施工技術。

根據深基坑排樁護壁的相關計算，護坡樁直徑在負三層部位為Φ800mm@1200mm，在負二層部位Φ600mm@1000mm兩種。每個樁設置定位坐標控制，按編號分組分段控制灌注樁施工。在室外標高處，澆筑樁頂冠梁，冠梁截面尺寸為800mm×500mm和600mm×400mm，混凝土強度為C25。完成冠梁澆筑后，因外墻工程樁的一柱一樁與地下室剪力墻為整體結構，所以，外墻柱為格構柱構件，先施工外墻工程樁柱。工程樁與排樁必須保持200mm的凈間距，滿足灌注樁安放護筒施工。此間距為地下護坡樁100mm噴錨及防水層，100mm厚格構柱外包鋼筋混凝土的結構層。

一樁一柱的格構柱和箱型柱與單樁的承載力在4700KN-13600KN之間，抗浮力為4400KN-7400KN左右，樁柱要同步施工，格構柱植入樁頂即基礎筏板標高下3m，在格構柱加工時，地下部分為一根通長柱，且考慮加長至少大于3.50m，做為調直架校正控制施工段。為了控制成本，中部土方開挖止-3.0m處，再進行中間箱型柱施工，避免截取調直架控制段的長度。

逆作法工程的設計施工技術是協同施工工況的重要依據。所以，施工工況設計也是編制施工方案的重要組成部分。

4 設計施工工況

4.1 本工程設計負三層，基礎筏板底埋深為-15.5m。

4.1.1 設計工況一：完成基坑邊坡支護樁及冠梁施工，混凝土強度達到85%時，開始將土方開挖至-3.00m，澆筑打樁機和調垂架施工的鋼筋混凝土墊層，鋼筋為Φ12@200的單層網片，混凝土強度為C25，厚度為150mm，滿足打樁機和吊車施工作業(yè)，完成中部工程樁柱施工。

4.1.2 設計工況二：完成一柱一樁施工后，進行±0.00處梁板（即：B0板）的結構施工，使±0.00梁板對基坑支護樁形成完整可靠的內支撐體系，并且混凝土達到設計強度的100%，方可做為地下逆作法的施工作業(yè)面使用。

4.1.3 設計工況三：將土方開挖至負二層的-8.50m位置，澆筑模板腳手架的素混凝土墊層，根據土質承載力和模板荷載，確定混凝土墊層的厚度和強度。進行負二層結構的梁、板、柱及剛性防水抗?jié)B混凝土剪力墻、樓梯、電梯井和坡道施工。

4.1.4 設計工況四：當負二層梁板拆模的同條件混凝土試塊強度，達到設計值的100%方可拆模，并清理模板腳手架。繼續(xù)開始負三層土方開挖止-12.50m處。澆筑模板腳手架的素混凝土墊層，進行負三層結構的梁、板、柱及剛性防水抗?jié)B混凝土剪力墻和坡道等施工。

4.1.5 設計工況五：地下室負二層和負三層結構梁、板、柱、墻施工完成后，對深基坑支護排樁形成可靠的箱型內支撐結構體系。一次性將土方挖止基礎墊層的設計標高，進行筏板基礎的施工作業(yè)。

4.1.6 設計工況六：為地上地下協同施工工況。當完成B0板施工，混凝土結構達到設計強度時，根據結構設計的荷載計算，地上工程框架結構可以施工到二層;當地下完成負二層梁板結構施工，負一層形成箱型內支撐體系后，地上框架結構可以施工到四層;當地下完成負三層梁板結構施工，地下各層已經形成可靠的內支撐體系，地上框架結構可以施工到主體封頂，并且地上施工不受限制。

逆作法工程設計施工技術

4.2 框架結構一樁一柱的樁，在施工階段為承載力抗壓樁，最終與基礎筏板協同受力，降水停止后為抗浮抗拔樁。為了提高灌注樁的摩擦力，采用后壓注漿技術。根據樁長沿樁身鋼筋籠外側，布一圈半硬質多孔橡塑DN50的注漿管，每根樁注漿管自下而上設三處，間距為5米。注漿壓力控制在1.2MPa-2.5MPa之間，注漿量控制在0.7m3-1.0m3，注漿水灰比為0.50-0.55。同時在鋼筋籠內側安裝三根豎向聲測管，做樁身完整性檢測。

4.3 地下室外墻邊柱為格構柱，中柱為箱型鋼管混凝土柱，柱內加強環(huán)板預留?400mm的貫通穿管孔，做為混凝土輸送管施工孔，澆灌混凝土時，先從柱內穿入?220mm混凝土導管，導管伸止樁底后，開始澆灌C30樁身混凝土。使混凝土將孔內泥漿反推到樁頂以上，混凝土澆筑至柱底標高時，及時更換為C40自密實混凝土澆筑，在鋼管內混凝土澆筑的同時，柱外側回填沙石，控制樁頂混凝土上升，保證混凝土高出設計樁頂標高不小于600mm。在地下室筏板施工時，將高出樁頂虛混凝土鑿除。

4.4 地下室中部混凝土箱型柱，外墻四周為格構式柱，柱底部埋入樁內3.0m。要求框架柱軸線偏差控制在±10mm內，豎向偏差應控制在1/500以內，框架柱水平位移應小于50mm.水平方向轉角應小于2度，絕對位移應小于30mm。

4.5 地下逆作法自上而下施工，剪力墻在每層結構梁板處設KZL暗梁或SL深梁。為了有效控制地下工程投資成本，減少基坑深度，地下車庫負二層和負三層采用300mm后無梁樓板和板內暗梁，鋼筋在柱帽處通過鋼牛腿與鋼柱焊接受力。

4.6 逆作法工程一般施工場地狹窄，利用部分B0板作為施工場地，所以B0板要劃分荷載分區(qū)。本工程在B0板上進行土方作業(yè)和材料進出的區(qū)域，采用型鋼梁和200mm厚的雙向雙層C40鋼筋混凝土梁板結構設計施工，其區(qū)域荷載設計值為50KN。

4.7 根據逆作法施工方案，分別按施工流水段預留出土口，地下用三臺75型挖機和兩臺30型裝載機向出土口轉運土方，地上選用一臺215型挖土機在出土口提土，白天用一臺50型裝載機轉存土方，辦理夜間施工許可證向外拉土。每天存土700m3左右，晚上繼續(xù)挖運，出土量可達到70-100車，約1000m3。將土方開挖至負二層的-8.50m位置，進行護坡噴錨施工。噴錨前先清理平整基坑樁側的垂直面，在排樁上種植噴錨鋼筋網片的錨固鋼筋，錨固筋為Φ14@300沿樁豎向設置，網片鋼筋為Φ8@200，噴錨干灰配合比為水泥：砂：豆石（1：2.5：2）用專業(yè)設備噴錨。在噴錨砂灰達到一定強度時，進行防水找平層抹灰，選用3mm厚自粘防水卷材兩層，做為柔性二級防水層和保護層施工。

土方開挖隨著深度的增加，難度也隨著增大，經過逆作法施工經驗，應充分利用工程建筑設計的天井空間，在負二層（-8.50m處）放置挖土機，將地下土方提到B0板面，用裝載機裝車外運，此方法挖土效率最高。本工程采用75°的坡式自制提土機三臺，每臺平均提土3m3/4nim，日出土量50車約600m3。

5 逆作法施工環(huán)境及社會效益

5.1 降低施工噪音

由于逆作法施工先B0板整體澆筑，再向下挖土進行地下室施工，因此在施工中，能有效地起到降低噪音作用。

5.2 施工揚塵小

通常采取開敞式基礎開挖手段，易產生了大量的建筑粉塵，影響了周邊環(huán)境污染;采用逆作法施工，由于地下施工在封閉的環(huán)境下作業(yè)，可以最大限度的減少揚塵

5.3 交通影響小

逆作法工程一般位于城市繁華商業(yè)區(qū)，施工車輛管制嚴格，逆作法采取地上地下立體交叉作業(yè)，白天內部施工晚上出土運輸，減小城市交通壓力。

6 結語

本文主要以實際施工采用的排樁支護，以柔性外防水加后澆剪力墻剛性防水相結合，框架結構一柱一樁的逆作法工程，設計施工技術進行經驗交流。

參考文獻：

[1] 逆作法施工技術在高層建筑施工中的應用[J]. 董波. ?中國新技術新產品. 2014（14）.

[2] 逆作法施工技術在高層建筑中的應用研究[J]. 曾水珍. ?中華民居（下旬刊）. 2014（03）.