逆作法施工

　　簡介

　　逆作法施工技術(shù)是高層建筑物目前最先進的施工技術(shù)方法。

　　一、原理

　　先沿建筑物地下室軸線或周圍施工地下連續(xù)墻或其他支護結(jié)構(gòu)，同時建筑物內(nèi)部的有關(guān)位置澆筑或打下中間支承樁和柱，作為施工期間于底板封底之前承受上部結(jié)構(gòu)自重和施工荷載的支撐。然后施工地面一層的梁板樓面結(jié)構(gòu)，作為地下連續(xù)墻剛度很大的支撐，隨后逐層向下開挖土方和澆筑各層地下結(jié)構(gòu)，直至底板封底。同時，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，所以可以同時向上逐層進行地上結(jié)構(gòu)的施工。如此地面上、下同時進行施工，直至工程結(jié)束。

　　二、分類

　　逆作法可以分為全逆作法、半逆作法、部分逆作法、分層逆作法。

　　三、工藝特點

　?。?）可使建筑物上部結(jié)構(gòu)的施工和地下基礎結(jié)構(gòu)施工平行立體作業(yè)，在建筑規(guī)模大、上下層次多時，大約可節(jié)省工時1/3.（2）受力良好合理，圍護結(jié)構(gòu)變形量小，因而對鄰近建筑的影響亦小。（3）施工可少受風雨影響，且土方開挖可較少或基本不占總工期。（4）最大限度利用地下空間，擴大地下室建筑面積。（5）一層結(jié)構(gòu)平面可作為工作平臺，不必另外架設開挖工作平臺與內(nèi)撐，這樣大幅度削減了支撐和工作平臺等大型臨時設施，減少了施工費用。（6）由于開挖和施工的交錯進行，逆作結(jié)構(gòu)的自身荷載由立柱直接承擔并傳遞至地基，減少了大開挖時卸載對持力層的影響，降低了基坑內(nèi)地基回彈量。（7）逆作法存在的不足，如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，有時需另設臨時水平支撐或加大圍護墻的斷面及配筋。由于挖土是在頂部封閉狀態(tài)下進行，基坑中還分布有一定數(shù)量的中間支承柱和降水用井點管，目前尚缺乏小型、靈活、高效的小型挖土機械，使挖土的難度增大。但這些技術(shù)問題相信很快會得到解決。

　　四、推廣應用逆作法

　　推廣應用逆作法，能夠提高地下工程的安全性，可以大大節(jié)約工程造價，縮短施工工期，防止周圍地基出現(xiàn)下沉，是一種很有發(fā)展前途和推廣價值的深基坑支護技術(shù)，在遼寧、上海、廣州這類地區(qū)應用逆作法施工高層建筑深基坑較多。較典型的有上海特種基礎工程研究所辦公樓，位于上海西南角徐家匯天鑰橋路。該建筑物地下2層，地上5層，底板埋置深度為-7.30m.為了探索基礎結(jié)構(gòu)與上部結(jié)構(gòu)同時施工，以期縮短施工總工期，大樓采用了逆作法施工技術(shù)并取得了成功。又如，由上海第二建筑工程公司施工的恒積大廈工程以逆作法施工地下4層、地上22層，基坑深17m，施工僅用了5個月，整個工期明顯加快，并減少支撐費用400萬元，周邊管線沉降僅為15mm，四周道路及民房位移均在5mm以內(nèi)，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。由此在上海地區(qū)掀起了一股逆作法熱，其后相繼有明天廣場、京沙住業(yè)大廈等數(shù)十項工程采用逆作法施工。目前，逆作法已頒列入2001年頒布的中華人民共和國國家標準建筑地基基礎設計規(guī)范；各地也陸續(xù)公布了地下室逆作法施工工法（YJGF02-96）和（YJGF07-98），由此可說明逆作法施工已日趨成熟，其在深基坑支護中的前景樂觀。如果說上個世紀是逆作法起步時期，緊接著在全國范圍內(nèi)迅速發(fā)展和大量應用之后，如今它正處于技術(shù)成熟期，將會有更大發(fā)展的全盛時期。

　　五、逆作法步驟

　　1、施工地下連續(xù)墻。經(jīng)計算地下連續(xù)墻厚度800mm，標準槽段長度6米，深度18米左右，即到達基坑底面以下3-5米，且下端進入強風化層不少于1.5米，以確保止水效果。槽段之間采用工字鋼剛性接頭。

　　2、施工人工挖孔樁。人工挖孔樁分為基樁部分與上部空段兩部分。當基樁部分澆灌到樁頂設計標高以下1米時，便由工人下去安裝定位環(huán)并調(diào)校水平，然后由工人在下面扶正，卡位，保證其垂直度后，在地面用十字架固定鋼管柱上端，用高拋法澆筑管內(nèi)高強混凝土。

　　3、開挖至-4.5m標高。此時地下連續(xù)墻處于懸臂狀態(tài)，現(xiàn)場監(jiān)測得最大水平位移發(fā)生頂點處，約3.7mm，平面位置在矩形長邊中部。施工首層樓面梁板及上部普通混凝土柱，在平面靠近第十八甫路處預留10米X10米出土口，方便運輸。

　　4、開挖至-7米標高，施工負一層樓面梁板及上部結(jié)構(gòu)。在二層樓面梁安裝吊車梁，設計該梁時應考慮吊運土方和機械時的最大荷載，負一層樓面出土口位置與首層一致。對于地下連續(xù)墻而言，首層和負一層樓面的水平剛度可視為兩個鉸支座。但是出土口處的槽段應設置腰梁和鋼支撐。現(xiàn)場監(jiān)測得最大水平位移發(fā)生頂點處，約5.3mm.此時上部結(jié)構(gòu)施工至三層樓面。

　　5、開挖至-14.3米標高（地下室底板底），從-9.5米開始即采用盆式開挖，即在周邊留有4.5米左右的反壓土，以控制連續(xù)墻的位移，保證基坑安全。此時地下連續(xù)墻可視為下部為連續(xù)的彈性支座，上部兩個鉸支座的連續(xù)梁，受荷形態(tài)簡化為上三角形下梯形。現(xiàn)場監(jiān)測得最大水平位移發(fā)生在-9.7米標高處，約13.2mm.此時上部結(jié)構(gòu)施工至七層樓面。

　　6、施工負二層樓面主梁梁格，即樓板及次梁暫不施工，以便吊土，通過主梁和腰梁系統(tǒng)為連續(xù)墻提供一定的側(cè)向支承，其概念類似于對撐系統(tǒng)。

　　7、完成其余土方工作，施工底板和負二層樓面，吊出挖土機，封閉出土口。至此地下室土建主體已完工，同時上部結(jié)構(gòu)也已封頂。在整個施工過程中，地下連續(xù)墻最大位移為14.3mm，位置在-11.3米標高處，遠小于規(guī)范限值?；又苓厛龅匚窗l(fā)現(xiàn)明顯下陷，鄰近房屋未見明顯裂縫，保護效果非常理想。

　　六、心得體會

　　在整個逆作法的設計與施工過程中，筆者從成功中獲得很多經(jīng)驗，也碰到不少問題，現(xiàn)就這一工程幾個關(guān)鍵技術(shù)問題的處理方法作了整理，以供參考：

　　1、設計中應進行逆向思維。在正作法中，地下室的剪力墻如核心筒、人防墻及地下室外墻等作為豎向構(gòu)件承擔荷載。但在逆作法中，剪力墻是先施工上一層，再施工下一層，受力模式已發(fā)生變化，故建立計算模型時應按大梁輸入。

　　2、鋼管柱與梁板的連接。本工程采用環(huán)梁節(jié)點，須預先在鋼管上焊接抗剪環(huán)箍，且定位要求精確。當施工期間地下室標高發(fā)生改動時，其處理措施相當麻煩，因為現(xiàn)場補焊環(huán)箍操作困難，而且管內(nèi)混凝土可能因溫度過高而影響受力性能。

　　3、鋼管柱吊裝的垂直度控制。由于逆作法的施工工藝的特殊性，決定了地下室的豎向構(gòu)件必須采用鋼管柱或格構(gòu)式鋼柱，而吊裝這一豎向構(gòu)件時如何控制垂直度成為關(guān)鍵因素，本工程先在樁頂標高以下1米處安設一定位鋼板，定位鋼板有三個調(diào)節(jié)螺栓，以調(diào)節(jié)鋼板水平，鋼管柱中部采用鋼筋制成籠狀定位架，在地面也設有井字形定位木架，實踐證明，這種定位方法取得較高的精度，可以滿足工程需要。

　　4、地下室樓面梁與連續(xù)墻的連接。在逆作法工程中。內(nèi)襯墻尚未完成，邊跨的樓面梁一端支承在鋼管柱上，另一端則必須支承在地下連續(xù)墻上。原設計思路在地下連續(xù)墻鋼筋籠中預埋鋼筋，地下室開挖后鑿去砼保護層后，扳出鋼筋與梁鋼筋焊接即可，但由于施工誤差及建筑方案修改，這些預埋鋼筋位置偏差太大而失去作用，實際施工中采用植筋的辦法解決，因連續(xù)墻中鋼筋太密，將梁端彎矩適當調(diào)幅到跨中。

　　5、底板周邊連續(xù)墻連接處止水措施。這個部位的止水成功與否對整個地下室的止水乃至使用安全有著決定性作用。本工程地下連續(xù)墻鋼筋籠中與底板位置預埋一豎向鋼板，澆筑底板前焊接一水平止水鋼板，實際效果非常理想，底板周邊未發(fā)現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。

　　6、樁基類型的確定。從鋼管柱安裝定位的要求來看，人工挖孔樁是較好的選擇，筆者曾在另一個工程中使用鉆孔灌注樁，由于泥漿的擾動，鋼管柱難以保證垂直度，開挖后發(fā)現(xiàn)偏心較大。就本工程的地質(zhì)情況而言，淤泥層和砂層比較厚，本來并不適合采用挖孔樁。但是，筆者認為當連續(xù)墻進入不透水層（強風化層）并且圍合之后，進行坑內(nèi)抽水，在沒有水壓力的情況下挖樁發(fā)生涌土、流沙的可能性不大。事實證明，這一措施是有效的。

　　七、小結(jié)

　　某商廈已封頂并投入使用，從該工程實例看，逆作法與常規(guī)的施工方法相比有著不可替代的優(yōu)勢，譬如：

　　1）顯著地縮短了工程施工的總工期，經(jīng)計算，本工程采用逆作法比采用正作法縮短了至少兩個月工期，取得一定的商業(yè)效益；

　　2）基坑變形小，相鄰建筑物影響小，實測結(jié)果顯示基坑頂點變形不足20mm，周邊路面沉降量也極小，未造成不良影響；

　　3）可最大限度地利用城市規(guī)劃紅線地下空間，在允許范圍內(nèi)盡量擴大地下室建筑面積。

　　但逆作法目前仍存在一些急待解決的問題，如連續(xù)墻與基礎樁間存在著不均勻沉降，連續(xù)墻槽段間的滲漏等，有待通過工程實踐取得改良措施。