逆作法在地下室施工技術中的應用

摘要：某地下室工程周圍采用逆作法施工技術形式，為了完善逆作法施工技術的順利實施，地下室工程結構柱的施工中全部采用鋼管混凝士圓柱形式，鋼管柱的直徑為600mm-800mm。根據此次工程地質勘查分析結果可知，此建筑工程項目地基基礎建筑土質及周邊環境較為復雜。本場地地下水埋藏較淺，地下水靜止水位埋深為1.60m～3.03m，標高為5.79m～7.19m，其中砂層為主要含水層。下文簡要分析下此次逆作法施工的主要技術。

關鍵詞：逆作法施工技術；土方開挖；技術控制及效益

1、逆作法的主要施工技術及控制

1.1 樁承臺、結構鋼管柱施工

當工程樁澆筑完成且達到一定強度后，應先用泥漿泵將樁孔內的部分泥漿抽出（以孔壁不坍塌為準），然后再往孔內拋人袋裝的碎石，直至有足夠的高度和密實的工作面站立作業人員（碎石顆徑 1cm～3cm 為宜）；按照設計要求和施工經驗，人工挖孔成井的內半徑必須比樁承臺半徑大0.5m，以滿足人員井下進行鋼管柱定位器安裝的空間要求。 挖柱井孔前，要定出軸線及柱井位，放出柱井孔位中心線和柱井孔徑；進行開挖時，孔井的開挖方式類似人工挖孔樁的開挖。采用鋼筋混凝土護壁作為支護，以節為單位，并嚴格監控制好井下的空氣、水位情況及開挖深度； 在施工柱井完成后挖柱井孔達到要求的標高 （樁承臺墊層底）時，并通過鑒定和驗收，符合要求后便可進行樁頭浮漿打鑿以及樁承臺墊層的澆筑；在承臺墊層及防水層施工完成后，便可按設計要求預留出承臺的豎向鋼筋及進行鋼管柱埋件的安裝， 然后在澆筑樁頂及部分承臺混凝土，將鋼管柱腳的預埋件固定。 待混凝土達到一定強度后再將鋼管柱吊裝至井內，將其與預埋件焊接安裝牢固，最后再進行鋼管柱內混凝土澆筑，并在井孔回填前安裝好地下室各層的節點環梁。

1.2 地下連續墻的設計與施工

根據工期計劃及設計圖紙要求， 本工程的地下室采用逆作法施工，基坑土方開挖前必須先完成連續墻和沖孔樁的施工，再進行樁承臺基礎與鋼管柱的接頭節點的施工。連續墻和沖孔樁將按照常規的施工工藝進行。

逆作法施工中，地下結構是支護結構與主體結構的結合與統一，其設計除按正常結構設計外，還要考慮到逆作施工的要求。作為基坑支護結構的設計，包括支護結構的選型、支護結構的內力及變形計算、截面強度計算等內容。這與對基坑內外體的變形要求，地下水的降水方式，挖土方法及施工要求等有關。基坑工程中，當地下水位較高，且場地周邊不允許降水或基坑安全等級為一、二級時，通常采用地下連續墻作為維護結構。在逆作法施工中，地下連續墻既要作為施工時基坑開挖的臨時支護，承擔水土等荷載產生的水平力，又要兼作地下室的外墻或作為基礎的一部分，承擔施工階段和使用階段的一部分豎向荷載，因此逆作法中底下連續墻的設計和施工是重要的環節。

1.3 土方開挖

第一次基坑大開挖土方到滿足安裝首層框架梁板支項施工，完成首層框架梁、板澆筑施工并留置留出土口；第二次基坑土方大開挖至滿足負一層框架梁支項施工，并進行負一層框架支撐梁（不澆樓板）及核心筒剪力墻的施工； 第三次開挖的部位是核心簡內部和周邊的土方， 以滿足核心筒四周局部框架粱和筒內臨時支撐梁的施工要求，砼齡期過后就可進行最后一次土方開挖，就是核心筒負二層至承臺底的開挖，完成后就可進行核心筒承臺的施工。 由于負二層至承臺底的高度有將近 7m，為了保證基坑連周邊續墻的水平位移不超過規定值，此時在核心簡周邊由負二層至承臺面的土方按大放坡開挖，除在承臺周邊留出一定的工作空間外，其余的土方作為基坑反壓土嚴禁開挖。

1.4 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件必須采用鋼管柱或格構式鋼柱，而吊裝這一豎向構件時如何控制垂直度成為關鍵因素，先在樁頂標高以下1米處安設一定位鋼板，定位鋼板有三個調節螺栓，以調節鋼板水平，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。

1.5 做好沉降差異控制

整個過程中，樁身所承受的荷載包括樁身自重、上部外荷載、正摩阻力、負摩阻力、樁端阻力，這些力共同作用的結果，使樁發生沉降或抬升的變形。上述變形過程是一個復雜的受力過程，為分析方便，可將樁身受力分成兩部分，即不考慮樁身自重及上部外荷載的作用與只考慮樁身自重及上部外荷載的作用，然后運用疊加原理求得基坑開挖對立柱樁豎向位移的影響結果。逆作法是先施工地下室樓板與上部結構，后施工基礎大底板，所以工程樁在施工前期部分受力部分不受力，因此，各根立柱樁會有沉降產生，如果各根立柱之間或立柱與地下墻之間有較大的沉降差，已澆筑的樓板與梁系就會產生裂縫，危及正式結構的安全。這些都是值得注意的問題。

1.6 做好地下室樓面梁與連續墻的連接和連續墻中梁盒的預埋

首先，在逆作法工程中。內襯墻尚未完成，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墻上。原設計思路在地下連續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，因連續墻中鋼筋太密，將梁端彎矩適當調幅到跨中。其次，做好連續墻中的梁盒預埋。由于考慮到基坑將采用首層、負一層及負二層框架梁作為水平支撐體系，因此在地下連續墻施工階段，就必須在墻體上準確預留出框架梁的接口。為了節省工期和成本，摒棄了以往慣用的植筋或是預留梁筋的方法，而采用了預留梁盒的方法，即通過準確的計算和安裝時的控制，事先在連續墻墻體鋼筋籠上放置梁盒，日后待土方開挖后將梁盒內的填充物清理干凈即可進行框架梁的安裝，簡單而又快捷。

1.7 地下室核心筒的施工和基坑土方開挖的完成

在基坑核心筒部位的土方開挖完成后。首先進行核心筒承臺的施工， 以確保核心筒剪力墻能在上蓋結構施工到 l8 層樓面前能夠完全部成。核心筒承臺和地下室的剪力墻采用順作法施工從底板一直做到負一層剪力墻，從而完成核心簡剪力墻的結構施工。

2、逆作法技術的應用效益

2.1 社會效益

第一，逆作法采用“表層支撐、底部施工”的作業方式，所以能夠保持地面道路的暢通，在土建中有很大益處； 第二， 逆作法能夠從根本 解決支護樁側向變形的問題，可以避免周圍環境因變形值超過臨界值而產生基礎下沉、路面塌陷等現象，保障了周圍建筑的安全；第三，逆作法大大提高了建筑物的抗震能力，土體與地下連續墻之間的摩擦力、粘結力不僅能夠承受垂直荷載，而且可以承受地震作用下的傾覆力矩和巨人的水平剪力。

2.2 經濟效益

高層建筑施工采用逆作法施工同時還具有較大的經濟效益，通常基坑維護墻和地下室外墻采用兩墻合一的形式，一方面能夠在工程用地范圍內最大限度地拓展地下室的有效面積，另一方面單獨設立維護墻的投資得以節省。 另外，地下室的樓蓋結構替代了圍護墻的支撐體系，支撐結構的費用得以節省，而且還能夠解決局部樓蓋缺失或者特殊 面形狀建筑所導致的布置支撐難度大的問題， 使得受力更加趨于合理。在上述經濟效益下，加之建筑施工總工期的縮減，對于具有多層地下室結構的高層建筑施工，采用逆作法施工技術能夠取得較大的經濟效益，通常能夠節省地下結構總造價的30%左右。

3、結語

綜上所述，高層建筑工程在地下室施工中采用逆作法技術，不但能有效提高地下建筑結構的安全使用性，也降低了建筑工程的建筑成本，縮短了其施工工期，并解決了周邊地基下沉問題，是未來建筑行業的一種可持續發展及革新的重要技術。