建筑工程基坑支護總體方案優選淺論

吳興洋

【摘要】基坑支護總體方案的選擇直接關系到工程造價、施工進度及周圍環境的安全。總體方案主要有順作法、逆作法和順逆相結合等三種基本形式，它們具有各自鮮明的特點。在同一個基坑工程中，順作法和逆作法也可以在不同的基坑區域組合使用，從而在特定條件下滿足工程的技術經濟性要求。

【關鍵詞】土建施工 基坑支護 方案優選

1順作法基坑支護方案

基坑支護結構通常由圍護墻、隔水帷幕、水平內支撐系統（或錨桿系統）以及支撐的豎向支承系統組成。所謂順作法，是指先施工周邊圍護結構，然后由上而下分層開挖，并依次設置水平支撐（或錨桿系統），開挖至坑底后，再由下而上施工主體地下結構基礎底板、豎向墻柱構件及水平樓板構件，并按一定的順序拆除水平支撐系統，進而完成地下結構施工的過程。當不設支護結構而直接采用放坡開挖時，則是先直接放坡開挖至坑底，然后自下而上依次施工地下結構。

順作法是基坑工程的傳統開挖施工方法，施工工藝成熟，支護結構體系與主體結構相對獨立，相比逆作法，其設計、施工均比較便捷。由于是傳統工藝，對施工單位的管理和技術水平的要求相對較低，施工單位的選擇面較廣。另外順作法相對于逆作法而言，其基坑支護結構的設計與主體設計關聯性較低，受主體設計進度的制約小，基坑工程有條件盡早開工。

順作法常用的總體方案包括放坡開挖、直立式圍護體系和板式支護體系三大類;其中直立式圍護體系又可分為水泥土重力式圍護、土釘支護和懸臂板式支護;板式支護又包括圍護墻結合內支撐系統和圍護墻結合錨桿系統兩種形式。

2逆作法基坑支護方案

相對于順作法，逆作法則是每開挖一定深度的土體后，即支設模板澆筑永久的結構梁板，用以代替常規順作法的臨時支撐，以平衡作用在圍護墻上的土壓力。因此當開挖結束時，地下結構即已施工完成。這種地下結構的施工方式是自上而下澆筑，同常規順作法開挖到坑底后再自下而上澆筑地下結構的施工方法不同，故成為逆作法。當逆作地下結構的同時還進行地上結構的施工，則稱為全逆作法，如圖11 所示;當僅逆作地下結構而并不同步施工地上結構時，則稱為半逆作法，如圖12 所示。由于逆作法的梁板重量較常規順作法的臨時支撐要大得多，因此必須考慮立柱和立柱樁的承載能力問題。尤其是采用全逆作法時，地上結構所能同時施工的最大層數應根據立柱和立柱樁的承載力確定。

逆作法通常采用支護結構與主體結構相結合，根據支護結構與主體結構相結合的程度，逆作法可以有兩種類型，即周邊臨時圍護體結合坑內水平梁板體系替代支撐采用逆作法施工、支護結構與主體結構全面相結合采用逆作法施工。

逆作法的主要優點：樓板剛度高于常規順作法的臨時支撐，基坑開挖的安全度得到提高，且一般而言基坑的變形較小，因而對基坑周邊環境的影響較小。當采用全逆作法時，地上和地下結構同時施工，因此可縮短工程的總工期。地面樓板先施工完成后，可以為施工提供作業空間，因此可以解決施工場地狹小的問題。逆作法采用支護結構與主體結構相結合，因此可以節省常規順作法中大量臨時支撐的設置和拆除，經濟性好，且有利于降低能耗、節約資源。

逆作法不足：技術復雜，垂直構件續接處理困難，接頭施工復雜。對施工技術要求高，例如對一柱一樁的定位和垂直度控制要求高，立柱之間及立柱與連續墻之間的差異沉降控制要求高等。采用逆作暗挖，作業環境差，結構施工質量易受影響。逆作法設計與主體結構設計的關聯度大，受主體結構設計進度的制約。

當工程具有以下特征或技術經濟要求時，可以考慮選用逆作法方案：大面積的深基坑工程，采用逆作法方案，節省臨時支撐體系費用。基坑周邊環境條件復雜，且對變形敏感，采用逆作法有利于控制基坑的變形。施工場地緊張，利用逆作的地下首層樓板作為施工平臺。工期進度要求高，采用上下部結構同時的全逆作法設計方案，施工縮短總工期。

3順逆結合基坑支護方案

3.1主樓先順作、裙樓后逆作方案

一般來說主樓為超高層建筑工期控制的主導因素，在施工場地緊張的情況下，可先采用順作法施工主樓地下室，而裙樓暫時作為施工場地，待主樓進入上部結構施工的某一階段，再逆作施工裙樓地下室，這種順逆結合的方案即為主樓先順作、裙樓后逆作方案。主樓先順作、裙樓后逆作具有其特有的優點：該方案一方面解決了施工場地狹小、操作困難的問題;另一方面塔樓順作基坑面積較小，可加快施工速度;裙樓逆作施工不占用絕對工期，縮短了總工期，并可減少前期投資額。裙樓地下室逆作能夠有效地控制基坑的變形，可減小對周邊環境的影響;同時又由于省去了常規順作法中支設和拆除大量的臨時支撐，經濟性較好。

3.2裙樓先逆作、主樓后順作方案

對于由塔樓和裙樓組成的超高層建筑，有時裙樓的工期要求非常高（例如裙樓作為商業建筑時往往希望能盡快投入商業運營）而塔樓工期要求相對較低，此時裙樓可先采用全逆作法地上地下同時施工，以節省工期，并在主樓區域設置大空間出土口（主樓由于其構件的重要性不適合采用逆作法），待裙樓地下結構施工完成后，再順作施工主樓區地下結構，從而形成裙樓先逆作、主樓后順作的方案。該方案具有以下特點：主樓區域設置的大空間出土口出土效率高，可加快裙樓逆作的施工速度;裙樓區域在地下結構首層結構梁板施工完成后，有條件立即向地上施工，可大大縮短裙樓上部結構的工期;裙樓區域結構梁板代支撐，支撐剛度大，對基坑的變形控制有利;在逆作階段主樓區域的大空間出土口可以顯著地改善裙樓逆作區域地下作業的通風和采光條件;由于主樓區域需要在裙樓區域逆作完成后再施工，因此一般情況下將會增加主樓的工期與工程的總工期。

3.3中心順作、周邊逆作方案

該方案具有以下幾個顯著特點：將整個基坑分為中心順作區和周邊逆作區兩部分，周邊部分采用結構梁板作為水平支撐，而中心部分則無需設置支撐，從而節省了大量臨時支撐。同時由于中部采用敞開式施工，出土速度較快，大大加快了整體施工進度。在基坑周邊首先施工一圈具有一定水平剛度的結構環板，中心區域施工過程中利用被動區多級放坡留土和結構環板約束圍護體的位移，從而達到控制基坑變形、保護周圍環境的目的。由于僅周邊環板采用逆作法施工，可僅對首層邊跨結構梁板和一柱一樁進行加固，作為施工行車通道，并利用周邊圍護體作為施工行車通道的豎向支承構件，減少了常規逆作法中施工行車通道區域結構梁板和支承立柱和立柱樁的加固費用。