順逆作法在高層建筑深基坑施工中的應用研究

郭從杰 河南科達工程管理有限公司

伴隨城市化建設的迅速發展，深基坑工程項目日益增多，地下空間的合理利用與開發，緩解了城市地面壓力。隨著深基坑工程實踐經驗的長期積累，其施工技術體系愈加完善。然而，在實際作業當中，由于深基坑施工技術難度大、工程量多，仍會存在大量不可預見的因素，從而威脅到施工安全。為全面提升深基坑支護施工質量，保證施工安全，順逆作法得到了廣泛應用。順逆作法是一種綜合施工工藝，該工藝的應用，可以針對不同場地條件和地下布局情況，靈活運用，減小施工難度，提高施工效率，同時還具有良好的經濟效益。為此，開展高層建筑順逆作法綜合施工技術研究具有重要的現實意義和應用價值。

一、順逆作法施工特點

（一）順作法施工特點

順作法是指周圍圍護結構先施工，隨后一層一層開挖。同時，按照預先設定的順序進行水平支撐系統、錨桿系統等設置，直至開挖到基坑底部。隨后，再按照“下-上”的順序對主體結構的基礎底板等進行施工，并將水平支撐系統拆除，地下結構施工結束。若是無支護體系，則可直接進行放坡開挖施工，可先開挖到基坑底部，隨后按照“下-上”的順序進行地下結構施工。作為一種傳統的基坑開挖方式，順作法的主要施工特點如表1所示。

（二）逆作法施工特點

逆作法與順作法正好相反，逆作法是按照“上-下”順序施工，一邊開挖，一邊支模板。一般情況下，順作法需要布設臨時支撐用于平衡土壓力，而逆作法則是通過主體結構梁板平衡土壓力。因此，可同時完成基坑開挖和地下主體結構工程施工。其主要施工特點如表2所示。

二、工程概況

某基坑工程位于市中心兩個主道路的交叉口，主要由2部分構成，即A小區地下車庫區域和B商業廣場車庫區域。兩個區域的具體情況如表3所示，基坑總圍護周長為620m?；訓|側市政道路下分布有大量管線，西側毗鄰一小學，對環境及安全性要求很高。

三、基坑支護難點

根據現場詳細觀察發現，本基坑支護難度很大，主要難點如下：

1.無論是基坑開挖面積，還是開挖深度都相對較大，屬于大深基坑類型。

2.主要開挖土層為深厚淤泥-淤泥質土，具有極差的力學性質，此外，還存在大量含泥粗砂，具有很強的透水性，若施工不當，很難達到止水標準要求?？拥着c承壓水層頂之間的距離僅為3m，承壓水將會導致基坑底部失穩。

3.基坑施工附近環境復雜，緊鄰小學、城市主要干道，地下管線太多，且距離過近，將會嚴重影響基坑施工質量。

4.工期緊張，施工難度大。

四、順逆作法施工工藝

基于本工程實際情況，結合上述支護難點，提出了大開口順逆綜合施工工藝，即A小區地下車庫區域采用逆作法施工，B商業廣場車庫區域采用順作法施工。在逆作區域采用周邊臨時圍護體結合大開口梁板體系代替水平支撐系統，在順作區域則采用水平臨時支撐即可。

（一）圍護體系

針對圍護體系，可采用17～19m長的鉆孔灌注樁作為圍護墻，南側環境較為嚴格區域，采用1200@1400mm，其他區域則采用1000@1300mm。保證插入比指標均可達到規范規定，保證其穩定性。同時，為達到防滲堵漏的效果，采用圍護樁充分咬合的高壓旋噴樁作為止水帷幕，樁徑為Φ600mm。并將土釘墻用于壓頂梁以上部分區域，用于降低圍護樁的有效長度，節約成本。

（二）水平支撐與豎向支承體系

（1）水平支撐體系

本工程主要分為2個區域，因此，在水平支撐體系應用時，需做到以下幾點：

第一，逆作法施工區域。根據設計方案，A小區地下車庫區域采用逆作法施工。即通過大開口的梁板結構代替水平支撐，根據工程具體情況，在本區域布設的主要出土口有5個，同時，還設置了多個小開口，起到輔助作用。大開口的尺寸設置為30m×40m，并將短斜梁設于各個開口的每一個角的區域上，從而克服開口部位樓板內部應力集中的難題。逆作區域的永久性頂板、局部臨時封板等，均可用于施工便道或臨時堆場使用。通過大開口梁板結構的應用，不僅能夠加快施工效率，提高挖土質量，還能改善地下作業條件。

表1 順作法的主要施工特點

表2 逆作法的主要施工特點

表3 基坑具體情況

第二，順作法施工區域。按照設計要求，B商業廣場車庫區域可采用順作法施工，在順作區域主要采用角撐加對撐的臨時水平支撐形式，通過這種支撐方式，可以保證傳力更直接，布局更合理，對提高基坑內施工效果更為有利。

在此環節，需要特別注意的一點是，順作法和逆作法采用的傳力體系不同，想要達到順逆作綜合施工效果，必須做好支撐體系受力轉換工作。在支撐體系受力轉換當中，兩個區域的土方開挖及支撐拆除進度對支撐體系受力轉換、傳力路線起決定作用?；诠て谂c進度的需求，B商業廣場車庫區域必須先進行底板澆筑，而在同一時間內A小區地下車庫區域已經完成了與其相連的地下1層樓板結構，因此，在B商業廣場車庫區域第二道水平支撐拆除過程中，還必須全面考慮A小區地下車庫區域地下1層梁板的水平傳力轉換情況。針對這一情況，本工程采用了型鋼換撐的方法，從而有效克服順、逆作法當中交接部位換撐的傳力難題。

（2）豎向支承體系

在傳統逆作法施工當中，豎向支承體系往往會選擇型鋼格構柱等，這種結構形式很容易出現豎向承載力不足，或梁柱節點施工難度大等情況。

為解決此問題，本工程提出了小直徑鋼管混凝土柱的施工方案，即Φ325mm、377mm兩類，相比其他豎向支承體系，小直徑鋼管混凝土柱的優點很多，比如，施工方便、梁柱節點施工作業難度小、用鋼量小、承載力高等等。在順作法施工區域，則豎向支承體系可采用常規拼接的型鋼格構柱作為臨時立柱。

（3）基坑內降水處理

地下水是基坑工程施工的重點，為保證基坑質量良好，必須做好地下潛水和坑底承壓水處理工作。在基坑內降水當中，本工程采用了真空深井降水法，將降壓井設于坑內指定位置，并將回灌井、觀測井設于坑外，按照相關規定和實際需求合理設置降壓井，當坑外水位下降大于1m，需根據實際情況做好回灌處理，通過這種方法，來有效解決承壓水問題。

五、順逆作法監測分析

本工程附近環境要求嚴格，為做好環境保護工作，必須做好基坑、周邊建筑物及地下管線的安全防護工作，在整個施工環節，應進行實時監測，監測重點為地面沉降、支撐內力情況、坑內外地下水位變化等。通過監測結果可知，基坑西、北側的地面沉降基本上小于20mm，相對較小，可達到西側小學保護需求?；鶎映两盗孔畲髤^域在于其東、南側，沉降最大累積量可達到121mm。南側屬于污水處理泵房區域，在此區域選取了回灌井回灌方案，除此之外，整體來講，沉降控制效果顯著。

通過分析發現，基坑附近地表產生沉降的根本原因在于2點，第一，土方開挖施工；第二，坑內降水；為有效控制基坑周圍地表沉降，必須做好現場施工流程及工序合理安排，充分利用基坑開挖的時空效應，做好基坑周圍超載和地下水抽水量的嚴格把控，保證地下水能夠迅速、及時回灌，避免基坑外水位失穩，只有這樣才能保證基坑周圍底邊和建筑物沉降符合施工規定，減小沉降，并實現環保效益。

六、結束語

綜上所述，順逆作業法是兩種作業法的結合，具有兩者的全部優點，不僅施工簡單、迅速，還具有良好的經濟效益，在大深基坑施工中應用效果顯著。為此，應結合工程實際，合理采用基坑支護方式，提高施工技術水平，保證工程施工質量。