逆作法施工技術在深基坑支護工程中的應用研究

李正坤

（安徽建筑大學，安徽 合肥 230601）

1 逆作法施工技術的概念

逆作法施工技術最早起源于日本,目前國內常見的做法一般是指先施工完成“兩墻合一①

地下連續墻作為基坑維護結構及“樁柱合一”②的豎向支撐體系后，然后施工正負零米層的梁板及樓面結構，同時作為基坑的水平支撐系統，隨后逐層向下開挖土方和澆筑各層地下結構，直至完成底板澆筑。同時在正負零米層的梁板及樓面結構的基礎上可以向上施工各層，從而開創更多施工面，雙向施工，提高施工效率，縮短工期。站在地下結構的形成先后順序的角度來看，與傳統施工工藝相反，是從上到下逐層建造的，因而形象稱其為“逆作法”。

2 逆作法施工工藝特點

2.1 優點：正如前文所述，相對于順作法，逆作法最大優點在于可以縮減工期和降低造價。

2.1.1 一般采用地下連續墻作為基坑維護結構，墻體剛性大，基坑變形小，受力合理，對鄰近建筑的影響亦小。

2.1.2 采用地下連續去墻作為擋土墻和結構外墻，土方開挖只挖走了地下室范圍內的土方，降低了土方開挖量的同時省去了基坑肥槽作業。

2.1.3 土方開挖作業一般在結構板下作業，受外界自然環境干擾小，同時對外界環境的影響也小，很大程度上緩解了土方作業的揚塵與機械噪音問題。

2.1.4 一層結構平面可作為工作平臺，降低了施工費用，提高了經濟效益。

2.1.5 由于地下地上同時施工，增強了基礎底板的抗浮性能。

2.1.6 可以減小基坑內地基回彈量。

2.2 缺點：

2.2.1 土方作業受已施工好的結構頂板及樁柱合一的鉆孔灌注樁影響，施工效率低，不能規模化機械施工。

2.2.2 作業空間相對封閉，需增加額外的通風照明措施。

2.2.3 材料倒運不便，尤其是離材料倒運口較遠處工作面所需鋼筋等材料須靠人力二次倒運。

2.2.4 結構接頭處理多。

2.2.5 對地下連續墻及鉆孔灌注樁精度要求高，尤其是垂直度的要求。

3 逆作法施工技術的工藝內容

3.1 圍護結構的施工

圍護結構的施工主要為地下連續墻。在不需止水的地區也可采用排樁的支護形式。地下連續墻作為地下室的“外殼”,具有非常重要的作用。其工藝主要有:導墻制作與養護、泥漿配比與護壁、機械成槽、耍壁、鋼筋籠制作與吊裝、下放接頭箱、清底、水下混凝土導管法澆筑、接頭箱頂拔。地下連續墻施工前宜進行成槽試驗，確定施工流程和槽段長度、泥漿密度、混凝土配合比等技術參數。成槽過程中，一定要控制好成槽垂直度[1]。

3.2 豎向支承樁柱施工

豎向支承樁成孔過程中應同地下連續墻一樣采取措施控制成孔垂直度，成孔結束后全數檢查垂直度和沉渣，應滿足設計要求。

豎向支承柱宜在工廠焊接制作，可分節制作、現場水平拼接。現場水平拼接應采取確保豎向支承柱的平直度及精度的措施。豎向支承柱插入方式可選用先插法或后插法，可結合支承柱類型、施工機械設備及垂直度要求等綜合因素確定[2]。

3.3 基坑降水

基坑降水有管井降水、集水明排、井點降水等方法。逆作法基坑施工中，應根據施工實際工況嚴格控制降水深度，水位應低于開挖面0.5m～1.0m，且開挖面與地下水位的高差不宜大于3.0m[3]。

3.4 基坑開挖

主要包括取土口設置和土方開挖及運輸等內容。

土方開挖前應根據地質水文條件、基坑的平面尺寸、開挖深度、施工的方法等因素，按規范要求制定基坑開挖施工方案并按程序報審。取土口留設應考慮預留洞口、樓梯間、施工逢、電梯井等位置進行綜合考量，在滿足結構受力情況下，宜加大取土口的面積；以滿足挖土作業的需要[4]。

逆作土方開挖應分層分塊開挖，施工塊劃分應綜合考慮基坑支承體交叉施工流水及設置結構施工縫的要求。土方開挖到標高后，及時澆搗混凝土墊層，嚴禁超挖。應規劃專門的運輸路線，避免對豎向支承樁柱體系的碰撞。

3.5 水平結構施工

主要包括支架支撐體系施工、模板工程施工、鋼筋混凝土施工和節點構造要求等內容。

水平結構施工前，應結合結構形式和土層的強度情況，確定模板、支架形式及高度。水平結構受力關系到基坑的支撐體系穩定性，“以板代撐”的作法應考慮以下問題:

3.5.1 后澆帶做法。后澆帶的設置使得樓板斷開，水平力無法傳遞，因此必須采取有效措施解決后澆帶位置的水平傳力問題。后澆帶水平傳力設計采用后澆帶兩側結構樓板內預埋型鋼支撐。

3.5.2 車道高差做法。為消弱車道高差對水平支撐體系力傳遞的影響，應在坡道上方合適位置處加設支撐梁，連接剪力墻和地連墻，用于更好的傳遞水平荷載，確保基坑支撐體系安全可靠。

3.6 豎向結構施工

逆作法豎向結構施工，包括地下室框架柱、剪力墻、地下室外墻（包含內襯墻及壁柱）等界面層以下的豎向混凝土結構。

逆作法梁柱節點處由于梁主筋無法穿越鋼管柱，靠近鋼管柱邊緣的鋼筋可從鋼管柱邊繞過，當梁主筋過多無法全部繞過時，可采用環梁節點和焊接鋼牛腿等連接方式。

逆作法豎向結構施工前應清理接縫部位，接縫部位混凝土做鑿毛處理，并對上一層的甩筋接茬作調直除銹處理。逆作法豎向結構施工前應對軸線及各構件定位及標高進行復核。豎向結構對混凝土的澆注要求較高宜，混凝土應采用高流動性低收縮混凝土，混凝土配合比應根據逆作法特點配置，澆搗前應對混凝土配合比及澆筑工藝進行現場試驗[5]。

3.7 基坑安全與監測

基坑監測時間應從基坑圍護結構施工開始，至地下結構施工完成為止，監測周期與監測頻率可隨施工工況作相應調整。監測內容包含測點布置、監測項目、監測數據(當日值/累計值/預警支/報警值)等內容。

4 逆作法施工實例分析

4.1 工程概況

該工程擬建場地位于北京市通州區運河核心區11#地塊，占地面積約37128 m2。本工程采用部分逆作法，作逆作區域位于11#地塊南側區域，根據沉降后澆帶劃分，包括 C02樓及部分裙房，單層面積 4325 m2，逆作范圍為基礎至地下四層底板，其余區域為正做。

4.2 逆作方案

該項目由于工期進度緊，設計采用上下同步施工逆作法。C02 及部分裙房逆作結構 為地下二、三、四層，地下一層及以上結構正做，同時地上核心筒先行，組成由基坑開挖、下部地下室結構、上部主體結構平行立體作業。通過建立有限元計算模型進行施工過程分析，分析豎向支撐體系的受力。其中最不利工況為土開挖至基底、筏板未施工時，此時上部結構同步施工至19層。具體設計方案如下。

4.2.1 基坑圍護結構:基坑共采用107幅800mm厚地下連續墻兼作地下室外墻，即“兩墻合一”。

4.2.2 豎向樁柱施工:采用一柱一樁的方法共有逆作樁35根。逆作樁樁徑1.5m，樁基承載力特征值為35000kN。

4.2.3 地下水控制:地下控制主要采用疏干井+明排的方式。基坑中間設疏干井，基坑開挖前疏干土體內的地下水，滯留在土體內的水主要采用基坑側壁插導水管、坑底挖排水明溝、集水井的方式處理。南側基坑坑內設置 43 口疏干井，井深 28m，井管采用外徑 360mm的無砂混凝土管，井管外填碎石濾料。

4.2.4 土方開挖:南側基坑逆作面積約 6850m2，開挖深度20.75m（局部23.5m），土方開挖量約15萬m3；結構板代替支撐范圍 4600m2，C02及周邊逆作區域地下一層土方采取明挖法施工，二層以下土方采用出土口及側向出土的方式，設置兩條棧橋坡道作為外運通道。

4.2.5 水平支撐體系:利用地下一層、地下二層、地下三層、地下四層梁板結構兼作基坑四道水平支撐。逆作各層梁板與地下連續墻交接部分采用樓面環梁與地連墻相連，樓面環梁與地連墻施工時預留預埋的鋼筋相連，土方開挖后，人工清理墻面殘留土，清除擠塑板，鑿開墻皮，剝出預留4排插筋，與環梁銜接。具體做法如下圖一所示，實際施工效果圖如圖二。

圖一:地下室各層樓板環梁與地連墻連接示意圖

圖二:預留插筋調直及剪力槽剔鑿后效果圖

4.2.6 豎向支撐體系:上下同步施工逆作設計與施工方案中，豎向支撐系統最為關鍵。其中對于梁柱節點的處理與順做法不同，本工程中逆作各層梁如與疊合柱連接，上鐵受力鋼筋均從樁柱側通過，樁柱范圍以C12@200補齊，下鐵有不伸入支座鋼筋時，該部分鋼筋伸至樁柱邊后截斷，其它鋼筋從樁柱側通過。樁柱與梁連接處設置抗剪牛腿及環筋，梁中部架立筋與鋼牛腿或鋼套箍雙面焊接，焊接長度5d。

注釋

①“兩墻合一”是指地下連續墻既作為施工階段基坑維護結構的擋土墻又作為地下室主體結構外墻

②“樁柱合一”是指鉆孔灌注樁既作為豎向支撐體系，后期經剝離外表皮混凝土包裹在框架柱內部作為永久性結構