高層建筑地下室邊區逆作法施工技術研究

0 引言

在高層建筑地下室施工中，正作法和逆作法是常用施工技術。前者按照傳統施工順序自上而下施工，采用剛度較小的臨時支護體系，可能對基坑結構的穩定性產生影響。而后者是一種自下而上的施工技術，具有保護基坑的作用。逆作法與正作法相比具有突出的安全性優勢，對周邊建筑產生的影響較小，在高層建筑地下室施工中備受關注[]。本文結合實際工程案例，分析了邊區逆作法施工技術的應用要點，多角度評估邊區逆作法的優勢，旨在提高高層建筑地下室施工質量，明確邊區逆作法在地下室工程中的應用價值，

1工程概況

某高層建筑采用現澆框架-剪力墻結構，設計地上建筑19層，地面建筑高度 56.8m ，地下3層，層高 4m 建筑總面積約 186287m² ，其中地上建筑面積 133600m² 地下建筑面積 52687m² ，設計使用年限50年，耐火等級為I級，抗震設防烈度為7度。

該項目地下3層分別設計為停車場、設備機房、商業用途，項目所在區域周邊環境復雜，地下管線密集，地下各層巖土體的差異較大，施工難度較大，若采用傳統正作法施工可能難以滿足工程需求。經研究決定采用邊區逆作法，采用永久結構和臨時支護交替施工的方式，保障基坑與周邊建筑的穩定性。項目區域地層結構及物理力學參數見表1。本項目地下室部分邊區采取逆作法，中區采用正作法，項目總平面示意見圖1。

表1地層結構與物理力學參數

圖1項目總平面示意

2高層建筑地下室邊區逆作法施工設計要點2.1地下室邊區劃分

在地下室施工中，合理劃分地下室邊區，能最大限度降低地下室圍護結構變形、地基沉降等問題[2]。本項目在采用邊區逆作法前，需要通過合理劃分地下室逆作邊區，以降低施工難度，保障地下室圍護結構的穩固性和整體剛度。在地下室邊區逆作法施工前，施工單位需要通過提前進行規劃，為邊區逆作法在地下室工程中的應用奠定扎實的基礎。

根據地下室邊區劃分標準以及現場勘察結果，本項目逆作邊區總面積約 35271m² ，施工順序為先設置外圍支護結構，在保證基坑邊緣穩定性的基礎上逐層向內開挖，確保每層結構的穩定性。在分區交界處，由于此部分會同時承受不同方向產生的施工應力，在施工設計時要考慮結構的整體性，合理選擇支護方式和加固措施。如設置多層錨桿支護體系，根據施工現場的情況確定好每層錨桿的間距、最大承載力等，提高分區交界處的穩定性，避免在地下室施工中該分區出現位移或沉降等問題。其他未納入逆作區的地帶，主要用于臨時擺放施工設備和施工材料。

2.2梁柱節點參數設置

高層建筑深基坑支護結構對荷載、梁柱節點的抗滲防水要求較高。為調節梁柱節點中分布的內力，本項目選擇在梁內鋼筋穿過格構柱的位置預定一定空間，有效分散豎向荷載壓力，適當對梁內的鋼筋排布形式進行優化，提高節點鋼筋的穿過率。

此外，為進一步提高地下室整體結構的穩定性，在梁柱節點設計中，可以采用加腋處理的方式，通過在梁內特定位置焊接栓釘，提高梁節點的處理效果。

2.3基坑支護參數設置

為提高地下室施工質量，保障施工過程的安全性，地下室邊區逆作法施工中需要做好基坑支護工作[3]。在基坑支護前，施工單位要明確靜態土的壓力根據墻后填土層的豎向土重力應力和填土層的任意深度，確定該部位靜態土的壓力強度，其計算公式如下：

σ₀=K₀γ_z

式中： σ₀ 為靜態土的壓力強度； K_o 為壓力系數； γ_z 為豎向土重力應力； γ 為墻背土的重度。

在計算靜態土的壓力強度時，施工單位可以根據土體的密度和重力加速度等，通過現場勘察的方式得出。同時計算靜態土壓力大小。靜態土壓力的具體數值可以按照以下公式計算：

式中： E₀ 為靜態土的壓力值； H 為擋土墻高度。

在上述公式中，壓力系數可以根據不同土體的類別進行計算。正常固結土體的壓力系數可以按照以下公式計算：

K₀=1-sinφ^′

式中： φ^′ 為正常固結土體的內摩擦角。得出計算結果后，施工單位就能確定基坑的支護參數。

2.4基坑支護機理

在建立基坑支護體系的基礎上，可通過支護結構產生的水平位移，降低基坑開挖時產生的坑外土體的壓力，通過有效響應外部壓力來保障基坑的穩定性。在確定靜態土壓力、土體壓力系數、坑外土體壓力等參數后，施工單位可以明確基坑支護參數及支護結構形式。

本項目在進行地下室邊區逆作法施工時，主要通過將樓板作為支撐，與地下連續墻（外墻）結合實施支護[4]。在圍護和樁基施工結束后進行地面層結構施工。在開挖土體時地面層樓板屬于基坑的第一道支撐。隨著開挖土面下沉，地下室各層的樓板均形成基坑的支撐，利用這些永久性支撐結構較大的剛度來承擔外部土體產生的壓力，可保證基坑支護結構受力的合理性，避免更換臨時支撐可能引起的內力重分布不均勻的問題。

3高層建筑地下室邊區逆作法施工技術要點3.1地下連續墻施工

3.1.1成槽與泥漿制備

在本項目中，地下連續墻的設置需要先開展成槽開挖工序。根據設計方案確定單元槽長度，按照“先轉角槽段、后標準槽段”的順序開挖成槽。在成槽前，施工單位要先設置導墻，利用導墻存儲泥漿穩定液位，對上部土體結構進行維護，預防土體塌落。本項目中導墻采用鋼筋混凝土結構，其頂口需要與地面齊平，至少插入原狀土 20cm ，具備承受施工荷載的條件。

在導墻施工結束后，施工單位要及時啟動泥漿制備工藝。按地下連續墻施工要求配置泥漿，采用7.5kW泥漿泵輸送泥漿。按設計圖紙核定槽段尺寸，在導墻上準確放出地墻分段標記線，結合鎖扣管尺寸在導墻上放出鎖扣管位置，做好成槽和鋼筋籠吊放的定位工作。成槽時根據各槽段尺寸寬度，控制挖槽次序與幅數，按照先兩邊后中間的順序挖槽，實時監測成槽機垂直度，保證成槽質量。

3.1.2 鋼筋籠吊放

成槽和泥漿制備結束后，要及時將工廠預制的鋼筋籠放入地下連續墻。為提高鋼筋籠抵抗變形的能力，提高鋼筋籠的整體剛度，鋼筋籠內外排主筋可以設置兩道桁架鋼筋，在外排筋設置 45^° 剪刀撐，避免鋼筋籠在堆放、運輸和吊裝時發生變形。在吊裝鋼筋籠時，施工單位要嚴格控制鋼筋籠的垂直度和水平度，避免鋼筋籠與周邊結構發生碰撞。在鋼筋籠四角焊接一根超過導墻約200mm 的豎筋，并在豎筋上做好標識，以便在吊裝時可以隨時對鋼筋籠進行校準。

3.2中間支承柱施工

設置鋼管柱時，通過在基樁上焊接限位鋼板來連接鋼管柱，保證鋼管柱設置的牢固性，并按設計方案采用現澆混凝土封堵鋼管柱柱腳。

在地下室邊區土方開挖前，從樁頂向上設置鋼筋混凝土柱。施工時嚴格控制好鋼筋混凝土柱的垂直度，并采用鋼定型模板來控制鋼筋混凝土。采取地面拼裝和起重機吊裝的方式，使鋼定型模板安裝就位[6]，在固定好模板后開始澆筑混凝土。

安裝格構式柱時，先在樁頂設置定位鋼板，根據格構柱的尺寸調整鋼板結構形式，再使用起重機吊裝格構柱，采用現澆混凝土固定鋼支撐。

3.3 節點處理

高層建筑地下室邊區逆作法是將整體結構分開后，按步驟進行施工，所以在地下室邊區逆作法施工中需要考慮梁、柱、墻等節點的連接問題，做好節點處理工作，保障施工的整體質量。要處理好柱和梁的連接節點，按設計要求在鋼管柱梁位焊接兩根 Φ 鋼筋，設置一道環梁，將其作為框架梁的支撐結構，分散鋼管柱承受的荷載。對墻和梁的連接節點，可以采用在地下連續墻鋼筋籠上設置預埋件，在預埋件上覆蓋隔離混凝土的方式，提高梁深入墻的抗剪力。

4邊區逆作法施工效果評估

4.1應力分布情況分析

根據本項目制定的地下室邊區逆作法施工方案，本文有限元分析法預先模擬施工技術方案，評估施工技術方案是否可行。基于有限元軟件的地下室模型如圖2所示。利用有限元軟件進行地下室邊區逆作法施工模擬，得出逆作法施工時各層的最大應力，見表2。

圍護結構的作用下地下室整體結構具備較強抗變形能力，能保證地下室結構的穩定性。

4.2變形監測結果分析

在施工過程中，本文對不同施工工況下的建筑沉降、地墻變形、墻頂位移進行了監測，監測結果見表3。

表3施工監測結果

根據表3所示，每次開挖都會增加建筑沉降、地墻變形和墻頂位移數值。根據GB50007—2011《建筑地基基礎設計規范》，建筑沉降不超過 15mm 、地墻變形不超過 22mm 、墻頂位移不超過 20mm 的規定，本項目地下室邊區逆作法施工中的各項變形數值均在標準范圍內，施工質量符合GB50007-2011《建筑地基基礎設計規范》。

5 結束語

綜上所述，本文圍繞實際工程案例，分析了高層建筑地下室邊區逆作法的施工設計要點和施工技術要點。研究結果顯示，邊區逆作法應用于高層建筑地下室工程，能降低基坑開挖可能對地基基礎、建筑主體等造成的不良影響，有利于提升基坑支護結構的應用價值，在高層建筑工程項目中值得推廣和應用。

圖2基于有限元軟件的地下室結構簡化模型

表2地下室各層的最大應力

根據表2所示，在既定施工方案下，地下室邊區逆作法施工中頂板樓板位置承受的最大應力最高。隨著開挖深度增加，地下室各層面臨的最大應力逐步下降，其中地下室3層的最大應力為 31.9MPa 。模擬數據說明，施工高度對地下室結構穩定性可能產生一定影響，但在

參考文獻

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