羅邦岳　陶若文

摘 要：逆作法是相對(duì)于建筑物施工的常規(guī)順序而言的。地下室逆作法施工是利用地下室的樓蓋結(jié)構(gòu)、梁、板、柱和外墻結(jié)構(gòu)作為基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)施工的支撐結(jié)構(gòu)，在坑內(nèi)的水平支撐體系和圍護(hù)體系由上而下進(jìn)行地下室結(jié)構(gòu)的施工，與此同時(shí)可進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)的施工。所以其施工順序是自上而下進(jìn)行，地下結(jié)構(gòu)、基坑支護(hù)以及因逆作而帶來(lái)的特殊要求，都需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中加以解決。

關(guān)鍵詞：高層建筑；地下室施工；逆作法

1 逆作法施工概述

逆作法就是帶有多層地下室或深基坑的建(構(gòu))筑物施工的中間支撐樁及地下連續(xù)的墻的支持作用，首先澆灌頂板、梁，其次澆灌地下空間的樓板、梁、剪力墻，最終澆灌底板而同時(shí)仍進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)施工的一種與正常施工順序截然相反的施工技術(shù)。

逆作法施工，可分為“封閉式逆作法”(全逆作法)和“開(kāi)敞式逆作法”(半逆作法)。從理論上說(shuō)，全逆作法以地下某層樓板為工作面，利用地下室結(jié)構(gòu)作為水平、垂直支撐，地上、地下兩個(gè)方向同時(shí)進(jìn)行立體交叉施工，可較大幅度地縮短施工周期，應(yīng)予優(yōu)先采用，但因其接面基本封閉，給地下室施工帶來(lái)很多困難，且中間支承柱要承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)荷載及施工荷載，其截面需增大，從而加大工程成本，因此，在逆作方式選擇時(shí)，應(yīng)結(jié)合工程具體情況作細(xì)致的權(quán)衡比較，從而確定最優(yōu)的施工方案。

一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)場(chǎng)地條件較好，有足夠的作業(yè)面時(shí)，首選方案是全逆作法施工;反之，當(dāng)場(chǎng)狹窄，上下同時(shí)施工有困難時(shí)，應(yīng)對(duì)全逆與半逆方案的工期及費(fèi)用進(jìn)行仔細(xì)測(cè)算，并綜合考慮質(zhì)量、安全及施工難度等因素后確定最終方案。

還有一種做法，即當(dāng)上部工程可分為主、附樓二期施工，且主樓落底面積與地下室占地面積的比率不是太大時(shí)可采取主樓部分地上、地下同時(shí)全逆作施工，待附樓地下室施工完畢后再進(jìn)行上部主體施工，這樣既保持了工程的整體工期，又減少地下室的施工困難。不失為一個(gè)好的方案。

2 逆作法施工的特點(diǎn)

消耗社會(huì)資源少，該方法利用柱下樁及基坑周?chē)叵逻B續(xù)墻(系指基礎(chǔ)在地下水較高及淤泥質(zhì)層工況條件下采用)作為逆作法施工單位期間承受地上、地下結(jié)構(gòu)荷載及其施工的構(gòu)件;利用地下室梁、樓板，作為基坑的支撐，其中柱下樁的深度、柱徑與地下連續(xù)墻的深度、厚度需經(jīng)過(guò)計(jì)算確定。

地下多層逆作法挖土采用地下室首層梁板結(jié)構(gòu)完成后，由專用取土設(shè)備與人力相結(jié)合在樓板底下挖土，挖至下一層樓板標(biāo)高后，灌注該層梁板，然后再用相同方法挖土，灌注梁板混凝土，直到地下室底板完成。

地下室各層的混凝土梁、板模均采用土模，剪力墻的外模采用土模，內(nèi)模采用鋼模等定型模板，簡(jiǎn)化施工程序，減少了支模工料。

逆作法施工土方，采用人力開(kāi)挖，坑底水平運(yùn)輸與取土設(shè)備垂直取土，然后將挖出的土方提升裝車(chē)外運(yùn)。

是施工高層建筑多層地下室的有效方法，與傳統(tǒng)的大開(kāi)挖方法相比，用逆作法施工深基礎(chǔ)，可以縮短工程的總工期，降低工程的總成本，同時(shí)工程所處的周?chē)h(huán)境及季節(jié)對(duì)工程施工影響小。

周邊的地下連續(xù)墻(或柱列式地下連續(xù)墻)既可作擋土截水結(jié)構(gòu)，又可作為地下工程的外墻(或基礎(chǔ)樁)，降低成本。

與通常的開(kāi)挖施工相比，逆作法施工不會(huì)發(fā)生因?yàn)閷?duì)基坑換撐而引起支撐系統(tǒng)內(nèi)力重分布，從而導(dǎo)致周?chē)h(huán)境位移。亦不存在(如果是混凝土支撐)爆破振動(dòng)與支撐突然卸載對(duì)周?chē)h(huán)境的危害。

支護(hù)體系就是永久地下室，剛度大，挖土過(guò)程變形小，環(huán)境安全更有保障。

逆作法施工只開(kāi)挖有效范圍的土方，與傳統(tǒng)大開(kāi)挖相比減少了土方工程量和運(yùn)輸量。

逆作法克服了傳統(tǒng)開(kāi)挖施工的缺點(diǎn)，避免了大基坑長(zhǎng)時(shí)間暴露而導(dǎo)致邊坡風(fēng)化和護(hù)極間土的塌落。

2 逆作方法的選擇主要考慮的內(nèi)容

基坑深度目前高層建筑地下大部分是二層(一層用于停車(chē)場(chǎng)，另一層是設(shè)備層)發(fā)展到三層，但也有多層地下室，國(guó)內(nèi)最深的是北京外經(jīng)貿(mào)委綜合樓地下六層地下開(kāi)挖深度為-26.68m，國(guó)外最深的地下室是地下13層，地下越深，施工的難度越大。選用逆作方法，首要考慮的是地下深度問(wèn)題。

工程地質(zhì)土層構(gòu)造是考慮選用逆作法又一重要因素，土層較好，雖然四周環(huán)境較差，可以采用簡(jiǎn)單可行的逆作方法，如上層較差、四周環(huán)境又稍好、必須采用可靠的逆作方法。因此在確定逆作方法前，必須對(duì)工程地質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)地勘察，切忌簡(jiǎn)單從事。

地下水對(duì)基坑開(kāi)挖的影響更大，在基坑開(kāi)挖中不論采用何種逆作方法，勘察單位不能忽視水文地質(zhì)勘察工作，所以一定要在施工前將地下水的形成及種類要調(diào)查清楚，是承壓水、滲流水、還是上層滯水以及水頭大小，土層的滲透系數(shù)等，以便選用合適的止水方案和降水措施使逆作施工時(shí)，不致因水的患害造成基坑失誤。

基坑四周的環(huán)境也是決定選用逆作方法的重要因素，四周的環(huán)境除了地上建筑距基坑的遠(yuǎn)近之外，對(duì)地下各類管線、電纜的調(diào)查特別重要，一定要調(diào)查落實(shí)，不致因逆作施工破壞四周的地下工程，對(duì)基坑產(chǎn)生次生災(zāi)害。

3 逆作法施工流程設(shè)計(jì)

逆作法施工流程的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)因素:

工程的具體條件和要求:工程中采用逆作法的原因很多，如環(huán)境保護(hù)要求較高，常規(guī)順作開(kāi)挖施工變形較大，采用逆作法達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的，此時(shí)上部結(jié)構(gòu)不一定要求同時(shí)施工;工期緊張要求采用逆作法，上部結(jié)構(gòu)必須與地下結(jié)構(gòu)同時(shí)施工，而且對(duì)上部結(jié)構(gòu)還有一定的層數(shù)要求;從降低造價(jià)的經(jīng)濟(jì)性角度要求采用逆作法等。不同的要求對(duì)應(yīng)的逆作法施工流程通常是不同的。

主體結(jié)構(gòu)形式:主體工程的結(jié)構(gòu)形式對(duì)逆作法的適應(yīng)性是不同的。如超高層建筑豎向受力構(gòu)件的重要性決定了其主樓不適合采用逆作法，而往往只在其裙房采用逆作，因此其地下結(jié)構(gòu)往往是逆作結(jié)合順作的施工流程;而如地鐵和地下車(chē)庫(kù)等單建式地下結(jié)構(gòu)由于埋置較深，通常需要在逆作法施工中增加臨時(shí)支撐等措施。因此，應(yīng)在滿足主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求的前提下進(jìn)行逆作法流程的設(shè)計(jì)。

施工的可操作性:逆作法流程的設(shè)計(jì)應(yīng)保證每一設(shè)計(jì)工況階段施工的可操作性。逆作法的設(shè)計(jì)應(yīng)與施工方法充分結(jié)合，充分考慮到逆作法的施工問(wèn)題，如土方開(kāi)挖和進(jìn)料、混凝土構(gòu)件的逆向施工、施工的操作空間、臨時(shí)構(gòu)件與永久受力構(gòu)件的施工轉(zhuǎn)換等問(wèn)題。

4 逆作法工作機(jī)理

逆作法施工是一個(gè)分步的施工過(guò)程，結(jié)構(gòu)的主要受力構(gòu)件兼有臨時(shí)結(jié)構(gòu)和永久結(jié)構(gòu)的雙重功能，其結(jié)構(gòu)形式、剛度、支承條件和荷載情況隨開(kāi)挖過(guò)程不斷變化，結(jié)構(gòu)受力不僅與施工方法、開(kāi)挖步驟和施工措施關(guān)系密切，而且荷載效應(yīng)存在繼承性，即這一施工過(guò)程在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的內(nèi)力和變形，是前面各施工過(guò)程受力的繼續(xù)，使用階段的受力是施工階段受力的繼續(xù)。在逆作法中地下結(jié)構(gòu)外墻同時(shí)作為基坑圍護(hù)擋土墻，地下結(jié)構(gòu)各層樓板結(jié)構(gòu)同時(shí)作為水平支撐，地下結(jié)構(gòu)的部分豎向構(gòu)件(結(jié)構(gòu)柱和樁)同時(shí)作為底板澆筑前的豎向支承構(gòu)件。這三部分構(gòu)件的共同作用完成了地下結(jié)構(gòu)的逆作法施工。

地下結(jié)構(gòu)外墻作為施工階段的擋土結(jié)構(gòu)主要承受橫向荷載，同時(shí)也承受水平構(gòu)件傳來(lái)的豎向荷載，橫向荷載通過(guò)水平樓板結(jié)構(gòu)承擔(dān)，而豎向荷載在結(jié)構(gòu)內(nèi)部的豎向構(gòu)件和外墻之間分配。在基礎(chǔ)底板施工后，由于底板的調(diào)整分配作用，豎向荷載在外墻和樁基之間進(jìn)行分配。

地下結(jié)構(gòu)水平構(gòu)件作為支撐的設(shè)計(jì)，應(yīng)充分考慮水平支撐在基坑開(kāi)挖過(guò)程中的受力特點(diǎn):在滿足主體結(jié)構(gòu)要求的同時(shí)，選擇合理的結(jié)構(gòu)形式;在保證豎向承載的同時(shí)，滿足水平方向的承載能力。由于地下結(jié)構(gòu)水平構(gòu)件作為支撐的支撐剛度遠(yuǎn)大于臨時(shí)支撐，逆作法的基坑變形較小，因此宜采用靜止土壓力設(shè)計(jì)計(jì)算作為支撐的水平構(gòu)件。

逆作法中豎向構(gòu)件的設(shè)計(jì)應(yīng)在主體結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，滿足在基礎(chǔ)底板完成前上部結(jié)構(gòu)的施工層數(shù)要求。由于基礎(chǔ)底板尚未形成前，豎向構(gòu)件均為單獨(dú)受荷，因此應(yīng)提高該階段豎向受力構(gòu)件的安全度。同時(shí)應(yīng)注意在逆作法的基坑開(kāi)挖和形成結(jié)構(gòu)過(guò)程中，由于垂直荷載的增加和土體的卸載，將會(huì)影響邊墻和內(nèi)部一柱一樁等豎向構(gòu)件沉降的差異，因此而產(chǎn)生的對(duì)結(jié)構(gòu)體系的影響比順作法嚴(yán)重得多。豎向支承系統(tǒng)過(guò)大的差異沉降，不僅會(huì)在水平構(gòu)件中產(chǎn)生較大的附加應(yīng)力，而且會(huì)給節(jié)點(diǎn)連接帶來(lái)困難，設(shè)計(jì)中應(yīng)給予充分考慮。在對(duì)逆作法主體地下結(jié)構(gòu)與圍護(hù)結(jié)構(gòu)的結(jié)合進(jìn)行整體分析的同時(shí)，應(yīng)對(duì)逆作法中的施工問(wèn)題給予充分考慮。

參考文獻(xiàn)

[1]徐至鈞，趙錫宏.逆作法設(shè)計(jì)與施工.北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2002.

[2]黃熙嶺.高層建筑地下結(jié)構(gòu)及基坑支護(hù).北京:宇航出版社1994.