摘要：本文以長沙市某深基坑工程為例，闡述了種超大基坑框架逆作施工的方法。筆者從理論上闡述了這種方案的可行性，然后從技術(shù)上進行分析，介紹了逆作法的施工過程，并就實施效果進行了評價。

關(guān)鍵詞：大型基坑；逆作法；施工技術(shù)

中圖分類號：TU473.2

文獻標識碼：B

文章編號：1008-0422（2014）07-0196-03

1 引言

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國國內(nèi)的建筑業(yè)對建筑的施工技術(shù)要求也越來越高，很多時候施工單位面臨著工期緊，施工場地有限等難題，這時運用逆作法就會極大的體現(xiàn)出優(yōu)勢，目前逆作法已經(jīng)在工程上得到廣泛的傳播并深入應用到實踐中了。

但所有的方法并不是一成不變的，我們要根據(jù)當時的施工特點和結(jié)合所在場地的特殊條件等因素，兼顧運用順作法進行適當?shù)恼{(diào)整，可以起到提高施工效率和安全的效果。長沙市的某工程項目的基坑工程采用了地下結(jié)構(gòu)框架梁柱作為基坑的支撐，墻體和樓板順做的方式，在縮短工期的同時也節(jié)約了造價，同時解決了常規(guī)逆作法中土方暗挖的難題，典型示范效果顯著。本文總結(jié)了該工程設(shè)計施工關(guān)鍵技術(shù)，以期對今后類似工程的借鑒有所裨益。

2 工程概況

擬建的長沙市某工程基地地下空間開發(fā)項目，總用地面積為43520m²?；映书L方形，東西長約249m，南北寬約176m?；涌偯娣e約36354m²，圍護總長度約963m。地下室3層層高分別為7.1，3.8，3.8m，基礎(chǔ)底板建筑板面標高為-13.690 m，塔樓區(qū)基坑開挖深度為14.1～15.2m；裙房區(qū)基坑開挖深度為13.6m。

本工程基坑圍護結(jié)構(gòu)采用1.1m直徑的鉆孔灌注樁圍護，圍護樁外側(cè)采用三軸水泥土攪拌樁作止水帷幕，鉆孔灌注樁與止水帷幕之間采用壓密注漿加固填充?？觾?nèi)加固采用深層攪拌樁及壓密注漿，其中沿圍護樁內(nèi)側(cè)采用雙軸攪拌樁進行加固，對于電梯井、集水井等局部落深區(qū)采用三軸水泥土攪拌樁進行加固，并且對坑內(nèi)采用壓密注漿進行坑底加固。非主樓區(qū)利用3道結(jié)構(gòu)梁作支撐，主樓區(qū)域采用3道臨時混凝土支撐，支撐均在同一標高面上。第一道支撐布置施工棧橋，棧橋?qū)挾?.2m。棧橋作為結(jié)構(gòu)樓板，不予拆除。在第一、二、三道支撐處設(shè)置的圍檁，支撐梁（即結(jié)構(gòu)梁）支撐于圍檁上；在底板邊緣設(shè)置傳力帶，使底板支撐于圍護結(jié)構(gòu)上。立柱采用430X430鋼格構(gòu)柱，立柱樁采用直徑φ800鉆孔灌注樁。立柱樁分為一柱一樁的永久性立柱和臨時立柱兩種形式，永久性鋼格構(gòu)立柱在逆作施工結(jié)束后外包鋼筋混凝土形成主體結(jié)構(gòu)柱，臨時鋼格構(gòu)柱待地下室結(jié)構(gòu)全部完成并達到強度后割除。

3 關(guān)鍵施工技術(shù)

3.1 土方工程

本工程基坑總面積較大，約36354m²，為一個平面矩形；基坑開挖深度為14.1～15.2m土方總量約65.1×104m³，為大型地下結(jié)構(gòu)及深基坑工程。根據(jù)圍護支撐情況基坑分區(qū)分層開挖，中央盆式開挖，同時為遵循“分層、分塊、盡早形成支撐或底板”的原則。綜合本工程特點及圍護工程設(shè)計要求，擬定了平面分塊開挖計劃，分為中部盆式開挖①～④區(qū)，周邊平臺開挖間隔劃分為⑤、⑥區(qū)，按照分區(qū)編號依次進入挖土階段（如圖1所示）。根據(jù)“時空效應”的理論，應該嚴格按照“分層、分區(qū)、平衡、限時”的要求進行開挖，緊扣挖土與支撐施工的工序銜接。采用盆式開挖的方式時，先開挖基坑內(nèi)中間區(qū)域的土方，待中間部位的支撐形成后，再開挖兩側(cè)留土，并快速組織支撐施工（圖2）。在施工過程中應嚴格遵循“先撐后挖，見底覆砼”，確?；又螄o系統(tǒng)的安全。在開挖至坑底時，砼墊層應隨挖隨澆，一般在開挖至基坑底的標高后，應在24h內(nèi)完成砼墊層的澆筑。根據(jù)開挖進度，應提前在圍護墻邊預先開挖應力釋放溝，使圍護墻的側(cè)壓力逐步得到卸載，應力釋放溝的深度一般為2m左右，確?；訃o墻的安全與穩(wěn)定。根據(jù)施工規(guī)范，應按照坑底土體標高的設(shè)計要求，預留20cm人工釬平，嚴禁超挖，以免擾動坑底土體，確保基礎(chǔ)的工程質(zhì)量。土方開挖時，基坑圍護的周邊范圍嚴禁堆放重物，堆放物品的荷載必須控制在設(shè)計允許的范圍內(nèi)。

根據(jù)基坑圍護設(shè)計方案中的具體要求，基坑土方的開挖施工采取分層、分區(qū)及盆式開挖的方式。①分層。按照支撐的設(shè)計標高分為3層第一道支撐/第二支撐為第一層（分層分區(qū)或盆式分區(qū)）；第二道支撐第三道支撐為第二層（分層分區(qū)或盆式分區(qū)）；第三道支撐以下為第三層（盆式分區(qū)）盆式：盆式開挖的目的，是為了在基坑的周邊預留相當一部分的原土，用以保護圍護墻，所以按照“先中間、后外圍”的次序開挖。在開挖盆邊的土方時，原則上應該按照分區(qū)的編號平衡、對稱開挖。②分區(qū)。第一、第二層的分區(qū)：按照盆式開挖的方式，盆的中間為一個大區(qū)，先行開挖，在完成該區(qū)域內(nèi)的支撐施工后再開挖盆邊，盆邊的分區(qū)原則以支撐的受力軸線為對稱的兩個分區(qū)單位為對稱開挖區(qū)。第三層圍護邊（盆邊）的分區(qū)：根據(jù)設(shè)計的要求，按照后澆帶的分布位置分區(qū)、編號。③盆式分區(qū)。以基坑的中部為一個大區(qū)（盆底），以圍護邊為若干小區(qū)（盆邊），并且按照平衡、對稱的原則逐一編號，盆邊的護壁留土寬度不小于20m。首先開挖基坑的中部，在完成基坑中部的支撐施工后，然后再開挖盆邊的土，開挖盆邊土的時候必須按照分區(qū)的編號順序平衡、對稱的施工。

3.2 節(jié)點處理

本工程非主樓區(qū)利用三道結(jié)構(gòu)梁作支撐，主樓區(qū)域采用三道臨時混凝土支撐。第一道支撐布置施工棧橋，棧橋作為結(jié)構(gòu)樓板，不予拆除。在第一、二、三道支撐外緣分別設(shè)置圍檁與圍護鉆孔灌注樁連接受力，支撐梁（即結(jié)構(gòu)梁）支撐于圍檁上；在底板邊緣設(shè)置500mm厚傳力帶，使底板支撐于圍護結(jié)構(gòu)上。主樓區(qū)設(shè)圓環(huán)形式的臨時支撐，通過主樓區(qū)圍檁傳力至主樓周邊先澆筑的結(jié)構(gòu)梁板上。由于除主樓位置外，支撐梁均兼作結(jié)構(gòu)梁，故對結(jié)構(gòu)支撐梁施工的尺寸、位置、標高、施工質(zhì)量等均有很高的要求。根據(jù)設(shè)計要求，結(jié)構(gòu)梁施工容許偏差如表1所示。

3.2.1 圍護樁與框架梁的連接

在第一、二、三道支撐外緣分別設(shè)置圍檁與圍護鉆孔灌注樁連接受力，支撐梁（即結(jié)構(gòu)梁）支撐于圍檁上；在底板邊緣設(shè)置500mm厚傳力帶，使底板支撐于圍護結(jié)構(gòu)上。圍檁澆搗混凝土之前，應將與圍檁連接處圍護鉆孔灌注樁迎坑側(cè)鑿毛，以便與圍檁混凝土連接（如圖3所示）。

3.2.2 梁柱節(jié)點

由于梁柱節(jié)點鋼筋較密，特別是在一柱一樁格構(gòu)柱部位，梁主筋較難穿越格構(gòu)柱，以往逆作法施工一般采取預埋接駁器或采用在格構(gòu)柱上加焊過渡鋼板、均存在施工復雜，成本較高而且位置事先不容易埋設(shè)準確的缺點，近幾年來通過研究和實踐，設(shè)計人員提出了很多適合逆作法施工的梁柱節(jié)點設(shè)計施工方法，如勁性環(huán)梁節(jié)點、柱端牛腿勁性RC不穿心節(jié)點等。本工程從設(shè)計階段就將施工與設(shè)計緊密的結(jié)合，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上采取寬扁梁的設(shè)計措施，鋼筋遇鋼立柱時，按照設(shè)計要求利用牛腿進行轉(zhuǎn)換（如圖4所示）。

3.2.3 后澆帶（結(jié)構(gòu)梁沉降、棧橋梁板沉降）

逆作法施工一大特點就是利用樓面永久結(jié)構(gòu)代替臨時支撐，以節(jié)約造價。這樣就造成結(jié)構(gòu)提前受力，成品保護的矛盾突出。尤其是逆作法施工階段，僅靠臨時型鋼格構(gòu)柱承托已建部分自重和施工荷載，底板形成前柱下只有單樁參與受力，承載力有限；另外，由于土方開挖，坑底隆起帶動墻柱一同向上位移，在向下荷載和向上隆起共同作用下，使柱豎向下沉或上升，柱之間、柱墻之間差異沉降會引起結(jié)構(gòu)的附加內(nèi)力，嚴重的會導致結(jié)構(gòu)開裂，對結(jié)構(gòu)造成永久傷害，因此施工前必須根據(jù)施工流程進行詳細的理論計算，施工過程中必須采取措施防止出現(xiàn)過大差異沉降。本工程中解決不均勻沉降設(shè)計思路是通過一定的構(gòu)造措施加強與主體結(jié)構(gòu)之間連接，從而使得與主體結(jié)構(gòu)形成一個有效整體，共同升降（圖5）。

3.2.4 梁板節(jié)點

框架梁表面在混凝土澆筑完成后，按要求形成粗糙表面。梁內(nèi)插筋按設(shè)計要求預留。在澆筑樓板時，通過結(jié)構(gòu)梁預留的插筋和樓板形成整體（圖6）。

3.2.5 換撐

由于TD4-7主樓臨時支撐直接作用于圍護鉆孔灌注樁而不是傳力于框架梁，所以在順做地下結(jié)構(gòu)時需進行換撐。每層主樓區(qū)臨時支撐拆撐前，TD4-7與圍護樁之間設(shè)置H400x400×13x21型鋼換撐。傳力帶及H型鋼換撐完成后，方可拆除水平支撐。圖7為換撐示意圖。

3.2.6 永久立柱澆筑

永久立柱的格構(gòu)柱內(nèi)混凝土澆筑為施工難點之一。由于框架柱截面遠遠小于梁寬，混凝土的澆筑必須經(jīng)由格構(gòu)柱內(nèi)的空間，所以采用預留混凝土澆筑孔的方法。對于首層棧橋區(qū)域的結(jié)構(gòu)，準備在永久格構(gòu)柱頂端預留澆筑口。澆筑口用中150的PVC管，每個格構(gòu)柱各兩個，分別位于格構(gòu)柱角鋼內(nèi)側(cè)（圖8）。管子上口高出棧橋5-10cm，以防止地面水經(jīng)由PVC管流入基坑。對于第二、第三道支撐結(jié)構(gòu)區(qū)域，準備合理調(diào)整格構(gòu)柱鋼筋排布，在支撐梁澆筑時，用鋼絲網(wǎng)封閉格構(gòu)柱周邊，將格構(gòu)柱內(nèi)腔體全部空出，形成混凝土施工通道。同時，對后澆筑的順做結(jié)構(gòu)混凝土，還應視實際情況采取添加微膨脹劑等補償收縮措施來確保順逆交界處的混凝土澆筑密實，保證其力學性能。支撐平面圖見圖9。

4 實施效果

在大面積深基坑半逆作施工過程中，通過對土方開挖方式采取針對性措施，確保了基坑施工的每一工況與設(shè)計工況的一致；同時，在實施過程中以創(chuàng)新的運用多取土口、盆式開挖及對相關(guān)的施工節(jié)點采取措施，克服了以往逆作施工的取土困難、結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量不容易保證等困難。本工程從2009年9月15日開始進行第一塊土方開挖，2010年11月26日完成最后一塊逆作底板的抽條混凝土施工，共計完成65.1×104m³土方開挖，13×104 m³混凝土澆注，為確保按期交付業(yè)主奠定了基礎(chǔ)。

5 結(jié)語

5.1 本工程采用框架逆作方案，是上海地區(qū)很有代表性的工程案例，本工程底板施工完成后，地表沉降控制在22mm以內(nèi)、圍護結(jié)構(gòu)側(cè)移控制在41mm以內(nèi)，與開挖深度的比值控制在0.3%以內(nèi)，為框架逆作法施工提供了成功的案例。

5.2 對于大面積逆作法深基坑，由于土方暗挖工作量大，本工程采用框架逆作，先施工框架梁，后順做樓板的方式，可以大大提高工作效率，避免了以往暗挖工作面的局面，提高了開挖的安全度。通過合理布置棧橋位置，提高了出土效率，節(jié)約了工期。

5.3 采用盆式開挖的基坑，由于支撐結(jié)構(gòu)的排架基底均位于地下水位以下，在荷載作用下引起的地基不均勻沉降大，對結(jié)構(gòu)施工極其不利，因此，降水系統(tǒng)的有效性非常關(guān)鍵。

5.4 對于采用盆式開挖的全逆作基坑，在進行板邊土開挖時，一般采用加設(shè)臨時支撐的方案，本工程采用抽條開挖方式，可以有效控制基坑變形，且由于取消了臨時支撐，不僅有效提高工作效率，而且可以節(jié)約大量的臨時支撐費用。

5.5 逆法施工關(guān)鍵是解決土方開挖的效率及結(jié)構(gòu)支撐的安全問題，而框架逆作法大大提高了土方開挖的效率，結(jié)構(gòu)支撐的安全問題也得到了有效的解決。而與之配套的梁柱節(jié)點鋼筋穿設(shè)、格構(gòu)柱外包混凝土、水平結(jié)構(gòu)施工縫、施工平臺結(jié)構(gòu)加強等節(jié)點處理也應在施工前進行周密的考慮。