上海富達(dá)工程管理咨詢有限公司 上海 200032

1 工程概況

上海中山醫(yī)院肝腫瘤及心血管病綜合樓工程基地面積40 777 m2，總建筑面積178 028 m2，其中地下建筑面積約66 000 m2；地上建筑由2幢主樓為15層、裙房為2～6層的高層和2幢多層建筑組成，均設(shè)有3層地下室且整體連通，基坑開挖深度較大，基坑施工影響范圍亦較大。

2 深基坑逆作法及敞開式逆作法

深基坑逆作施工是相對于通常的順作施工而言。對于深度大的多層地下室，傳統(tǒng)的施工方法是敞開式自下而上施工，即放坡開挖或在支護(hù)結(jié)構(gòu)圍護(hù)形成后垂直開挖，挖土至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，澆筑混凝土底板，然后自下而上逐層施工各層地下室結(jié)構(gòu)。

而深基坑逆作法施工則是反向操作，它將地下室梁板、柱、外墻等永久性的結(jié)構(gòu)與基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)作最大限度地有機(jī)結(jié)合，利用地下連續(xù)墻作為圍護(hù)且與建筑結(jié)構(gòu)“兩墻合一”，中柱樁（一柱一樁）作為豎向支撐且為永久使用階段的柱承受上部結(jié)構(gòu)荷載，地下室梁板作為水平支撐，其施工順序是從上向下逐層施工，直至基礎(chǔ)底板形成[1,2]。

逆作法施工根據(jù)地下1層的頂板結(jié)構(gòu)是封閉還是敞開，又分為封閉式逆作法和敞開式逆作法。前者在地下1層頂板結(jié)構(gòu)完成后，上部結(jié)構(gòu)和地下結(jié)構(gòu)可以同時施工，有利用于縮短總工期；后者上部結(jié)構(gòu)和地下結(jié)構(gòu)不能同時進(jìn)行施工，只是地下結(jié)構(gòu)自上而下的逐層施工。

3 逆作法施工方法的抉擇

3.1 本工程基坑主要特點(diǎn)

本工程基坑規(guī)模巨大，風(fēng)險(xiǎn)高?；映什灰?guī)則形狀，基坑?xùn)|西方向長211 m，南北方向長163 m，周長736 m，開挖面積達(dá)22 278 m2，開挖深度14.9～15.2 m，局部深坑落低1.5～2.6 m，土方量達(dá)33.8×105m3，屬超大深基坑。

3.2 基坑周邊環(huán)境復(fù)雜

本工程位于上海浦西中心城區(qū)，基地周邊道路、地下管線和商居樓密集，環(huán)境保護(hù)要求高。

1）周邊道路距基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)外邊線距離：基坑北側(cè)為7.6～11.7 m，基坑西側(cè)為7.8～14.13 m，基坑南側(cè)為8～14.6 m。

2）周邊道路下距離基坑開挖深度2倍范圍內(nèi)基地下管線有眾多煤、電、通信管線與水道，僅基坑西側(cè)就有8根大型管道，最近距離僅9 m。

3）在基坑深度3倍范圍內(nèi)的建筑物主要有：建于20世紀(jì)30年代的民居、市政配套設(shè)施及改革開放后新造的高層建筑、商辦樓等，特別是舊民居，緊鄰基坑，對本工程基坑開挖極為敏感。

3.3 基坑施工選擇逆作法的理由

1）基坑變形小，有利于深基坑施工過程中對周邊環(huán)境的保護(hù)。本工程采用逆作法施工，是利用地下室3層結(jié)構(gòu)梁板作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻的水平內(nèi)支撐，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)梁板比臨時支撐剛度大、整體性好，而且沒有拆撐、換撐工況，從而可減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)在水土等荷載的側(cè)壓力作用下的變形。此外，挖土期間用作圍護(hù)結(jié)構(gòu)的地下連續(xù)墻，在地下結(jié)構(gòu)逐層向下施工過程中，由于與結(jié)構(gòu)柱、梁板共用作用，亦可減少地下連續(xù)墻的沉降，即減少了豎向變形。這一切都使基坑施工最大限度地減少對周圍相鄰建筑物、道路和地下管線的影響，保護(hù)周邊環(huán)境安全。

2）可減小土方開挖過程中的基坑隆起，有利于基坑穩(wěn)定和安全。由于施工期間樓面恒載和施工荷載等均通過中間支承柱傳入基坑底部，壓縮土體，可減小土方開挖后的基坑隆起，有利于基坑穩(wěn)定和安全。

3）簡化支護(hù)結(jié)構(gòu)，有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。在逆作法施工中，一方面地下室外墻兼作圍護(hù)結(jié)構(gòu)，樓蓋結(jié)構(gòu)兼作水平內(nèi)支撐，一柱一樁鋼管柱兼作豎向支撐，可節(jié)省大量基坑支護(hù)費(fèi)用。另一方面，因地下室外墻與基坑圍護(hù)墻“兩墻合一”，可在工程用地范圍內(nèi)最大限度地?cái)U(kuò)大地下室面積，增加有效使用面積。此外，永久樓蓋結(jié)構(gòu)作為支撐體系，比臨時支撐受力更加合理。

4）有利于節(jié)約資源，減少對環(huán)境的負(fù)面影響，有較好的社會效益。深基坑采用逆作法施工還具有節(jié)材節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，有利于節(jié)約資源，減少對環(huán)境的負(fù)面影響，為建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會作出了應(yīng)有貢獻(xiàn)。本基坑逆作法施工，在節(jié)材方面，僅支護(hù)結(jié)構(gòu)就可節(jié)約混凝土約20 330 m3；在環(huán)保方面，僅不用拆除混凝土支撐，即可減少固體廢棄物排放量約12 300 m3；另一方面，地下室頂板形成后，對地下室后續(xù)施工過程產(chǎn)生的噪聲、光污染、揚(yáng)塵有較好的屏蔽和遮擋作用，可減小對周邊社區(qū)居民、商戶的影響，有利于社會和諧。

5）可節(jié)約工程投資。逆作法施工基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)主要由地下室外墻、梁板柱等永久性結(jié)構(gòu)兼作，可節(jié)約基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)費(fèi)用。一般可節(jié)省地下結(jié)構(gòu)總造價的25%～35%。

4 敞開式逆作法施工抉擇

本工程之所以采用敞開式逆作法主要有以下原因：

1）可大大減小立柱樁的單樁抗壓承載力，節(jié)約樁基工程費(fèi)用。本工程一柱一樁共計(jì)394根。采用敞開式逆作法，立柱樁單樁抗壓承載力設(shè)計(jì)值為4 000 kN，而若選用封閉式逆作施工，其逆作施工階段一柱一樁最不利工況為：地下3層結(jié)構(gòu)梁板全部形成，地下部分結(jié)構(gòu)達(dá)到3層，基坑開挖至基底標(biāo)高，基礎(chǔ)底板尚未澆筑之前。該工況下立柱樁承受上部各層結(jié)構(gòu)自重以及施工荷載為4 870 kN。由此看出，采用敞開式逆作法，立柱樁單樁承載力設(shè)計(jì)值可以大大減少，同時可節(jié)約鋼材299.44 t，節(jié)約混凝土8 029.72 m3，節(jié)約工程投資675.75萬元。

2）有利于控制結(jié)構(gòu)沉降差異，確保結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量?？刂平ㄖY(jié)構(gòu)差異沉降是逆作法施工的關(guān)鍵問題之一。建筑結(jié)構(gòu)差異沉降內(nèi)容表現(xiàn)在兩方面，一是地下連續(xù)墻和立柱樁的不均勻沉降；二是相鄰立樁樁間不均勻沉降。逆作施工期間，在地下室基礎(chǔ)大底板形成且混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求之前，地上、地下結(jié)構(gòu)自重和施工荷載全部由立柱樁和周邊地下連續(xù)墻入土部分的摩阻力和端承力來承擔(dān)。同時由于立柱樁承載的不均勻，增加了立柱樁之間或立柱樁與地下連續(xù)墻之間產(chǎn)生較大沉降差的可能性。若沉降差過大，已澆筑樓板與梁就會產(chǎn)生裂縫，將危及正式結(jié)構(gòu)的安全。目前，事先精確計(jì)算封底前立柱樁沉降與抬升還有一定困難，完全消除沉降差也是不可能的，但可以通過采取措施減少沉降差，而敞開式逆作施工在大底板形成且混凝土達(dá)到強(qiáng)度之前，上部結(jié)構(gòu)不施工，結(jié)構(gòu)自重和施工荷載大大減小，上部不均勻荷載相對于封閉式逆作而言基本可以忽略，故其能更好地控制結(jié)構(gòu)沉降差異，更易確保結(jié)構(gòu)安全。

3）可降低施工組織難度、降低安全質(zhì)量事故發(fā)生，有利于安全文明施工。若采用封閉式逆作施工，在地下室頂板形成且混凝土達(dá)到要求強(qiáng)度后，地下挖土、地下結(jié)構(gòu)、地上各單位工程結(jié)構(gòu)同時施工，施工活動所需人、機(jī)、料等各種資源投入達(dá)到高峰，無疑增加了施工組織難度。一方面，現(xiàn)場基坑占地面積大，周邊場地狹小，無法提供更多場地資源；另一方面，大型運(yùn)輸車輛進(jìn)出，地上、地下結(jié)構(gòu)施工所需的各種材料、半成品垂直運(yùn)輸，坑頂長臂挖機(jī)在取土口部位抓挖土方等交織在一起，使不安全因素交織在一起，不但增加施工組織難度，影響施工進(jìn)度，而且會增加質(zhì)量和安全事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)語

通過本項(xiàng)目深基坑逆作法及敞開式逆作法的抉擇與實(shí)施，驗(yàn)證了本工程深基坑采用逆作法及敞開式逆作法是完全正確的，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。在確?；雍椭苓叚h(huán)境安全以及地下主體結(jié)構(gòu)質(zhì)量的前提下，節(jié)省了工程費(fèi)用，取得了較好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益[3-5]。