黃偉鋒

（江蘇建發(fā)建設(shè)項(xiàng)目咨詢有限公司， 江蘇 南京 210001）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，地下空間開發(fā)及利用已成為各個(gè)城市發(fā)展的熱點(diǎn)。地下室逆作法施工主要采用圍護(hù)結(jié)構(gòu)和格構(gòu)柱作為垂直支撐體系，把地下室水平結(jié)構(gòu)作為水平支撐體系，建立一個(gè)完整的支護(hù)體系，由上而下進(jìn)行結(jié)構(gòu)施工。

本項(xiàng)目采用地下連續(xù)墻擋土、梁板作為水平支撐的圍護(hù)形式。業(yè)主從經(jīng)濟(jì)效益的角度出發(fā)，結(jié)合安全、質(zhì)量等多方面因素的考慮，對(duì)本工程采用主樓順作、裙房逆作的方法，主樓與裙房之間設(shè)置后澆帶。

1 概 況

1.1 工程概況

“新蘇吳地中心”位于蘇州市商業(yè)中心區(qū)，是集多項(xiàng)建筑功能于一體的高檔城市綜合體。工程主要包括酒店、賓館、商場、辦公樓宇、健身用房及配套用房等。本工程建設(shè)用地面積為 1.52 萬 m2，總建筑面積 15.1 萬 m2。其中地上建筑面積 9.5 萬 m2，地下建筑面積 5.6 萬 m2；地下室 4 層；建筑基坑面積約 1.4 萬 m2，呈梯形布置；裙房基坑開挖深度為 19.7 m，主樓基坑開挖深度為 21.2 m，局部開挖深度為 24.2 m。

1.2 水文地質(zhì)情況

根據(jù)地址編錄、鉆探取土、靜力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、室內(nèi)土工試驗(yàn)等勘察技術(shù)手段，確定各層土質(zhì)特征。工程地址土層層號(hào)及名稱自上而下敘述如下：①1雜填土、①2浜土，③黏土，④黏土，⑤1粉土夾粉質(zhì)黏土、⑤2粉砂，⑥粉質(zhì)黏土，⑧1黏土、⑧2粉質(zhì)黏土夾粉土、⑧3粉質(zhì)黏土、⑧4粉質(zhì)黏土，⑨粉質(zhì)黏土夾粉砂，⑩1黏土、⑩2粉質(zhì)黏土夾粉土，[11]1粉質(zhì)黏土、[11]2粉土夾粉質(zhì)黏土，[12]1粉質(zhì)黏土、[12]2粉質(zhì)黏土夾粉土，[13]1粉砂、[13]2細(xì)砂。基底分別處于 ⑧1黏土、⑧2粉質(zhì)黏土夾粉土中。

建設(shè)場地內(nèi)對(duì)建設(shè)工程有影響的地下水主要為淺部孔隙潛水、微承壓水及承壓水。潛水主要賦存于淺部填土層中，富水性差；微承壓水主要賦存于⑤1、⑤2土層中；承壓水主要賦存于⑧2、⑨、[13]1、[13]2土層中。對(duì)本工程基坑開挖有影響的承壓水為賦存于⑧2、⑨土層中的承壓水，第[13]層承壓含水層埋深大，對(duì)本工程無影響。

2 基坑支護(hù)方案

本工程采用地下連續(xù)墻作為基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)兼作地下室外墻結(jié)構(gòu)，墻厚分別為 800 mm 和 1 000 mm；采用支承柱(由下部鉆孔灌注樁和上部插鋼格構(gòu)柱組成)作為垂直支撐體系；水平支撐體系則采用主體結(jié)構(gòu)水平構(gòu)件(即利用各層結(jié)構(gòu)梁、板作為水平支撐系統(tǒng))。

3 工程施工特點(diǎn)及難點(diǎn)

3.1 施工周邊環(huán)境復(fù)雜

本工程地處市商業(yè)中心區(qū)，施工現(xiàn)場周圍人流較為密集，基坑周邊三側(cè)緊鄰市區(qū)主干道(其中一條主干道未開通)，且周邊地下管線復(fù)雜、繁多，更重要的是基坑西側(cè)約24 m 處為地鐵 2 號(hào)線區(qū)間隧道。因此，施工過程中要注重和加強(qiáng)監(jiān)測工作。

3.2 基礎(chǔ)埋置深度大，施工精度要求高

由于地下連續(xù)墻作為外墻使用，鋼格構(gòu)柱安置在框架柱內(nèi)，因此施工前就需要做好基坑支護(hù)及各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。逆作法施工對(duì)地下連續(xù)墻及鋼格構(gòu)柱施工的精度提出了更高的要求。

3.3 逆作法施工工藝復(fù)雜，組織協(xié)調(diào)工作量大

基坑開挖深度達(dá)到 19.7 m，局部開挖深度為 24.2 m。除地下連續(xù)墻與各層結(jié)構(gòu)接觸節(jié)點(diǎn)如何處理外，地下連續(xù)墻的防水、結(jié)構(gòu)水平傳力、預(yù)留鋼筋的定位及土方開挖過程中的成品保護(hù)，是施工中面臨的問題與難點(diǎn)。

為了保證工期，在出土的同時(shí)也需進(jìn)行結(jié)構(gòu)施工，因此交叉作業(yè)面多，施工單位組織協(xié)調(diào)的工作量相對(duì)較大。受到現(xiàn)場條件的制約，所有工序材料必須提前準(zhǔn)備妥當(dāng)，在確保安全的前提下，錯(cuò)開抓斗工作時(shí)間，由取土口將所需材料運(yùn)至施工面。

3.4 施工縫留置較多、處理要求高，豎向結(jié)構(gòu)施工難度大

采用逆作法施工，在結(jié)構(gòu)柱、墻、板上要留置大量施工縫，施工縫的處理工作量大，且要求較高。因此，必須在滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求的同時(shí)，本著施工方便的原則制定切實(shí)可行的措施。

3.5 流砂、管涌的預(yù)防及控制

該場地的第⑤層粉土及粉砂層的透水性好、水量大，若降水和止水措施不當(dāng)，極易產(chǎn)生流砂、管涌等不良地質(zhì)現(xiàn)象。因此，流砂、管涌的預(yù)防及控制是整個(gè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)及地下室施工中重中之重，決定了整個(gè)工程的成功與否。

土方開挖時(shí)要加強(qiáng)巡查地下連續(xù)墻基坑內(nèi)一側(cè)的滲漏情況及漏點(diǎn)。一旦發(fā)現(xiàn)及時(shí)采取措施進(jìn)行堵漏。若產(chǎn)生管涌、流砂等不良地質(zhì)情況，立即停止該部位的土方開挖工作，并啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案；待處理完畢，經(jīng)確認(rèn)安全后再進(jìn)行土方開挖。

4 逆作法施工技術(shù)方案

4.1 基坑分區(qū)、分段施工

基坑總體呈梯形，東西方向長約 178 m，南北方向長分別約為 95 m、62 m。為便于控制基坑暴露時(shí)間及合理安排人、材、機(jī)，根據(jù)工程原結(jié)構(gòu)、后澆帶劃分情況，經(jīng)專家論證批準(zhǔn)的專項(xiàng)施工方案，本工程分為 2 個(gè)區(qū)、5 個(gè)流水段。裙樓的扶梯洞口及主樓順作部位作為主要取土口。

工程樁施工完成后，土方開挖和結(jié)構(gòu)施工由東西兩頭向中間推進(jìn)。工程采用盆式挖土的方式。由于基坑距離周邊市區(qū)主干道較近，所以先分段開挖中心區(qū)域，并留置 9 m 左右的盆邊土，在對(duì)稱開挖盆邊區(qū)域。

開始挖土?xí)r，采用大型挖機(jī)分層、分段挖至標(biāo)高為±0.000 以下(負(fù) 1 層梁板結(jié)構(gòu)梁底標(biāo)高+模板厚度+墊層厚度)處，澆筑混凝土墊層，采用鋼管扣件式排架進(jìn)行 ±0.000 結(jié)構(gòu)施工；拆除排架后，直接利用地膜在梁位置鋪設(shè)模板及短木方排架搭設(shè)板的支撐體系，進(jìn)行負(fù) 1 層結(jié)構(gòu)的施工。盆式明挖時(shí)，首先確定鋼格構(gòu)柱的位置并做好標(biāo)記，以防機(jī)械碰撞。待負(fù) 1 層結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，下層土方采用中小型挖機(jī)與人工結(jié)合的方式進(jìn)行暗式開挖，將土方駁運(yùn)至出土口，由 ±0.000 抓土斗裝車外運(yùn)。由于工作面較小，盆式暗挖先從取土口開始，形成工作面后在向四周擴(kuò)展，為減少對(duì)原土的擾動(dòng)，需留置 50 mm～80 mm 的原狀土配合人工進(jìn)行二次開挖。每次土方開挖至標(biāo)高 ±0.000 以下(該層梁板結(jié)構(gòu)梁底標(biāo)高+模板厚度+墊層厚度)處，澆筑混凝土墊層，利用地膜在梁位置鋪設(shè)模板及短木方排架搭設(shè)板的支撐體系，進(jìn)行該層結(jié)構(gòu)的施工；然后逐層施工混凝土結(jié)構(gòu)、逐層進(jìn)行土方開挖，直至基礎(chǔ)底板。盆式暗挖時(shí)，要注意預(yù)留鋼筋成品保護(hù)工作。最后對(duì)柱、剪力墻進(jìn)行順作施工。

4.2 基坑監(jiān)測(全過程監(jiān)測)

根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，為確保工程質(zhì)量與施工安全，本工程在逆作法期間對(duì)周邊環(huán)境及基坑圍護(hù)變形進(jìn)行了全過程監(jiān)測。

4.3 取土口的布置

取土口的布置根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及現(xiàn)場分區(qū)進(jìn)行。本工程著重考慮以下原則：充分利用原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的預(yù)留洞口(如扶梯位置、設(shè)備吊裝口等)；根據(jù)水平運(yùn)距、暗挖階段通風(fēng)及避免原狀土過分?jǐn)_動(dòng)設(shè)置輔助取土口；根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)柱網(wǎng)的間距控制，取土口面積用控制在 9 m×9 m 之內(nèi)。根據(jù)以上原則，本工程在原有的 5 個(gè)取土口的基礎(chǔ)上，增設(shè) 2 個(gè)輔助取土口。

4.4 “一柱一樁”施工技術(shù)

由于逆作法的施工特點(diǎn)，基礎(chǔ)底板以上全部荷載均由支承柱承擔(dān)。本工程主體結(jié)構(gòu)樁基為鉆孔灌注樁，以[12]2粉質(zhì)黏土夾粉土作為樁基持力層。工程樁共計(jì) 420 根。其中 128根立柱樁由下部鉆孔灌注樁和上部插鋼格構(gòu)柱組成，該部分柱、樁即形成逆作法施工中的“一柱一樁”支撐體系。鋼格構(gòu)柱截面尺寸為 540 mm×540 mm，柱底入鉆孔灌注樁混凝土 3 m，并作為永久性柱使用。由于支承柱施工的特殊性及作用，故對(duì)支承柱的施工定位和垂直度要求很高。根據(jù)現(xiàn)有的施工工藝水平并經(jīng)設(shè)計(jì)確認(rèn)：鉆孔灌注樁的平面定位偏差≤100 mm，垂直度＜H/100；鋼格構(gòu)柱平面定位偏差≤100 mm，垂直度＜H/1 000 且不大于 25 mm。鋼格構(gòu)柱的制作、吊裝過程作業(yè)要求高，防止彎曲變形；安裝時(shí)采用特制的定位糾偏架，調(diào)垂采用“氣囊法”控制。

4.5 鋼格構(gòu)柱與梁柱節(jié)點(diǎn)施工技術(shù)

在逆作法施工過程中，鋼格構(gòu)柱和梁、柱節(jié)點(diǎn)處理分為兩種：梁鋼筋穿過的鋼格構(gòu)柱時(shí)，在角鋼上進(jìn)行鉆孔，將梁鋼筋直接穿過去；人防頂板結(jié)構(gòu)的梁鋼筋根數(shù)較多，經(jīng)設(shè)計(jì)確認(rèn)在格構(gòu)柱周邊設(shè)置環(huán)梁，梁鋼筋入環(huán)梁內(nèi)進(jìn)行錨固。以上兩種辦法的節(jié)點(diǎn)的施工簡單，梁柱節(jié)點(diǎn)混凝土澆筑質(zhì)量好，在實(shí)際施工過程中也取得了較好的效果。

4.6 豎向結(jié)構(gòu)混凝土施工技術(shù)

由于逆作法的施工特點(diǎn)，正作混凝土墻、柱與下返混凝土部位的連接一般采用直接法、填充法和注漿法三種方式。為保證接縫處的施工質(zhì)量，本工程采用直接法進(jìn)行連接，并在此基礎(chǔ)上做出了改進(jìn)：二次澆筑混凝土?xí)r四周(或兩側(cè))模板都支設(shè)喇叭口，混凝土澆筑至原結(jié)構(gòu)下口以上；澆筑過程中加強(qiáng)振搗控制，確保接縫處混凝土密實(shí)；待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后再鑿除多余混凝土。

4.7 施工后澆帶的處理措施

由于地下室面積過大、且沉降不均勻，設(shè)計(jì)要求設(shè)置后澆帶。例如：負(fù) 3 層頂板完成后進(jìn)行負(fù) 3 層的土方開挖，屆時(shí)“后澆帶的支撐”將被拆除且時(shí)間較長，同時(shí)作為水平支撐的梁板在后澆帶處需設(shè)置傳力構(gòu)件。本工程后澆帶除鋼筋按常規(guī)處理外，還在梁、板中分別設(shè)置了“工”字鋼和槽鋼(板中每隔 1.5 m 設(shè) 1 道槽鋼)，兩端入后澆帶兩側(cè)混凝土 1.5 m，則后澆帶不需單獨(dú)設(shè)置支撐系統(tǒng)，且該方法在工程運(yùn)用中取得良好的效果。

4.8 逆作過程中安全施工的保障措施

由于逆作法施工的特殊性，在地下室施工時(shí)土方開挖、結(jié)構(gòu)施工存在極大的安全隱患。為確保安全生產(chǎn)工作，本工程采取了以下措施。一是土方開挖施工時(shí)，施工單位派專人全過程值班和指揮，重點(diǎn)監(jiān)控每次開挖的長度、高度及挖機(jī)作業(yè)半徑內(nèi)的人員情況，嚴(yán)禁超挖及人員進(jìn)入機(jī)械操作區(qū)。二是土方開挖過程中，安排專人在施工界面四周(尤其是地下連續(xù)墻部位)進(jìn)行巡視；一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案；待查明原因并確認(rèn)無安全隱患后，方可繼續(xù)施工。三是在進(jìn)行土方暗挖期間，要保證施工面的照明、通風(fēng)，確保人員安全。四是在結(jié)構(gòu)施工過程中，嚴(yán)禁拆模和其他工序上下同時(shí)施工。

5 逆作法施工的優(yōu)缺點(diǎn)

5.1 逆作法施工的優(yōu)點(diǎn)

從經(jīng)濟(jì)、環(huán)境及社會(huì)效益等方面而言，相對(duì)于順作法施工，逆作法的優(yōu)點(diǎn)顯而易見。

(1)一般而言，結(jié)構(gòu)外墻與圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻采取二墻合一，節(jié)省了圍護(hù)墻的費(fèi)用，同時(shí)最大限度地利用地下空間、擴(kuò)大地下室的建筑面積。

(2)不需要單獨(dú)設(shè)立臨時(shí)支撐，減少了臨時(shí)支撐及拆除時(shí)的費(fèi)用，同時(shí)消除了臨時(shí)支撐拆除時(shí)的噪音和揚(yáng)塵污染。

(3)只開挖有效范圍內(nèi)的土方量，大大減少了土方開挖及回填的工程量。

(4)受力合理，維護(hù)結(jié)構(gòu)變形量小，對(duì)鄰近的建(構(gòu))筑物影響小，降低了基坑支撐失穩(wěn)而造成對(duì)鄰近建筑物危害的可能性。

(5)避免了相關(guān)建材的大量消耗，減少了社會(huì)資源的消耗。

(6)工程所處周圍環(huán)境及季節(jié)(風(fēng)、雨、雪、高溫、寒冬等)對(duì)工程影響較小。

(7)地上地下立體結(jié)構(gòu)平行作業(yè)，在建筑工程規(guī)模大、地下室層數(shù)多時(shí)，約可縮短 1/3 的工期。

(8)理論上可節(jié)省地下室結(jié)構(gòu)總造價(jià)的 25%～35% 等。

5.1 逆作法施工的缺點(diǎn)

由于逆作法施工特點(diǎn)的制約，亦存在部分缺點(diǎn)。

(1)大型挖土機(jī)械設(shè)備難于進(jìn)場，土方開挖效率受到一定限制。

(2)施工在相對(duì)封閉的環(huán)境下進(jìn)行，作業(yè)環(huán)境差。

(3)豎向結(jié)構(gòu)混凝土搭接質(zhì)量難以控制。

(4)施工材料運(yùn)輸受到一定的影響等。

6 結(jié) 語

逆作法通過在本工程施工中的成功運(yùn)用，克服了施工條件苛刻、周邊環(huán)境復(fù)雜等方面的困難，取得了良好的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)效益。

建筑工程多層地下室或深基坑采用逆作法，相對(duì)于順作法施工，存在工期短、基坑變形小、對(duì)周邊環(huán)境影響低等明顯優(yōu)勢，可為類似工程提供參考。