李正坤

（安徽建筑大學(xué)，安徽 合肥 230601）

1 逆作法施工技術(shù)的概念

逆作法施工技術(shù)最早起源于日本,目前國內(nèi)常見的做法一般是指先施工完成“兩墻合一①

地下連續(xù)墻作為基坑維護(hù)結(jié)構(gòu)及“樁柱合一”②的豎向支撐體系后，然后施工正負(fù)零米層的梁板及樓面結(jié)構(gòu)，同時(shí)作為基坑的水平支撐系統(tǒng)，隨后逐層向下開挖土方和澆筑各層地下結(jié)構(gòu)，直至完成底板澆筑。同時(shí)在正負(fù)零米層的梁板及樓面結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上可以向上施工各層，從而開創(chuàng)更多施工面，雙向施工，提高施工效率，縮短工期。站在地下結(jié)構(gòu)的形成先后順序的角度來看，與傳統(tǒng)施工工藝相反，是從上到下逐層建造的，因而形象稱其為“逆作法”。

2 逆作法施工工藝特點(diǎn)

2.1 優(yōu)點(diǎn)：正如前文所述，相對于順作法，逆作法最大優(yōu)點(diǎn)在于可以縮減工期和降低造價(jià)。

2.1.1 一般采用地下連續(xù)墻作為基坑維護(hù)結(jié)構(gòu)，墻體剛性大，基坑變形小，受力合理，對鄰近建筑的影響亦小。

2.1.2 采用地下連續(xù)去墻作為擋土墻和結(jié)構(gòu)外墻，土方開挖只挖走了地下室范圍內(nèi)的土方，降低了土方開挖量的同時(shí)省去了基坑肥槽作業(yè)。

2.1.3 土方開挖作業(yè)一般在結(jié)構(gòu)板下作業(yè)，受外界自然環(huán)境干擾小，同時(shí)對外界環(huán)境的影響也小，很大程度上緩解了土方作業(yè)的揚(yáng)塵與機(jī)械噪音問題。

2.1.4 一層結(jié)構(gòu)平面可作為工作平臺，降低了施工費(fèi)用，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

2.1.5 由于地下地上同時(shí)施工，增強(qiáng)了基礎(chǔ)底板的抗浮性能。

2.1.6 可以減小基坑內(nèi)地基回彈量。

2.2 缺點(diǎn)：

2.2.1 土方作業(yè)受已施工好的結(jié)構(gòu)頂板及樁柱合一的鉆孔灌注樁影響，施工效率低，不能規(guī)?；瘷C(jī)械施工。

2.2.2 作業(yè)空間相對封閉，需增加額外的通風(fēng)照明措施。

2.2.3 材料倒運(yùn)不便，尤其是離材料倒運(yùn)口較遠(yuǎn)處工作面所需鋼筋等材料須靠人力二次倒運(yùn)。

2.2.4 結(jié)構(gòu)接頭處理多。

2.2.5 對地下連續(xù)墻及鉆孔灌注樁精度要求高，尤其是垂直度的要求。

3 逆作法施工技術(shù)的工藝內(nèi)容

3.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工

圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工主要為地下連續(xù)墻。在不需止水的地區(qū)也可采用排樁的支護(hù)形式。地下連續(xù)墻作為地下室的“外殼”,具有非常重要的作用。其工藝主要有:導(dǎo)墻制作與養(yǎng)護(hù)、泥漿配比與護(hù)壁、機(jī)械成槽、耍壁、鋼筋籠制作與吊裝、下放接頭箱、清底、水下混凝土導(dǎo)管法澆筑、接頭箱頂拔。地下連續(xù)墻施工前宜進(jìn)行成槽試驗(yàn)，確定施工流程和槽段長度、泥漿密度、混凝土配合比等技術(shù)參數(shù)。成槽過程中，一定要控制好成槽垂直度[1]。

3.2 豎向支承樁柱施工

豎向支承樁成孔過程中應(yīng)同地下連續(xù)墻一樣采取措施控制成孔垂直度，成孔結(jié)束后全數(shù)檢查垂直度和沉渣，應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。

豎向支承柱宜在工廠焊接制作，可分節(jié)制作、現(xiàn)場水平拼接。現(xiàn)場水平拼接應(yīng)采取確保豎向支承柱的平直度及精度的措施。豎向支承柱插入方式可選用先插法或后插法，可結(jié)合支承柱類型、施工機(jī)械設(shè)備及垂直度要求等綜合因素確定[2]。

3.3 基坑降水

基坑降水有管井降水、集水明排、井點(diǎn)降水等方法。逆作法基坑施工中，應(yīng)根據(jù)施工實(shí)際工況嚴(yán)格控制降水深度，水位應(yīng)低于開挖面0.5m～1.0m，且開挖面與地下水位的高差不宜大于3.0m[3]。

3.4 基坑開挖

主要包括取土口設(shè)置和土方開挖及運(yùn)輸?shù)葍?nèi)容。

土方開挖前應(yīng)根據(jù)地質(zhì)水文條件、基坑的平面尺寸、開挖深度、施工的方法等因素，按規(guī)范要求制定基坑開挖施工方案并按程序報(bào)審。取土口留設(shè)應(yīng)考慮預(yù)留洞口、樓梯間、施工逢、電梯井等位置進(jìn)行綜合考量，在滿足結(jié)構(gòu)受力情況下，宜加大取土口的面積；以滿足挖土作業(yè)的需要[4]。

逆作土方開挖應(yīng)分層分塊開挖，施工塊劃分應(yīng)綜合考慮基坑支承體交叉施工流水及設(shè)置結(jié)構(gòu)施工縫的要求。土方開挖到標(biāo)高后，及時(shí)澆搗混凝土墊層，嚴(yán)禁超挖。應(yīng)規(guī)劃專門的運(yùn)輸路線，避免對豎向支承樁柱體系的碰撞。

3.5 水平結(jié)構(gòu)施工

主要包括支架支撐體系施工、模板工程施工、鋼筋混凝土施工和節(jié)點(diǎn)構(gòu)造要求等內(nèi)容。

水平結(jié)構(gòu)施工前，應(yīng)結(jié)合結(jié)構(gòu)形式和土層的強(qiáng)度情況，確定模板、支架形式及高度。水平結(jié)構(gòu)受力關(guān)系到基坑的支撐體系穩(wěn)定性，“以板代撐”的作法應(yīng)考慮以下問題:

3.5.1 后澆帶做法。后澆帶的設(shè)置使得樓板斷開，水平力無法傳遞，因此必須采取有效措施解決后澆帶位置的水平傳力問題。后澆帶水平傳力設(shè)計(jì)采用后澆帶兩側(cè)結(jié)構(gòu)樓板內(nèi)預(yù)埋型鋼支撐。

3.5.2 車道高差做法。為消弱車道高差對水平支撐體系力傳遞的影響，應(yīng)在坡道上方合適位置處加設(shè)支撐梁，連接剪力墻和地連墻，用于更好的傳遞水平荷載，確?；又误w系安全可靠。

3.6 豎向結(jié)構(gòu)施工

逆作法豎向結(jié)構(gòu)施工，包括地下室框架柱、剪力墻、地下室外墻（包含內(nèi)襯墻及壁柱）等界面層以下的豎向混凝土結(jié)構(gòu)。

逆作法梁柱節(jié)點(diǎn)處由于梁主筋無法穿越鋼管柱，靠近鋼管柱邊緣的鋼筋可從鋼管柱邊繞過，當(dāng)梁主筋過多無法全部繞過時(shí)，可采用環(huán)梁節(jié)點(diǎn)和焊接鋼牛腿等連接方式。

逆作法豎向結(jié)構(gòu)施工前應(yīng)清理接縫部位，接縫部位混凝土做鑿毛處理，并對上一層的甩筋接茬作調(diào)直除銹處理。逆作法豎向結(jié)構(gòu)施工前應(yīng)對軸線及各構(gòu)件定位及標(biāo)高進(jìn)行復(fù)核。豎向結(jié)構(gòu)對混凝土的澆注要求較高宜，混凝土應(yīng)采用高流動性低收縮混凝土，混凝土配合比應(yīng)根據(jù)逆作法特點(diǎn)配置，澆搗前應(yīng)對混凝土配合比及澆筑工藝進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)[5]。

3.7 基坑安全與監(jiān)測

基坑監(jiān)測時(shí)間應(yīng)從基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工開始，至地下結(jié)構(gòu)施工完成為止，監(jiān)測周期與監(jiān)測頻率可隨施工工況作相應(yīng)調(diào)整。監(jiān)測內(nèi)容包含測點(diǎn)布置、監(jiān)測項(xiàng)目、監(jiān)測數(shù)據(jù)(當(dāng)日值/累計(jì)值/預(yù)警支/報(bào)警值)等內(nèi)容。

4 逆作法施工實(shí)例分析

4.1 工程概況

該工程擬建場地位于北京市通州區(qū)運(yùn)河核心區(qū)11#地塊，占地面積約37128 m2。本工程采用部分逆作法，作逆作區(qū)域位于11#地塊南側(cè)區(qū)域，根據(jù)沉降后澆帶劃分，包括 C02樓及部分裙房，單層面積 4325 m2，逆作范圍為基礎(chǔ)至地下四層底板，其余區(qū)域?yàn)檎觥?/p>

4.2 逆作方案

該項(xiàng)目由于工期進(jìn)度緊，設(shè)計(jì)采用上下同步施工逆作法。C02 及部分裙房逆作結(jié)構(gòu) 為地下二、三、四層，地下一層及以上結(jié)構(gòu)正做，同時(shí)地上核心筒先行，組成由基坑開挖、下部地下室結(jié)構(gòu)、上部主體結(jié)構(gòu)平行立體作業(yè)。通過建立有限元計(jì)算模型進(jìn)行施工過程分析，分析豎向支撐體系的受力。其中最不利工況為土開挖至基底、筏板未施工時(shí)，此時(shí)上部結(jié)構(gòu)同步施工至19層。具體設(shè)計(jì)方案如下。

4.2.1 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu):基坑共采用107幅800mm厚地下連續(xù)墻兼作地下室外墻，即“兩墻合一”。

4.2.2 豎向樁柱施工:采用一柱一樁的方法共有逆作樁35根。逆作樁樁徑1.5m，樁基承載力特征值為35000kN。

4.2.3 地下水控制:地下控制主要采用疏干井+明排的方式?；又虚g設(shè)疏干井，基坑開挖前疏干土體內(nèi)的地下水，滯留在土體內(nèi)的水主要采用基坑側(cè)壁插導(dǎo)水管、坑底挖排水明溝、集水井的方式處理。南側(cè)基坑坑內(nèi)設(shè)置 43 口疏干井，井深 28m，井管采用外徑 360mm的無砂混凝土管，井管外填碎石濾料。

4.2.4 土方開挖:南側(cè)基坑逆作面積約 6850m2，開挖深度20.75m（局部23.5m），土方開挖量約15萬m3；結(jié)構(gòu)板代替支撐范圍 4600m2，C02及周邊逆作區(qū)域地下一層土方采取明挖法施工，二層以下土方采用出土口及側(cè)向出土的方式，設(shè)置兩條棧橋坡道作為外運(yùn)通道。

4.2.5 水平支撐體系:利用地下一層、地下二層、地下三層、地下四層梁板結(jié)構(gòu)兼作基坑四道水平支撐。逆作各層梁板與地下連續(xù)墻交接部分采用樓面環(huán)梁與地連墻相連，樓面環(huán)梁與地連墻施工時(shí)預(yù)留預(yù)埋的鋼筋相連，土方開挖后，人工清理墻面殘留土，清除擠塑板，鑿開墻皮，剝出預(yù)留4排插筋，與環(huán)梁銜接。具體做法如下圖一所示，實(shí)際施工效果圖如圖二。

圖一:地下室各層樓板環(huán)梁與地連墻連接示意圖

圖二:預(yù)留插筋調(diào)直及剪力槽剔鑿后效果圖

4.2.6 豎向支撐體系:上下同步施工逆作設(shè)計(jì)與施工方案中，豎向支撐系統(tǒng)最為關(guān)鍵。其中對于梁柱節(jié)點(diǎn)的處理與順做法不同，本工程中逆作各層梁如與疊合柱連接，上鐵受力鋼筋均從樁柱側(cè)通過，樁柱范圍以C12@200補(bǔ)齊，下鐵有不伸入支座鋼筋時(shí)，該部分鋼筋伸至樁柱邊后截?cái)啵渌摻顝臉吨鶄?cè)通過。樁柱與梁連接處設(shè)置抗剪牛腿及環(huán)筋，梁中部架立筋與鋼牛腿或鋼套箍雙面焊接，焊接長度5d。

注釋

①“兩墻合一”是指地下連續(xù)墻既作為施工階段基坑維護(hù)結(jié)構(gòu)的擋土墻又作為地下室主體結(jié)構(gòu)外墻

②“樁柱合一”是指鉆孔灌注樁既作為豎向支撐體系，后期經(jīng)剝離外表皮混凝土包裹在框架柱內(nèi)部作為永久性結(jié)構(gòu)