1、地下室逆作法施工的分析研究摘要：随着城市建设的快速发展，高层建筑地下室的深度越来越大，传统方法施工满足不了要求而又十分不经济，应用逆作法能够提高地下工程的安全性，可以大大节约地下工程的造价，缩短施工工期，防止周围地基出现下沉，但其也有一定的局限性。本文探讨了地下室逆作法施工关键技术问题。 关键词：建筑施工；逆作法；问题探讨 Abstract: With the rapid development of city construction, high-rise building basement depth is more and more big, the traditional method
2、 of construction can not meet the requirement and is not the economy, top-down construction method can improve the safety of underground engineering, can greatly save the underground engineering cost, short construction period, to prevent the soil around the sink, but it also has a some limitations.
3、 This paper discusses the key technology problems of basement inverse construction method. Key words: building construction; top-down; problem discussion 中图分类号：TU7 逆作法是施工高层建筑多层地下室和其他多层地下结构的有效方法，适用于市区建筑密度大，邻近建筑物及周围环境对沉降变形敏感，施工场地狭窄，施工工期紧张，地基软土层厚等工程情况，对于三层及以上的地下室效果尤为明显。高层建筑多采用补偿性基础，有较深的多层地下室，它一方面利用补偿原理
4、能有效地利用地基承载力，另一方面亦可充分利用地下空间作为地下停车场、设备层用房等，增加使用面积。 一、传统地下施工方法和逆作法的不同之处 传统地下施工法即先开挖好拟建工程的整个作业空间，然后按设计图纸的要求进行从下到上的施工，这种施工方法是“敞开式”的。而“逆作法”是一种“封闭式”施工方法。其工艺原理是：先沿建筑物周围施工地下连续墙或是挡土桩，在建筑物内按柱网轴线施工柱下支承桩，然后进行首层施工。首层楼板结构完成后，即架设专用设备，然后地下挖土施工和地上结构施工同时进行。根据地下一层的埋深，如施工地下二层楼板开挖深度不大于且围护计算满足悬挑受力要求，可直接明挖一层，施工地下二层楼板后，再地上地
5、下同时施工。完成后同时施工地上、地下结构。待地下室大底板完成后，再进行复合柱、复合墙的施工。二、逆作法地下结构承载体系的技术分析 2.1 竖向支撑体系 2.1.1 地下连续墙的设计与施工 逆作法施工中，地下结构是支护结构与主体结构的结合与统一，其设计除按正常结构设计外，还要考虑到逆作施工的要求。作为基坑支护结构的设计，包括支护结构的选型、支护结构的内力及变形计算、截面强度计算等内容。这与对基坑内外体的变形要求，地下水的降水方式，挖土方法及施工要求等有关。基坑工程中，当地下水位较高，且场地周边不允许降水或基坑安全等级为一、二级时，通常采用地下连续墙作为维护结构。在逆作法施工中，地下连续墙既要作为
6、施工时基坑开挖的临时支护，承担水土等荷载产生的水平力，又要兼作地下室的外墙或作为基础的一部分，承担施工阶段和使用阶段的一部分竖向荷载，因此逆作法中地下连续墙的设计和施工是重要的环节。 当采用地下连续墙与主体地下结构外墙相结合时，其设计方法因地下连续墙布置方式即与主体结构的结合方式不同而有差别。地下连续墙作为主体结构的布置方式主要有四种：单一墙、分离墙、重合墙和复合墙。两墙合一的设计与计算需考虑地下连续墙在施工期、竣工期和使用期不同的荷载作用状况和结构状态，应同时满足各种情况下承载能力极限状态和正常使用极限状态的设计要求。地下连续墙是通过专用的挖冲槽设备，沿着地下建筑物或构筑物的周边，按预定的位
7、置，开挖出或冲钻出具有一定宽度与深度的沟槽，用泥浆护壁，并在槽内设置具有一定刚度的钢筋笼结构。然后用导管浇灌水下混凝土，分段施工，用特殊方法接头，使之连成地下连续的钢筋混凝土墙体。 2.1.2 结构柱 在逆作法施工中，立柱及立柱桩构成了地下结构的竖向支撑体系。其作用是在逆作法施工期间，在地下室底板未浇注之前与地下连续墙一起承受地下和地上各层的结构自重和施工荷载在地下室底板浇注后，与底板连接成整体，作为地下室结构的一部分将上部结构及承受的荷载传递给地基。立柱和立柱桩的位置和数量，要根据地下室的结构布置和制定的施工方案经计算确定，其承受的最大荷载，是地下室已修筑至最下层，而地面上已修筑至规定的最高
8、层数时的荷载。一般地，立柱的平面布置，首先选择在地下室结构柱的位置上，如现有柱子数量不能满足承载要求，应再选取地下室纵横墙交接处、剪力墙暗柱处的适当位置。逆作法中，立柱和立柱桩可采取不同的形式。立柱有时仅作为临时立柱，在逆作施工过程中起临时支撑作用，当逆作施工完成后，利用主体结构柱托换临时立柱有时立柱与主体结构柱相结合，此时，立柱可采用角钢柱、H 型钢柱、钢管柱或钢管混凝土柱等。采用角钢柱、H 型钢柱时，通常在基础底板施工完成后再外包混凝土形成结构柱。立柱桩通常与主体结构工程桩相结合，有时也设置一些临时立柱桩。竖向支撑体系的设计计算原则：（1）竖向支撑体系的设计和布置，应按照主体工程地下结构的
9、布置，以及地下结构施工时地上结构的建设要求和受荷大小等综合考虑；（2）当临时立柱和立柱桩结合地下结构柱和工程桩布置时，临时立柱和立柱桩的轴线定位和承载能力应与主体工程地下结构的柱和工程桩的轴线定位和承载能力相一致；（3）临时立柱应在结构柱完成并达到设计要求后，方能拆除；（4）地下结构梁板兼作施工用临时平台或栈桥时，其临时立柱与立柱桩设计均应考虑承受施工荷载的作用。 2.2 横向支撑体系-框架梁 地下主体结构的首层框架梁（或临时钢梁）是逆作法施工横向支撑的一部分；完成了首层结构后，地下就几乎成了一个封闭的结构，地下挖土施工方法只能先从两端的取土口，直接由取用取土设备挖出工作面，然后由人力从取土口
10、的挖土工作面基坑中间开挖。挖出的土方用双轮手推车，运至取土口，然后取土设备装车外运。 封闭状态下的环境进行施工，作业环境较差；大型机械设备难于进场； 地下结构中墙柱的混凝土接搭质量较难控制 ；控制导柱的垂直度和承载力较难；这也是逆作法难以避免的一大缺点。 2.3 逆作法地下室结构相关节点 2.3.1 “逆作法”施工竖向承重体系采用地下墙及轴线桩，故地下墙与楼板梁的连接，应事先按设计图纸要求，在施工地墙与中柱时埋设各类节点钢板及连接钢筋。 2.3.2 柱梁节点柱梁节点是首先在施工中柱桩时即在相应楼板标高处，预埋钢板或锚筋节点，待地下开挖后暴露出节点后，清除节点上的淤泥，按设计要求焊接或机械连接各
11、类锚固钢筋。使楼板结构与中柱桩的连接可靠、安全，并满足逆作法施工状态下的施工荷载要求。待地下室底板完成后，再由下至上施工中柱桩外侧的复合柱，使完全满足结构设计要求。 2.3.3 墙、梁、板节点与柱梁节点类似，首先是在地下墙施工时在相应的楼板标高埋设相应的节点钢板与锚筋节点，开挖后的节点施工，复合墙施工同 2.3.2 条。 2.4 沉降差异控制 在传统的工程施工中，结构墙体、楼板和立柱，是在钢筋混凝土底板完成后进行施工的。此时，围护结构在基坑开挖中的变形均已结束，施工是在围护结构创造好的空间内进行的。而在逆作法施工中，墙体、楼板和柱既是临时支护结构，又是主体地下结构的一部分，其变形和沉降必须按永
12、久结构的要求来控制。严格控制变形和沉降值，尤其是控制地下连续墙与结构柱的不均匀沉降，防止由于不均匀沉降产生对楼板的拉裂。 逆作法施工期间，基坑开挖土体应力释放，坑内土体回弹，带动立柱桩上移地下室及上部结构施工后，桩身承担的向下荷载增加。整个过程中，桩身所承受的荷载包括桩身自重、上部外荷载、正摩阻力、负摩阻力、桩端阻力，这些力共同作用的结果，使桩发生沉降或抬升的变形。上述变形过程是一个复杂的受力过程，为分析方便，可将桩身受力分成两部分，即不考虑桩身自重及上部外荷载的作用与只考虑桩身自重及上部外荷载的作用，然后运用叠加原理求得基坑开挖对立柱桩竖向位移的影响结果。逆作法是先施工地下室楼板与上部结构，
13、后施工基础大底板，所以工程桩在施工前期部分受力部分不受力。因此，各根立柱桩会有沉降产生，如果各根立柱之间或立柱与地下墙之间有较大的沉降差，已浇筑的楼板与梁系就会产生裂缝，危及正式结构的安全。这些都是值得注意的问题。 立柱桩在上部荷载及基坑开挖土体应力释放的作用下，发生沉降与抬升，同时立柱桩承载的不均匀，增加了立柱桩间及立柱桩与地下墙之间产生较大沉降差的可能。若差异沉降过大，将影响结构安全。因此，控制整个结构的不均匀沉降是逆作法施工的关键技术之一。目前事先精确计算立柱桩在底板封底前的沉降抬升量还有一定困难，完全消除沉降差也是不可能的，但可以通过采取措施，减小沉降差。 三、结束语 逆作法施工与常规施工方法有较大区别，其施工时是在地下自上而下进行。工作环境与施工条件有很大变化，所以各种地下室的结构节点与常规施工也有较大的变化。逆作法施工是基础与上部结构同时施工的先进工艺，具有减少和取消临时支护措施、降低成本及加快施工速度等优点。 参考文献： 1 郝玉民，杨彦超.支撑柱施工逆作法施工中应注意的问题J.中国新技术新产品，2010（18） 2 张丰钦.浅谈地下室结构逆作法施工技术J.中国科技博览，2010（04）
