1、浅谈逆作法施工技术原理与特点摘要：在近十年内随着经济的迅速发展，大中城市的地下空间随着地铁人防和城市隧道的建设得到了飞速的发展。在多数地下工程的施工中，均采用传统的正作法程序，即：开挖基坑施工基桩施工底板施工地下室竖向构件施工地下室梁板。地下室施工耗费的时间占了整栋楼相当大的比例。近几年来，一种“逆作法”施工新技术正被逐渐运用并趋于成熟。该技术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。 关键词：逆作法；深基坑支护；地下连续墙 中图分类号： TV551.4 文献标识码： A 一、定义 “逆作
2、法”(Reversed Construction Method)是地下空间开发的一项新施工技术。逆作法施工技术是将高层建筑地下结构自上往下逐层施工，即沿建筑物地下室四周施工连续墙或密排桩，作为地下室外墙或基坑的围护结构，同时在建筑物内部有关位置，施工楼层中间支撑桩，从而组成逆作的竖向承重体系，随之从上向下挖一层土方，一同土模浇筑一层地下室梁板结构，当达到一定强度后，即可作为围护结构的内水平支撑，以满足继续往下施工的安全要求。与此同时，由于地下室顶面结构的完成，也为上部结构施工创造了条件，所以也可以同时逐层向上进行地上结构的施工。 注：“顺作法”：为了对比，我们把常规的施工程序，即：先挖基坑(或
3、基槽)基础(或底板、承台)由下向上施工地下室结构(柱、梁、板)由地面向上施工地上结构封顶称为“顺作法” 。 二、逆作法的基本原理 以高层建筑为例。逆作法的工艺原理是：先施工地下室的外墙(地下连续墙)或打下基坑的围护结构(灌注桩、止水帷幕)，同时在基坑内部按设计位置打设支承桩和支承柱，作为整个建筑物施工期间在底板封底之前承受所有竖向荷载(结构自重加施工荷载)的支柱。然后施工地面(0.00)一层的水平结构(梁板楼面)，与外墙或围护墙连接，形成刚度很大的顶板支撑。过后，自地面顶板逐层向下开挖土方和浇筑各层地下室结构，直到底板完成浇筑。与此同时，由地面向上逐层进行地上结构施工。如此地面上、下同时进行施
4、工作业，直到工程结束，这就是典型的逆作法基本原理。 三、逆作法的分类 逆作法施工，是以地面(0.00)一层结构先行浇筑并封闭起来为基础的。随着工程实践，逆作法也日益发展和丰富。目前可以概括为“全逆作法” 、 “半逆作法”和“部分逆作法”等几种类型。 全逆作法 以“全”字为特点。即：先将地面(0.00)结构完成，形成全封闭。然后由地面向下逐层施工、同时又由地面向上逐层进行施工的一种方法。半逆作法 以“半”字为特点。即：在先将地面(0.00)结构完成形成封闭后，只向下逐层开挖和修筑地下多层结构直到底板完成。然后自底板由下而上地修建地下室其他部分。至于地面以上的结构，可以在地下室完成以后再向上施工。
5、这种“逆作”仅限于地下，主要是为了解决多层地下室施工带来基坑支护的困难而受到重视。故可又称为“基坑工程逆作法” 。 部分逆作法 随着工程实践的经验积累，逆作法也因地制宜地有了新的发展。出现了“部分逆作法” 。 顺-逆结合法：一个项目，其中主楼为超高层结构，裙房为多层框架结构，而地下室的层数相同。考虑到裙房部分希能尽早交付使用产生经济效益，而考虑主楼结构复杂抗震要求高因而不希望主楼主要竖向受力构件(柱)过早地承受施工阶段引起的水平力等因素，可以采用“顺-逆结合法” 。即：主楼顺作法，裙房逆作法。主楼与裙房之间设置抗震缝(或后浇带)。而且，在裙房逆作期间，主楼位置又可以作为裙房地下室挖土的取土洞口
6、加以利用。 明暗结合逆作法 当基坑面积较大(如：地下大型车库)时，为了加快挖土速度，可以采用“中部明挖、周边暗挖” ，或“首层土明挖，下层土暗挖”等明挖与暗挖相结合的施工方法。由此形成所谓“盆式挖土法” 、 “中心岛式挖土法”等做法。总的思路即是：先利用基坑四周的土坡抵挡围护墙外侧的一部分土压力，控制住变形；让基坑中部按“顺作法“施工；最后再把基坑的周边土方迅速挖出，打上垫层，浇筑底板，形成整块基础。 四、逆作法的特点和适用范围 1 特点及优缺点 (1)可缩短施工总工期 带多层地下室的高层建筑，如采用“顺作法”施工，其总工期为地下结构工期加地上结构工期，再加装修等所需工期。而用“逆作法”施工，
7、一般情况下只有地下一层占绝对工期，其他多层地下室可与地上结构同时施工，不占绝对工期。因此，总工期可以有所缩短。例如：广州新中国大厦，地上 43 层，地下 5 层，平均开挖深度 19m，由于采用地上、地下同时施工的逆作法，使总工期比常规施工缩短工期 11 个月。地下层数越多，缩短工期越显著。 (2)有利于减小基坑变形、保护周围环境 逆作法施工是利用地下室的竖向承重结构和水平梁板楼盖形成刚度很大的支护体系，比设置临时支护体系的刚度大得多，因而可以大大减少基坑的变形，也使周围相邻的建(构)筑物、道路和地下管线等的沉降和位移减小，不致影响正常使用和周围环境安全。 (3)节约施工场地 特别在城市繁华地段
8、，工程四周紧靠交通主干道，红线以内几乎没有施工场地可用。如采用“顺作法”施工，一旦基坑开挖，给材料运输、堆放、构件制作带来很大困难。而采用“逆作法” ，在首层楼面(00)完成后，即可用来作为施工用地，运土车和材料运输车辆也可驶入。因此，在工程周边场地狭小的情况下，采用逆作法也是可取的。 (4)减少环境污染 由于逆作法施工时是先将首层楼面(00)整体浇筑，再向下挖土施工，施工中的噪音因楼板阻隔而大大降低，从而减少了对周围环境的噪声污染和扬尘污染(也不需要爆破拆除支撑了)。 2 适用范围 逆作法比较适用于：建筑群密集、相邻建筑物较近、地下室层数较多、深度大和施工场地狭小的高层、多层建筑工程。如：高
9、层建筑、地铁站、地下车库、地下厂房、地下变压站等。 五、逆作法现阶段所存在的问题 逆作法施工的关键技术逆作法施工很好地解决了施工工期长、对周围环境影响大、工程费用高的现状，但逆作法本身也存在许多亟待解决的问题。 1 差异沉降问题。在施工基础底板前，全部的结构和施工荷载主要依靠中柱桩和地下连续墙承担。但是，随着上部结构施工层数的增加，对中柱桩和地下连续墙的荷载也增加，而中柱桩和地下连续墙的承载能力在减少，势必导致相邻中柱桩之间的差异沉降，这种差异又反过来改变上部结构和地下室的内力分布，引起附加应力。因此，逆作法施工中，在地下室基础底板完成前，地下连续墙和中柱桩直接受力，未直接受力的工程桩之间的相
10、互影响依然存在，如果各根中柱桩之间或地下连续墙之间有较大的差异沉降，已浇筑的楼板与梁系就会产生裂缝,将危及上部结构的安全。所以，逆作法设计和施工中，必须计算中柱桩间和边桩与地下连续墙间的沉降，以及如何通过实测控制他们的差异沉降。 2 桩承载力问题。当前高层建筑桩(筏)基础与地基工同作用的理论可分为，高层建筑桩箱(筏)基础的常规设计理论- 强度设计理论和高层建筑桩(筏)基础变形控制设计理论。逆作法施工期间基坑开挖土体应力释放，坑内土体回弱，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、上部荷载、正摩阻力、负摩阻力、桩端阻力，这些力共同
11、作用的结果，使桩发生沉降与抬升的变形。这是一个复杂的受力过程，为分析方便，可将桩身受力分成 2 部分，即不考虑桩身自重及上部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。不考虑桩身自重及下部荷载的作用，进桩好像“浮”在土中。基坑开挖后，坑底应力释放，坑内土体回弹，带动听立柱桩上移，桩身上部承受向上的正摩阻力，桩被抬升，桩身下部土体阻止桩的上移，对桩产生向下的负摩阻力，正、负摩阻力最终达到平衡。桩在正、负摩阻力的作用下，产生弹性伸长。下部土体对桩产生向下的负摩阻力，由反作用力，桩对下部土体有向上的作用力，致使桩周与桩端土体垂直应力减小，导致
12、桩端土体应力释放，产生膨胀，桩也随之上升。 3 逆作法支撑位置受地下室层高的限制，无法调整高度，如遇较大层高的地下室，有时需另设临时水平支撑或加大围护墙的断面及配筋。由于挖土是在顶部封闭状态下进行，基坑中还分布有一定数量的中间支承柱和降水用井点管，尚缺乏小型、灵活、高效的小型挖土机械,使挖土的难度增大。但这些技术问题相信很快会得到解决。 六、结语 随着我国建筑业的发展, 逆作法施工技术必将越来越广泛的应用于地下空间建筑工程中。尤其在现场地质情况较为复杂时,若能够在设计上统筹安排,不失为一种方便可行、经济安全的好的施工方案,值得推广并必将得到越来越广泛的应用。如果说上个世纪是逆作法起步时期，紧接着在全国范围内迅速发展和大量应用之后，如今它正处于技术成熟期，将会有更大发展的全盛时期。
