1、1高层建筑地下室逆作法施工技术应用探讨【摘要】逆作法的推广和应用，能够提高地下工程的安全性，可以大大节约工程造价，缩短施工工期，防止周围地基出现下沉，是一种很有发展前途和推广价值的深基坑支护技术。随着我国建筑市场的快速发展，逆作法施工技术作为一种十分有效的深基坑支护技术必将得到越来越广泛的应用。本文结合实际工程阐明了高层建筑地下室逆作法施工的优点，分析研究了高层建筑地下室逆作法施工技术要点。 【关键词】高层建筑地下室逆作法施工技术 中图分类号：TU97 文献标识码： A 文章编号： 本人结合施工的港龙喜临门商业广场项目，浅谈下逆作法在实际工程中应用后的个人看法。 项目概况：位处苏州和合街以南、
2、齐溪街以西、苏站路以北、芳草路以东，集中商业、SOHO 办公、酒店为一体，项目占地面积为 24848.3m2，总建筑面积为 154928.86m2，地下总建筑面积为36843.01m2，层数 2 层，深度 12.8m，最高层数 25 层，高度 98.39m。 该项目整体设地下 2 层，深基坑设置等级为一级，使用年限 50 年，结构安全等级为二级，全部采用现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构，基坑深度 11.5/12.8 米，开挖面积 19636，周长约 614 米，地下室底板呈不规则长方形，主楼伐板基础最大厚度为 2.4M，属大体积混凝土范畴，裙房基础最大厚度 0.8/1.1M，地下室部分根据施工图
3、及现场施工条件，按2后浇带将底板划分为五个施工区段施工，为保证施工质量，将对底板大体积混凝土施工的各个环节进行严格控制,结构底板和竖向结构外墙等有防渗要求部分为施工重点，在配合比设计，组织混凝土连续浇灌过程中应采取相应技术措施。 传统的施工多层地下室的方法是开敞式施工，即用支护结构围护后垂直开挖，或用大放坡开挖，挖至设计标高后浇筑钢筋混凝土底板，再由下而上逐层施工地下室结构，待地下结构完成后再进行地上结构施工，但上述施工方法存在一些问题：支护结构的设置存在一定困难，由于基坑很深，支护结构的挡墙长度增大，费用增加；如用井点设备降低地下水时，水位的降低会引起土体固结，使周围地面产生沉降，如不采取特
4、殊措施，亦会危及基坑附近的建筑物、地下管线和道路等。 本基坑围护均采用“两墙合一”地下连续墙，地下连续墙既作为基坑挡土、止水结构、又兼作永久使用阶段的地下室结构外墙，它的工艺原理是：先沿建筑物地下室轴线或周围施工地下连续墙，同时，在建筑物内部的有关位置，浇筑或打下中间支承柱，作为施工期间于底板封底之前的承受上部结构自重和施工荷载的支撑，然后由上向下逐层开挖土方和浇筑各层地下结构，直至底板封底。同时，由于地面一层的楼面结构己完成，为上部结构施工创造了条件，这样可以同时向上逐层进行地上结构的施工( 如图 1 所示)。 一、该项目逆作法施工的优点 虽然逆作法的施工工艺和相关理论都取得一定成果，应用也
5、有一定3的普及，但目前仍作为一种特殊施工方法应用，主要用于对工程有特殊要求，或用传统方法施工满足不了要求而又十分不经济的情况下。 1、逆作法施工技术顺序 逆作法是相对于建筑物施工的常规顺序而言的。建筑物施工的常规顺序是先开挖基坑，然后从基础开始，逐层向上施工，基坑开挖所需的支护，属于施工的措施，与建筑物的地下结构各不相干。而地下室逆作法施工是利用地下室的楼盖结构、梁、板、柱和外墙结构作为基坑围护结构和基础施工的支撑结构，在坑内的水平支撑体系和围护体系由上而下进行地下室结构的施工，与此同时可进行上部结构的施工。所以其施工顺序是自上而下进行，地下结构、基坑支护以及因逆作而带来的特殊要求，都需要在结
6、构设计中加以解决。 2、采用逆作法施工技术可以节约建筑成本 采用逆作法，一般地下室外墙与基坑围护墙采用两墙合一的形式，一方面省去了单独设立的围护墙，另一方面可在工程用地范围内最大限度扩大地下室面积，增加有效使用面积。此外，围护墙的支撑体系由地下室楼盖结构代替，省去大量支撑费用。而且楼盖结构即支撑体系，还可以解决特殊平面形状建筑或局部楼盖缺失所带来的布置支撑的困难，并是受力更加合理。由于上述原因，再加上总工期的缩短，因而在软土地区对于具有多层地下室的高层建筑，采用逆作法施工具有明显的经济效益，该项目节省地下结构总造价的 25%35%。 3、采用逆作法施工可以减少噪音和扬尘 首先，由于逆作法在施工
7、地下室时是采用先表层楼面整体浇筑，再4向下挖土施工，故其在施工中的噪音因表层楼面的阻隔而大大降低，从而避免了因夜间施工噪音问题而延误工期。其次，在扬尘方面通常的地基处理采取开敞开挖手段，产生了大量的建筑灰尘，从而影响了城市的形象；采用逆作法施工，由于其施工作业在封闭的地表下，可以最大限度的减少扬尘。 4、采用逆作法施工可以减少传统施工方法带来的缺陷 传统的深基坑顺作法施工往往会产生两种不良后果。一方面由于设计施工处于不定状态造成深基坑支护结构失效，25%以上的基坑发生工程事故，损失很大；另一方面，由于过分保守，将基坑支护的临时结构按永久性结构进行设计，造成较大的浪费。采用逆作法施工技术，可以弥
8、补顺作法的上述缺陷。 5、采用逆作法施工避免交通堵车的损失 由于逆作法的采取表层支撑，底部施工的作业方法，故在城市交通土建中大有用武之地，它可以在地面道路继续通车的情况下，进行道路地下作业，从而避免了因堵车绕道而产生的损失。 6、采用逆作法施工具有广泛的社会效益 采用逆作法施工，地下连续墙与土体之间粘结力和摩擦力不仅可利用来承受垂直荷载，而且还可充分利用它承受水平风力和地震作用所产生建筑物底部巨大水平剪力和倾覆力矩，从而大大提高了抗震效应。我国是个地震多发区，对地震的防治是必不可少的，从建筑业角度来说，采用适宜的施工工艺便可将地震带来的危害降低到最小，逆作法施工便具有这样的优点，所以在深基坑支
9、护中大量运用逆作法具有广泛的社会5效益。 二、高层建筑地下室逆作法施工技术 1、逆作法施工的施工工艺 逆作法施工应当遵从当地的实际工况条件，并且不要完全从逆作法施工理论上去刻意安排正负零为逆作法与顺作法施工的分界线,要根据工程特点、基础标高，业主要求、地质状况，以施工便利合理为原则。根据具体的若地下水位高于则必须首先采取降水措施,然后再进行逆作法施工。 2、逆作法施工的关键技术 逆作法施工很好地解决了基坑周期长、对周围环境影响大、支护费用高的现状，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
10、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6制他们的差异沉降。 根据目前的施工经验整个结构相邻两跨的中柱桩沉降差不超过2cm，可确保结构的安全，也有
11、以 L/400(L 为柱跨距)作为控制差异沉降的标准。由此可见，对软土地基，逆作法的设计和施工关键就是如何设计和控制沉降差的问题，同时也涉及上下部结构的共同作用问题。研究表明差异沉降的控制设计可能是比沉降控制的设计更重要、更待研究的方面。 （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
12、些力共同作用的结果，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7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
13、减小，导致桩端土体应力释放，产生膨胀，桩也随之上升。 （3） “盆”边土宽度问题 在地下连续墙边需留设合理的土体宽度,采用盆式开挖可提高机械挖土效率，减少人工挖土量，是加快挖土速度、控制地墙变形的有效方法。在盆式开挖阶段地墙的变形增量并不大，但是在盆边抽条挖土时，变形要比盆式开挖阶段的变形值大，发展速率快。另一方面，在挖土施工时在坑内部留有足够宽度的盆边土，坑内局部留土的合理分布可以有效增大被动区的被动土压力，可用此部分土体产生的被动土压力来平衡基坑外部的主动土压力。要在理论上计算出合理的留土宽度，并分析盆中土和留土开挖对两边管道及地铁等的影响，对比在目前留土宽度的情况下计算结果与实测结果，计
14、算出留土宽度的变化规律，这些都是值得考虑的问题。 （4）在逆作法设计和施工的配合方面 目前设计单位不直接参与逆作法施工过程的结构受力分析和设计，只能依靠施工单位自身的力量进行研究分析，而施工单位由于人员配备的局限性，往往没有强大的结构分析设计队伍，因此在进行逆作法的分析和设计时只能半经验半理论，没有正规的理论设计依据:同时设计单位也不参与工程的施工组织设计，因此设计单位和施工单位常常因为设计思路和施工进程发生矛盾。 逆作法施工过程中，施工缝的留设问题也是设计和施工单位争论的8焦点，梁柱接头的设计必须满足设计要求，然而设计方往往对施工单位提出的施工缝留设位置以及接头方式产生质疑，在双方的讨论中设
15、计方由于缺乏逆作法的专业设计经验又不能提供强有力的设计方案。施工设计一体化是目前国际上比较流行的设计施工管理方式，但是我国目前的工程管理模型还处于设计与施工分开的阶段。逆作法作为一种特殊的施工工艺对设计的要求比较高，如果设计合理经常能节省工程造价，节约施工工期。 （5）施工安全 严格遵守国务院发布建筑安装工程安全技术规程 、市建委关于加强施工现场安全生产管理若干规定 、 安全制度汇编 、 建筑机械使用安全技术规程外，还应根据“逆作法”施工的特点，编制施工组织设计，提出安全的注意事项及具体措施。 逆作法施工的周边环境的安全保护，应对基坑周边围护墙按强度要求与变形要求进行设计验算，在施工过程中，对
16、墙体的挠曲变形、位移进行观察。此外，还应根据基坑周边环境条件，分别对地下管线、邻近建筑、构筑物进行位移观察，发现异常应立即采取有效措施，以确保周边环境的安全。 “逆作法”施工，从地面转入地下施工用电 220V380V，临时输电线路要固定位置，并采用专用防水电箱。 操作人员做好安全交底工作，上岗做好培训交底，定制取土设备，并且配备专职的人员进行指挥挖土和车行运输等问题，避免车辆和挖机碰到支撑系统。 9本人觉得采用逆作法施工技术产生了很好的社会与公司经济效益, 随着经济的发展，高层建筑越来越多，基坑深度越来越大，逆作法施工技术作为一种十分有效的深基坑支护技术必将得到越来越广泛的应用。 参考文献： 1 胡兴.新亚大厦深基坑半逆作法施工技术J. 施工技术. 2011(01) 2 刘春安,廖秋林,曾志献,曾广桃,张悦.南京德基广场超深全逆作法综合施工技术J. 施工技术. 2011(02) 3 阳外光,孙怿飏.城市密集地区地下结构工程盖挖逆作法施工技术J. 重庆建筑. 2011(03) 4 罗红亮,辛江涛,赵建立.逆作法在某综合楼工程中的应用J. 施工技术. 2011(09) 5 曹俊芳.逆作法在高层建筑地基施工中的应用J. 铁道建筑. 2011(05)
