探析逆作法施工技術(shù)的施工原理及技術(shù)措施

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隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，高層建筑如雨后春筍般紛紛涌起。在多數(shù)地下室的施工中，均采用傳統(tǒng)的正作法程序，即：開挖基坑——施工基樁——施工底板——施工地下室豎向構(gòu)件——施工地下室梁板。地下室施工耗費的時間占了整棟樓相當(dāng)大的比例。近幾年來，一種“逆作法”施工新技術(shù)正被逐漸運用并趨于成熟。該技術(shù)適用于市區(qū)建筑密度大，鄰近建筑物及周圍環(huán)境對沉降變形敏感，施工場地狹窄，施工工期緊張，地基軟土層厚等工程情況，對于三層及以上的地下室效果尤為明顯。

　　一、逆作法施工技術(shù)的原理

　　先沿建筑物地下室軸線或周圍施工地下連續(xù)墻或其他支護(hù)結(jié)構(gòu)，同時建筑物內(nèi)部的有關(guān)位囂澆筑或打下中間支承樁和柱，作為施工期間于底板封底之前承受上部結(jié)構(gòu)自重和施工荷載的支撐。然后施工地面一層的梁板樓面結(jié)構(gòu)，作為地下連續(xù)墻剛度很大的支撐，隨后逐層向下開挖土方和澆筑各層地下結(jié)構(gòu)，直至底板封底。同時，由于地面一層的樓面結(jié)構(gòu)已完成，為上部結(jié)構(gòu)施工創(chuàng)造了條件，所以可以同時向上逐層進(jìn)行地上結(jié)構(gòu)的施工。如此地面上、下同時進(jìn)行施工，直至工程結(jié)束。

　　二、逆作法分類

　　(1)全逆作法：利用地下各層鋼筋混凝土肋形樓板對四周圍護(hù)結(jié)構(gòu)形成水平支撐。樓蓋混凝土為整體澆筑，然后在其下掏土，通過樓蓋中的預(yù)留孔洞向外運土并向下運入建筑材料。

　　(2)半逆作法：利用地下各層鋼筋混凝土肋形樓板中先期澆筑的交叉格形肋梁，對圍護(hù)結(jié)構(gòu)形成框格式水平支撐，待土方開挖完成后再二次澆筑肋形樓板。

　　(3)部分逆作法：用基坑內(nèi)四周暫時保留的局部土方對四周圍護(hù)結(jié)構(gòu)形成水平抵擋，抵消側(cè)向壓力所產(chǎn)生的一部分位移。

　　(4)分層逆作法：此方法主要是針對四周尉護(hù)結(jié)構(gòu)，是采用分層逆作，不是先一次整體施工完成。分層逆作四周的圍護(hù)結(jié)構(gòu)是采用土釘墻。

　　三、逆作法施工工藝特點

　　(1)可使建筑物上部結(jié)構(gòu)的施工和地下基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工平行立體作業(yè)，在建筑規(guī)模大、上下層次多時，大約可節(jié)省工時1／3。

　　(2)受力良好合理，圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形量小，因而對鄰近建筑的影響亦小。

　　(3)施工可少受風(fēng)雨影響，且土方開挖可較少或基本不占總工期。

　　(4)最大限度利用地下空間，擴(kuò)大地下室建筑面積。

　　(5)一層結(jié)構(gòu)平面可作為工作平臺，不必另外架設(shè)開挖工作平臺與內(nèi)撐，這樣大幅度削減了支撐和工作平臺等大型臨時設(shè)施，減少了施工費用。

　　(6)由于開挖和施工的交錯進(jìn)行，逆作結(jié)構(gòu)的自身荷載由立柱直接承擔(dān)并傳遞至地基，減少了大開挖時卸載對持力層的影響，降低了基坑內(nèi)地基回彈量。

　　(7)逆作法存在的不足，如逆作法支撐位置受地下室層高的限制，無法調(diào)整高度，如遇較大層高的地下室，有時需另設(shè)臨時水平支撐或加大圍護(hù)墻的斷面及配筋。由于挖土是在頂部封閉狀態(tài)下進(jìn)行，基坑中還分布有一定數(shù)量的中間支承柱和降水用井點管，目前尚缺乏小型、靈活、高效的小型挖土機(jī)械，使挖土的難度增大。但這些技術(shù)問題相信很快會得到解決。

　　四、逆作法施工技術(shù)的要點

　　1、設(shè)計中應(yīng)進(jìn)行逆向思維。在正作法中，地下室的剪力墻如核心筒、人防墻及地下室外墻等作為豎向構(gòu)件承擔(dān)荷載。但在逆作法中，剪力墻是先施工上一層，再施工下一層，受力模式已發(fā)生變化，故建立計算模型時應(yīng)按大梁輸入。

　　2、鋼管柱與梁板的連接。采用環(huán)梁節(jié)點，須預(yù)先在鋼管上焊接抗剪環(huán)箍，且定位要求精確。當(dāng)施工期間地下室標(biāo)高發(fā)生改動時，其處理措施相當(dāng)麻煩，因為現(xiàn)場補焊環(huán)箍操作困難，而且管內(nèi)混凝土可能因溫度過高而影響受力性能。

　　3、鋼管柱吊裝的垂直度控制。由于逆作法的施工工藝的特殊性，決定了地下室的豎向構(gòu)件必須采用鋼管柱或格構(gòu)式鋼柱，而吊裝這一豎向構(gòu)件時如何控制垂直度成為關(guān)鍵因素，先在樁頂標(biāo)高以下1米處安設(shè)一定位鋼板，定位鋼板有三個調(diào)節(jié)螺栓，以調(diào)節(jié)鋼板水平，鋼管柱中部采用鋼筋制成籠狀定位架，在地面也設(shè)有井字形定位木架，實踐證明，這種定位方法取得較高的精度，可以滿足工程需要。

　　4、地下室樓面梁與連續(xù)墻的連接。在逆作法工程中。內(nèi)襯墻尚未完成，邊跨的樓面梁一端支承在鋼管柱上，另一端則必須支承在地下連續(xù)墻上。原設(shè)計思路在地下連續(xù)墻鋼筋籠中預(yù)埋鋼筋，地下室開挖后鑿去砼保護(hù)層后，扳出鋼筋與梁鋼筋焊接即可，但由于施工誤差及建筑方案修改，這些預(yù)埋鋼筋位置偏差太大而失去作用，實際施工中采用植筋的辦法解決，因連續(xù)墻中鋼筋太密，將梁端彎矩適當(dāng)調(diào)幅到跨中。

　　5、底板周邊連續(xù)墻連接處止水措施。這個部位的止水成功與否對整個地下室的止水乃至使用安全有著決定性作用。地下連續(xù)墻鋼筋籠中與底板位置預(yù)埋一豎向鋼板，澆筑底板前焊接一水平止水鋼板，實際效果非常理想，底板周邊未發(fā)現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。

　　6、樁基類型的確定。從鋼管柱安裝定位的要求來看，人工挖孔樁是較好的選擇，筆者曾在另一個工程中使用鉆孔灌注樁，由于泥漿的擾動，鋼管柱難以保證垂直度，開挖后發(fā)現(xiàn)偏心較大。

　　五、經(jīng)濟(jì)效益

　　采用逆作法，一般地下室外墻與基坑圍護(hù)墻采用兩墻合一的形式，一方面省去了單獨設(shè)立的圍護(hù)墻，另一方面可在工程用地范圍內(nèi)最大限度擴(kuò)大地下室面積，增加有效使用面積。此外，圍護(hù)墻的支撐體系由地下室樓蓋結(jié)構(gòu)代替，省去大量支撐費用。而且樓蓋結(jié)構(gòu)即支撐體系，還可以解決特殊平面形狀建筑或局部樓蓋缺失所帶來的布置支撐的困難，并是受力更加合理。由于上述原因，再加上總工期的縮短，因而在軟土地區(qū)對于具有多層地下室的高層建筑，采用逆作法施工具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。一般可節(jié)省地下結(jié)構(gòu)總造價的25％～35％。

　　六、環(huán)境效益

　　(1)噪音方面：由于逆作法在施工地下室時是采用先表層樓面整體澆筑，再向下挖土施工，故其在施工中的噪音因表層樓面的阻隔而大大降低，從而避免了因夜間施工噪音問題而延誤工期。

　　(2)揚塵方面：通常的地基處理采取開敞開挖手段，產(chǎn)生了大量的建筑灰塵，從而影響了城市的形象；采用逆作法施工，由于其施工作業(yè)在封閉的地表下，可以最大限度的減少揚塵。

　　七、社會效益

　　(1)交通方面：由于逆作法的采取表層支撐，底部施工的作業(yè)方法，故在城市交通土建中大有用武之地，它可以在地面道蹄繼續(xù)通車的情況下，進(jìn)行道路地下作業(yè)，從而避免了因堵車?yán)@道而產(chǎn)生的損失。

　　(2)采用了逆作法，+0.00層平板結(jié)構(gòu)先完成，可以利用結(jié)構(gòu)本身作內(nèi)支撐。由于結(jié)構(gòu)本身的側(cè)向剛度是無限大的，且壓縮變形值相對圍護(hù)樁的變形要求來講幾乎等于零。因此，可以從根本上解決支護(hù)樁的側(cè)向變形，從而使周圍環(huán)境不至出現(xiàn)因變形值過大而導(dǎo)致路面沉陷、基礎(chǔ)下沉等問題，保證了周圍建筑物的安全。

　　(3)采用逆作法施工，地下連續(xù)墻與土體之間粘結(jié)力和摩擦力不僅可利用來承受垂直荷載，而且還可充分利用它承受水平風(fēng)力和地震作用所產(chǎn)生建筑物底部巨大水平剪力和傾覆力矩，從而大大提高了抗震效應(yīng)。我國是個地震多發(fā)區(qū)，對地震的防治是必不可少的，從建筑業(yè)角度來說，采用適宜的施工工藝便可將地震帶來的危害降低到最小，逆作法施工便具有這樣的優(yōu)點，所以在深基坑支護(hù)中大量運用逆作法具有廣泛的社會效益。

　　目前，逆作法已頒列入2001年頒布的中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范；各地也陸續(xù)公布了地下室逆作法施工工法(YJGF02-96)和(YJGF07-98)，由此可說明逆作法施工已日趨成熟，其在深基坑支護(hù)中的前景樂觀。如果說上個世紀(jì)是逆作法起步時期，緊接著在全國范圍內(nèi)迅速發(fā)展和大量應(yīng)用之后，如今它正處于技術(shù)成熟期，將會有更大發(fā)展的全盛時期。