逆作法在南坪交通枢纽工程基坑支护中的应用

刘露，王贵珍、2，刘志永，李英民，刘立平

（1重庆大学土木工程学院重庆4000452重庆工程职业技术学院重庆400037）

逆作法在南坪交通枢纽工程基坑支护中的应用

刘露1，王贵珍1、2，刘志永3，李英民1，刘立平1

（1重庆大学土木工程学院重庆4000452重庆工程职业技术学院重庆400037）

随着高层建筑及地下结构的发展，深基坑支护技术越来越成为建筑工程领域关注的问题之一。逆作法施工基坑支护技术解决了施工场地受限、地基变形等问题，并缩短施工周期，节约工程造价，在高层建筑及地下结构中得到了广泛的应用。本文结合南坪交通枢纽工程中应用的逆作法基坑支护技术，介绍了板肋式锚杆挡墙、桩柱式锚索挡墙、锚喷护壁、挡土墙联合支护结构体系的施工工艺，并给出了相关施工工艺难点的解决方案，为同类工程提供了一定的借鉴。

逆作法；基坑支护；基坑开挖；锚喷工艺

1 概述

逆作法是近年发展起来的一项基坑支护技术，是（超）高层建筑多层地下室和其他多层地下结构施工的有效方法之一。在上世纪70年代末和80年初，高层建筑与地基基础共同作用理论局限于高层建筑与地基基础（包括天然地基和桩基）。进入90年代，该理论已发展为非线性空间基坑工程设计理论，并应用于深基坑工程和港口工程中。而最早应用于地下连续墙和深基坑工程中则是由同济大学赵锡宏高层建筑与地基基础共同作用课题组提出的。本文结合南坪交通枢纽工程中应用的逆作法基坑支护技术，介绍了板肋式锚杆挡墙、桩柱式锚索挡墙、锚喷护壁、挡土墙联合支护结构体系的施工工艺，并给出了相关施工工艺难点的解决方案，以期进一步促进逆作法施工在深基坑工程中的应用。

2 南坪交通枢纽工程概况

南坪中心交通枢纽工程位于重庆市南岸区南坪工贸至南坪旧车交易市场一带，地处南坪商业繁华地带，拟建工程两侧均为高层或多层建筑。它的建设将大大改善南坪中心交通枢纽功能，加速重庆市的市政建设和经济开发，具有促进重庆市经济快速发展的重要意义。

该工程是一项大型市政工程，包括南坪南、北路及与其相连的匝道改造、轻轨道路及地下四层车站，总长640m。该工程土石方开挖量大，约51.9万m3，石方比重达46.8万m3。该工程开挖深度深近30m，护壁桩深达39m，加之离周边建筑最近处不足4m，地下管网多，土石方施工难度大。

3 逆作法施工原理

逆作法一般用于建筑深基坑工程施工中，它的基本原理为：先沿建筑物地下轴线或周围施工地下连续墙，或在建筑物内部的有关位置，以型钢柱或钢管柱等作为中间逆作柱，或浇筑或打下中间支承柱，作为施工期间在底板封底之前的承受上部结构自重和施工荷载的支撑；然后利用地下连续墙和逆作柱做各层面的支撑承重，把逆作柱逐层当成原设计的结构柱（即承重结构）承受临时施工的全部荷载。由此形成的由分界层同时向地上、地下组织施工，然后由上向下逐层开挖土方和浇筑地下结构，直至底板封底的一种施工方法。

4 逆作法支护工艺

本工程基坑开挖支护采用逆作业法，施工层面自上而下，开挖一层支护一层，边开挖边喷锚（或挡土板施工）。每层施工面开挖不应大于3.0m，控制在土钉位置往下0.3～0.5m左右，便于锚杆成孔施工。采用机械钻孔（主要采用潜孔钻成孔），人工制安锚杆钢筋或锚索体。由于基坑支护和基坑开挖穿插施工，因此施工组织要合理安排。基坑分为爆破区和车辆通行区。基坑支护施工在车辆通行区内实施，待分层爆破完成后，转移至另一侧施工，依次往复循环直至基坑底部。

4.1 板肋式锚杆挡墙+锚喷工艺

板肋式锚杆挡墙+锚喷施工，其施工工艺如下：

施工准备→定位放线→（边坡土石方开挖）→钻孔→锚杆制安→压浆、养护→肋梁及面板钢筋制安→肋梁模板支设→肋梁混凝土→喷射混凝土面板→锚杆试验。

边坡施工时边开挖边加固，即开挖一级，防护一级，不得一次开挖到底。根据各工点工程立面图，按设计要求，将锚孔位置准确测放在坡面上，孔位误差不得超过±50mm。钻孔采取干钻，以确保锚杆施工不致于恶化边坡岩体的工程地质条件并保证孔壁的粘结性能。钻孔过程中，对每个孔的地层变化，钻进状态（钻压、钻速）、地下水及一些特殊情况作好现场施工记录。如遇塌孔缩孔、卡钻等不良钻进现象时，须立即停钻，及时进行固壁灌浆处理（灌浆压力0.1～0.2MPa），待水泥砂浆初凝后，重新扫孔钻进。锚杆在组装前，钢筋应除油污、去锈，严格按设计尺寸下料，每根钢筋长度误差不应大于50mm；钢筋应按一定规律平直排列，沿杆体轴线方向每隔2.0m设一定位支架；钢筋接长按施工规范焊接或机械连接。安放锚杆体时应防止杆体扭转、弯曲，杆体放入角度与钻孔角度保持一致。

压浆采用机械拌制砂浆，压浆机压浆，压浆压力为0.5～1.0 MPa，压浆管采用Φ30左右的钢管（或内径相当的胶皮管）作导管，导管同锚杆一起放入钻孔中，管端距孔底50～100mm，压浆过程中做好记录，根据压入砂浆的量控制导管的拔出量。压浆前要注意检查压浆管、排气管是否畅通，止浆器是否完好。注浆结束后，将注浆管、注浆枪和注浆套管清洗干净，同时做好注浆记录。压浆完后注意养生，在砂浆强度未达到70%前不能扰动。

肋梁采用混凝土整体浇筑，模板采用建筑用标准组合模板立模，拼缝严密，内刷脱模剂，外用钢管脚手架支撑加固。竖横向支撑必须牢固、可靠，保证混凝土浇筑过程中不变形，不跑模，以满足混凝土面板的整体平整度达到施工规范要求。

由于是自上而下分层开挖，分层支护，在下层浇筑混凝土时，需将模板上口做成喇叭口，便于混凝土的浇筑。喷射作业应分段分片依次进行，喷射顺序自下而上。为保证喷射混凝土厚度达到均匀的设计值，在边壁上隔一定距离打入垂直短钢筋作为厚度定位标志。喷射混凝土的射距宜保持在0.6～1.0m范围内，并使射流垂直于壁面。喷射混凝土的路线可从壁面下方逐渐向上进行，但底部钢筋网搭接长度范围以内不得喷射混凝土，待与下级边坡面板钢筋搭接绑扎之后再与下层壁面同时喷射混凝土。混凝土面层接缝做成45°角斜面搭接。

4.2 锚拉桩挡墙+喷锚工艺

该工程设计的桩柱式锚索挡墙是永久性支护。由于该工程施工环境复杂，施工难度大，为了保证施工工期、质量，把对周围建筑的影响降低到最小程度，故本工程主要采用跳桩开挖，锚索、面板采用逆作法。

锚拉桩挡墙+锚喷技术施工顺序如下：

施工准备→施工定位放线→挖孔桩土石方施工→桩钢筋笼制安及锚索孔预埋件、面板预埋胡子筋制作及安装→桩混凝土浇筑→第一级边坡土石方→钻孔、清孔→锚索制安→压浆、养生→预应力张拉→面板钢筋制安→面板喷射混凝土→第二级边坡开挖（依次循环）→锚索试验。

挖孔桩土石方采用人工开挖，配合绞车提升，人员上下使用柔性爬梯。由于地下岩层坚硬，采取辅助风镐或水钻沿桩孔四周钻孔人工凿打至设计标高。土方开挖弃土应尽量远离孔口，挖出的弃渣，及时装车外运。雨季施工时，孔口搭设雨棚。

桩孔护壁同时使用挖孔桩孔口护筒和桩身护壁，各自施工工艺如下：

孔口护筒：护筒可以整理孔口地面。做好桩区地表截、排水及防渗工作。衬砌及围埂可采用砖砌体，此时孔口地面下0.5m内应先做好加强衬砌，孔口地面上加筑适当高度的围埂，比地面高出不低于30cm，也可以直接采用钢筋混凝土护壁当做护筒。第一节护壁高出地坪150～200mm，便于挡土、挡水，桩位轴线和高程均要标定在第一节护壁上口，护壁厚度一般取100～150mm。为防止桩孔壁坍方，确保安全施工，成孔要设置钢筋混凝土(或混凝土)井圈（图1）。

桩身护壁：在土层、强风化层破碎带设置混凝土护壁，每段护壁1m左右，原槽支模浇筑混凝土，护壁混凝土强度采用C20；在中风化岩层，可不设护壁。护壁模板支撑图如图1所示。

图1 护壁模板支撑图

桩孔护壁混凝土每挖完一节以后要立即浇筑混凝土。人工浇筑，人工捣实，混凝土强度为C20，坍落度控制在80～100mm，确保孔壁的稳定性。每节桩孔护壁做好以后，必须将桩位十字轴线和标高测设在护壁的上口，然后用十字线对中，吊线坠向井底投设，以半径尺杆检查孔壁的垂直平整度。然后进行修整，井深必须以基准点为依据，逐根进行引测，保证桩孔轴线位置、标高、截面尺寸满足设计要求。

桩钢筋笼和锚索孔预埋件采用在钢筋房预制作，制作好半成品按型号放置，并加以标识。现场绑扎时按需用型号及数量送至现场，人工绑扎钢筋笼绑扎安装时注意定位准确，绑扎整齐、结实。

由于锚索穿过锚拉桩，为防止锚索施工钻孔时遇到钢筋阻碍，桩身混凝土浇筑前为锚索孔道预埋套筒。锚索孔预埋套筒为钢管，要求定位尺寸，角度准确。确保纵横误差不得超过±50mm，高程误差不得超过±100mm，钻孔倾角和方向符合设计要求，倾角允许误差位±1.0°，方位允许误差±2.0°。桩身混凝土施工前按设计要求预埋挡板连接胡子筋。

桩身混凝土采用商品混凝土，为保证混凝土浇筑时不碰撞预埋套管，采用导管浇筑混凝土。

4.3 重力式挡墙

根据设计图对各段挡土墙进行施工放样，确定挡土墙的位置，开挖基脚，放置测量控制点，并在施工中及时进行测量检查。挡墙每15m设置伸缩缝，缝宽20mm，缝中填塞沥青麻筋，沥清木板或其它有弹性的防水材料填塞，填塞深度不小于200mm。为防止泄水孔堵塞，在泄水孔进口处设置反滤层。反滤层必须用透水性材料（如卵石、砂砾石等）为防积水渗入基础，反滤层尺寸为500×500×300。挡墙每4m设置泄水孔，泄水孔采用Φ50PVC管，外斜5%，梅花状上下左右交错设置。在地下水较多或有大股水流处，泄水孔加密布置，最下一排泄水孔的出水口应高出地面≥300mm。浇筑挡土墙时，所用石料应坚固，不易风化，其最小厚度150mm，强度大于30MPa，M7.5砂浆现场拌制，配合比符合要求，按照设计图纸标明的尺寸，现场测量放样。墙体完工后要及时养护，采用

洒水和覆盖相结合的方法进行，养护由专人负责定时洒水，养护时间不得小于7天。

5 逆作法施工在应用中的难点及解决方案

5.1 当采用逆作业施工方法时，地下结构会产生很多施工缝，接头防水处理难度大。本工程结构防水以钢筋混凝土自防水为主，防排结合，以施工缝、变形缝等接缝防水为重点，辅以附加防水层加强防水。防水层铺设由防水专业队伍施工，每道防水施工由专职质检员检查把关，直至达到规范和设计要求。

5.2 本工程基坑开挖后，由于地表层的滞水湿层和渗水及天气降雨，会造成基坑大量积水。这部分积水应及时排除，如不及时排除，势必影响施工，所以在每层开挖中距坑壁约1.5～2m远开设一条0.5×0.5的临时排水沟，并每隔一定距离挖一个1.5～2m深的2m×2m见方的集水坑，并用水泵及时将积水抽至坑外排水系统。

5.3 由于采用逆作业法施工缝比较多，故防水质量的保证显得极为重要。本工程结构防水重点是抓好防水混凝土的施工工艺及防水层施作的施工工艺。防水混凝土结构施工时，固定模板用的铁丝和螺栓不宜穿过防水混凝土结构。结构内部设置的各种钢筋以及绑扎铁丝，均不得接触模板。如固定模板用的螺栓必须穿过防水混凝土结构时，应采取止水措施，一般采用在螺栓或套管上加焊止水环，止水环必须满焊，环数应符合设计要求。固定设备用的螺栓等预埋件，应在浇灌混凝土前埋入。如必须在混凝土中预留锚孔时，预留孔底部须保留至少150mm厚的混凝土。

6 结束语

逆作法支护施工工艺，具有环境适应性强，对基坑周边环境影响小，节约施工场地，施工工期相对较短，工程施工成本低等优点。随着新的机械设备、仪器在工程施工中的广泛应用，逆作法支护的施工能力、精度及施工组织协调能力将得到大大提高。但是，逆作法施工也存在很多不足之处，需要进一步完善，如结构支撑竖向位置对施工取土的限制，重要节点的施工质量保证措施，在众多中间立柱和降水井点管间施工机械的合理选择和正确操作，各类工种科学合理地组织安排工作等。当然，这些技术问题会在实践中不断得到更好的解决，逆作法也将会因其独特的工艺优势，成为高层建筑及城市地下空间开发建设中不可替代的重要方法。

[1]徐至钧，赵锡宏.逆作法设计与施工[J].北京:机械工业出版社，2002.

[2]董利华，杨兔德，徐绍仲，屠森祥.某大厦深基坑支护方案的修改与施工[J].嘉兴学院学报，2004(3).

[3]中冶集团建筑研究总院.岩土锚杆(索)技术规程(CECS22—2005)[S].中国计划出版社.2005年8月.

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[5]黄生银.地基处理与基坑支护工程[M].北京:中国地质大学出版社，2004.6.

[6]黄强.簿基坑支护工程设计技术[M].北京:中国建材工业出版杜，1995.

责任编辑：余咏梅

Application of Inverse Construction Method in the foundation Support of the Transport Hub Program in Nanping district

Deep excavation technology is becoming one of the focuses in the field of construction with the development of high-rise buildings and underground constructions.The reverse construction and foundation support technology can be used to solve problems like limitation of construction site, and ground deformation.As it can also shorten the construction period of project and save cost,it is widely applied in high-rise buildings and underground structures.With the combination of the application of inverse construction method foundation support technology,this thesis introduces construction technology of rib anchored retaining wall,piled retaining wall anchor,anchor wall,and supporting structure to be used in the grand system. finally,it gives forward solutions dealing with the difficulties and provides references to some similar projects.

inverse construction method;foundation support;excavation;anchor technology

TU755

A

1671-9107（2010）09-0045-04

论文：建设部节能省地型建筑科技示范工程项目；重庆市建设科技计划项目

10.3969／j.issn.1671-9107.2010.9.045

2010-7-16

刘露（1986-），女，重庆永川人，硕士研究生，主要从事结构工程计算。

李英民（1968-），男，山东无棣人，工学博士，教授，博士生导师，重庆大学土木工程学院副院长。主要从事工程结构地震动输入、结构抗震设计方法等研究。