逆作法在深基坑施工中的应用

王 伟，王志成

（长江工程职业技术学院，武汉 430212）

1 引 言

随着城市的发展，建筑物向多层及高层发展已然成为一种趋势，同时，对于地下空间的利用也是越来越普遍，程度也是越来越大。对于一些深基坑就出现了开挖深、工期紧张、外界干扰大等问题，深基坑如何施工就成为了关键问题。

传统的施工在设置合适的支护结构围护基坑后垂直开挖，从上自下挖土至设计标高后，设置底板模板，浇筑混凝土，然后再由下而上逐层进行施工，最后再进行地上结构的施工。

这种施工方法比较简单，容易操作，是常规的施工方法。

然而，对于深度大的地下结构，用上述传统施工方法进行施工，存在一系列的问题。首先是材料费用急剧增加，由于基坑深，支护结构的长度很大，需要大量的钢材、混凝土，导致成本提高；第二是工期较长，深基坑需要的支撑材料多，混凝土的养护也需要较长时间；第三是要有一定的施工场地，对相邻建筑物影响较大，在建筑物密集区容易受到限制。

2 逆作法的优势和施工条件

与传统方法相比，逆作法在深基坑支护上存在着一系列的优势。

（1）建筑物上、下部结构可同时进行施工，对于有多层地下室结构的建筑物，大约可节省工时1／3。

（2）整体性好，变形量小，对邻近建筑的影响亦小，适用于建筑物密集区。

（3）支撑和工作平台等大型临时设施可大幅削减，减少了材料费用。

鉴于逆作法的这些优势，其适合于那些要求将建筑物下部提前交付使用、边施工边营业的工程。但实施“逆作法”施工，必须具备相应的条件：

（1）高水平的施工团队；（2）先进合理而可靠的施工技术；（3）设计人员施工人员的协调配合；（4）必要的机械设备和工、器具等。

3 逆作法原理

逆作法的工作过程不同于传统施工法，它是先沿建筑物地下结构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撑柱，作为施工期间于地下结构底板封底之前，承受上部结构自重和施工荷载的支撑，然后挖土至地下结构一层顶板底标高或地下结构二层顶板定标高，浇筑地下一层顶板，作为地下连续墙刚度很大的水平支撑，随后按上述方法逐层向下挖土和浇筑地下室各层的顶板，同时各层结构中的中柱或隔墙也逐层向下施工，直至地下结构底板封底，完成地下结构的施工。

逆作法的施工程序是（见图1）：

中间支承柱和地下连续墙施工→地下室－1层挖土和其顶板、内部结构→从地下室－2层开始地下室结构和地上结构同时施工（地下室地板浇筑之前，地上结构允许施工的高度根据地下连续墙和中间支承柱的承载能力确定）→地下室地板封底并养护至设计强度→继续进行地上结构施工直至工程结束。

图1 “逆作法”的工艺原理

4 工程实例

武汉市某大厦，位于市中心，地上20层，地下4层，采用钢筋混凝土框架结构。工程的基坑面积为38.8m×22.6m，深9.0m。东临马路，西面是民用7层住宅，南靠人行道，北侧是商业街。

该地区地表为杂填土厚2.0m，黏土层厚约0.8m，下部为粗砂层厚为1.0m，最下层为基岩，地下水位埋深5.0m。工程场地狭小，无法满足主楼与地下室同时施工要求。若先施工主楼再施工地下室，工期则远远达不到要求，因此地下室必须采用逆作法施工，先施工其结构顶板，待顶板结构完成后即施工地下室上部建筑。在上部工程施工的同时，进行地下室结构施工，以确保在工期内完成施工。

逆作法施工可使建筑物上部结构的施工和地下基础结构施工平行立体作业，缩短工期，对周围也无影响，因而选用了此种施工方法。

4.1 围护方案

本工程采用围护地下连续墙、围护支撑体系与主体结构地下室外墙和地下室梁板相结合的方法，并采用逆作法施工。即采用地下连续墙作为基坑围护结构，结合逆作施工的原设计地一、地二、地三、地四共4层楼板作为4道内支撑。经计算分析，在基坑开挖全过程中，围护和支撑体系受力良好，最大变形36.8mm，对周边环境影响颇小，完全达到设计要求，所以逆作施工及围护方案可行。坑内加固剖面见图2。

4.2 逆作法施工

基础灌注桩采用一柱一桩，上部接Ф550×16钢管做上部楼板支撑，随后进行土方的开挖，这是一个关键环节。

在本方案中：第一层开挖，采用盆式开挖，盆边挖至顶板模板底，盆底挖至地下一层楼板模板底，盆边留土10m，边坡坡度1∶1.5。然后进行盆中排架支撑搭设，顶板模板施工，顶板混凝土浇筑；顶板混凝土养护结束，排架模板拆除，进行盆边抽条，抽条宽度按10m控制；进行第二次盆式开挖，盆边保持地下一层楼板模板底标高，盆底降落1.8m，盆边留土10m，放坡坡度1∶1.5。盆式开挖结束，进行盆中排架支撑搭设，盆边、盆中模板施工及地下一层楼板的结构施工；待地下一层结构混凝土养护完后，拆除排架模板，进行盆边抽条挖土；进行第三次盆式开挖，盆边保持地下一层楼板模板底再低落1.8m标高，盆底挖至基坑底板垫层底。盆边留土10m，放坡坡度1∶1.5。进行盆边抽条挖土；进行第四次盆式开挖，盆边保持地下一层楼板模板底再低落1.8m标高，盆底挖至基坑底板垫层底。盆边留土10m，放坡坡度1∶1.5。盆式开挖结束，进行盆中排架支撑搭设，盆边、盆中模板施工及混凝土的浇筑并养护到一定强度。在进行地下结构施工时，可以同时进行上部结构的施工。本工程考虑用各层地下室的梁板体系兼作基坑挖土时的临时支撑体系。此支撑体系结构刚度较大，能够承担基坑挖土时通过地下连续墙传递来的水平向水土压力。同时，在地下各层楼板空缺处设了钢支撑、混凝土支撑等临时支撑。

图2 坑内加固剖面

4.3 地下室中间支承柱连杆

在“逆作法”施工中，中间支承柱的稳定非常重要。有两个方面的作用，第一，在施工期间，中间支承柱与地下连续墙一起承担自上而下的结构自重和施工荷载；第二，起到传递荷载的作用，将上部结构及承受的荷载传递给地基。期间中间支承柱需承受的荷载很大。本基坑工程中，为确保中间支承柱的稳定性，采用H482×300×11×15（Q235B）连杆在支承柱中间位置将其与周边支承柱或地下连续墙固定，连杆双向设置，随挖土及时施工。在现场进行连杆前，应保证每根连杆位置准确，对连杆的设计长度进行合理的调整，确保中间支承柱在施工过程中的整体稳定。

5 结 论

本工程采用地下连续墙和逆作法施工方法，与传统施工方法对比，逆作法在工期、经济等方面都取得了很好的效果，并减小了施工难度，优势明显，说明对于工期紧张的深基坑工程，利用地下连续墙和“逆作法”施工是十分有效的。

但逆作法的施工 在具体工程应用上仍有差异，在技术上还需不断改进，主要存在以下一些不足：

（1）挖土效率不高。由于挖土是在顶部封闭状态下进行，在没有小型挖土设备的情况下，只能采用人工挖土，挖土效率不高。

（2）施工材料运输问题。由于是封闭式逆作法施工，必须给地下结构的各层楼板预留施工洞口，以方便土方与材料运输，洞口的留设需要认真考虑。

（3）人员协调和配合问题：由于施工单位独立进行研究分析设计图纸和文件，设计单位不直接参与到施工过程中，而施工单位往往缺乏足够结构分析设计人员，因此在单独进行逆作法的分析和设计时，靠着经验进行施工，施工单位常常因为设计思路和施工进程与设计单位发生矛盾。

逆作法施工技术是一项全新的施工工艺，现阶段，个别工程虽采用了这种方法，但由于土方开挖、施工组织等方面的难度，至今仍未普遍采用。逆作法自身存在着很多优点，其节约施工场地、缩短施工工期、降低工程成本，并且该技术对基坑以外的周边环境影响甚小，引起很多工作者的注意。随着土木工程技术的发展，随着新的机械设备和仪器的广泛应用，必然推动逆作法施工能力和精度及施工组织协调能力大大提高，使逆作法施工技术日益走向成熟并得以大力推广。