逆作法施工技术原理及在高层地下室施工中的应用

侯瑞刚

【摘 要】本文通过分析逆作法施工技术原理，针对逆作法施工技术在高层建筑地下室施工中的应用显著效益进行探讨，以期通过本文的阐述为提高地下工程安全性，节约工程造价，缩短施工工期提供理论参考。

【关键词】逆作法；地下室；施工技术；效益

1.逆作法施工技术原理

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。实践证明，逆作法适用于基坑较深，建筑场地狭小，周边环境对基坑支护结构的水平变形有严格限制的情况。

建筑深基坑支护采用逆作法，是地面以下各层地下室自上而下施工，并借助于地下结构自身的能力对基坑产生支护作用，来保证基坑土方开挖，并利用地下各层的钢筋混凝土楼板的水平刚度和抗压强度，使各层楼板成为基坑围护桩墙的水平支撑点，并利用基坑外不同方向的土压力包括被动土压力的自相平衡来抵消对坑壁围护桩墙的不利影响。

2.逆作法施工技术在高层建筑地下室施工中的应用

某工程地下室周边采用地下连续墙的挡土形式，并利用首层楼板、负一层框架梁和负二层局部框架梁用于基坑内水平支护。连续墙长度为147.83m，槽宽为85cm，约分为35个槽段。槽段之间采用工字钢刚性接头。地下连续墙墙底嵌入强风化岩不少于3m。并最小深度（由+0.00起计）应不少于16m。地下连续墙混凝土设计强度为C40，抗渗等级为S8；采用逆作法进行施工。为了方便逆作法的实施，地下室结构柱全部为钢管混凝士圆柱，钢管柱的直径为600-800mm。

通过地质勘查报告的分析，建筑所处场地上层土质较差，环境比较复杂。本场地地下水埋藏较浅，地下水静止水位埋深为1.60～3.03m，标高为5.79～7.19m，其中砂层为主要含水层。施工流程如下：

2.1连续墙、冲孔桩的施工

根据工期计划及设计图纸要求，本工程的地下室采用逆作法施工，基坑土方开挖前必须先完成连续墙和冲孔桩的施工，再进行桩承台基础与钢管柱的接头节点的施工。连续墙和冲孔桩将按照常规的施工工艺进行。

2.2桩承台、结构钢管柱施工

当工程桩浇筑完成且达到一定强度后，应先用泥浆泵将桩孔内的部分泥浆抽出（以孔壁不坍塌为准），然后再往孔内抛人袋装的碎石，直至有足够的高度和密实的工作面站立作业人员（碎石颗径1cm～3cm为宜）；按照设计要求和施工经验，人工挖孔成井的内半径必须比桩承台半径大0.5m，以满足人员井下进行钢管柱定位器安装的空间要求。挖柱井孔前，要定出轴线及柱井位，放出柱井孔位中心线和柱井孔径；进行开挖时，孔井的开挖方式类似人工挖孔桩的开挖采用钢筋混凝土护壁作为支护，以节为单位，并严格监控制好井下的空气、水位情况及开挖深度；在施工柱井完成后挖柱井孔达到要求的标高（桩承台垫层底）时，并通过鉴定和验收，符合要求后便可进行桩头浮浆打凿以及桩承台垫层的浇筑；在承台垫层及防水层施工完成后，便可按设计要求预留出承台的竖向钢筋及进行钢管柱埋件的安装，然后在浇筑桩顶及部分承台混凝土，将钢管柱脚的预埋件固定。待混凝土达到一定强度后再将钢管柱吊装至井内，将其与预埋件焊接安装牢固，最后再进行钢管柱内混凝土浇筑，并在井孔回填前安装好地下室各层的节点环梁。

2.3土方开挖

第一次基坑大开挖土方到满足安装首层框架梁板支项施工，完成首层框架梁、板浇筑施工并留置留出土口；第二次基坑土方大开挖至满足负一层框架梁支项施工，并进行负一层框架支撑梁（不浇楼板）及核心筒剪力墙的施工；第三次开挖的部位是核心简内部和周边的土方，以满足核心筒四周局部框架粱和筒内临时支撑梁的施工要求，砼龄期过后就可进行最后一次土方开挖，就是核心筒负二层至承台底的开挖，完成后就可进行核心筒承台的施工。由于负二层至承台底的高度有将近7m，为了保证基坑连周边续墙的水平位移不超过规定值，此时在核心简周边由负二层至承台面的土方按大放坡开挖，除在承台周边留出一定的工作空间外，其余的土方作为基坑反压土严禁开挖。

2.4地下室核心筒的施工和基坑土方开挖的完成

在基坑核心筒部位的土方开挖完成后。首先进行核心筒承台的施工，以确保核心筒剪力墙能在上盖结构施工到l8层楼面前能够完全部成。核心筒承台和地下室的剪力墙采用顺作法施工从底板一直做到负一层剪力墙，从而完成核心简剪力墙的结构施工。核心筒完成后。上盖结构可以继续向上施工直至封顶，而地下室再将核心筒以外的剩余土方挖运出去，至此整个基坑土方开挖工作全部完成。

3.逆作法施工技术所带来的效益

3.1社会效益

逆作法施工技术的社会效益主要表现在：第一，逆作法采用“表层支撑、底部施工”的作业方式，所以能够保持地面道路的畅通，在土建中有很大益处；第二，逆作法能够从根本 解决支护桩侧向变形的问题，可以避免周围环境因变形值超过临界值而产生基础下沉、路面塌陷等现象，保障了周围建筑的安全；第三，逆作法大大提高了建筑物的抗震能力，土体与地下连续墙之间的摩擦力、粘结力不仅能够承受垂直荷载，而且可以承受地震作用下的倾覆力矩和巨人的水平剪力。

3.2环境效益

逆作法施工技术的环境效益主要表现在扬尘方面和噪音方面，其中前者的效益主要表现在：逆作法采耿暗挖的挖土方式，避免了传统开敞开挖手段所产生的大量建筑灰尘对城市所带来的环境影响；后者的效益则主要体现在：逆作法施工技术在地下室施工时先是整体浇注表层楼面，然后再向下挖土，所以在施工过程中，噪音会因为表层楼面的阻隔而大幅度降低，避免了夜间施工的噪音问题。

3.3经济效益

高层建筑施工采用逆作法施工同时还具有较大的经济效益，通常基坑维护墙和地下室外墙采用两墙合一的形式，一方面能够在工程用地范围内最大限度地拓展地下室的有效面积，另一方面单独设立维护墙的投资得以节省。另外，地下室的楼盖结构替代了围护墙的支撑体系，支撑结构的费用得以节省，而且还能够解决局部楼盖缺失或者特殊 面形状建筑所导致的布置支撑难度大的问题，使得受力更加趋于合理。在上述经济效益下，加之建筑施工总工期的缩减，对于具有多层地下室结构的高层建筑施工，采用逆作法施工技术能够取得较大的经济效益，通常能够节省地下结构总造价的30%左右。

3.4逆作法施工技术尚存在的不足

逆作法施工技术住高层建筑地下室施工中已经具有了广泛的应用，该技术在社会效益、环境效益和经济效益方面均十分显著。但是，应该指出的是，逆作法施工技术仍存在一定的不足，如人型施工设备应用困难、施工：环境约束条件较多、钢筋焊接施工环境较差、混凝土施工缝易于出现渗漏现象、管理环节较正作法多等等。其中，最为关键的是土体的开挖及运输问题难以解决。

4.结束语

总之，高层建筑推广应用逆作法，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。

【参考文献】

[1]胡吴雄，徐晨光.地下连续墙及逆作法在施工中的应用[J].山西建筑，2004，30（21）：8-83.

[2]广东省建设委员会，广东省土木建筑学会.建筑施工实例应用手册[M].北京：中国建筑工业出版社.