浅谈深基坑工程逆作法施工技术的应用
2015-01-10韦明
韦明
（广西庆海建设发展有限公司广西南宁 530000）
浅谈深基坑工程逆作法施工技术的应用
韦明
（广西庆海建设发展有限公司广西南宁 530000）
随着我国城镇化的快速发展，土地资源变得越来越稀缺，为了缓解土地紧张的局面，有效提高土地资源利用率，政府鼓励开发建设高层建筑，高层建筑开始逐渐成为城市建筑的主体。高层建筑具有投入大、结构复杂、施工周期长、基础埋置深等特点，且建筑基底面积小、施工场地狭小、受外界干扰因素多。由于逆作法施工技术具有缩短项目建设周期、节约投资成本、对环境影响小等优点，在高层建筑地下建筑结构施工中得到广泛应用，取得良好的社会、经济和环境效益。本文以逆作法施工技术为研究对象，对逆作法施工技术施工要点及应用进行探讨。
高层建筑；深基坑；逆作法；施工技术
前言
随着城市规模的不断扩大和城市空间资源的日益紧缩，如何有效地开发和利用城市空间资源，解决人地矛盾，成为了城市化进程中亟待解决的问题。在这样的情况下，高层建筑得到迅速发展，大大提高土地资源利用率。高层建筑地下结构越挖越深，越来越大，对施工技术及工艺要求不断提高，传统深基坑工程经常采用的放坡开挖、土钉墙支护、桩板墙支护等施工方法因建设周期长、项目成本高、对环境影响大，显然已经不能满足人们对项目社会经济效益的要求。逆作法施工技术的应用，为高层建筑多层地下建筑结构的施工提供了更多选择。
1 逆作法施工技术的产生
高层建筑设计中越来越多采用超大、超深地下室结构，而深基坑工程施工过程中面临着诸多问题，如基坑支护墙体失稳、周围地基不均匀沉降、支撑体系破坏、基坑隆起等。从总体来看，深基坑工程施工面临的问题是异常复杂的，产生原因也多种多样，实际施工过程中无法做到完全避免，因此要求我们在施工技术及工艺方面不断创新，逆作法施工技术正是在这样的环境下诞生的。逆作法施工技术的出现，弥补了顺作法施工的缺陷，对深基坑工程施工过程出现的问题提供了很好的解决办法，其具体优点如下：地下建筑结构的中间桩柱、楼盖、梁板、连续墙等组成的整体结构起到围护支撑作用，代替了基坑开挖所需要的大量临时或永久支护结构，从而节约资源，节省项目投资成本；同时进行地下结构和地上结构的施工，提高施工进度，极大缩短项目建设周期；地下建筑整体结构围护支撑体系较好的稳定性，减小了对基坑周围建筑物、构筑物及市政管网的影响，使得周围地基的不均匀沉降得到较好的控制，且在较为封闭的地下进行施工产生的施工噪音和建筑粉尘较小，对环境影响较小。实践证明，逆作法在深基坑工程施工中具有安全、高效、经济、环保的特点，是高层建筑物深基坑工程目前最先进的施工技术，将会在城市化建设中发挥更大的作用。
2 逆作法施工技术的基本概况
一般情况下，建筑物会依照由下自上的顺序进行施工，先开挖基坑，再完成建筑物地下结构部分施工，然后逐层向上进行建筑物地上结构部分施工，直至工程完工。而逆作法施工则有所不同，它主要应用于地下建筑结构施工，利用建筑物内部插入地基的中间支承桩柱、地面一层楼盖梁板结构、地下连续墙等组成的一个整体，达到承重、围护、支撑作用。在此基础上，逐层向下进行地下结构施工和向上进行地上结构施工，如此达到地上结构、地下结构同时施工，直至工程完工。
2.1 逆作法施工技术的基本原理
在运用逆作法进行深基坑工程施工时，逆作法的工作原理及施工步骤为：①沿建筑物地下室轴线或周围施工地下连续墙、帷幕桩或其他围护结构，同时在建筑物内部从地表面向下做中间桩柱，在地面一层结构底板封底之前，支撑桩柱可以承担上部结构的自重和施工荷载；②进行土方开挖，当开挖深度达到地面一层底板标高的位置，便可以进行地面一层梁板结构的施工，并以此作为地下连续墙等地下围护结构的内水平支撑体系，逐层向下进行施工；③地面一层的楼面结构完成之后，为上部结构施工创造条件，在此基础上可逐层向上进行施工。需要注意的是在进行上部结构施工时，要确保其实际荷载不超过地下结构所能承载的最大荷载值，避免地下建筑结构混凝土强度不足的情况下导致整体结构产生较大的变形甚至受到极大破坏。
2.2 逆作法施工技术的分类
从逆作法施工技术特点及工艺来看，逆作法施工技术主要有三种，即全逆作法、半逆作法、分层逆作法。全逆作法是利用地下室每层整体浇筑的钢筋混凝土肋形楼板对四周围护结构形成水平支撑，通过楼盖上的预留孔洞向下挖土运土并运入建筑材料进行施工。半逆作法是利用地下室每层整体浇筑的钢筋混凝土肋形楼板中预先浇筑的交叉格形肋梁，对围护结构形成框格式水平支撑，待土方开挖完成后再浇筑该层肋形楼板。分层逆作法主要针对建筑物地下结构四周围护结构采用不能一次整体施工完成的土钉墙支护体系。
3 逆作法施工技术要点
3.1 地下土方开挖要求
深基坑工程逆作法施工进行地下土方开挖可能会引起土体应力释放，导致基坑内土体回弹力过大，带动中间桩柱上移；地下结构及地上结构同时施工，桩身承受的向下荷载过大，也会导致中间柱桩下沉；基坑外侧强大的土压力会引起导致围护机构内支撑体系失稳，同时围护也发生倾斜甚至移位；如此造成地下建筑结构整体变形，带来极大的安全隐患。因此，在进行地下挖土施工过程中，要做好整个基坑施工监测工作，如发现中间桩柱、地下连续墙、周围建筑物等结构的沉降接近预定的临界警报值时，应立即停止施工，根据实际情况加快或放慢挖土，对支撑体系、围护体系等进行补强，必要采取压密注浆加固措施。
3.2 地下连续墙施工要求
地下连续墙施工振动小、噪音低，整体稳定性好，刚度大，且结构简单，施工速度快，具有防渗、挡土和承重的特点，在高层建筑深基坑施工经常使用作为围护结构，要求保证施工质量，做好安全防护。逆作法施工当中一定要保证地下连续墙刚度足够，内支撑体系的稳定，预防基坑外侧土应力过大时，导致墙体结构变形，对周围建筑物、构筑物及市政管网等造成较大影响。
3.3 基坑沉降监测要求
在深基坑工程逆作法施工过程中，科学合理的监测措施是施工方案得以有效实施的必不可少的手段之一，通过监测得到的实时数据，及时发现沉降较大的部分，分析沉降产生的原因，及早调整应对措施。在实际施工过程中我们一般会选择如下对项目进行沉降监测：地下连续墙顶平面位移及沉降；地下连续墙及土体侧向变形（测斜）；地下连续墙内力；钢立柱变形及沉降；水平支撑轴力及梁板内力；地下水位监测；基坑周围地表及邻近建筑物沉降；其中对中间桩柱及地下连续墙的沉降监测又是工作的重点。
3.4 结构节点设计施工要求
逆作法首先遵循的是自上至下的施工顺序，并可以同时进行地上结构和地下结构的施工，对逆作法施工结构节点设计，既要满足结构设计规范对节点位置受力荷载最大值的要求，又要满足施工工况受荷条件下的受力要求。逆作法施工主要有如下三个结构节点：中间桩柱与梁板节点，地下连续墙与梁板节点，地下连续墙与底板节点，其中又以中间桩柱与梁板节点设计施工最为重要。图1为采用环梁节点和一柱双梁节点两种类型的中间桩柱与梁板节点示意图。
图1 支撑柱与梁板节点
逆作法施工中各种受力结构间的合理连接，既要满足节点受力条件，又要与目前“逆作法”施工工艺相适宜，这些节点构造从工艺上保证了节点施工质量。
4 逆作法在深基坑工程施工的应用实例
某商业大厦为三栋31层高楼，占地面积为15863m2，建筑面积为25万m2。地下室为4层，南北宽60m，东西长150m，建筑面积约4万m2，局部为人防设施，其中负一、负二层为商场，负三、负四层为地下车库，基坑开挖深度可到18m，且项目周边环境较复杂，基坑南侧50m边上有一字排开的3栋29层的居民楼，西侧40m边上为多栋8～12层高的居民住宅区，东、北两侧25m边上市政道路分布有燃气、电力电缆、给排水等众多管线。
该工程基础土质从上自下分层依次为素填土、粉土、粉细砂、淤泥质粘土、粉砾土，比较适宜采用逆作法施工。项目实际施工过程中，中间竖向支承结构采用钢管柱和格构柱结合形式，中间支撑尽量才利用主体结构本身的中间立柱以降低工程造价，深基坑围护结构采用地下连续墙结构体系。
土方开挖采用盖挖逆作法施工，分区同步开挖、结构分块同步施工原则。首先在地表面向下做基坑的围护结构和中间桩柱，随即可开挖表层土体至主体结构顶板地面标高，利用未开挖的土体作为土模浇筑顶板。顶板可以作为基坑围护结构的内支撑体系，以防止围护结构向基坑内倾斜或位移，待结构顶板混凝土强度满足要求后，可同时向上、向下逐层进行施工。基坑降水采用坑外管井降水，均匀布置在基坑围护结构范围外，达到降水深度大，降水速度快。
高层建筑高大深基坑施工困难较大，技术复杂，也最容易发生安全隐患，为了地下室施工的安全，保证工程质量，同时使周围已有建筑物、市政设施、地下管线等不受破坏，居民少受干扰，在施工过程中制定详细的基坑监测方案，进行系统监控，做到及时发现问题，及时解决问题。
5 结束语
随着科学技术的不断发展，高层建筑深基坑工程施工技术及工艺也在不断创新，虽然逆作法施工存在暗挖施工难度大灵活性小、混凝土施工缝处理困难、结构整体稳定性难控制等问题，但是逆作法施工技术工艺已日趋成熟，其建设周期短、项目成本低、环境影响小的特点，有着较好社会经济效益，目前在高大深基坑工程施工中已经得到广泛应用，发展前景非常乐观。
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TU753
A
1673-0038（2015）24-0090-02
2015-5-20
韦明（1986-），男，助理工程师，大专，主要从事土木工程项目管理工作。
