逆作法施工技术在深基坑支护工程中的应用研究

李正坤

（安徽建筑大学，安徽 合肥 230601）

1 逆作法施工技术的概念

逆作法施工技术最早起源于日本,目前国内常见的做法一般是指先施工完成“两墙合一①

地下连续墙作为基坑维护结构及“桩柱合一”②的竖向支撑体系后，然后施工正负零米层的梁板及楼面结构，同时作为基坑的水平支撑系统，随后逐层向下开挖土方和浇筑各层地下结构，直至完成底板浇筑。同时在正负零米层的梁板及楼面结构的基础上可以向上施工各层，从而开创更多施工面，双向施工，提高施工效率，缩短工期。站在地下结构的形成先后顺序的角度来看，与传统施工工艺相反，是从上到下逐层建造的，因而形象称其为“逆作法”。

2 逆作法施工工艺特点

2.1 优点：正如前文所述，相对于顺作法，逆作法最大优点在于可以缩减工期和降低造价。

2.1.1 一般采用地下连续墙作为基坑维护结构，墙体刚性大，基坑变形小，受力合理，对邻近建筑的影响亦小。

2.1.2 采用地下连续去墙作为挡土墙和结构外墙，土方开挖只挖走了地下室范围内的土方，降低了土方开挖量的同时省去了基坑肥槽作业。

2.1.3 土方开挖作业一般在结构板下作业，受外界自然环境干扰小，同时对外界环境的影响也小，很大程度上缓解了土方作业的扬尘与机械噪音问题。

2.1.4 一层结构平面可作为工作平台，降低了施工费用，提高了经济效益。

2.1.5 由于地下地上同时施工，增强了基础底板的抗浮性能。

2.1.6 可以减小基坑内地基回弹量。

2.2 缺点：

2.2.1 土方作业受已施工好的结构顶板及桩柱合一的钻孔灌注桩影响，施工效率低，不能规模化机械施工。

2.2.2 作业空间相对封闭，需增加额外的通风照明措施。

2.2.3 材料倒运不便，尤其是离材料倒运口较远处工作面所需钢筋等材料须靠人力二次倒运。

2.2.4 结构接头处理多。

2.2.5 对地下连续墙及钻孔灌注桩精度要求高，尤其是垂直度的要求。

3 逆作法施工技术的工艺内容

3.1 围护结构的施工

围护结构的施工主要为地下连续墙。在不需止水的地区也可采用排桩的支护形式。地下连续墙作为地下室的“外壳”,具有非常重要的作用。其工艺主要有:导墙制作与养护、泥浆配比与护壁、机械成槽、耍壁、钢筋笼制作与吊装、下放接头箱、清底、水下混凝土导管法浇筑、接头箱顶拔。地下连续墙施工前宜进行成槽试验，确定施工流程和槽段长度、泥浆密度、混凝土配合比等技术参数。成槽过程中，一定要控制好成槽垂直度[1]。

3.2 竖向支承桩柱施工

竖向支承桩成孔过程中应同地下连续墙一样采取措施控制成孔垂直度，成孔结束后全数检查垂直度和沉渣，应满足设计要求。

竖向支承柱宜在工厂焊接制作，可分节制作、现场水平拼接。现场水平拼接应采取确保竖向支承柱的平直度及精度的措施。竖向支承柱插入方式可选用先插法或后插法，可结合支承柱类型、施工机械设备及垂直度要求等综合因素确定[2]。

3.3 基坑降水

基坑降水有管井降水、集水明排、井点降水等方法。逆作法基坑施工中，应根据施工实际工况严格控制降水深度，水位应低于开挖面0.5m～1.0m，且开挖面与地下水位的高差不宜大于3.0m[3]。

3.4 基坑开挖

主要包括取土口设置和土方开挖及运输等内容。

土方开挖前应根据地质水文条件、基坑的平面尺寸、开挖深度、施工的方法等因素，按规范要求制定基坑开挖施工方案并按程序报审。取土口留设应考虑预留洞口、楼梯间、施工逢、电梯井等位置进行综合考量，在满足结构受力情况下，宜加大取土口的面积；以满足挖土作业的需要[4]。

逆作土方开挖应分层分块开挖，施工块划分应综合考虑基坑支承体交叉施工流水及设置结构施工缝的要求。土方开挖到标高后，及时浇捣混凝土垫层，严禁超挖。应规划专门的运输路线，避免对竖向支承桩柱体系的碰撞。

3.5 水平结构施工

主要包括支架支撑体系施工、模板工程施工、钢筋混凝土施工和节点构造要求等内容。

水平结构施工前，应结合结构形式和土层的强度情况，确定模板、支架形式及高度。水平结构受力关系到基坑的支撑体系稳定性，“以板代撑”的作法应考虑以下问题:

3.5.1 后浇带做法。后浇带的设置使得楼板断开，水平力无法传递，因此必须采取有效措施解决后浇带位置的水平传力问题。后浇带水平传力设计采用后浇带两侧结构楼板内预埋型钢支撑。

3.5.2 车道高差做法。为消弱车道高差对水平支撑体系力传递的影响，应在坡道上方合适位置处加设支撑梁，连接剪力墙和地连墙，用于更好的传递水平荷载，确保基坑支撑体系安全可靠。

3.6 竖向结构施工

逆作法竖向结构施工，包括地下室框架柱、剪力墙、地下室外墙（包含内衬墙及壁柱）等界面层以下的竖向混凝土结构。

逆作法梁柱节点处由于梁主筋无法穿越钢管柱，靠近钢管柱边缘的钢筋可从钢管柱边绕过，当梁主筋过多无法全部绕过时，可采用环梁节点和焊接钢牛腿等连接方式。

逆作法竖向结构施工前应清理接缝部位，接缝部位混凝土做凿毛处理，并对上一层的甩筋接茬作调直除锈处理。逆作法竖向结构施工前应对轴线及各构件定位及标高进行复核。竖向结构对混凝土的浇注要求较高宜，混凝土应采用高流动性低收缩混凝土，混凝土配合比应根据逆作法特点配置，浇捣前应对混凝土配合比及浇筑工艺进行现场试验[5]。

3.7 基坑安全与监测

基坑监测时间应从基坑围护结构施工开始，至地下结构施工完成为止，监测周期与监测频率可随施工工况作相应调整。监测内容包含测点布置、监测项目、监测数据(当日值/累计值/预警支/报警值)等内容。

4 逆作法施工实例分析

4.1 工程概况

该工程拟建场地位于北京市通州区运河核心区11#地块，占地面积约37128 m2。本工程采用部分逆作法，作逆作区域位于11#地块南侧区域，根据沉降后浇带划分，包括 C02楼及部分裙房，单层面积 4325 m2，逆作范围为基础至地下四层底板，其余区域为正做。

4.2 逆作方案

该项目由于工期进度紧，设计采用上下同步施工逆作法。C02 及部分裙房逆作结构 为地下二、三、四层，地下一层及以上结构正做，同时地上核心筒先行，组成由基坑开挖、下部地下室结构、上部主体结构平行立体作业。通过建立有限元计算模型进行施工过程分析，分析竖向支撑体系的受力。其中最不利工况为土开挖至基底、筏板未施工时，此时上部结构同步施工至19层。具体设计方案如下。

4.2.1 基坑围护结构:基坑共采用107幅800mm厚地下连续墙兼作地下室外墙，即“两墙合一”。

4.2.2 竖向桩柱施工:采用一柱一桩的方法共有逆作桩35根。逆作桩桩径1.5m，桩基承载力特征值为35000kN。

4.2.3 地下水控制:地下控制主要采用疏干井+明排的方式。基坑中间设疏干井，基坑开挖前疏干土体内的地下水，滞留在土体内的水主要采用基坑侧壁插导水管、坑底挖排水明沟、集水井的方式处理。南侧基坑坑内设置 43 口疏干井，井深 28m，井管采用外径 360mm的无砂混凝土管，井管外填碎石滤料。

4.2.4 土方开挖:南侧基坑逆作面积约 6850m2，开挖深度20.75m（局部23.5m），土方开挖量约15万m³；结构板代替支撑范围 4600m2，C02及周边逆作区域地下一层土方采取明挖法施工，二层以下土方采用出土口及侧向出土的方式，设置两条栈桥坡道作为外运通道。

4.2.5 水平支撑体系:利用地下一层、地下二层、地下三层、地下四层梁板结构兼作基坑四道水平支撑。逆作各层梁板与地下连续墙交接部分采用楼面环梁与地连墙相连，楼面环梁与地连墙施工时预留预埋的钢筋相连，土方开挖后，人工清理墙面残留土，清除挤塑板，凿开墙皮，剥出预留4排插筋，与环梁衔接。具体做法如下图一所示，实际施工效果图如图二。

图一:地下室各层楼板环梁与地连墙连接示意图

图二:预留插筋调直及剪力槽剔凿后效果图

4.2.6 竖向支撑体系:上下同步施工逆作设计与施工方案中，竖向支撑系统最为关键。其中对于梁柱节点的处理与顺做法不同，本工程中逆作各层梁如与叠合柱连接，上铁受力钢筋均从桩柱侧通过，桩柱范围以C12@200补齐，下铁有不伸入支座钢筋时，该部分钢筋伸至桩柱边后截断，其它钢筋从桩柱侧通过。桩柱与梁连接处设置抗剪牛腿及环筋，梁中部架立筋与钢牛腿或钢套箍双面焊接，焊接长度5d。

注释

①“两墙合一”是指地下连续墙既作为施工阶段基坑维护结构的挡土墙又作为地下室主体结构外墙

②“桩柱合一”是指钻孔灌注桩既作为竖向支撑体系，后期经剥离外表皮混凝土包裹在框架柱内部作为永久性结构