多层地下室逆作法施工中结构设计要点分析

【摘要】为了适应社会经济的发展需求，我国建筑行业也在随着时代步伐不断进步，各种工程项目的形式也越来越丰富。对于多层地下室这种类型的建筑工程项目来说，用以往传统的施工技术进行项目的实施，施工周期长、成本较高。逆作法施工技术脱颖而出，是多层地下室建筑工程项目中较为重要的施工技术。并且近些年来，逆作法施工技术被各大企业运用得越来越广泛，本文作者就参与的湖南旺旺医院医疗大楼扩建工程中逆作法施工地下室结构设计要点进行探讨分析。

【关键词】逆作法;地下室;结构设计要点;施工

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

16.089

现在城市中大部分的建筑都有多层地下室，而地下室工程对于整个高层建筑项目来说是最基础且重要的分项工程。整个建筑工程中，一定要先将工程桩、立柱和围护的工程做好，再进一步地开始地下室工程，之后再做地上的工程。而逆作法施工地下室工程中，可以做到将工期缩短、保护环境、将整个工程的造价成本降低等优点。在现阶段的建筑施工中，如何科学且合理地在地下室工程中应用逆作法施工方法，是施工和设计着重思考的方向。

1、逆作法的概念

1.1逆作法工艺的施工技术原则

逆作法从原理上来解释，可以理解为把建筑结构从上到下分层次同时进行施工。通过在地下室外墙四周浇筑闭合连续墙、建筑物内部设置钢管混凝土柱、立柱桩，以此为逆作的一个竖向承重结构系统。自上而下的挖土，挖一层就注浇一层地下室的梁板结构作为支撑，当梁板结构混凝土强度达到了设计强度以后，就可以将其视为四周围护的内部水平支撑结构体系，在此基础上，继续往上往下同時施工。例如，旺旺医院医疗大楼项目有6层地下室属于超深基坑，且周围建筑距离基坑较近，地下室外墙紧邻建筑红线，施工操作面狭窄。根据工程的建筑结构特点，采取主楼全逆作、裙楼半逆作方案：地下室连续墙（两墙合一）+地下结构梁板代支撑+主楼地上地下同时施工（裙楼地上部分在地下室施工完成后施工）。即基坑整体采用逆作法实施，逆作施工阶段同步完成主楼地上20层结构的施工，基坑周边采用两墙合一的地下连续墙作为围护体，利用地下结构梁板作为水平支撑，采用一柱一桩（钢立柱结合柱下钻孔灌注桩）作为竖向支撑构件承受施工阶段结构自重和施工荷载。本项目逆作法施工工况如下图。

1.2逆作法施工技术的分类

逆作法技术可以大致分为三个种类，其一是全逆的做法，全逆的做法是当地下结构进行逆作的时候，也可以在同时进行地上部分的施工。其二是半逆的做法，半逆的做法是在逆作时，不能和地上的施工保持同步实施。其三是部分的逆作法，部分的逆作法是将逆作过程中只对部分地方进行逆作施工技术。

1.3多层地下室逆作法施工中结构设计的特点

逆作法施工在整个高层建筑物的施工过程中，有较多的特征。其一是地下连续墙作为开挖阶段基坑的围护体，同时作为地下室的结构永久受力外墙，称为“两墙合一”，达到最佳的结构经济效益。其二是逆作法施工以结构梁板作为开挖阶段的水平支撑体系，其支撑刚度很大，能有效控制水平变形，与此同时也避免了拆除临时支撑过程中连续墙的二次受力和二次变形对主体结构和环境造成的影响，最大的优势在于不用大量设置和拆除临时支撑，对于资源的节省和环境的保护意义重大。其三是逆作法能够让地上和地下的施工保持一个在平行且立体的状态中进行，当工程项目较大且施工的上下分层较多的时候，可以因此节约很多时间。其四是通过逆作法技术，可以对相邻的建筑物影响控制在最小。其五是因恶劣天气造成的影响可以被降到最低，并且土方开挖的施工不会耽误较长的工期。

2、逆作法技术下的地下室结构设计的要点探讨

2.1逆作法下的灌注桩设计要点

一般情况下，在地下室逆作法施工中最为常见的是采用灌注桩基础。鉴于此，在最初设计的环节中，关于灌注桩基础设计也是需要着重考虑的一个环节。本工程逆作施工阶段的竖向支承体系采用人工挖孔与旋挖钻机钻孔组合（人工挖孔桩砼护壁至中风化泥质砂岩，中风化泥质砂岩采用旋挖钻机成孔，干作业，人工清底、扩底）灌注桩内插钢管混凝土柱或角钢格构柱的形式。本工程一柱一桩根据现场作业面及钢管柱的顶标高位置，采用地下连续墙施工完成封闭后干作法成桩，钢管柱、格构柱底部安装倒锥型定位器，上口采用水平支撑与护壁圈梁连接牢固。

2.2逆作法下的地下连续墙体设计要点

围护的结构体系以及水平的支撑系统是地下室结构工程逆作法施工中，能够构成一个较为全面完整的基坑水平支撑体系。这样的体系在地下室结构里，会因为良好的水平支撑能力而维持一个最佳的状态，因为其中的梁板结构其支撑刚度大，可以提供良好的水平支撑能力，且对水平变形的控制极为有效。随着对施工技术要求的提高，对围护结构的支撑刚度以及防水的性能有着新的标准和要求。所以在地下室结构的逆作法设计中，将连续墙体的设计环节做好，对整个建筑工程项目有着不可替代的作用。

例如，在实际设计过程里，设计者一定要正确地选择围护结构，地下连续墙是地下室工程中最常运用的基坑围护结构，并且还可以被当作主体的地下室结构外墙。在确认施工中所需要的结构形式之后，再做下一步的设计，其中包含了施工过程中的结构稳定性计算和围护结构的变形计算及监测，同时也要对建筑建成以后的结构水平载荷能力和裂缝的进行计算和监测等。做好了这一系列的计算评估，在接下来的墙体入土和断面的逆作施工过程中，才可以进行最合理的结构设计。

2.3逆作法下的框架柱以及工程桩的设计要点

在关于逆作法设计里，很多环节的设计都是紧密相连的。所以在实际设计中，一定要将每一个环节都做详细的考量，其中框架柱以及工程桩的设计也是重要的两个步骤。比如，要对各个协同设计中的主要点进行熟悉的掌控，之后再依据关键点进行下一步的设计。实际设计中，设计者可以选择钢管混凝土立柱桩，就可以保证结构的截面在标准范围内。钢管混凝土柱由钢管及钢管内混凝土两部分组成，为防止钢管内混凝土可能因配比或施工不妥等原因造成内部离析及其它质量问题，影响到钢管混凝土柱的实际强度，进而影响到工程的安全性。在正式进行钢管立柱施工前，应事先开展钢管混凝土柱的试充填试验。

2.4水平的支撑系统以及框架梁板的设计要点

逆作法施工中的一个关键设计要点是水平的支撑体系以及框架梁板的结合设计，这样的协同设计对水平变形的控制极为有效，也能把资源进行最合理和有效地利用，做到成本的节约。本工程利用地下结构梁板作为施工阶段的水平支撑体系，并在局部结构开洞区域设置钢筋混凝土临时支撑或临时封板，与结构梁板共同形成水平支撑体系。为了保证逆作施工过程中结构水平力有效的传递，必须在各层结构梁和板及临时的支撑形成后，且该地下结构梁板及临时的支撑达到设计强度的80%后方可进行下层土方开挖。这一系列的设计要点都是把相关的地下室主体结构水平梁板体系当作四周维护结构的良好支撑。

结语：

逆作法施工中的地下室结构设计，要把主体结构施工阶段和使用阶段受力和变形设计好。对于框架柱以及工程桩等的设计点，都是对地下室结构水平和竖向支撑起着重要的作用，这都是需要将其中的关键点进行详细的计算分析。只有将协同设计的要素进行准确的计算和把握，在此基础上进行对应的设计环节，将会对各个主体结构的稳定性有着保证作用。对主体框架的关键性构件，如钢立柱和立柱桩的结构精细化设计，把逆作法水平支撑体系和主体结构联合设计，给整个建筑物的逆作法施工奠定良好的结构承载作用。

参考文献：

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[3]鲍育明，肖兵，赵艳秋，周军.某逆作法施工的地下室结构设计[J].建筑结构，2016，46（S1）：711-715.

作者简介：

贺志成，性别：男，民族：汉，籍贯：湖南省宁乡市，单位：湖南省沙坪建设有限公司，职称：中级，学历：本科，研究方向：结构设计。