逆作法取土口设置的分析和研究

薛志松（上海建工一建集团有限公司， 上海 200129）

1 工程概况

工程 A 位于上海市闵行区沪闵路与莘松路路口，由 1 幢4 层大型购物中心与 1 幢 32 层酒店综合楼组成。主楼建筑高度 143.3 m，总建筑面积为 216 055 m2（其中地上部分为109 820 m2，地下部分为 106 235 m2）。大型商业建筑沿基地西南侧布置，呈 L 型，酒店综合楼位于基地的东北角。两者之间为大尺度的半开放式的城市空间。两栋建筑之间拥有大面积开放绿地和广场。

工程 B 位于上海市虹口区黄浦路与武昌路路口，由 3 幢多层建筑及东侧观景平台组成。建筑群沿东西向成一字形分布，总建筑面积约 10 万 m2，地下 3 层、地上 3～4 层，钢框架结构，建筑平面布置主要以大空间会议室、多功能厅为主。最大建筑高度约 44 m。地上建筑与基坑面积的占比较大，约为 83%（不含东侧观景平台区域）。

2 工程重难点

工程 A 采用的是周边区域逆作（酒店核心筒顺作），中心区域顺作的踏步式半逆作法施工。首层主要施工周边 3跨，B1 层主要施工周边 4 跨，B2 层主要施工周边 5 跨，B3层同 B2 层。地下室越往下施工，顺作区的面积越小，首层顺作区域占基坑面积比为 32.6%，地下 3 层顺作区占基坑面积比缩小至 17.9%。随着基坑越深、坑外土压力越大、逆作围护结构越强，3 项等比递进，达到基坑稳定的效果，如图1 所示。

图 1 工程 A 首层逆作平面图

工程 B 出于对周边环境的保护，将整个基坑划分为 3 个基坑。东西两侧的两个小基坑采用顺作法施工，中间大基坑采用逆作法施工。该工程逆作法采用的是地上地下同步施工的全逆作法。逆作法施工的基坑面积占整个基坑面积的89%，如图 2 所示。

图 2 工程 B 首层逆作平面图

3 施工工艺流程

3.1 挖土流程介绍

工程 A 基坑面积 25 500 m2，逆作区面积约 18 000 m2。故将 F0～B3 逆作区分为 9 块施工，B4 底板分为 11 块施工。分块后控制单块面积在 1 500 m2（角落区域）及2 000 m2（跨中区域）左右。每层分块施工时安排 3 个班组，取 2 个施工起始点同步施工。遵循“先施工角，后施工边”的先后原则，以及“对角对称施工、对边对称施工”的对称原则。

在常规情况下：第一班组先施工基坑东南角区域，第二班组同步施工西北角区域。第三班组则主要负责东北角主楼区域的施工及部分跨中区域施工，第三班组施工也需与西南角的区域同步对称进行施工，并间歇地穿插跨中施工，能补偿对称施工翻转长所造成流程中的间隙。

如此较单纯地仅使用 2 班组施工，可始终有一个班组空开，进行拆模设备料驳运的工作。这样最有效的保证衔接性，使单层施工进度及基坑开挖平衡稳定。

第二至第四层土方开挖分区平面图详见图 3、图 4，具体开挖流程如下：

图 3 工程 A 第二层土方开挖平面图

图 4 工程 A 第三、四层土方开挖平面图

第一班组：B1-1a→B1-1b→B1-2a→B1-2b→B1-5→B1-6；

第二班组：B1-3a→B1-3b→B1-7；

第三班组：B1-4a→B1-4b→B1-4c→B1-8。

各班组同步施工：B1-9。以上班组取 3 处施工面同步开挖。

第五层土方开挖时，由于酒店塔楼区域筏板较厚，单独安排 1 个班组进行该区域的土方开挖。其他区域仍安排 2 个班组进行土方开挖。第五层土方开挖分区平面图见图 5，具体开挖流程如下：

图 5 工程 A 第五层土方开挖平面图

第一班组：B4-1→B4-2a→B4-2b→B4-5a→B4-5b→B4-8→B4-11；

第二班组：B4-3a→B4-3b→B4-6→B4-7a→B4-7b→B4-10；

第三班组：B4-4→B4-9a→B4-9b。

工程 B 逆作区面积约为 12 500 m2，第二层土方开挖开始分为 7 个分区进行土方开挖。具体分区详见图 6。

图 6 工程 B 第二层土方起开挖平面图

工程 B 由于东西方向较长，为确保基坑开挖的安全，首先开挖中间 D 区的土方，然后向东向西，依次分别进行C、E 区，B、F 区，A、G 区的土方开挖。整体的开挖流程如下：D 区→C、E 区→B、F 区→A、G 区→下一层的 D 区→……直至土方开挖全部完成。考虑到工程南侧紧邻黄浦江，因此土方开挖时优先开挖每个分区的南侧部分。

3.2 取土口位置分析

工程 A 一共设置了 7 个取土口（含酒店塔楼），取土口沿地下室顶板的行车道设置。另外，中间顺作区承担了工程绝大部分的出土量，可以当作一个大的取土口看待。

7 个取土口中，3 个利用楼梯间，两个利用酒店核心筒，一个利用设备吊装口，另外一个需在楼板上留洞作为取土口使用。从分布区域来看，购物中心区域设置了两个取土口，酒店区域设置了四个取土口，工程东南角设置了一个取土口。各区域的取土口设置理由如下。

（1）由于购物中心区域最内侧的土方开挖点距中间顺作区的距离不超过 25 m，因此这两个取土口主要承担的功能是材料运输，一般情况下不作为取土使用，尤其是 B1 层土方开挖的时候。当地下楼层踏步式逐渐形成后，才会逐步开放成为取土口。

（2）工程东南角取土口的设置主要是考虑该区域逆作楼板施工宽度较大，部分区域的土方如果转驳至顺作区的话，出土功效会大大降低，因而在东南角增加一个出土点，从而确保该区域的土方开挖不降速。

（3）酒店区域设置四个取土口，主要的考量是塔楼存在坑中坑的情况，筏板厚度较大。为加快坑中坑区域的土方开挖，直接利用核心筒区域设置的取土口无疑是最有效最便捷的方式。另外两个取土口的设置理由与第二条中东南角取土口的设置一致，同样是为了加快出土效率。

工程 B 一共设置了 16 个取土口，取土口同样沿地下室顶板的行车道设置。按照面积计算，大概 780 m2设置一个取土口。考虑设置这么多取土口的原因如下。

（1）该工程基坑呈长条状，且地理条件特殊，南侧紧邻黄浦江，为保险起见，逆作区划分为每个面积为 2 000 m2的分区，一共分为 7 个分区开挖。

（2）为保证每个分区的土方开挖能够正常进行，每个分区至少需要两个取土口。

工程 B 由于采用的是上下同步逆作的施工方法，因此取土口布置应充分结合出土效率以及对上部结构的施工影响两个方面的因素。同时，该工程南北方向最长不到 60 m，还要保证地下室顶板上的行车道形成环路。这样的场地工况以及条件给取土口的布置带来了很大的影响。

16 个取土口中，4 个利用楼梯间，一个利用设备吊装口，其他 11 个均需要在结构楼板上开洞作为取土口使用。除了 G 区的两个取土口位于观景平台区域，其上部结构待地下室结构完成后再施工，其他取土口均需要考虑对上部钢结构施工的影响。

工程 B 地下室顶板高低跨变化较多，地下室顶板区域为满足行车的要求，需要将顶板进行垫高处理。为减少垫高的工作量，施工时优先考虑把取土口设置在低跨区域，将高跨区域留给行车道使用。图 7 中，A、B、C、D、F 区 5个取土口均位于低跨区域。

图 7 工程 B 土方开挖分区与取土口关系示意图

15个取土口的设置原则如下：

（1）尽量选择满足取土要求的楼梯口、设备吊装口作为取土口；

（2）取土口需要满足每个分区的取土要求；

（3）取土口的位置应该减少对上部钢结构的施工影响；

（4）取土口的位置不影响车辆的转弯和行驶，保证行车道的流线较为通畅。

4 结 语

综合这两个逆作法施工取土口的设置特点以及施工过程中总结的相关经验，可以得出取土口留设的基本要点。

（1）取土口设置时，尽可能利用楼梯口、电梯井作为设计预留的设备吊装口，减少结构回做时取土口封闭工作量。

（2）为方便挖土机械停放以及土方车的进出，取土口沿行车道设置。

（3）分区开挖时，应该充分考虑每个分区的面积和位置，确保每个分区至少有一个取土口，同时方便整个分区的土方开挖。

（4）非特殊情况下，取土口应该尽可能离开围护结构一定距离，这样才能最大程度发挥取土口的作用。

（5）单个取土口的面积≥8 m×8 m。