逆作施工核心筒顺作法施工技术

张 斌 曹小林 胡琼飞 周 鹏

中国核工业华兴建设有限公司 江苏 南京 210019

逆作法在大城市高层建筑及深基坑工程中的应用相对广泛，特别是对地基软土层厚或3层及以上的地下室逆作法施工，优越性尤为明显[1-4]。逆作法在地下室1层的顶板结构浇筑完毕后，就可以在地下结构逐层向下施工的同时，可以自地面开始向上逐层施工主体结构，形成地面地下同时施工的局面，但在地下底板未封底并达到强度之前，地上结构允许施工的高度要经计算确定。

当前逆作法施工工程，主体结构核心筒的施工一般采用2种施工方法。第1种方法为主体结构核心筒剪力墙设置在B0板托梁上，托梁底部设置立柱桩，后续上部主体结构施工时核心筒同步施工；第2种方法为主体结构核心筒在B0板上设置预留洞口，为保证结构传力安全，在洞口四周设置角撑和洞口边梁进行加固，主体结构施工时核心筒部位均不施工，用作下料口。当前对逆作法施工的研究，均集中在逆作法关键技术和逆作法应用的研究，对逆作法核心筒施工方法的研究目前甚少，查阅相关文献基本没有单独的研究。本文通过工程实例对核心筒的2种施工方法进行系统研究，对比其经济优越性、施工难易性和工期贡献性，为后续逆作法施工项目核心筒的施工方法提供参考。

1 工程概况

1.1 建筑概况

南京正荣G64项目B地块工程位于南京市建邺区河西奥南板块，东至吴侯街，南至江东南路。本项目包括1栋商业楼、4栋塔楼和1栋绿建展馆，并下设3层整体地下室。总建筑面积为29.8万 m2，其中地上面积为19.4万 m2，地下建筑面积为10.4万 m2，如图1所示。

图1 施工效果图

1.2 基坑支护概况

本工程基坑面积约35 690 m2，基坑周长约763 m，北侧2栋塔楼采用全逆作法施工。顺作区基坑采用钻孔灌注桩内加3道钢筋混凝土水平支撑，支撑形式为对撑、角撑和边桁架体系。基坑北侧A、B、C、D段采用地下连续墙作为止水帷幕；其余区域支护桩外采用700 mm厚TRD工法水泥土墙作为止水帷幕。逆作区与顺作区分界处采用φ650 mm@900 mm三轴搅拌桩作为止水帷幕，见图2。

图2 基坑支护

1.3 周边环境

本工程基坑周边环境条件较为复杂，场地北侧为A地块在建高层住宅楼，距基坑边线最近为20.0 m。场地南侧紧邻江东南路北侧绿化带，江东南路中央为有轨电车吴侯街站。南半幅道路下方为地铁S3号线吴侯街站，车站主体距离基坑边线约70.0 m，车站北侧出入口距离基坑边线约15.0 m；基坑边界与有轨电车轨道最近距离为60.0 m；另外，道路及绿化带内分布有多条管道及电缆线，且分布有地下管廊。场地西侧紧邻规划道路（路幅宽约20.0 m），道路对面为金地中心在建项目，下设3层地下室。场地东侧为吴侯街，最近处距离基坑边界为12.0 m。

2 核心筒顺作法施工

2.1 洞口预留设计

核心筒顺作法施工是指在逆作法施工阶段中，主体结构核心筒在逆作地下施工阶段设计为预留洞口，用于下料口或取土口，待底板施工完成后，再将核心筒从底板部位顺作至上部结构设计预留层，随后再按照正常施工工序进行主体结构施工。

由于采用核心筒顺作法施工，核心筒部位为预留孔洞，为保证基坑土体侧压力的传递，将基坑变形控制在有效数值范围内，地下室核心筒预留洞口部位需采取加固措施。通常情况下，可采取对各楼层板洞口部位的边梁加宽并增加截面配筋率、洞口边梁设置为加腋梁、洞口4个角部设置加腋板、洞口角部设置支撑梁等技术措施。该部分加固在后续进行封板施工时应破除。

对于地上结构核心筒部位，由于不受土体侧压力等水平作用力，可按照正常预留洞口进行施工。对于相交接部位，梁板钢筋在洞口部位断开，外露长度为500 mm，后续封板施工采取搭接或者焊接连接。针对本工程采取的加固措施主要为边梁（BL02）加宽至700 mm并增加梁配筋、角部设置550 mm×600 mm支撑梁（ZCL1），见图3。

图3 核心筒顺作法地下室核心筒预留孔洞加固

2.2 施工阶段工况

核心筒顺作法施工工况（图4）如下：

图4 核心筒顺作法施工工况

工况1：桩基及支护施工阶段，按照设计文件要求先后完成地下连续墙、支护桩、一柱一桩、抗拔桩等施工。其中，地下连续墙和一柱一桩施工为逆作法施工关键技术，其质量好坏对逆作法起到关键作用。

地下连续墙既作为支护结构又作为地下室的外墙，其平整度控制、垂直度控制和地下防渗漏控制尤为关键。“两墙合一”的地下连续墙对墙面的平整度要求也比常规地下连续墙要高，其平整度的首要影响因素是泥浆护壁效果，因此可根据实际成槽的施工情况，调整泥浆密度，一般控制在1.18 g/cm3左右。地下连续墙接头形式必须选择防渗性能较好和结构受力好的接头形式，优先选用防水性能较好的刚性接头，接头处设置扶壁柱以及在接头处采用高压喷射注浆加固。一桩一柱不仅发挥着桩和未来地下室柱子承重的作用，而且也是基坑施工时的重要承重结构，其垂直度和成柱质量要比一般工程桩基的要求更高。一桩一柱的关键施工控制主要表现在：成孔垂直度控制、钢管柱的固定和安装、钢管柱的调垂。目前，市场上一柱一桩调垂最常用的方法是激光倾斜仪＋调垂架法。

工况2：支护及桩基完成后，开挖第1层土方，采用明挖方式施工。土方开挖过程中，应安排专人看守指挥，避免挖机作业时触碰一柱一桩，造成一柱一桩垂直度偏差超过设计要求。土方应分层开挖，一柱一桩周边土方应周圈开挖，避免高差过大挤压一柱一桩，导致一柱一桩倾斜。

工况3：首层土方开挖结束后应对基坑土方进行找平，然后浇筑混凝土垫层，用于B0板结构施工支模架搭设。由于B0板荷载较大，B0板结构施工过程中，应注意混凝土环梁的结构施工，环梁尺寸较大、配筋较密且多层钢筋穿插，施工难度较大。

工况4：B0板结构施工完成后，进行上下同步结构施工，即地上主体结构依次施工至设计预留层，地下依次施工B1板、B2板和底板。在进行地上主体结构施工时，2层楼面核心筒部位需搭设型钢悬挑脚手架，用作洞口防护和施工操作平台；地下室依次进行土方开挖及地下结构梁板施工至底板，核心筒部位按照B0板要求进行施工。

工况5：地下室底板施工结束后，核心筒部位结构从底板往上逐层施工，同时穿插完成原核心筒角部加固支撑梁和边梁加宽部位的凿除工作。在此施工过程中，同时拆除型钢悬挑脚手架，因土方开挖时造成的预留钢筋损坏部分应重新植筋。

工况6：核心筒部位结构施工至结构设计预留层后，上部主体结构继续向上施工至封顶。

3 核心筒逆作法施工

3.1 核心筒逆作设计

核心筒逆作法施工是指在逆作法施工中，核心筒部位设计一柱一桩作为竖向受力构件，逆作施工阶段核心筒跟随上部主体结构一起施工。如果本项目采取核心筒逆作设计，每层需增设9根φ600 mm一柱一桩以及9根φ1 100 mm钻孔灌注桩、每层增设9个宽度500 mm、高度1 550 mm混凝土环梁、每层增设12根400 mm×1 500 mm临时转换梁，核心筒逆作法设计如图5所示。

图5 核心筒逆作法设计（单位：mm×mm）

3.2 施工阶段工况

核心筒逆作法施工工况（图6）如下：

图6 核心筒逆作法施工工况

工况1：施工前应先完成支护桩、地下连续墙、一柱一桩、抗拔桩等桩基及支护工程，同时完成核心筒区域新增的9根临时一柱一桩施工，其质量应满足设计要求。

工况2：根据设计要求，完成第1层土方开挖，并完成B0板施工；核心筒区域按照设计要求完成环梁、临时转换梁及结构梁板施工工作。环梁钢筋主筋及腰筋加工成2个半圆环焊接连接，箍筋采取加工成2个L形钢筋焊接连接，环梁圆形模板采取由厂商定制模板施工，环梁钢筋应优先框架梁钢筋施工。

工况3：根据要求，B0板完成后，上部结构依次施工至设计预留层，地下室依次进行土方开挖及地下结构梁板施工至底板，核心筒结构与上部结构和地下室同时施工。

工况4：待底板施工完成后，地下室各层进行竖向结构施工，同时上部结构继续施工至封顶。

4 优缺点分析

4.1 经济性分析

核心筒顺作法施工增加工作量主要如下：

1）增加核心筒预留时，施工缝处钢丝网模板支设及拆除、施工缝凿毛及清理工作，每层共22 m2，3层共66 m2。

2）洞口定制化防护每层80 m，共240 m。

3）每层增加4个550 mm×600 mm角撑，约需增加混凝土13 m3，共计39 m3。

4）增加上部结构处型钢悬挑脚手架搭设1 400 m2。

核心筒逆作法施工增加工作量主要如下：

1）增加9根临时钢柱，直径600 mm，壁厚16 mm，单根总长14.9 m，且需插入基础顶面以下4 m，约需增加混凝土量36 m3，钢材质量39 t。同时还需增加9根直径1 100 mm灌注桩，后期拆除工作量另计。

2）每层增加12根临时400 mm×1 500 mm转换梁，扣除与原设计墙梁重叠部分，约需增加混凝土梁55 m3，后期拆除工作量另计。

3）每层增加12个混凝土环梁，共36个，后期需拆除。

通过上述工作可知，综合各相关工作的单价，核心筒顺作法施工经济性比核心筒逆作法施工经济性优越。

4.2 施工难易性分析

从上述增加的工作量可知，核心筒顺作法增加的施工内容均为常规性施工，但核心筒逆作法施工所增加的钻孔灌注桩、一柱一桩、环梁等施工作业均为专业性较强的工作，其施工技术难度远大于核心筒顺作法施工。但核心筒顺作法时，可以利用核心筒的预留洞口作为下料口，地下室施工所需周转材料、钢筋等可以从下料口吊至楼层面，从而减少了材料倒运工作。综合考虑，核心筒顺作法施工容易程度要优于核心筒逆作法施工。

4.3 工期贡献性分析

当采用核心筒顺作法施工时，核心筒部位均为预留洞口，待底板施工完成后，再施工核心筒至上部结构预留层，延长了后续主体结构施工周期。以本工程为例，3层地下室核心筒部位施工及地上5层核心筒结构，地下室每层核心筒施工时间为7 d（破除角部支撑梁2 d，结构施工5 d），共3层，需21 d；地上核心筒每层施工5 d，共5层，需25 d，总计46 d。

当采用核心筒逆作法时，核心筒随上部结构同时施工，待地下室底板施工完成后，即可进行上部结构施工，减少了上部结构施工的等待时间。以本工程为例，施工一柱一桩增加6 d，对比核心筒顺作法地下室结构板的施工工期每层需延长4 d，地下室3层结构施工，延长工期共12 d；上部结构施工同比每层增加2 d，共延长工期10 d；考虑后续破除时，不占施工关键线路工期，破除工期不予考虑；考虑对挖土方的影响，每层增加1 d，共3 d，总计31 d。

通过二者对比，核心筒逆作法施工对于项目整体工期的贡献要优于核心筒顺作法施工。

5 结语

逆作施工核心筒顺作法施工技术丰富了逆作法施工方法，使逆作法施工变得多样化。同时通过优缺点对比，为后续同类工程施工策划和设计策划提供了重要的借鉴意义，将推动逆作法施工在未来得到更广泛的应用。