巖土工程師輔導(dǎo)：工程逆作法施工技術(shù)

　　1.概述

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國建成的高層建筑累計(jì)已超過1.3億平方米，高度超過100m的超高層建筑已超過200幢。高層建筑最深的地下室基坑為6層，深度-26.2m.國外已達(dá)13層。深基坑支護(hù)方法很多，而且有的方法尚在不斷發(fā)展之中，每一種基坑支護(hù)都有各自的適用條件和一定的局限性。所以，對施工方案的選擇應(yīng)慎之又慎，否則一旦出現(xiàn)深基坑支護(hù)倒塌事故，不僅給工程造成重大經(jīng)濟(jì)損失，還對周圍環(huán)境造成不良影響。逆作法就是一項(xiàng)近幾年發(fā)展起來新興的基坑支護(hù)技術(shù)。它是施工高層建筑多層地下室和其他多層地下結(jié)構(gòu)的有效方法。在國外如美、日、德、法等國家，已廣泛應(yīng)用，收到較好的效果。例如：日本的讀賣新聞社大樓，地上9層、地下6層。采用逆作法施工，總工期只用22個(gè)月，與日本采用傳統(tǒng)施工方法施工的類似工程相比，縮短工期6個(gè)月。又如美國芝加哥水塔廣場大廈，75層、高203m，4層地下室，用18m深地下連續(xù)墻和144根大直徑灌注樁作為中間支承柱，用逆作法進(jìn)行施工，當(dāng)該工程地下室結(jié)構(gòu)全部完成時(shí)，主樓上部結(jié)構(gòu)已施工至32層。

　　雖然逆作法的施工工藝和相關(guān)理論都取得一定成果，應(yīng)用也有一定的普及，但目前仍作為一種特殊施工方法應(yīng)用，主要用于對工程有特殊要求，或用傳統(tǒng)方法施工滿足不了要求而又十分不經(jīng)濟(jì)的情況下。

　　2. 原理

　　先沿建筑物地下室軸線或周圍施工地下連續(xù)墻或其他支護(hù)結(jié)構(gòu)，同時(shí)建筑物內(nèi)部的有關(guān)位置澆筑或打下中間支承樁和柱，作為施工期間于底板封底之前承受上部結(jié)構(gòu)自重和施工荷載的支撐。然后施工地面一層的梁板樓面結(jié)構(gòu)，作為地下連續(xù)墻剛度很大的支撐，隨后逐層向下開挖土方和澆筑各層地下結(jié)構(gòu)，直至底板封底。同時(shí)，由于地面一層的樓面結(jié)構(gòu)已完成，為上部結(jié)構(gòu)施工創(chuàng)造了條件，所以可以同時(shí)向上逐層進(jìn)行地上結(jié)構(gòu)的施工。如此地面上、下同時(shí)進(jìn)行施工，直至工程結(jié)束。

　　3. 逆作法分類

　　(1)全逆作法：利用地下各層鋼筋混凝土肋形樓板對四周圍護(hù)結(jié)構(gòu)形成水平支撐。樓蓋混凝土為整體澆筑，然后在其下掏土，通過樓蓋中的預(yù)留孔洞向外運(yùn)土并向下運(yùn)入建筑材料。

　　(2)半逆作法：利用地下各層鋼筋混凝土肋形樓板中先期澆筑的交叉格形肋梁，對圍護(hù)結(jié)構(gòu)形成框格式水平支撐，待土方開挖完成后再二次澆筑肋形樓板。

　　(3)部分逆作法：用基坑內(nèi)四周暫時(shí)保留的局部土方對四周圍護(hù)結(jié)構(gòu)形成水平抵擋，抵消側(cè)向壓力所產(chǎn)生的一部分位移。

　　(4)分層逆作法：此方法主要是針對四周圍護(hù)結(jié)構(gòu)，是采用分層逆作，不是先一次整體施工完成。分層逆作四周的圍護(hù)結(jié)構(gòu)是采用土釘墻。

　　4. 工藝特點(diǎn)

　　(1)可使建筑物上部結(jié)構(gòu)的施工和地下基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工平行立體作業(yè)，在建筑規(guī)模大、上下層次多時(shí)，大約可節(jié)省工時(shí)1/3.

　　(2)受力良好合理，圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形量小，因而對鄰近建筑的影響亦小。

　　(3)施工可少受風(fēng)雨影響，且土方開挖可較少或基本不占總工期。

　　(4)最大限度利用地下空間，擴(kuò)大地下室建筑面積。

　　(5)一層結(jié)構(gòu)平面可作為工作平臺，不必另外架設(shè)開挖工作平臺與內(nèi)撐，這樣大幅度削減了支撐和工作平臺等大型臨時(shí)設(shè)施，減少了施工費(fèi)用。

　　(6)由于開挖和施工的交錯(cuò)進(jìn)行，逆作結(jié)構(gòu)的自身荷載由立柱直接承擔(dān)并傳遞至地基，減少了大開挖時(shí)卸載對持力層的影響，降低了基坑內(nèi)地基回彈量。

　　(7)逆作法存在的不足，如逆作法支撐位置受地下室層高的限制，無法調(diào)整高度，如遇較大層高的地下室，有時(shí)需另設(shè)臨時(shí)水平支撐或加大圍護(hù)墻的斷面及配筋。由于挖土是在頂部封閉狀態(tài)下進(jìn)行，基坑中還分布有一定數(shù)量的中間支承柱和降水用井點(diǎn)管，目前尚缺乏小型、靈活、高效的小型挖土機(jī)械，使挖土的難度增大。但這些技術(shù)問題相信很快會(huì)得到解決。

　　5. 經(jīng)濟(jì)效益

　　采用逆作法，一般地下室外墻與基坑圍護(hù)墻采用兩墻合一的形式，一方面省去了單獨(dú)設(shè)立的圍護(hù)墻，另一方面可在工程用地范圍內(nèi)最大限度擴(kuò)大地下室面積，增加有效使用面積。此外，圍護(hù)墻的支撐體系由地下室樓蓋結(jié)構(gòu)代替，省去大量支撐費(fèi)用。而且樓蓋結(jié)構(gòu)即支撐體系，還可以解決特殊平面形狀建筑或局部樓蓋缺失所帶來的布置支撐的困難，并是受力更加合理。由于上述原因，再加上總工期的縮短，因而在軟土地區(qū)對于具有多層地下室的高層建筑，采用逆作法施工具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。一般可節(jié)省地下結(jié)構(gòu)總造價(jià)的25%～35%.

　　6. 環(huán)境效益

　　(1)噪音方面：由于逆作法在施工地下室時(shí)是采用先表層樓面整體澆筑，再向下挖土施工，故其在施工中的噪音因表層樓面的阻隔而大大降低，從而避免了因夜間施工噪音問題而延誤工期。

　　(2)揚(yáng)塵方面：通常的地基處理采取開敞開挖手段，產(chǎn)生了大量的建筑灰塵，從而影響了城市的形象;采用逆作法施工，由于其施工作業(yè)在封閉的地表下，可以最大限度的減少揚(yáng)塵。

　　7. 社會(huì)效益

　　(1) 交通方面：由于逆作法的采取表層支撐，底部施工的作業(yè)方法，故在城市交通土建中大有用武之地，它可以在地面道路繼續(xù)通車的情況下，進(jìn)行道路地下作業(yè)，從而避免了因堵車?yán)@道而產(chǎn)生的損失。

　　(2)采用了逆作法，+0.00層平板結(jié)構(gòu)先完成，可以利用結(jié)構(gòu)本身作內(nèi)支撐。由于結(jié)構(gòu)本身的側(cè)向剛度是無限大的，且壓縮變形值相對圍護(hù)樁的變形要求來講幾乎等于零。因此，可以從根本上解決支護(hù)樁的側(cè)向變形，從而使周圍環(huán)境不至出現(xiàn)因變形值過大而導(dǎo)致路面沉陷、基礎(chǔ)下沉等問題，保證了周圍建筑物的安全。

　　(3)采用逆作法施工，地下連續(xù)墻與土體之間粘結(jié)力和摩擦力不僅可利用來承受垂直荷載，而且還可充分利用它承受水平風(fēng)力和地震作用所產(chǎn)生建筑物底部巨大水平剪力和傾覆力矩，從而大大提高了抗震效應(yīng)。我國是個(gè)地震多發(fā)區(qū)，對地震的防治是必不可少的，從建筑業(yè)角度來說，采用適宜的施工工藝便可將地震帶來的危害降低到最小，逆作法施工便具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，所以在深基坑支護(hù)中大量運(yùn)用逆作法具有廣泛的社會(huì)效益。

　　8. 國內(nèi)應(yīng)用及前景

　　推廣應(yīng)用逆作法，能夠提高地下工程的安全性，可以大大節(jié)約工程造價(jià)，縮短施工工期，防止周圍地基出現(xiàn)下沉，是一種很有發(fā)展前途和推廣價(jià)值的深基坑支護(hù)技術(shù)，在遼寧、上海、廣州這類地區(qū)應(yīng)用逆作法施工高層建筑深基坑較多。較典型的有上海特種基礎(chǔ)工程研究所辦公樓，位于上海西南角徐家匯天鑰橋路。該建筑物地下2層，地上5層，底板埋置深度為-7.30m.為了探索基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與上部結(jié)構(gòu)同時(shí)施工，以期縮短施工總工期，大樓采用了逆作法施工技術(shù)并取得了成功。

　　又如，由上海第二建筑工程公司施工的恒積大廈工程以逆作法施工地下4層、地上22層，基坑深17m，施工僅用了5個(gè)月，整個(gè)工期明顯加快，并減少支撐費(fèi)用400萬元，周邊管線沉降僅為15mm，四周道路及民房位移均在5mm以內(nèi)，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。由此在上海地區(qū)掀起了一股逆作法熱，其后相繼有明天廣場、京沙住業(yè)大廈等數(shù)十項(xiàng)工程采用逆作法施工。

　　目前，逆作法已頒列入2001年頒布的中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范;各地也陸續(xù)公布了地下室逆作法施工工法(YJGF02-96)和(YJGF07-98)，由此可說明逆作法施工已日趨成熟，其在深基坑支護(hù)中的前景樂觀。如果說上個(gè)世紀(jì)是逆作法起步時(shí)期，緊接著在全國范圍內(nèi)迅速發(fā)展和大量應(yīng)用之后，如今它正處于技術(shù)成熟期，將會(huì)有更大發(fā)展的全盛時(shí)期。

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