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摘要：随着社会经济的快速发展，地下空间开发及利用已成为各个城市发展的热点。逆作法作为基坑支护技术在建筑工程的应用越来越广泛，具有经济性好、工期短及环保等优势。本文主要就建筑工程中逆作法施工技术的分析。
关键词：建筑工程 逆作法 施工技术
一、工程背景
该工程上部结构由1座66层322m的办公塔楼、36.5m的展览馆、1 座 39 层 172 m的酒店塔楼以及 2～4 层裙房组成，普遍设置整体 4 层地下室。整体地下室大致呈矩形，东北角另有小块凸出场地拟建一层地下室用作设备房。围护设计方案中考虑将办公楼塔楼区域划分为 A 区；酒店塔楼及展览馆区域划分为B 区；A 区、B 区以及地铁车站之间的裙楼区域划分为分隔区域 D 区；其他裙楼区域称为 C 区；东北侧设备用房区域为 E 区。
E区基坑为设备用房（锅炉房及控制室），共地下一层，地上部分无建筑。E区基坑面积约为1145m2，长度约为 58.8m，宽度最大约为20.5m，最大挖深9.1m；地下室顶板面标高为-1600m，底板标高为-9 200m，底板厚度为800mm。
1. 基坑周边环境
E区地块北侧为已建成的地铁车站，地铁车站紧贴本工程地下室；东侧邻近隧道；南侧邻近220kV 地下变电站；西北侧紧贴本工程D区已完成地下结构，西南侧为本工程尚未开挖施工的C区。在E区基坑开始施工前，整个E 区地下室周边地下连续墙及内部各分区之间的临时隔断地墙、坑内加固均已完成，场地内部所有工程桩及逆作区域一柱一桩也已完成。其中场地中部办公塔楼区域 A区的地下结构已完成，正在向上施工核芯筒塔楼结构；基地西北角为已完成地下室结构的酒店区域 B区，地上酒店塔楼结构施工已完成；基地北侧 D1区、D3已完成地下一层结构，D2区第一道支撑已完成；C1区目前正在逆作施工首层结构梁板。
E 区基坑与场地周边道路及管线距离均大于1.5倍开挖深度，南侧为变电站内部管线，与基坑距离最近的为两条3×8孔排管，埋深约2 m，相距约为 13495m；西侧与北侧均为已建地下结构，未有市政管线。其中北侧地铁车站以北分布有地铁车站施工前搬迁的管线，距离基坑最近距离超过30m。
总体而言，E 区基坑周边环境较为宽松，其北侧、东侧和南侧分别邻近的地铁车站、隧道和地下变电站，将是E区基坑施工的重点环境保护对象。
2. 基坑逆作法支护体系设计
为避免顺作法工艺中首道支撑拆除后周边围护体产生悬臂工况而造成较大变形的情况，尽可能减小对 E 区基坑北侧地铁车站和东侧新建路隧道结构、南侧变电站的不利影响，确保基坑开挖对其影响在可控制范围内，最大限度节约材料并节约工期，该区基坑可采用框架逆作法进行施工。
E区支护体系主要采用钻孔灌注桩+三轴搅拌桩止水帷幕＋二道支撑的方案：东侧与南侧采用Φ800及Φ900 的钻孔灌注围护桩作为围护结构，钻孔灌注排桩外侧采用Ф850@600三轴水泥土搅拌桩作为止水帷幕（局部高压旋喷加固），E 区基坑内局部深坑采用Ф800@600 高压旋喷桩进行封底加固处理。
因逆作法支撑位置受地下室层高的限制，无法调整高度。如遇较大层高的地下室，有时需另设临时水平支撑或加大围护墙的断面及配筋。所以，E区采用永久混凝土支撑+临时钢支撑的混合支撑方案。坑内竖向设置两道水平支撑系统，其中第一道对撑为钢筋混凝土支撑，采用地下室顶板结构梁作为对撑，角撑为型钢支撑；第二道支撑对撑为钢管撑，围檩为钢筋混凝土结构，混凝土强度等级为C40。其中第一道支撑采用结构梁增大截面后作为对撑，在基坑实施过程中不进行拆除。另外，第二道支撑围檩采用钢筋混凝土结构后，增强了支撑整体性、增加了支撑体系的刚度，有利于基坑开挖过程中，将围护结构和周边环境的变形控制在较小的范围内。
E 区支撑体系的竖向支承系统采用钻孔灌注桩结合角钢格构柱的形式，位于永久结构柱范围内的支承钢立柱留在结构柱中，外包混凝土作为永久支承构件。
二、逆作法施工关键技术
1. 逆作结构梁施工
由于采用框架逆作施工，为保证逆作结构梁浇注质量，底模范围内的土方在永久支撑底设计标高以上300mm 必须采用人工纤土，采用浇筑砼垫层并搭设300mm 矮排架进行支模。底模宽度须大于支撑截面宽每边150～200mm，并且标高一致，表面平整，下方土层密实。混凝土强度必须达到设计强度的80%，方可进行支撑侧面及往下的挖土工作。
为不影响挖土工作，本工程逆作结构梁与顺作楼板分区及钢筋预留技术见图 3 所示。预留筋均设置逆作结构梁上部，梁侧不设置预留筋。梁板叠合区域的钢筋均先行绑扎，避免后期板筋大量“穿插”预留箍筋造成的不便。
2. 关键节点处理
地下逆作结构梁与地下室外墙等永久结构的连接节点应符合永久结构承载及正常使用要求，并做好外墙防水工作。采用两墙合一围护时，逆作结构梁可与围檩直接连成一体，如图4所示；采用临时围护时，逆作结构梁可通过换撑型钢与围檩连接，如图5所示；背景工程顶圈梁与逆作结构梁需有效连接，采用的节点处理方法如图6所示。
3. 土方开挖
E区挖土根据围护支撑情况分三层开挖，由于 E区北侧为已建地铁车站，且与E区共墙。挖土作业按照围护设计要求，在D3区地下结构施工完成后，开始E区基坑土方开挖。
（1）E 区基坑分三层开挖，以每道支撑底标高为分界线，分别为-3200m、-7300m、-10300m。其中第一层、第二层土方采取整体开挖的形式，第三层土方分成若干块按次序进行开挖。
（2）基坑开挖、支撑及垫层施工时应遵循“分层、分块、限时、开挖支撑”的总原则进行，利用时空效应原理，尽量减少基坑无支撑的暴露时间，严格控制基坑变形。挖至基坑底标高后，立即进行垫层和底板施工。
（3）每层每块开挖完成，暴露支撑工作面后，及时安装支撑。待上一道支撑安装完毕后，方可进行下一层土方开挖。
（4）基坑内局部深坑在大底板底标高挖到后，经定位放线后，采用小挖机跟进开挖。
（5）挖土流程和方式应严格按照施工组织设计进行，不得超挖。开挖面的高差应根据每层土方开挖标高确定，并按 1：1.5 左右放坡。立柱周边必须对称掏空，以防立柱受力不均匀。
（6）第二道钢支撑设置完毕后，第三层土方采用分块开挖形式。由基坑西端向东侧退挖，垫层混凝土随挖随浇，将砼垫层作为临时支撑来围护体控制变形。
（7）垫层浇捣结束，立即着手进行 E 区底板和地下结构的施工。
4. 环境保护控制技术
（1）E 区基坑开挖至坑底后，根据变形情况，可将基底垫层调整为 300～400mm、厚度 C40 早强混凝土垫层。同时将垫层厚度及垫层槽钢支撑作为应急预案措施之一，以确保有利的控制坑底附近围护结构的变形，减小对邻近建筑物的附加影响。
（2）每层土方开挖至对应支撑标高之后，在16 h 内完成相应标高的支撑施工，以控制相应区域围护结构无支撑暴露时间，减小因土方开挖和施作支撑之间时间差带来的围护体和周边结构变形。
（3）基坑施工过程中采用信息化施工，施工期间应根据监测资料，及时控制和调整施工进度和施工方法，对施工全过程进行动态控制。
三、结束语
逆作法施工技术成功应用于E 区基坑工程，节约了临时支撑工程材料，减少了固体废弃物排放；作业环境得到了明显改善，减少了照明通风设备的投入，施工速度提高了 30%以上，取得了良好的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]刘国彬，王卫东.基坑工程手册（第二版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.
[2]谢小松.大型深基坑逆作法施工关键技术研究及结构分析[D].同济大学，2007.
[3]徐中华，王卫东，王建华.逆作法深基坑对周边保护建筑影响的实测分析[J].土木工程学报，2009（10）.
论文作者:彭政,何云,吴剑
论文发表刊物:《基层建设》2015年27期供稿
论文发表时间:2016/3/16
标签：基坑论文; 结构论文; 标高论文; 土方论文; 地下室论文; 作法论文; 地下论文; 《基层建设》2015年27期供稿论文;