建筑工程逆作法施工技术的工程应用

　　近些年来，我国一些城市的高层建筑越来越多，对深基坑的开挖支护技术也提出了一些新的要求。逆作法是施工高层建筑多层地下室和其他多层地下结构的有效方法。在进行设计和施工时，使地下结构与围护结构相结合。通过建筑施工实践证明，利用逆作法施工开挖深度大的多层地下结构是十分有效的。高层建筑应用逆作法，可以提高地下工程的安全性，节约工程造价，随着逆作法在全国范围内迅速发展和大量应用，将会有更大的发展空间。

　　1工程概况

　　广州富力盈隆广场工程占地近9380㎡，总建筑面积94800㎡，其中地下总建筑面积19700㎡。该建筑物平面布局呈L型，由一栋28层99.9米高及屋顶5米高写字楼(框架—剪力墙结构)、两栋38层131.4米高酒店式公寓及六层30.3米高的综合酒店式商业配套裙楼(框架结构)组成。

　　整个工程均为桩基础，主楼和裙楼地下三层大型停车场，地下三层地面设计标高为-12.200m，基础梁板厚度为1.50m，其基底设计标高为-13.800m，室内外高差按0.30m考虑，坑深为13.50m。建筑物地上部分北、东两侧退线较大，考虑地下室外扩因素，距地界距离除东北角外基本大于5.0m;两侧毗邻顺驰上谷商业街工地，距地界最小处约为2.46m;南侧退地界距离约为8.40m;西南角局部相邻5层居民楼最小距离约为13.80m,距违章平房为12.3m。

　　2工程方案

　　2.1部分逆作与顺作结合施工方案

　　从负一层分界线向下施工，而不向上进行施工。适合行人或堆场的要求的工程，满足本工程场地小无作业操作面的特点。顺逆结合可以充分利用逆作法和顺作法的各自优势。当场地足够大时，可以解决挖土和运土的问题，目前应用于本工程条件已取得较好的结果。

　　1)一顺一逆方案采用了主楼顺作、裙房逆作的方案，裙房的逆作过程为主楼的挖土提供支撑，而主楼位置又为逆作的出土提供方便，取得一举两得的效果。在该方案中有顺作、有逆作、有二明一暗的施工，其优点是有效解决基坑的支护问题，又可以解决土体的外运问题，使顺逆的优点得到充分的体现。

　　2)逆作法的挖土与总体方案，挖土及运土方案主要有各种大小挖土机械、挖运结合的方案，配大小机械挖土、运土方案，人工挖土及运土方案，专门挖土运行的逆施法运土方案。中心岛及机械结合的挖、运土方案是逆作法最为理想的挖运土方案，它使得逆作法施工挖运可以达到与顺作法施工相同的出土速度。

　　2.2水平支撑体系形成

　　为了满足以上条件和考虑各种因素，选择逆施法、正施法相结合。利用负一层、负二层结构平面作为水平支撑体系，裙房部分逆施、主楼及写字楼正施，自然形成大出土口，便于挖土工程水平及垂直运输需求。

　　1)平面形成两个“窗口区”，便于挖土作业。

　　2)减短钢筋混凝土梁支撑长度，快将大基坑划分成若干基坑作业面，减少基坑的早期变形。

　　2.3围护支撑体系特点

　　地下室范围几乎占满建筑红线全部范围，围护桩和工程桩相距0.2m，这就要求围护桩和工程桩垂直水平精度能够有效控制。在基坑西侧部分，为车道斜坡，板宽窄刚度较弱，是整个支撑体系中薄弱环节：

　　1)采用临时平板支撑形成封闭支撑围护体系

　　2)基坑内侧在进行水泥压密注浆(宽度为5.5m，深度20m，面积110m2范围)对被动区土体进行加固。

　　3)设置水平斜支撑增加水平刚度。(图1)

设置水平斜支撑增加水平刚度

　　3施工工艺流程

　　连体排桩→支撑桩和工程桩两桩合一→压顶帽梁→开挖第一层土到负一层梁板底(-5.1m)→完成负一层裙房梁板结构支撑并开挖到负二层梁板底(-9.10m)→完成负二层裙房梁板结构支撑，同时盆式开挖→完成公寓底板浇筑→正施核心主楼同时开挖裙房底板土方→施工裙房底板。

　　4关键技术的控制

　　4.1咬合桩列式墙地连墙

　　采用Φ920@920桩列式连排钻孔灌注桩外加高压旋喷法止水帷幕支护体系，采用咬合桩列式墙地连墙去止水挡土，使围护与主体分离。在基坑南侧围护桩的外侧，用高压旋喷法止水帷幕二道止水，并与围护桩立体咬合整体体系。

　　4.2一柱双桩承载

　　本工程采用“一柱双桩承载”承受上部结构重量、地下三层结构自重、以及施工荷载总和。地下室柱断面几何尺寸，不能满足包容格构柱几何尺寸，采用两根桩共同承担由一柱传下的荷载，削弱变形产生差异，使载荷均匀分配各桩，使逆作法施工的安全性大大提高。该格构支承柱在逆作法施工完成后拆除由永久混凝土柱替换。

　　4.3正、逆作法施工中的挖土控制

　　1)挖土和运土、出土等土方工程是逆作施工的重要环节，本工程总土方量为8.58万m3，采用：负一层正施开挖，出土量为3.11万m3，占总出土量的36.3%，写字楼部分正施作为大出土口，设计为车道，土方运行车直接驶入基坑运土，以提高功效。

　　2)中间公寓部分采用盆式开挖，大开挖加快了土方的施工功效。

　　3)周围逆作施工部位有梁板顶盖的部分，挖土难度大，周期长，是本工程工期进度控制的关键因素，同时也是施工安全变形产生的主要因素，挖土时采用0.15m3、0.4m3小型挖土机与人工开挖相组合施工，地下水平运输采用以运行车运输为主，人力拖车为辅直接运出工地。

　　4)写字楼部分作为最后挖土收头部分，采用钢管支撑和混凝土支撑相结合的混合体系，正施施工先撑后挖，撑一步挖一步，共设两道施工体系，

　　5)挖土工艺设计作业由信息化施工，统一控制挖土的位置和速度，以提高挖土的流程和效率，使土方工程在可控的范围内操作。(图2)

　　4.4楼板沉降差异控制和围护监测

　　本工程逆作法是先施工裙房地下室梁板体系，后施工基础大底板，所以工程桩在施工前期部分受力。部分受力的工程桩由土方开挖引起基坑内土体的向上产生回弹，因此各根主楼桩会有沉降差，会对浇筑的梁板体系产生裂缝，危及主体结构，因此一定要控制沉降差值，设定设计工况计算沉降，逆作法施工顺序，在挖土各个阶段立桩围护墙梁板体系可以正确计算，根据荷载与地基地质指标进行沉降估算，其观测差一般结构允许可以为10~20mm，本工程控制在沉降差≤10mm。

　　施工现场的监测，反馈信息是控制变形，指导施工工序，复核岩土力学的计算模型与实际情况相关性，保证结构安全。信息化施工是非常重要。对围护桩、立柱桩、垂直与水平、地下水位，挖土工艺等进行全面进行动态信息化监测。围护桩墙体沉深度变形观测埋设测斜管，东西两侧各3个点，南北两侧各2个点，共计10个。负一、负二层板内应力板10个，约合388m设置一个点。梁内应力点15个。

　　支承柱沉降上浮观测。周围居民楼沉降及位移监测。观测井兼作回灌井、抽水井。

　　4.5坑内外降水和观测

　　1)微承压水井

　　微承压水主要在埋深16~25m粉质粘土层，用泵直接进入微承压水层，降低水压水头防止坑底出现管涌和隆起，使抽水井抽水不抽泥、降压不减水。

　　2)作潜水降水的大口井

　　基坑内设大口井作潜水降水，需提前做成并进行10天以上的降水过程，才可进行基坑开挖，采用Φ500mm无砂水泥管，外围等粒径碎石，透水直径不小于700mm，井深为20.0m共计17口。深井降水要动态控制，水位定时观测，应始终让水位控制在作业面以下1.0~2.0m左右。

　　3)观测井(兼作回灌井)

　　在西南居民楼设三个观测井(兼作回灌井)在其南侧设观测井(兼作)抽水井，观测施工过程周围环境水文变化，必要时采取北灌南抽等措施达到较为均匀沉降。

　　5结束语

　　高层建筑应用逆作法，能够提高地下工程的安全性，可以缩短施工工期，节约工程造价，防止周围地基出现下沉，当然也存在一些问题，如基坑连续墙和水平支撑的优化设计对土方开挖的影响、连续墙槽段间的渗漏等，需要在工程实践中不断改进。

　　参考文献：

　　[1]将曙杰，逆作法化解高层建筑施工难题[N].北京：中国建设报，2006