多层地下工程逆作法施工实例分析

多层地下工程逆作法施工实例分析
摘要：逆作法施工是利用地下室的楼盖结构、梁、板、柱和外墙结构作为基坑围护结构和基础施工的支撑结构，在坑内的水平支撑体系和围护体系由上而下进行地下室结构的施工，与此同时可进行上部结构的施工。

本文结合工程实例，详细介绍了复杂条件下地下连续墙、大直径逆作板墙深井扩底灌注桩、一层半一逆作、储土区域设专用提土设备及一个接力转土出土相结合、管网降压抗浮排水等关键技术。

关健词：地下室; 一层半一逆作; 地下连续墙; 降水;
Abstract: the top down construction is to use the basement floor structure, beam, plate, column and external wall structure as pit supporting structure and foundation construction of the support structure in the pit level support system and retaining system in the basement of the structure under construction, and at the same time for the upper structure construction. Combining with the project example, a detailed account of the complex conditions underground continuous wall, large diameter of the top-down slab wall of filling pile, a deep well expansion of the top-down, store and a half a soil area special mention soil set equipment and a relay turned earth combination, and the pipeline step-down unearthed anti-uplift drainage key technology.
Keywords: the basement; A layer of half a top-down; Underground continuous wall; Precipitation;
引言：逆作法又称逆筑法，是同传统施工方法相对而言的。

它是在周围支护结构和中间支撑柱完成后，一边分层开挖土方，一边由上而下分层浇筑地下室主体结构，利用结构本身形成刚度较大的基坑支护体系，承受土压力和水压力，省去了施工临时支护；而同时在地下室顶板上部，则按常规方法以此向上完成各结构层施工，直到地下室大底板达到设计强度前所允许的最高楼层。

由此可见，逆作法在施工地下室各层结构时，正好与常规作法相反，不是由下向上施工，而是反其道而行之，由上而下逆序施工，因此称为逆作法。

1 工程概况
某商业中心工程总用地面积5 082. 019m2，地下5 层，地上39层，总建筑面积78056m2，建筑高度192m。

基坑深度为23.15m，局部深31m，塔楼桩基为大直径逆作板墙扩底灌注承压桩24根，桩身直径2400～3200mm，桩深50～60m;裙楼桩基为33根柱下抗拔桩及21根纯抗拔桩，桩身直径1400mm，桩身空孔直径2400mm，为全钢结构。

2 施工条件
本工程原来为一废弃的基坑，工程桩为间距3000mm×3000mm旧冲孔排桩，冲孔桩支护。

同时原设计支护冲孔桩在基坑内，旧桩冲孔排桩桩顶标高在－10m 左右，而现基坑底标高为－23m，因而旧工程桩和支护桩全部要凿除。

场地浅层土以人工填土和淤泥层为主，均为软弱土层，工程性能差，基坑开挖过程易产生较大变形;浅层人工填土透水性好，易发生坑内涌水问题。

3 主要施工技术
3. 1 特殊地质条件下地下连续墙施工技术
3. 1. 1 地下连续墙施工技术
由于本工程地处商业与居住的繁华地段，两面距民房最近不足1m，场地狭小，且距江边不足50m。

在这种特殊地质条件下，基坑支护采用地下室两墙合一地下连续墙施工技术，在距民房不足1m地段处，基坑北侧、东侧临近居民住宅地下连续墙槽段外先行施工一排旋喷桩加固民房基础土体，再进行地下连续墙施工。

旋喷桩采用600mm@500mm，二重管注浆工艺，桩顶标高－0.65m，桩底标高－11.65m。

地下连续墙厚1000mm，总深度为32～34m，墙身混凝土强度等级为C30，抗渗等级为P10，嵌固深度为:进入强风化层嵌固深度不少于8.0m。

本工程地表以下平均21m以下为强风化岗岩，局部进入中风化岩石层，土质硬度较大且呈相互交错分布，用成槽机无法正常挖掘，根据现场实际情况采用成槽机+冲击钻相结合的施工技术。

采用深井降水，场内共布置12眼降水井，降水分3个阶段进行:①降低上层潜水，地下水位控制在地下室底板标高－23.200m;②降低下层裂隙承压水，地下水位控制在地下连续墙底约－34.000m;③水位控制在深井成桩深度下3～5m，降水过程中提高降水井的施工质量，特别是洗井质量，采用空压机洗井，冲破井外泥皮。

3. 1. 2 基坑地下连续墙施工监测技术
监测点布置为监测因场内降水引起的地下连续墙变形，项目部编制专项监测方案，在基坑周边设置沉降变形监测点65个，分布在距离地下连续墙外40m 范围内。

基坑地下连续墙顶梁面位移变形监测点5个，水位观测井5个，地下连续墙体钢筋应力计24个，测斜管7根，共涉及连续墙8个槽幅和基坑周边，槽幅分别为F1-5，B1-6，B2-2，C1-2，D1-2，D2-1，E1-6，A2-3，具体监测点布置如图1 所示。

图1监测点平面布置示意
2 ) 现场监测情况根据监测数据，开工至桩基工程结束累计沉降一般在23mm，最大沉降26mm。

基坑东侧沉降:15～25mm，西侧沉降11～13mm，北侧沉降:10～12mm。

建筑物沉降基本表现为均匀沉降，如东侧10～13号测点沉降量分别为－22，－22，－26，－22mm;当逆作板墙深井灌注桩施工至扩大头位置时，沉降初现加剧:表现为前期沉降反映不明显，每周发生沉降均＜3mm，逆作板墙深井灌注桩施工至扩大头位置时，出现加剧现象，东侧有17个点沉降5～9mm;北侧共有4个点达5～6mm。

3) 监测预警条件①当周边建筑累计沉降达30mm时，应及时组织甲方、监理、施工、设计及有关专家论证预警措施，决定对策;②当周边建筑物因沉降出现险情，危及人身生命财产安全时，应停止深井灌注桩的施工，停止抽水;③补水设计准备:周边建筑未危及人身生命财产安全但反响强烈，累计沉降达30mm 时，差异沉降达2cm时，可考虑补水方案，经论证后再实施。

4) 沉降控制措施①加快工程进度，缩短深井降水施工时间，每井完成后浇筑混凝土，减少抽水量; ②每期观测点沉降量≥3mm 时，即加密观测，缩小观测周期; ③累计沉降超过25mm 时，向地下连续墙外再延伸观测10m以上，确定影响范围; ④对周边建筑物建立每周裂缝观测，出现异常观测现象时，改为每2d观测一次; ⑤暴雨前后增加观测，确定沉降变化情况。

5) 补水应急预案①由有资质的单位设计补水方案; ②沿东、北侧地下连续墙每隔5～6m设置补水井1眼，约18～20眼，补水目标层为强风化地层; ③设置3个回灌水箱，每个容量1m3，高度8～10m，每井设置阀门与水表，计量控制补水。

3. 2 大直径逆作板墙深井扩底灌注桩施工技术
在已施工完成间距3000mm×3000mm旧冲孔排桩及复杂地质条件下，采用3.2m、长55～60m，扩大头直径6.8m逆作板墙灌注桩施工技术。

桩顶标高－23.200m以下桩直径为2.4～3.0m，桩顶标高以上桩直径为3.2m(此部分为空孔)，以满足逆作法钢管柱安装空间的需要;逆作板墙为250mm厚钢筋混凝土圆形环板墙，采用人工分节段取土成孔，取土之后随之分段施工圆形环板墙。

在桩侧逆作板墙预设钢筋土钉，通过对桩侧后注浆，致使固结后的土体、土钉及逆作板墙与桩身形成整体协同作用，成为整体受力体系; 同时采用桩底水平环状后注浆和扩大头后期后注浆新技术。

3. 3 一层半一逆作施工技术
逆作法施工一般采用一层一逆作和二层一逆作施工方法，由于采用一层一逆作施工进度比较慢，施工难度大; 而二层一逆作是较为理想的方法，但经过设计复核计算，原设计的地下连续墙变形超过设计值; 创新性使用一层半一逆作施工技术，即中间部分土方开挖后深度为2层，四周土方开挖深为1层，形成一层半一逆作的盆式土方开挖方法，既为逆作施工提供了较大操作空间，又确保了基坑支护安全稳定; 同时也节约了工程成本。

一层半一逆作施工土方开挖分为如下6 个阶段。

1) 第1阶段为首层正作(明挖)出土阶段。

为确保基坑安全，基坑周边10m 宽先开挖至－2.950m，中部按盆式开挖至－7.050m，保证土方一次开挖到位，两层土面标高之间按照1∶1进行放坡开挖。

2) 第2～3阶段采用1个提土设备口和1个挖机转运出土方式出土。

第2阶段中心部位开挖至－10.750m;基坑四周边坡部分开挖至－7. 050m。

开挖完成后进行地下1层梁板结构施工。

第3阶段中心部位开挖至－14.450m(地下3层板下1.0m处);基坑四周边坡部分开挖至－10.750m(地下2层板下1.0mm处)。

开挖完成后进行地下2层梁板结构施工。

3) 第4～6阶段采用逆作(暗挖)出土阶段，采用2个提土设备口方式出土和1个接力转土出土。

第4阶段中心部位开挖至－18.200m(地下4层板下1.0m处);基坑四周边坡部分开挖至－14.450m(地下3层板下1.0m处)。

开挖完成后进行地下3层梁板结构施工。

第5 阶段中心部位开挖至－23.00m(地下室底板处);基坑四周边坡部分开挖至－18.150m(地下4层板下1.0m处)。

开挖完成后进行地下4层梁板结构施工。

地下4层梁板结构安装施工完毕后，开始第6阶段土方开挖，主要是开挖基坑四周10m宽的反压土及边坡部分的土体，开挖至－22.300m(裙楼地下室底板处)。

开挖完成后进行地下室垫层及底板施工。

3. 4 储土区域设专用提土设备出土及1 个接力转土出土相结合施工技术
逆作法施工关键在于土方暗挖及出土技术，现阶段暗挖多采用土方车开至作业面、皮带传输或履带式抓斗取土等方式，以上方式对结构施工影响较大、存在出土不稳定或施工成本高等情况。

为克服现有技术的不足，采用一种安全、高效、快捷出土，施工限制少的逆作法地下暗挖工程专用提土设备，在提土吊车旁设有储土区域; 可将土方从提土井道通过装车、垂直提升、水平行走，直接自动卸载在土方车上，因城市限行时段未及时转运的土方量可以卸载在下沉式的储土
区域，然后用挖掘机在首层进行转土和装土。

同时也发明了一种具有施工简单、出土成本低、使用安全、高效、快捷等优点的逆作条件下深基坑平台接力出土方法。

通过运用配有储土区域专用提土设备及 1 个接力转土出土相结合施工技术，大大提高了本工程出土速度，节省了工期和工程成本。

3. 5管网降压抗浮排水施工技术
在逆作法施工的地下室中，裙楼抗拔桩预应力筋的张拉工序制约地下室底板的施工进度，往往为加快逆作施工进度，交换地下室底板和裙楼抗拔桩预应力筋的张拉施工工序，此时裙楼抗拔桩预应力筋未张拉，也未与底板连成整体，无法起到抗浮作用。

采用管网降压抗浮排水施工技术( 见图2) 。

该技术解决了先施工地下室底板再进行抗拔桩预应力后张拉施工带来的地下水给地下室底板的不利上浮力，能够有效地控制地下水位一直维持在底板之下，使底板不受或仅受很小的水浮力，合理地抵抗地下水抗浮力作用; 同时避免二次封堵降水井造成渗水隐患及浪费资源等技术难题。

图2管网降压抗浮排水示意
4 技术经济效益分析
1) 将一层半一逆作施工与常规两种施工方法比较，很显然一层一逆作施工工期成本和工期都最大，故只需将一层半一逆作施工与二层一逆作施工方法比较。

通过比较分析，二层一逆作优于一层半一逆作在于其提供的是全部施工范围内整2 层施工操作空间，而一层半一逆作四周边10m 宽度施工范围为 1 层操作空间，其他部分为 2 层施工操作空间。

同时由于一层半一逆作施工技术采用了2 个配有储土区域专用提土设备出土及 1 个接力转土出土相结合施工技术，大大提高了出土施工速度，使得 2 种方法施工工期基本差不多。

但若本工程采用2 层一逆作，需增加地下连续墙的厚度和配筋来满足地下连续墙承受 2 层空间土的压力，经过测算分析，地下连续墙的工程造价需增加约15% ，本工程地下连续墙的工程造价为 1 980 万元，故采用二层一逆作需增加工程造价297 万元。

2) 本综合施工技术采用一种管网降压抗浮排水装置，解决了地下水对裙楼地下底板的抗浮问题。

交换地下室底板和裙楼抗拔桩的张拉施工工序，不用等裙楼抗拔桩承台施工时间、承台混凝土龄期强度时间和预应力张拉时间等，经过比较分析可知为本工程节省建设工期60d。

节省工期60d 的经济效益为105. 5 万元。

通过比较、测算和分析，总经济效益: 297 +105. 5 = 402. 5 万元。

采用一层半一逆作施工技术大大加快了施工进度，为整个建设工期可节省至少3-4个月，
同时为业主带来超千万元的社会经济效益。

5 施工效果
整个工程采用一层半一逆作施工技术，施工进度基本按计划完成，5 层地下室逆作施工时间仅6个月，该技术为顺利实现地下室按时完成提供了强有力的技术支撑和保障。

6 结语
一层半一逆作施工技术是一种新的施工技术，它与传统的逆作法施工的不同在于中间部分土方开挖后深度为 2 层，四周土方开挖深为 1 层，形成一层半一逆作的盆式土方开挖方法。

它解决了在已施工完成间距 3 000mm × 3 000mm 旧冲孔排桩及旧支护桩条件下施工的难题，同时解决了一层一逆作地下逆作操作空间偏小和不够问题，也解决了在软土地基中二层一逆作需增加支护结构造价问题。

该技术同时应用了逆作板墙壁深井灌注桩成套施工技术、带储土区的专用提土设备、平台接力出土、大吨位塔式起重机超深基础、管网降压抗浮排水装置等技术创新。

该施工技术适用于逆作法施工的3 层以上的地下室工程，特别适用于在已施工桩基础工程、地质复杂、持力层岩性和埋深差异大、场地特别紧狭窄的条件下大直径、大承载力、超深地下室工程，具有广阔的推广应用前景。

参考文献:
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