逆作法施工之重难点控制论述

逆作法施工之重难点控制论述
［摘要］本文对逆作法的施工特点、施工工艺以及施工过程中的重难点控制进行了详细的论述。

［关键词］地铁；深基坑；围护结构；逆作法
对于临近建筑物及周围环境对沉降变形敏感、周边施工场地狭窄、环境保护要求高、地面交通繁忙、工期紧迫的地下建筑工程，譬如高层建筑下的多层地下室、浅埋地铁车站等，可首选逆作法施工技术。

按照对围护结构形成水平支撑方式的不同，逆作法分为全逆作法、半逆作法和部分逆作法。

1逆作法的主要特点
“逆作法”工法的最大特点是利用柱下桩及基坑周边地下连续墙围护做为逆作法施工期间承重地上、地下结构的荷载及其施工荷载，利用地下室楼板，做为基坑施工的支撑。

地下多层逆作法挖土采用地下室首层楼板完成后，由专用取土设备与人力相结合在楼板底下挖土，挖至下一层楼板标高后，浇筑该层楼板结构，然后再用相同方法挖土，浇筑楼板，如此直至地下室大底板完成。

“逆作法”施工土方，采用人力开挖与基坑水平运土，然后由设置在基坑两端的取土口专用取土设备，将挖出的土方提升装车外运。

地下室楼板模采用土模承重，当挖土至标高后做出混凝土垫层，并在模板搁支点上用砂浆找平，直接将模板搁置在砂浆找平层上，挖土、混凝土垫层、砂浆找平，必须按要求严格控制标高误差。

2逆作法施工中的节点设计和施工要求
逆作法施工的结构节点设计，需要满足下列要求：
1）要求既满足结构永久受荷状态下的设计要求，又要满足施工状态下的受荷要求。

即节点设计既要符合结构设计规范的要求，又要满足施工工况受荷条件下的受力要求。

2）节点形式和构造必须在工艺上满足现有的工艺手段与施工能力。

即设计的节点是可行的，可操作的，在满足受力前提下愈简单愈好。

3）节点构造必须满足抗渗防水要求，不要因为节点施工降低了抗渗，造成永久性的渗漏。

4）不要影响建筑物的使用功能，如不能占用过大空间等。

3逆作法施工的重难点
传统的施工多层地下室或地铁车站的方法是开敞式施工，即用支护结构围护后垂直开挖，或用大放坡开挖，挖至设计标高后浇筑钢筋混凝土底板，再由下而上逐层施工地下室结构，待地下结构完成后再进行地上结构施工，但上述施工方法存在一些问题：支护结构的设置存在一定困难，由于基坑很深，支护结构的挡墙长度增大，费用增加；如用井点设备降低地下水时，水位的降低会引起土体固结，使周围地面产生沉降，如不采取特殊措施，亦会危及基坑附近的建筑物、地下管线和道路等。

因此，当采用地下连续墙作多层地下主体结构的外墙时，可采用逆作法施工。

先沿建筑物地下室轴线或周围施工地下连续墙，同时，在建筑物内部的有关位置，浇筑或打下中间支撑柱，然后由上而下逐层开挖土方和浇筑各层地下结构，直至底板封底。

同时，由于地面一层的楼面结构已经完成，为上部结构施工创造了条件。

逆作法的工艺原理见图1。

3.1 土方开挖及运输
土方开挖前应详细察看地质勘查报告，了解地质情况，并根据土层特点与设计要求编制土方开挖的施工方案。

逆作法出土口的数量，主要取决于土方开挖量、挖土工期和出土机械的台班产量。

其计算公式如下：
式中：
nc ———出土口数量；
K———其他材料、机械设备的通过出土口运输的备用系数，取1.2~ 1.4；
V———土方开挖量（m3）；
T———挖土工期（d）；
W ———出土机械台班产量（m3/d）；
材料、设备垂直运输竖井的数量视工程需求确定，一般不少于二个。

土方开挖应预先设计作业图，宜采用小型挖土机与人工挖土相结合，地下连续墙与中间支撑柱周边的土方应采用人工开挖；土方运输宜采用传送带或小型提升设备。

逆作法施工在土方开挖时必须设地下通风、照明和用电设备。

根据柱网轴线和实际通风量的要求按挖土顺序路线预留通风口，通风口间距控制在8m 左右。

梁、板下土方应在混凝土的强度达到设计要求后方可开挖，挖出的土应及时运走，不得堆放在楼板上及基坑周边。

部分逆作法正作部分土方开挖运输时，应对周边竖向围护结构采取防护措施，正、逆作相交部分的边跨土方应进行放坡，放坡系数经计算确定。

3.2 竖向结构施工技术
竖向结构施工技术主要包括中间支撑柱施工技术、混凝土墙施工技术、各层梁板与竖向结构的连接技术三个部分。

中间支撑柱的形式通常有钢筋混凝土柱、劲性混凝土柱、钢管混凝土柱、外包混凝土叠合柱等。

逆作法施工期间在底板浇筑前，中间支撑柱与地下连续墙共同承受地下各层结构自重、上部已完工的结构自重、施工荷载等，是主要的受力构件之一。

设计时它按压弯构件计算，要求施工的定位精度高，规范规定立柱中线与基础中线的允许偏差为±5m m，立柱垂直度误差不得大于柱长的1‰，因此中间支撑柱施工是逆作法施工的重点技术之一。

混凝土墙施工每层水平结构时，相应的上、下层混凝土墙竖向钢筋应预留，即在梁下木撑间填入适当厚度的砂，使混凝土与下部未挖土层隔离。

正作地下室部分剪力墙、内衬墙与下返墙体混凝土连接的方法施工。

如某工程由下而上施工地下室侧墙，先将施工缝处凿毛、校直墙插筋，扎筋、支模，从预留浇灌口处浇混凝土。

当中间支撑柱为H型钢时，中间支撑柱与钢筋混凝土梁板的连接采用钻孔穿钢筋与传力钢板连接的方式。

在顶板和中板底部设置预留孔，以固定梁的牛腿剪力板块，在逆作结构梁板主筋处也设预留孔让主筋穿过接续，承受节点弯矩。

在顶板和中板底处的钢柱上，用螺栓固定的钢牛腿和底板内焊入的剪力键，可将剪力有效地传给钢柱和核心混凝土。

钻孔时每穿过一根钢筋应立即将孔的双面满焊封严，采用钢板传力法时，钢板与型钢宜采用竖向焊接。

地下连续墙与梁节点的连接通常采用传力钢板法，在梁的位置预设钢板，并与梁筋焊接牢固。

地下连续墙与地下室底板连接处应有加强措施，在底板与地下连续墙的接触面设止水条，中间支撑柱与底板连接处，柱子四周设止水环。

3.3 不均匀沉降控制措施
在施工和使用阶段，逆作法墙、柱的地基承载力应满足GB50007- 2002 《地基基础设计规范》的要求，且相邻柱间或柱与相邻侧墙的沉降差不应大于相邻柱间距或柱与相邻墙间距的2‰。

在采用逆作法施工的基坑围护结构中，不均匀沉积的控制措施主要从以下几个方面考虑。

地下连续墙底后注浆技术：通过墙和有关桩底的后注浆，改善墙端土的承载性能，提高墙的竖向承载能力，减小沉降并调整相邻墙、桩尤其是边桩与相邻墙的不均匀沉降。

基坑底土体加固：通过格构形深层搅拌桩等地基加固措施，减小围护结构水平位移，提高基底土体强度和刚度，增强基坑底部稳定性及抗隆起能力。

从而减小结构的不均匀沉降。

考虑结构施工和土方开挖的时空效应：通过合理安排土方的分块开挖及其开挖速度，同时配合上部不同结构部位的施工顺序安排及进度控制，辅以局部节点的压重等措施，以信息化施工监测为手段，达到控制不均匀沉降的目的。

考虑在地下连续墙下或其侧边布桩，减小地下连续墙的沉降。

此外还有对逆作法节点作合理处理，提高支撑立柱施工精度，采取加强桩—墙整体性的辅助措施等。

4工程应用实例
某工程位于广州市中心区，总用地面积22289m2，地上28层，地下3 层，地下室各层标高分别为- 5.4m，- 10m，- 14.1m，基础采用φ1400~2700人工挖孔桩，塔楼部分地下室至地上5层采用钢管柱。

钢管柱采用90t汽车吊分节进行吊装施工，在桩端设定位器，这是一种预先加工的锥形装置，在精确校正其平面位置、高程和垂直度后，与桩钢筋连接和浇筑桩基混凝土，从而牢固地锚固在其中，钢管柱的地步与桩、承台的连接，上部在桩孔面用井字形钢支撑配合在两个垂直方向用经纬仪对中后固定和浇灌1m 高的混凝土，最后将钢柱外壁与桩护壁之间的空隙回填砂，将钢柱固定。

钢管柱混凝土采用高抛法结合高频棒振捣的浇筑方法，每浇灌约1.5 方就采用振捣一次，混凝土应连续浇筑，严禁在中间留设冷锋，终凝后在柱顶蓄水20cm 进行养护。

本工程土方量总计达29.3 万方，出土问题更加突出。

采用半逆作法施工，减少了盖挖土方量：明挖土方至5.5m 后施工人工挖孔桩，加快了出土速度和减少了挖孔桩的空孔量，使盖挖土方量减少30%以上。

四周预留反压土、进行盆式开挖。

缩短土方转运距离，减少垂直吊土量。

综上所述，逆作法比之传统方法缩短了工期，节约了造价。

但是它也有一些难点控制，掌握好这些难点重点的施工后，才能真正有效地发挥逆作工法在地下建筑工程施工中的长处。

作者简介：赵勤忠，1985年生，男，2006年毕业于山东交通大学土木工程专业，工学学士，助理工程师，主要从事地铁隧道设计施工相关工作。