高层建筑多层地下结构逆作法的施工技术初探

摘要：分析当前深基坑工程的特点和存在的问题。对逆作法在建筑深基础中的施工流程和关键施工技术进行进一步的探讨。

关键词：深基坑；逆作法；施工流程

伴随着城市建设的快速发展，高层建筑与日俱增，高层建筑深基坑开挖与支护技术愈来愈引起人们的重视。高层建筑通常位于建筑物稠密地带或者地皮较贵的市区，一些地下配套设施(如地下室、停车场、中央空调机房等)往往是必须的。有了这些设施也就有了多层地下结构，随着人们对地下设施的要求越来越多，就势必造成基坑的加深。高层建筑深基坑也就为工程技术人员提出了许多新的课题。笔者依据深基坑工程实践经验总结新的支护方法，以保证深基坑施工的安全，降低深基坑工程费用，缩短工程施工周期。

1 我国深基坑工程的特点及其存在的问题

1.1深基坑工程的特点分析

当前，深基坑工程的特点主要包含以下几个方面：(1)深基坑工程具有很强的区域性，深基坑开挖要因地制宜；(2)深基坑工程具有很强的个性；(3)深基坑工程具有很强的综合性，深基坑工程涉及土力学中强度、变形和渗流等基本课题需要综合处理；(4)深基坑工程具有较强的时空效应，深基坑的深度和平面形状，对深基坑的稳定性和变形有较大影响；(5)深基坑工程具有较强的环境效应，深基坑工程的开挖，必将对相邻建筑物、构筑物及市政地下管网产生影响，所以应注意其环境效应；(6)深基坑工程具有较大工程量及较紧工期；(7)深基坑工程具有较大的风险性，(8)深基坑工程具有较高的事故率，安全度的随机性较大，事故的发生往往具有突发性。

1.2深基坑工程存在的问题分析

目前深基坑工程的设计和施工也存在不少问题，主要问题概述如下：

(1)深基坑技术有待发展和提高：深基坑工程以深、大、复杂为特点，地下水位相对较高，深基坑工程施工工艺的改进等问题，有待进一步的研究。

(2)深基坑工程设计质量较低：一些部门认为深基坑工程是施工部门的事，无需设计资质，设计院及岩土工程部门介入较少，设计大多由施工单位自己去完成，但由于大多施工单位的设计人员技术水平限制，设计参数取值、力学计算之法无章可循，使一些工程隐患不可避免的存在，导致发生严重工程事故。

(3)质量检验不完善：深基坑工程的质量检验、验收的方法无章可循，给深基坑工程的质量监督和质量评价带来困难，且目前还没有针对深基坑工程的特点建立其竣工验收的质量管理体系。

(4)不注重工程勘察：深基坑工程的工程勘察工作十分重要，但许多勘察单位常常忽略对基坑周边环境地质的勘察，专门针对深基坑工程的地质及水文地质的勘察力度不够，以至于给设计和施工带来隐患。

2 逆作法施工方式概述

2.1逆作法的基本概念

逆作法被应用于建筑工程施工中已近几十年之久。逆作法就是带有多层地下室或深基坑的建(构)筑物的施工过程中，采用支撑柱及地下连续墙的支持作用，首先浇灌顶板结构，其次浇灌地下空间的楼板、梁、剪力墙，最终浇灌底板而同时仍进行上部结构施工的一种与正常施工顺序截然相反的施工技术。如今，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。

2.2逆作法的分类

按挖方时是否同时浇灌地下室各楼层板，逆作法施工可分为四种：全逆作法、半逆作法、部分逆作法、分层逆作法。而全逆作法施工方式按施工导柱及导柱基础的形式，又可大致分成五类：①利用深基础的逆作法②利用大直径墩的逆作法③利用灌注桩的逆作法④承托主体结构的逆作法⑤悬吊施工法。

2.3逆作法施工的特点

相对传统施工方法，逆作法施工具有以下几方面的优点：1)消耗社会资源少；2)简化施工程序，减少了支模工料；3)可以缩短工程的总工期，降低工程的总成本，受周围环境及季节影响小；4)可节省地下室外墙建筑防水层费用；5)周边的地下连续墙既可作挡土截水结构，又可作为地下工程的外墙，降低成本；6)可最大限度利用城市规划红线内的地下空间，增加地下室建筑面积；7)支护体系就是永久性地下室，刚度大，挖土过程变形小，环境安全更有保障；8)逆作法施工只开挖有效范围内的土方，与传统大开挖相比减少了土方工程量和运输量；9)逆作法克服了传统开挖施工的缺点，避免了大基坑长时间暴露而导致边坡风化的弊病。

3深基础逆作法施工方式的选择

建筑深基础逆作法是在基坑工程中借用地下结构自身的能力对基坑实现支护作用，来保证基坑土方的开挖。目前我国已实现在五层地下室的深基坑中采用逆作法，施工技术有了很大提高。

深基础的逆作法在城市区域内建筑高层时，周围施工环境比较恶劣，场地周边邻近的建筑物、道路及地下管线，不能因任何施工原因而遭到破坏，为此在开挖基坑施工时，通过发挥地下结构本身对坑壁产生支护作用的能力，即利用地下结构自身的桩、柱、墙、梁、板作为支撑，既稳妥又经济，深基坑逆作法由于地下各层楼盖的强大水平刚度，对其四周围护墙或桩、柱的作用可以视作水平方向为不动铰支点，因此在所有的支护方法中其效果是最好的一种。尤其适用于基坑周围环境特别困难的情况，如相邻建筑物极为靠近，基坑四周土质非常软弱，地下水较高、水压力较大，对周围道路、管线的变形有严格限制等情况。

4深基础逆作法的施工流程及其技术分析

4.1深基础逆作法的施工流程

逆作法施工流程的设计应综合考虑工程的具体条件和要求、主体结构形式、施工的可操作性等多方面的因素，其工艺流程根据工程的实际情况，可按照先地下，后地上。地下部分采用逆作法施工，顶板以上部分按常规从下而上顺序施工，在地下部分主体结构施工完成之后，上下部可以同时进行施工。以带三层地下室的高层建筑为例，施工流程如下图所示：

4.2建筑深基础逆作法的关键施工技术分析

4.2.1工程桩、地下围护桩施工

1)严格按照施工图纸及建设单位移交的控制点，准确地放线及复核，经建设单位、监理单位验收后，方可开挖桩身土方。

2)浇注护壁时，先抽干孔内积水，用敲击模板或用钢钎捣实混凝土，发现护壁有蜂窝，漏水现象，及时堵塞或导流，防止地下水通过护壁流入孔内，确保混凝土质量和施工安全。

3)灌注桩身混凝土时，混凝土料必须通过串筒输送，并在离灌注面高度2m以内方可下料，混凝土表面积水深度不得超过50mm，否则应设法将积水排除后才能继续混凝土施工，施工过程边灌注边用振动棒振捣密实，确保混凝土的密实度。

4)矩形孔桩，桩顶设计标高处的混凝土强度必须确保满足设计强度的要求(小低于C35混凝土)，桩顶设计标高处不得有浮渣，在地下室顶板施工时，首先凿除桩顶浮渣至设计标高，并检查桩顶混凝土的密实性，如发现有浮渣、蜂窝、麻面现象，或混凝土达不到设计强度时，必须先将这部分混凝土凿除后方可施工地下室顶板及桩顶冠梁。

4.2.2锚杆与喷锚支护施工

1)钻孔要保证位置正确，要随时注意校正好锚孔位置及角度，防止参差不齐和相互交错。

2)钢筋使用前要检验各项性能指标符合设计，同时检查有无油污、锈蚀等情况，如有不合格的应进行更换或进行技术处理。

3)拔出钻杆、锚杆就位之后，虽然伸缩段的外套留在孔内暂时不会轻易坍孔，但间隔时间亦不能过长，以防锚固段坍孔或流砂涌入管内造成堵塞，影响锚杆的注浆质量。

4)注浆前用水引路、润湿，并检查输浆管道，注浆后及时用水清洗搅浆、压浆设备，注浆后自然养护不少于7d，待强度达到设计强度等级的70%以上时，始可进行张拉工艺施工，在灌浆体硬化之前，不能承受外力或由外力引起的锚杆移动。

4.2.3施工监测

深基坑在施工期间至地下室完成阶段，均应由基坑监测资质单位进行支护施工监测，并根据监测数据资料改进施工，保证支护结构的安全。监测内容主要重视以下几点:

1)根据工程需要合理布置沉降、位移观测点和测斜孔。

2)测斜孔用钻机成孔，与基坑边线的水平距离保持约1.5m。

3)测斜管埋置及安装要求是：钻孔――清孔――安装测斜管――灌注水泥净浆，测斜管的导槽应力求垂直于支护结构面。

4)观测周期：沉降和位移观测在基坑开挖期间应每天不少于1次，地下室施工期间每周不少于2次，测斜在基坑开挖期间每周不少于1次，地下室施工期间每2周不少于1次。

根据工程基坑逐次的监测数据，绘制基坑支护顶部水平位移变化量曲线图和沉降量观测曲线图，从图中得出基坑支护的水平位移、沉降量的发生情况，根据监测数据及监测结果研究分析，并对施工质量作出相应的评价。

5 结束语

目前逆作法施工已经日趋成熟，“逆作法”在工程实践中也取得了良好的效果。但因为逆作法施工工艺要求高，结构复杂，实际施工过程中很难做到理想化，工作人员要根据具体情况采取灵活的措施来综合处理。

参考文献

[1]龚晓南.深基坑工程设计施工手册[M].北京:中国建筑工业出版社，2003.

[2]齐如明，司刚平，郑秀华.深基坑逆作法技术探讨[J].探矿工程，2005.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。