逆作法在深基坑工程中应用

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[摘 要]：伴随着老城区的发展需求,许多商业综合体、高层建筑等大量深基础工程建设在老城区,地下空间被广泛运用,但由于基坑周边狭窄且既有建筑、市政、管线的密布导致深基坑的施工困难重重.相较于大开挖的常规施工方法来说逆作法施工在深基坑施工中存在着明显的优势.下文主要通过案例分析,说明了在深基坑施工中逆作法的相关应用.

[关 键 词 ]：深基坑 逆作法 支撑

中图分类号：TV551.4+2 文献标识号：A 文章编号：2306-1499（2013）05-（页码）-页数

1.前言

一般来说,传统的施工在设置合适的支护结构围护基坑后垂直开挖,从上自下挖土至设计标高后,设置底板模板,浇筑混凝土,然后再由下而上逐层进行施工,最后再进行地上结构的施工.然而,对于周边有完善配套的老城区施工深度大的地下结构,就会存在一系列的问题.下文主要根据逆作法作出分析,以解决这些问题.

2.逆作法的优势以及施工条件

2.1建筑物上、下部结构可同时进行施工,对于有多层地下室结构的建筑物,大约可节省工时1/3.

2.2整体性好,变形量小,对邻近建筑的影响亦小,适用于建筑物密集区.

2.3支撑和工作平台等大型临时设施可大幅削减,减少了材料费用.

鉴于逆作法的这些优势,其适合于基坑周边空间狭窄且周边建筑、市政、管线密布的城市中心区,对于那些要求将建筑物下部提前交付使用、边施工边营业的工程也非常适合.但实施“逆作法”施工,必须具备相应的条件：

（1） 先进合理而可靠的施工方案；（2）高水平的施工管理团队；（3）设计方、建设方、监理方、施工方的密切配合；（4）必要的机械设备和工、器具配备；（5）可靠的基坑监测措施.

3.逆作法依据

逆作法的工作过程不同于常规施工方法,它是先沿地下室地下结构外墙或施工地下连续墙,同时在建筑物是中间位置浇筑或打下中间支撑柱（桩）,作为施工期间于地下结构底板封底之前,承受上部结构自重和施工荷载的支撑,然后挖土至地下结构一层顶板底标高或地下结构二层顶板底标高,浇筑地下一层顶板,作为地下连续墙刚度很大的水平支撑,按上述方法循环往复逐层向下挖土和浇筑地下室各层的顶板,同时各层结构中的中柱或隔墙也逐层向下施工,直至地下结构底板封底,从而完成地下结构的施工.

逆作法的施工程序是（见图1）：

“逆作法”的工艺原理

中间支撑柱和地下连续墙施工→地下室负一层挖土和其顶板、内部结构→从地下室负二层开始地下室结构和地上结构同时施工（地下室底板浇筑之前,地上结构允许施工的高度

根据地下连续墙和中间支撑柱的承载能力确定→地下室底板封底并养护至设计强度→继续进行地上结构施工直至工程结束.

4.实例分析

上海某中心大厦,地上20层,地下4层,采用钢筋砼框架结构.工程的基坑面积为38m×20m,深19.25米.东临人行道,西面是民用18层住宅,南靠马路,北侧是商业街.

该地区地表为杂填土厚2.5m,黏土层厚约0.8m,下部为粗砂层厚为0.5m,最下层为基岩,地下水位埋深4.5m.工程场地狭小,无法满足主楼与地下室同时施工要求.若按常规方法先施工主楼再施工地下室,工期则远远达不到要求,经过多方论证建设方最后同意地下室采用逆作法施工,逆作法施工可使建筑物上部结构的施工和地下基础结构施工平行立体作业,缩短工期,对周围也无影响.先施工主楼地下结构顶板,待顶板结构完成后即施工地下室上部建筑.在上部工程施工的同时,进行地下室结构施工,以确保在工期内完成施工.

4.1围护方案

本工程采用围护地下连续墙、围护支撑体系与主体结构地下室外墙和地下室梁板相结合的方法.即采用地下连续墙作为基坑围护结构,结合逆作施工的原设计负一层、负二层、负三层、负四层共4层楼板作为4道水平内支撑.经计算分析,在基坑开挖全过程中,围护和支撑体系受力良好,最大变形38.5mm,对周边环境影响较小,完全达到设计要求,所以逆作施工及围护方案可行.坑内加固剖面见图2.

4.2逆作法施工

基础灌注桩采用一柱一桩,上部接Ф550×16钢管做上部楼板支撑,随后进行土方的开挖,这是一个关键环节.

在本工程施工中：土方第一层开挖,采用盆式开挖,盆边挖至顶板模板底,盆底挖至地下一层楼板模板底,盆边留土10m,边坡坡度1∶1.5.然后进行盆中排架支撑及顶板模板搭设,绑扎好梁板钢筋后浇筑顶板混凝土；顶板混凝土养护结束,排架模板拆除,再进行盆边抽条,抽条宽度按10m控制.地下室顶板施工完成后开始施工负一层楼面,进行第二次盆式开挖,盆边保持地下一层楼板模板底标高,盆底降落1.8m,盆边留土10m,放坡坡度1∶1.5.盆式开挖结束,同样进行盆中排架支撑搭设及盆边、盆中模板施工与地下一层楼板的结构施工；待地下一层结构混凝土养护完后,拆除排架模板,进行盆边抽条挖土；同样方法施工负、二、三层楼面直至地下室底板.本工程由于工期紧,在进行地下结构施工的同时进行上部结构的施工.由于各层地下室的梁板结构刚度较大,作为地下连续墙的水平支撑体系来承受基坑施工时传递来的水平向水、土压力.由于要给土方与材料运输留下通道所以要在地下结构的各层楼板预留施工洞口,因此在地下各层楼板空缺处设了钢支撑、混凝土支撑等临时支撑.

坑内加固剖面

4.3地下室中间支撑柱连杆

本工程“逆作法”施工中,中间支撑柱的有两个方面的作用,1、起到传递荷载的作用,将上部结构及承受的荷载传递给地基；2、在施工期间,中间支撑柱与地下连续墙一起承担自上而下的结构自重和施工荷载.在地下室工程施工期间中间支撑柱需承受的荷载很大,中间支撑柱的稳定性非常重要.本基坑工程中,为确保中间支撑柱的稳定性,无们采用H482×300×11×15竖向连杆在支撑柱中间位置将其与周边支撑柱或地下连续墙固定,竖向连杆支撑双向设置,边挖土边施工竖向连杆.在现场进行连杆施工前,应测量好每根连杆准确位置,对连杆的设计长度进行合理的调整,确保中间支撑柱在地下室施工过程中的整体稳定.

5.结束语

本工程由于周边建筑林立,市政、管线设施完善且工期紧,我们采用了逆作法施工,节约了施工场地、缩短施工工期、降低工程成本,并且该技术对基坑以外的周边环境影响甚小.随着土木工程技术的发展,随着新的机械设备和仪器的广泛应用,逆作法施工能力和精度及施工组织协调能力必将有很大提高,在城市中心区地下工程的施工逆作法施工技术必将大有作为.