地下室逆作法施工关键技术问题探讨

　　摘要：随着城市建设的快速发展，高层建筑地下室的深度越来越大，传统方法施工满足不了要求而又十分不经济，应用逆作法能够提高地下工程的安全性，可以大大节约工程造价，缩短施工工期，防止周围地基出现下沉。但其也有一定的局限性。本文探讨了地下室逆作法施工关键技术问题
　　关键词：逆作法；施工技术；问题
　　1．前言
　　据统计，我国建成的高层建筑累计已超过1.3亿平方米,高度超过100m的超高层建筑已超过200幢。高层建筑最深的地下室基坑为6层，深度-26.2m。国外已达13层。深基坑支护方法很多，而且有的方法尚在不断发展之中，每一种基坑支护都有各自的适用条件和一定的局限性。所以，对施工方案的选择应慎之又慎，否则一旦出现深基坑支护倒塌事故，不仅给工程造成重大经济损失，还对周围环境造成不良影响。逆作法就是一项近几年发展起来新兴的基坑支护技术。它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。在国外如美、日、德、法等国家，已广泛应用，收到较好的效果。
　　虽然逆作法的施工工艺和相关理论都取得一定成果，应用也有一定的普及，但目前仍作为一种特殊施工方法应用，主要用于对工程有特殊要求，或用传统方法施工满足不了要求而又十分不经济的情况下。以下就地下室逆作法施工关键技术的问题分析探讨。
　　2工程概况
　　某大厦，为地上48层、地下5层的超高层综合商业大厦，总建筑面积14.6万m2。其中地下室建筑面积36715m2，层高3.5m,底板面标高-17.65m。场地地质状况从上至下依次为杂填土、细砂、粗砂、淤泥和粘土，标高-15m以下依次为强风化、中风化和微风化泥质细砂岩。
　　某大楼，为地上29层、地下3层的医院综合大楼，总建筑面积50968m2。其中地下室建筑面积9218m2，地下1~3层层高分别为4.5,3.6,3.7,底板面标高-11.85m。场地地质状况从上至下依次为杂填土、粉砂、粗砂场地地质状况从上至下依次为杂填土、粉砂、粗砂淤泥和粉土，标高-21.4m以下依次为强风化、中风化和微风化泥质粉砂岩。
　　上述两项工程均采用框—剪结构，人工挖孔桩基础，地下连续墙承重兼作基坑支护结构，钢管混凝土柱和格构柱作为中间支承柱，连续墙厚度前者为800mm，后者为700mm，地下室采用逆作法施工。
　　3逆作法原理及施工关键技术
　　3.1工艺原理
　　逆作法施工是利用地下连续墙承重兼作深基坑支护结构（挡土、挡水、支撑），以先完成的首层楼板（或-1层楼板）兼作水平支撑，自水平支撑楼层起向上向下双向同时施工。其特点是地下连续墙、人工挖孔桩、钢管砼柱、格构柱作为逆作法施工期间承受结构和施工荷载的构件，地下室梁板兼作地下连续墙的水平支撑。
　　3.2关键施工技术处理
　　（1） 一次暗挖2层土方
　　逆作法是自上而下施工，上面被已完成的楼板覆盖，故土方开挖及出土非常关键。通常地下室施工一般采用一次开挖层土方的方法，为加快进度，选择挖土方案时会优先采用机械化开挖及出土，考虑地下室层高为3~4m，而中小型挖土机械工作空间约需5~7m，所以上述两工程均采取一次开挖2个层高土方的方法，其优点一是有利于采用机械化开挖及出土，其效率远高于人工挖土为主的方案，二是可在地下室内形成两个工作面。图1所示的是新中国大厦施工工艺流程，在-1层梁板结构完成后，形成向下、上两个施工作业面同时施工，向上施工-1层核心筒剪力墙、（0。00层梁板，向下则开挖-2~-3层土方；在-3层梁板完成后，又可在地下室内形成两个工作面，即一次暗挖-4~-5层土方与-2层梁板同时施工，极大加快了施工进度，充分体现了逆作法施工缩短工期的优势，当地下室层数较多时其效果尤为明显。
　　
　　图1新中国大厦地下室施工工艺流程
　　（2）钢管柱定位器的安装
　　人工挖孔桩和钢管混凝土柱（格构柱）作为逆法施工期间承受结构和施工荷载的构件，两者的确衔接是施工中的一大难题，而采用在桩顶混凝土面设定位器供钢管柱定位是一种解决方法。钢管由专业厂家加工和一次成型，出厂前经验合格方能运入工地。地下室钢管柱利用吊车从原地面吊入桩孔，钢管柱中间不驳接，套入定位器，在挖孔桩护壁顶用槽钢固定钢管柱，再在钢管柱与护壁间回填砂，并从桩顶起，每隔1段（约2m）浇灌1圈0.5m厚素混凝土以固定管身，最后浇柱内部混凝土。
　　定位器的安装质量直接关系到钢管柱安装的准确性，其安装方法是当人工挖孔桩桩芯混凝土浇灌至桩顶标高下800mm并达到一定强度时，凿去顶部浮浆，用同桩芯混凝土配合比的水泥砂浆找平桩面，安装3个M20膨胀螺栓固定M1型环形钢板（厚25mm）然后在环形钢板上焊接3个16mm厚限位钢板用于钢管就位，最后吊装钢管柱和浇灌桩顶800mm桩芯混凝土封住钢管柱脚，详如图2所示。由于定位器在已完成的桩混凝土面上安装，故实际施工时准确度高，施工快捷，质量保证，井下施工时按规定做好安全措施，以确保安全。
　　
　　（3）框架梁与地下连续墙的连接
　　地下连续墙施工时，按设计要求在相应位置预埋凹形钢盒接头作为与框架梁的连接节点，待土方开挖至露出钢板接头后，清除泥土，将框架梁的一端伸到该接头上，详如图3所示。由于梁盒内框架梁上下左右预留有的100mm调节余地，可消除地下连续墙施工误差引起的梁盒位置的误差。
　　
　　3 施工方案与结构设计的相互配合
　　由于逆作法施工工艺和进度要求，地下室结构构件除承受正常荷载外，还必须考虑施工期间各种受力工况。施工与设计人员需共同商讨施工方案，取得一致意见并在设计时加以考虑。如一次暗挖2层土方后，在土压力和地下水等压力下，地下连续墙水平方向受力跨度比一次暗挖1层土方要大，设计时就需考虑其承载力和变形，以满足施工要求。施工也要准确估计地下室主体结构逆作工期以及上部主体结构施工进度，以便设计确定地下室结构完成时上部主体结构能上升的最高层数，满足工期及经济要求。
　　地下室逆作法施工情况复杂，受限制条件较多，经验稍有不足，进度计划稍有疏忽，都将影响地下室的施工进度甚至造成上部结构停工现象，这些经验教训是值得注意的。
　　4 结束语
　　经过对上述两个工程的实践及分析，笔者认为地下室逆作法施工技术在实际工程中应用，应根据具体情况进行分析，采取最适合的处理方法。逆作法施工能缩短工期和节约支护费用，如上述两工程采用逆作法施工，比按传统正作法施工缩短工期分别为7个月和3个月，因此其经济效益是相当显著的。