逆作法在超高层施工中的应用

逆作法在超高层施工中的应用

纪建友

纪建友

中国水利水电第八工程局有限公司湖南长沙410004

摘要：逆作法能够适应场地狭小的施工环境，并且能够缩短施工工期，减少建筑基坑变形和对相邻建筑物的影响，节省支护结构的支撑费用，经济效益明显，因而在超高层建筑中得到广泛应用。本文介绍了逆作法的工艺原理与特点，并以实际工程为例探讨了其施工技术要点。

关键词：逆作法；地下连续墙；支撑

一、逆作法

（一）逆作法工艺原理

多层地下室的传统施工方法是“敞开式”，而“逆作法”是一种“封闭式”施工方法。其工艺原理是:先沿建筑物地下室轴线或周围施工地下连续墙或其他支护结构，同时建筑物内部的有关位置浇筑或打下中间支承桩和柱，作为施工期间于底板封底之前承受上部结构自重和施工荷载的支撑。然后施工地面一层的梁板楼面结构，作为地下连续墙刚度很大的支撑，随后逐层向下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完成，为上部结构施工创造了条件，所以可以同时向上逐层进行地上结构的施工。如此地面上、下同时进行施工，直至工程结束。

逆作法适用于高层建筑、多层地下室结构施工及类似于地下室结构的地下构筑物的结构施工。

（二）逆作法的特点

1、利用柱下桩及基坑周边地下连续墙(以下简称地下墙)作为逆作法施工期间承受地上、地下结构荷载及其施工荷载的构件；利用地下室楼板，作为基坑施工的支撑。其中柱桩的深度、柱径与地下墙的深度、厚度需经过计算确定。

2、地下多层逆作法挖土采用地下室首层楼板结构完成后，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。

3、“逆作法”施工土方，采用人力开挖与坑底水平运土，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。

4、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。

（三）逆作法分类

1、全逆作法

利用地下各层钢筋混凝土肋形楼板对四周围护结构形成水平支撑。楼盖混凝土为整体浇筑，然后在其下掏土，通过楼盖中的预留孔洞向外运土并向下运人建筑材料。

2、半逆作法

利用地下各层钢筋混凝土肋形楼板中先期浇筑的交叉格形肋梁，对围护结构形成框格式水平支撑，待土方开挖完成后再二次浇筑肋形楼板。

3、部分逆作法

用基坑内四周暂时保留的局部土方对四周围护结构形成水平抵挡，抵消侧向压力所产生的一部分位移。

4、分层逆作法

此方法主要是针对四周围护结构，是采用分层逆作，不是先一次整体施工完成。分层逆作四周的围护结构是采用土钉墙。

二、逆作法在超高层施工中的应用

（一）工程概况

某商业大厦占地面积7856.8m2，主楼部分十九层，高度为82.5m，地下三层，埋深14.00m。地上部分总建筑面积55783m2，地下部分总建筑面积18889m2。主体结构为钢筋砼框架剪力墙体系，大楼地下部分采用全逆作法施工，柱为钢管砼柱，底板浇筑前为一柱一桩。围护采用地下连续墙(兼作地下室外墙即二墙合一)。逆作法阶段结构受力为支承桩，主要是指一柱(上部φ609钢管砼柱)一桩(下部φ900钻孔灌注桩)，共72根。对于钢管柱与梁的节点部位的处理为：钢管柱节点处通过钢牛腿连接钢筋。由一个“I”字型牛腿改为上下二个“T”字型牛腿。8根梁钢筋焊接在钢牛腿上,其余从钢管周围穿过。

（二）逆作法技术要点

1、地下连续墙

地墙与地下结构梁板的连接也是采用这种方法：地下连续墙两墙合一，在内侧500mm处砌筑240厚内衬墙，内设排水沟。地下室连续墙在每层标高部位预埋圆钢，施工此层楼板时，将圆钢弯直，四周设置一道圈梁，楼层梁板通过圈梁与连续墙连接。在兴业大厦工程中,底板与地墙的连接节点采用在底板标高处,地下连续墙预埋直螺纹接头,底板钢筋通过直螺纹接头与地下连续墙连接,具体做法见图。在兴本工程中,底板与地墙的连接节点采用在底板标高处,地下连续墙预埋直螺纹接头,底板钢筋通过直螺纹接头与地下连续墙连接。

本工程地下连续墙采用C30水工混凝土，抗渗等级S8。根据深度和厚度不同，连续墙主要采用三种不同的槽段划分形式：连续墙宽变为6m.接头形式采用三波形锁扣管柔性接头。由于采用两墙合一的连续墙，给施工带来大量的预留工作。在钢筋笼制作时，要确保埋管、留洞、插筋的精确定位，并严格复合。

2、超深逆作法支撑桩柱一体化

竖向支撑桩柱不仅是工程结构的主要竖向支撑，也是保证逆作法施工中水平支撑受力有效的关键结构。因此，桩柱施工质量、垂直度，尤其是逆作法钢管柱垂直度（垂直度≤1/600，中心位移偏差≤5mm）的控制必须到位。逆作法竖向支撑桩柱采用一桩一柱整体施工，从技术方案上细化了每个施工环节：利用高精度超声波检测控制桩孔垂直度，通过多轴线定位与超声波检测，提高钢管柱安装垂直度；采用高精度的垂直度实时监测仪器，对混凝土浇筑过程中钢管柱进行实时纠偏；采用水下混凝土浇筑，减小混凝土浇筑对钢管柱垂直度的扰动，以及通过钢管柱周围肥孔回填碎石，确保后续开挖土方及逆作结构施工期间钢管柱的稳定。

3、土方开挖

由于地下水位标高低于挖掘面标高,因此本工程未采取降水措施。对施工期间的地面水尽量采取堵截方案,防止大量地面水流入基坑。基坑内的积水利用挖孔桩的桩孔作为集水井用水泵向外强排。在土方挖掘过程中,在沿地下连续墙周边的冠梁上设置若干沉降观测点,并且在周围的建筑物上也设置了沉降观测点。土方开挖后坚持每3d观测一次,做好记录,发现问题及时研究解决。

4、临时支撑

土方施工过程中，临时支撑主要起临时固定和承受临时荷载作用，支撑应与挖土紧密结合，随挖随撑，先撑后挖，且满足承载能力、刚度及稳定性的要求，在较小楼板缺失处主要采用钢支撑，在较大面积的楼板缺失处采用钢混凝土支撑并与结构楼板后起浇筑。钢筋混凝土支撑通过扁梁围檩与周边连续看连在一起。支撑与围檩、围檩和地下连续墙之间主要通过预埋插筋进行连接。

5、楼面劲性混凝土结构

在逆作法施工中,土方、钢结构安装和混凝土工程是相互衔接、交叉施工的,任何一项工作都要尽量缩短自己的工作时间并为后续工作提供条件。地下室所有劲性混凝土楼面结构都是采用吊模方法施工的,因为这种方案在楼面混凝土浇筑完毕后,即可开始板下的土方挖掘工作,不需要等待混凝土强度增长和拆除模板,有利于缩短工期、加快进度。梁底模利用型钢梁为吊点,不用加工底模桁架等支撑工具。板底模设置由钢筋吊耳、钢丝绳和花篮螺丝组成的吊索,吊在上一层楼板结构上。整个吊模方案受力合理、成本低、施工方便快捷,为加快逆作法施工速度创造了条件。

结束语

据悉，本项目施工体量大，场地狭小，按照常规的施工方法，至少需3-4年才可能完成，而全逆作法的应用将缩短三分之一的工期。实践证明，采用逆作法的建筑基坑变形小，对相邻建筑物的影响小，可节省支护结构的支撑费用，经济效益明显。

参考文献

[1]朱宪辉,汪贵平,顾倩燕.逆作法深基坑在超高层建筑中的设计应用[J].岩土工程学报,2006年z1期.

[2]戴标兵,范庆国,赵锡宏.深基坑工程逆作法的实测研究[J].工业建筑,2005年9期.