逆作法在南坪交通樞紐工程基坑支護中的應用

劉露，王貴珍、2，劉志永，李英民，劉立平

（1重慶大學土木工程學院重慶4000452重慶工程職業(yè)技術學院重慶400037）

逆作法在南坪交通樞紐工程基坑支護中的應用

劉露1，王貴珍1、2，劉志永3，李英民1，劉立平1

（1重慶大學土木工程學院重慶4000452重慶工程職業(yè)技術學院重慶400037）

隨著高層建筑及地下結構的發(fā)展，深基坑支護技術越來越成為建筑工程領域關注的問題之一。逆作法施工基坑支護技術解決了施工場地受限、地基變形等問題，并縮短施工周期，節(jié)約工程造價，在高層建筑及地下結構中得到了廣泛的應用。本文結合南坪交通樞紐工程中應用的逆作法基坑支護技術，介紹了板肋式錨桿擋墻、樁柱式錨索擋墻、錨噴護壁、擋土墻聯(lián)合支護結構體系的施工工藝，并給出了相關施工工藝難點的解決方案，為同類工程提供了一定的借鑒。

逆作法；基坑支護；基坑開挖；錨噴工藝

1 概述

逆作法是近年發(fā)展起來的一項基坑支護技術，是（超）高層建筑多層地下室和其他多層地下結構施工的有效方法之一。在上世紀70年代末和80年初，高層建筑與地基基礎共同作用理論局限于高層建筑與地基基礎（包括天然地基和樁基）。進入90年代，該理論已發(fā)展為非線性空間基坑工程設計理論，并應用于深基坑工程和港口工程中。而最早應用于地下連續(xù)墻和深基坑工程中則是由同濟大學趙錫宏高層建筑與地基基礎共同作用課題組提出的。本文結合南坪交通樞紐工程中應用的逆作法基坑支護技術，介紹了板肋式錨桿擋墻、樁柱式錨索擋墻、錨噴護壁、擋土墻聯(lián)合支護結構體系的施工工藝，并給出了相關施工工藝難點的解決方案，以期進一步促進逆作法施工在深基坑工程中的應用。

2 南坪交通樞紐工程概況

南坪中心交通樞紐工程位于重慶市南岸區(qū)南坪工貿至南坪舊車交易市場一帶，地處南坪商業(yè)繁華地帶，擬建工程兩側均為高層或多層建筑。它的建設將大大改善南坪中心交通樞紐功能，加速重慶市的市政建設和經濟開發(fā)，具有促進重慶市經濟快速發(fā)展的重要意義。

該工程是一項大型市政工程，包括南坪南、北路及與其相連的匝道改造、輕軌道路及地下四層車站，總長640m。該工程土石方開挖量大，約51.9萬m3，石方比重達46.8萬m3。該工程開挖深度深近30m，護壁樁深達39m，加之離周邊建筑最近處不足4m，地下管網(wǎng)多，土石方施工難度大。

3 逆作法施工原理

逆作法一般用于建筑深基坑工程施工中，它的基本原理為：先沿建筑物地下軸線或周圍施工地下連續(xù)墻，或在建筑物內部的有關位置，以型鋼柱或鋼管柱等作為中間逆作柱，或澆筑或打下中間支承柱，作為施工期間在底板封底之前的承受上部結構自重和施工荷載的支撐；然后利用地下連續(xù)墻和逆作柱做各層面的支撐承重，把逆作柱逐層當成原設計的結構柱（即承重結構）承受臨時施工的全部荷載。由此形成的由分界層同時向地上、地下組織施工，然后由上向下逐層開挖土方和澆筑地下結構，直至底板封底的一種施工方法。

4 逆作法支護工藝

本工程基坑開挖支護采用逆作業(yè)法，施工層面自上而下，開挖一層支護一層，邊開挖邊噴錨（或擋土板施工）。每層施工面開挖不應大于3.0m，控制在土釘位置往下0.3～0.5m左右，便于錨桿成孔施工。采用機械鉆孔（主要采用潛孔鉆成孔），人工制安錨桿鋼筋或錨索體。由于基坑支護和基坑開挖穿插施工，因此施工組織要合理安排?；臃譃楸茀^(qū)和車輛通行區(qū)。基坑支護施工在車輛通行區(qū)內實施，待分層爆破完成后，轉移至另一側施工，依次往復循環(huán)直至基坑底部。

4.1 板肋式錨桿擋墻+錨噴工藝

板肋式錨桿擋墻+錨噴施工，其施工工藝如下：

施工準備→定位放線→（邊坡土石方開挖）→鉆孔→錨桿制安→壓漿、養(yǎng)護→肋梁及面板鋼筋制安→肋梁模板支設→肋梁混凝土→噴射混凝土面板→錨桿試驗。

邊坡施工時邊開挖邊加固，即開挖一級，防護一級，不得一次開挖到底。根據(jù)各工點工程立面圖，按設計要求，將錨孔位置準確測放在坡面上，孔位誤差不得超過±50mm。鉆孔采取干鉆，以確保錨桿施工不致于惡化邊坡巖體的工程地質條件并保證孔壁的粘結性能。鉆孔過程中，對每個孔的地層變化，鉆進狀態(tài)（鉆壓、鉆速）、地下水及一些特殊情況作好現(xiàn)場施工記錄。如遇塌孔縮孔、卡鉆等不良鉆進現(xiàn)象時，須立即停鉆，及時進行固壁灌漿處理（灌漿壓力0.1～0.2MPa），待水泥砂漿初凝后，重新掃孔鉆進。錨桿在組裝前，鋼筋應除油污、去銹，嚴格按設計尺寸下料，每根鋼筋長度誤差不應大于50mm；鋼筋應按一定規(guī)律平直排列，沿桿體軸線方向每隔2.0m設一定位支架；鋼筋接長按施工規(guī)范焊接或機械連接。安放錨桿體時應防止桿體扭轉、彎曲，桿體放入角度與鉆孔角度保持一致。

壓漿采用機械拌制砂漿，壓漿機壓漿，壓漿壓力為0.5～1.0 MPa，壓漿管采用Φ30左右的鋼管（或內徑相當?shù)哪z皮管）作導管，導管同錨桿一起放入鉆孔中，管端距孔底50～100mm，壓漿過程中做好記錄，根據(jù)壓入砂漿的量控制導管的拔出量。壓漿前要注意檢查壓漿管、排氣管是否暢通，止?jié){器是否完好。注漿結束后，將注漿管、注漿槍和注漿套管清洗干凈，同時做好注漿記錄。壓漿完后注意養(yǎng)生，在砂漿強度未達到70%前不能擾動。

肋梁采用混凝土整體澆筑，模板采用建筑用標準組合模板立模，拼縫嚴密，內刷脫模劑，外用鋼管腳手架支撐加固。豎橫向支撐必須牢固、可靠，保證混凝土澆筑過程中不變形，不跑模，以滿足混凝土面板的整體平整度達到施工規(guī)范要求。

由于是自上而下分層開挖，分層支護，在下層澆筑混凝土時，需將模板上口做成喇叭口，便于混凝土的澆筑。噴射作業(yè)應分段分片依次進行，噴射順序自下而上。為保證噴射混凝土厚度達到均勻的設計值，在邊壁上隔一定距離打入垂直短鋼筋作為厚度定位標志。噴射混凝土的射距宜保持在0.6～1.0m范圍內，并使射流垂直于壁面。噴射混凝土的路線可從壁面下方逐漸向上進行，但底部鋼筋網(wǎng)搭接長度范圍以內不得噴射混凝土，待與下級邊坡面板鋼筋搭接綁扎之后再與下層壁面同時噴射混凝土。混凝土面層接縫做成45°角斜面搭接。

4.2 錨拉樁擋墻+噴錨工藝

該工程設計的樁柱式錨索擋墻是永久性支護。由于該工程施工環(huán)境復雜，施工難度大，為了保證施工工期、質量，把對周圍建筑的影響降低到最小程度，故本工程主要采用跳樁開挖，錨索、面板采用逆作法。

錨拉樁擋墻+錨噴技術施工順序如下：

施工準備→施工定位放線→挖孔樁土石方施工→樁鋼筋籠制安及錨索孔預埋件、面板預埋胡子筋制作及安裝→樁混凝土澆筑→第一級邊坡土石方→鉆孔、清孔→錨索制安→壓漿、養(yǎng)生→預應力張拉→面板鋼筋制安→面板噴射混凝土→第二級邊坡開挖（依次循環(huán)）→錨索試驗。

挖孔樁土石方采用人工開挖，配合絞車提升，人員上下使用柔性爬梯。由于地下巖層堅硬，采取輔助風鎬或水鉆沿樁孔四周鉆孔人工鑿打至設計標高。土方開挖棄土應盡量遠離孔口，挖出的棄渣，及時裝車外運。雨季施工時，孔口搭設雨棚。

樁孔護壁同時使用挖孔樁孔口護筒和樁身護壁，各自施工工藝如下：

孔口護筒：護筒可以整理孔口地面。做好樁區(qū)地表截、排水及防滲工作。襯砌及圍埂可采用磚砌體，此時孔口地面下0.5m內應先做好加強襯砌，孔口地面上加筑適當高度的圍埂，比地面高出不低于30cm，也可以直接采用鋼筋混凝土護壁當做護筒。第一節(jié)護壁高出地坪150～200mm，便于擋土、擋水，樁位軸線和高程均要標定在第一節(jié)護壁上口，護壁厚度一般取100～150mm。為防止樁孔壁坍方，確保安全施工，成孔要設置鋼筋混凝土(或混凝土)井圈（圖1）。

樁身護壁：在土層、強風化層破碎帶設置混凝土護壁，每段護壁1m左右，原槽支模澆筑混凝土，護壁混凝土強度采用C20；在中風化巖層，可不設護壁。護壁模板支撐圖如圖1所示。

圖1 護壁模板支撐圖

樁孔護壁混凝土每挖完一節(jié)以后要立即澆筑混凝土。人工澆筑，人工搗實，混凝土強度為C20，坍落度控制在80～100mm，確?？妆诘姆€(wěn)定性。每節(jié)樁孔護壁做好以后，必須將樁位十字軸線和標高測設在護壁的上口，然后用十字線對中，吊線墜向井底投設，以半徑尺桿檢查孔壁的垂直平整度。然后進行修整，井深必須以基準點為依據(jù)，逐根進行引測，保證樁孔軸線位置、標高、截面尺寸滿足設計要求。

樁鋼筋籠和錨索孔預埋件采用在鋼筋房預制作，制作好半成品按型號放置，并加以標識?，F(xiàn)場綁扎時按需用型號及數(shù)量送至現(xiàn)場，人工綁扎鋼筋籠綁扎安裝時注意定位準確，綁扎整齊、結實。

由于錨索穿過錨拉樁，為防止錨索施工鉆孔時遇到鋼筋阻礙，樁身混凝土澆筑前為錨索孔道預埋套筒。錨索孔預埋套筒為鋼管，要求定位尺寸，角度準確。確保縱橫誤差不得超過±50mm，高程誤差不得超過±100mm，鉆孔傾角和方向符合設計要求，傾角允許誤差位±1.0°，方位允許誤差±2.0°。樁身混凝土施工前按設計要求預埋擋板連接胡子筋。

樁身混凝土采用商品混凝土，為保證混凝土澆筑時不碰撞預埋套管，采用導管澆筑混凝土。

4.3 重力式擋墻

根據(jù)設計圖對各段擋土墻進行施工放樣，確定擋土墻的位置，開挖基腳，放置測量控制點，并在施工中及時進行測量檢查。擋墻每15m設置伸縮縫，縫寬20mm，縫中填塞瀝青麻筋，瀝清木板或其它有彈性的防水材料填塞，填塞深度不小于200mm。為防止泄水孔堵塞，在泄水孔進口處設置反濾層。反濾層必須用透水性材料（如卵石、砂礫石等）為防積水滲入基礎，反濾層尺寸為500×500×300。擋墻每4m設置泄水孔，泄水孔采用Φ50PVC管，外斜5%，梅花狀上下左右交錯設置。在地下水較多或有大股水流處，泄水孔加密布置，最下一排泄水孔的出水口應高出地面≥300mm。澆筑擋土墻時，所用石料應堅固，不易風化，其最小厚度150mm，強度大于30MPa，M7.5砂漿現(xiàn)場拌制，配合比符合要求，按照設計圖紙標明的尺寸，現(xiàn)場測量放樣。墻體完工后要及時養(yǎng)護，采用

灑水和覆蓋相結合的方法進行，養(yǎng)護由專人負責定時灑水，養(yǎng)護時間不得小于7天。

5 逆作法施工在應用中的難點及解決方案

5.1 當采用逆作業(yè)施工方法時，地下結構會產生很多施工縫，接頭防水處理難度大。本工程結構防水以鋼筋混凝土自防水為主，防排結合，以施工縫、變形縫等接縫防水為重點，輔以附加防水層加強防水。防水層鋪設由防水專業(yè)隊伍施工，每道防水施工由專職質檢員檢查把關，直至達到規(guī)范和設計要求。

5.2 本工程基坑開挖后，由于地表層的滯水濕層和滲水及天氣降雨，會造成基坑大量積水。這部分積水應及時排除，如不及時排除，勢必影響施工，所以在每層開挖中距坑壁約1.5～2m遠開設一條0.5×0.5的臨時排水溝，并每隔一定距離挖一個1.5～2m深的2m×2m見方的集水坑，并用水泵及時將積水抽至坑外排水系統(tǒng)。

5.3 由于采用逆作業(yè)法施工縫比較多，故防水質量的保證顯得極為重要。本工程結構防水重點是抓好防水混凝土的施工工藝及防水層施作的施工工藝。防水混凝土結構施工時，固定模板用的鐵絲和螺栓不宜穿過防水混凝土結構。結構內部設置的各種鋼筋以及綁扎鐵絲，均不得接觸模板。如固定模板用的螺栓必須穿過防水混凝土結構時，應采取止水措施，一般采用在螺栓或套管上加焊止水環(huán)，止水環(huán)必須滿焊，環(huán)數(shù)應符合設計要求。固定設備用的螺栓等預埋件，應在澆灌混凝土前埋入。如必須在混凝土中預留錨孔時，預留孔底部須保留至少150mm厚的混凝土。

6 結束語

逆作法支護施工工藝，具有環(huán)境適應性強，對基坑周邊環(huán)境影響小，節(jié)約施工場地，施工工期相對較短，工程施工成本低等優(yōu)點。隨著新的機械設備、儀器在工程施工中的廣泛應用，逆作法支護的施工能力、精度及施工組織協(xié)調能力將得到大大提高。但是，逆作法施工也存在很多不足之處，需要進一步完善，如結構支撐豎向位置對施工取土的限制，重要節(jié)點的施工質量保證措施，在眾多中間立柱和降水井點管間施工機械的合理選擇和正確操作，各類工種科學合理地組織安排工作等。當然，這些技術問題會在實踐中不斷得到更好的解決，逆作法也將會因其獨特的工藝優(yōu)勢，成為高層建筑及城市地下空間開發(fā)建設中不可替代的重要方法。

[1]徐至鈞，趙錫宏.逆作法設計與施工[J].北京:機械工業(yè)出版社，2002.

[2]董利華，楊兔德，徐紹仲，屠森祥.某大廈深基坑支護方案的修改與施工[J].嘉興學院學報，2004(3).

[3]中冶集團建筑研究總院.巖土錨桿(索)技術規(guī)程(CECS22—2005)[S].中國計劃出版社.2005年8月.

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[5]黃生銀.地基處理與基坑支護工程[M].北京:中國地質大學出版社，2004.6.

[6]黃強.簿基坑支護工程設計技術[M].北京:中國建材工業(yè)出版杜，1995.

責任編輯：余詠梅

Application of Inverse Construction Method in the foundation Support of the Transport Hub Program in Nanping district

Deep excavation technology is becoming one of the focuses in the field of construction with the development of high-rise buildings and underground constructions.The reverse construction and foundation support technology can be used to solve problems like limitation of construction site, and ground deformation.As it can also shorten the construction period of project and save cost,it is widely applied in high-rise buildings and underground structures.With the combination of the application of inverse construction method foundation support technology,this thesis introduces construction technology of rib anchored retaining wall,piled retaining wall anchor,anchor wall,and supporting structure to be used in the grand system. finally,it gives forward solutions dealing with the difficulties and provides references to some similar projects.

inverse construction method;foundation support;excavation;anchor technology

TU755

A

1671-9107（2010）09-0045-04

論文：建設部節(jié)能省地型建筑科技示范工程項目；重慶市建設科技計劃項目

10.3969／j.issn.1671-9107.2010.9.045

2010-7-16

劉露（1986-），女，重慶永川人，碩士研究生，主要從事結構工程計算。

李英民（1968-），男，山東無棣人，工學博士，教授，博士生導師，重慶大學土木工程學院副院長。主要從事工程結構地震動輸入、結構抗震設計方法等研究。