逆作法在地下工程施工中的應(yīng)用探析

蕭 洋

(貴州地礦基礎(chǔ)工程有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550000)

隨著高層建筑的發(fā)展，地下室層數(shù)不斷增加，基坑也不斷加深，且這類深基坑多在城市核心區(qū)，周邊環(huán)境復(fù)雜，對(duì)環(huán)境保護(hù)要求較高。逆作法為從上至下逐層開(kāi)挖土方和澆注各層地下結(jié)構(gòu)，各層結(jié)構(gòu)作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平支撐，直至底板封底。同時(shí)，由于地面一層結(jié)構(gòu)已經(jīng)完成，為上部結(jié)構(gòu)的施工提供了條件，因此可同時(shí)進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)施工。與常規(guī)臨時(shí)支護(hù)方式相比具有諸多優(yōu)點(diǎn)，因此，對(duì)逆作法在地下工程施工中的應(yīng)用進(jìn)行深入研究迫在眉睫。

1 逆作法施工原理分析

逆作法在當(dāng)前地下工程施工建設(shè)中的應(yīng)用方式為，在確定工程軸線的基礎(chǔ)上進(jìn)行連續(xù)墻等支護(hù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)施工，同時(shí)在地下工程內(nèi)部確定位置，然后進(jìn)行混凝土澆筑工作，在中間部分設(shè)置支撐樁，可為上層地基結(jié)構(gòu)產(chǎn)生有效的支撐作用。地下逆作法應(yīng)用的關(guān)鍵是支撐樁施工以及底板封底工作，以此為上部結(jié)構(gòu)施工提供有效的荷載支撐。在上層支撐結(jié)構(gòu)施工完成后，即可進(jìn)行下一層梁板樓面結(jié)構(gòu)的施工建設(shè)，此種施工原理與地下連續(xù)墻相當(dāng)，可作為連續(xù)墻，在連續(xù)墻澆筑施工中，要求沿著地層從上向下開(kāi)挖和澆筑施工。

2 工程概況

某項(xiàng)目地上部分由2 棟辦公塔樓、2 棟公寓塔樓和位于基座部分的商業(yè)裙樓構(gòu)成。四棟塔樓分別位于基地四角，圍繞商業(yè)裙房布置。辦公塔樓高度約200m。公寓塔樓高度約120m。商業(yè)裙樓地上5 層，高度約26m。地下部分共4 層，其中地下1 層為商業(yè)及配套物業(yè)服務(wù)設(shè)施；地下2 層至地下4 層為汽車庫(kù)，地下3 層、地下4 層為人防工程。項(xiàng)目總建筑面積約36 萬(wàn)m2，其中地下建筑面積約11 萬(wàn)m2。底板埋深約20m，地下室穿越土層由上至下依次為：填土、粉質(zhì)粘土、粉土、粉質(zhì)粘土。地下水埋深0.6m。基坑豎向共設(shè)置3道水平支撐，第一道支撐為臨時(shí)支撐，第二、三道支撐為結(jié)構(gòu)板兼做支撐即逆作板。地下室逆作板平面布置形式如圖1所示。

3 逆作層結(jié)構(gòu)體系

3.1 主要結(jié)構(gòu)參數(shù)

圍護(hù)結(jié)構(gòu)（地下室外墻） 1000mm 地下連續(xù)墻，采用C30 混凝土。基坑深19.85m，連續(xù)墻嵌固深度24.65m，墻底以上9.65m 為素混凝土。主體結(jié)構(gòu)地下一層梁板結(jié)構(gòu)（順做）；地下二層梁板結(jié)構(gòu)（順做）；地下三層頂板為核6 級(jí)人防臨空板（逆作），普遍板厚400mm；地下四層頂板為核5級(jí)人防臨空板（逆作），普遍板厚500mm；底板為樁筏，板厚1200mm。各道支撐中，第一道支撐為臨時(shí)支撐，第二、三道支撐為地下三、四層頂板即逆作板。

3.2 構(gòu)造形式

逆作板與連續(xù)墻節(jié)點(diǎn)部位采用腰梁連接的形式，腰梁尺寸400×800，連續(xù)墻內(nèi)預(yù)埋結(jié)構(gòu)框架主梁主筋接駁器且垂直主梁豎向延墻體設(shè)置壁柱，板筋不做預(yù)埋，板主筋錨固于腰梁內(nèi)，腰梁通過(guò)預(yù)埋插筋與連續(xù)墻連接。連續(xù)墻與逆作板節(jié)點(diǎn)如圖2 所示。

3.3 計(jì)算模型

節(jié)點(diǎn)處樓板主筋不在連續(xù)墻內(nèi)做預(yù)埋，樓板與腰梁整澆，樓板鋼筋錨固于腰梁內(nèi)，因腰梁剛度要遠(yuǎn)低于連續(xù)墻剛度，故主體結(jié)構(gòu)樓板與地下連續(xù)墻節(jié)點(diǎn)在此處不能完全按照剛性節(jié)點(diǎn)模擬。對(duì)此，設(shè)計(jì)中對(duì)于節(jié)點(diǎn)處邊跨樓板跨中內(nèi)力計(jì)算，可采用一端固結(jié)一端鉸接的模型，對(duì)于樓板支座內(nèi)力計(jì)算，可采用兩段固結(jié)的模型。腰梁預(yù)埋插筋計(jì)算模型構(gòu)建要求以《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》作為依據(jù)。

3.4 節(jié)點(diǎn)施工縫防水構(gòu)造

由于地下連續(xù)墻直接作為地下室外墻，無(wú)法鋪設(shè)全包柔性防水層，腰梁與連續(xù)墻間存在施工縫，本工程采用在腰梁中部位置預(yù)埋止水鋼板及膨脹止水條，其中止水鋼板與預(yù)埋槽鋼焊接，同時(shí)在施工縫內(nèi)預(yù)埋袖閥管。

4 逆作法在地下工程施工中的應(yīng)用

4.1 土方施工

在土方施工中，如出現(xiàn)土方結(jié)構(gòu)變形等嚴(yán)重的安全隱患，需暫停施工，拖延工程進(jìn)度，因此，很難估計(jì)成本的增加，特別是在惡劣的條件下，還可能導(dǎo)致建筑安全事故。根據(jù)工程施工情況，土方施工主要有3 種方法：開(kāi)挖法、地下開(kāi)挖法和屋面開(kāi)挖法。高層建筑施工一般以地下挖掘?yàn)橹?。施工前，?yīng)提前設(shè)置集水井基坑，保證高程開(kāi)挖面深度可超過(guò)1.0m，發(fā)揮排水、降水作用，提升開(kāi)挖施工安全性。土方開(kāi)挖初期，道路通暢，機(jī)械設(shè)備健康，降水條件、排水系統(tǒng)等與開(kāi)挖條件一致，如果上部承重柱可靠有效，即可進(jìn)行土方開(kāi)挖，在開(kāi)挖前，還需要了解土方壓力強(qiáng)度。土方開(kāi)挖時(shí)，上部和下部同時(shí)施工，有利于保證工程進(jìn)度。此外，在地下封閉施工中，土方開(kāi)挖所造成的粉塵和噪聲比較小，不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成較大不良影響。采用反向施工技術(shù)，樓板可代替水平支撐，需要注意對(duì)沉降量進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算。如果相鄰2 根立柱間沉降差大于規(guī)定值，則應(yīng)暫停上部立柱結(jié)構(gòu)施工，同時(shí)加快基底施工，加固支護(hù)柱，保證基礎(chǔ)承載力達(dá)標(biāo)。

4.2 節(jié)點(diǎn)施工

在墻梁節(jié)點(diǎn)和柱梁節(jié)點(diǎn)施工中，應(yīng)提前將鋼環(huán)安裝在柱樁的中間位置，并準(zhǔn)備好墻內(nèi)預(yù)埋件，柱梁和墻梁的鋼筋需要捆綁在一起，同時(shí)澆筑混凝土。在整個(gè)基礎(chǔ)板施工完成之前，在組合柱和墻體部位，還需要進(jìn)行混凝土澆筑、振搗。在高層建筑施工中，為了保證施工質(zhì)量達(dá)到理想的水平，應(yīng)該注意，在梁模板完成后，根據(jù)圖紙確定墻體和復(fù)合柱節(jié)點(diǎn)，對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行處理，以確保施工能達(dá)到理想的質(zhì)量水平。

4.3 地下室樓面梁與連續(xù)墻施工

當(dāng)襯砌墻未完工時(shí)，可采用逆向施工技術(shù)，將裸露梁兩端與襯砌墻連接，從而提高建筑整體的穩(wěn)定性和安全性。另外，在土方開(kāi)挖時(shí)，可以采用逆向施工技術(shù)。在內(nèi)襯墻內(nèi)設(shè)置一定量的鋼筋，以保護(hù)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)。在地下室施工過(guò)程中，如果施工工序控制不當(dāng)，就會(huì)造成施工方案和實(shí)際操作過(guò)程偏差，嵌入鋼很難提前工作，對(duì)此，可以采用逆作法施工技術(shù)，采用種植鋼筋的方法，提高地下室地板梁和防滲墻的密度和質(zhì)量。對(duì)于地下水位較高的地質(zhì)構(gòu)造，應(yīng)先設(shè)置水幕墻，再進(jìn)行人工挖掘和打樁，形成連續(xù)墻結(jié)構(gòu)，一般可采用機(jī)械開(kāi)槽，可有效提高施工效率。

5 地下工程逆作法施工注意事項(xiàng)

在采用逆作法施工的過(guò)程中，中間支撐柱有兩種，一種是永久結(jié)構(gòu)柱，另一種是臨時(shí)支撐柱。在中間支護(hù)柱的施工過(guò)程中，容易忽視樁孔的質(zhì)量控制，而中間支護(hù)柱的質(zhì)量受樁孔的影響。因此，必須采取有效措施，保證樁孔承臺(tái)下的軟弱下臥層和中間層滿足設(shè)計(jì)要求，確保樁的擴(kuò)徑符合設(shè)計(jì)要求，提升中間支承柱承載力。

在逆作法施工過(guò)程中，地下室梁板、中間支撐柱和地下連續(xù)墻之間有許多連接節(jié)點(diǎn)。在處理這些連接時(shí)，存在著鋼筋連接量大，施工難度大，節(jié)點(diǎn)間連接困難等問(wèn)題。對(duì)此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)滲漏、開(kāi)裂等問(wèn)題的預(yù)防控制，為建筑后期使用中留下安全隱患。在逆作法施工過(guò)程中，地下連續(xù)墻是結(jié)構(gòu)的外墻。地下連續(xù)墻與梁、板之間的連接主要取決于嵌入的連接鋼筋和各種類型的連接鋼板。因此，在土方開(kāi)挖后，應(yīng)注意清除預(yù)埋連接鋼筋和各種接頭鋼板中的淤泥，將地下連續(xù)墻與連接鋼筋和各種節(jié)點(diǎn)鋼板進(jìn)行有效連接，同時(shí)在預(yù)埋件施工中，嚴(yán)格控制預(yù)埋件精度和質(zhì)量。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文主要結(jié)合實(shí)例，對(duì)地下工程逆作法施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)探究。地下逆作法是地下施工中的創(chuàng)新技術(shù)。在各層結(jié)構(gòu)以及土方開(kāi)挖施工中，可在圍護(hù)墻和頂板結(jié)構(gòu)的掩護(hù)下作業(yè)，施工安全性較高，并且施工進(jìn)度塊，不會(huì)發(fā)生下沉現(xiàn)象。另外，由于自上而下的逆作法施工結(jié)構(gòu)，在每一層施工完成后即可交付使用，可有效提升地下工程施工效益，因此值得推廣應(yīng)用。