逆作法施工技術的原理及其施工工藝

　　沈劍平

　　摘要：隨著建筑技術的飛速發展，“逆作法”施工新技術正被逐漸運用并趨于成熟。該技術適用于市區建筑密度大，鄰近建筑物及周圍環境對沉降變形敏感，施工場地狹窄，施工工期緊張，地基軟土層厚等工程情況，對于三層及以上的地下室效果尤為明顯。本文首先針對這種施工技術的原理進行了簡要的論述，在此基礎上對此施工技術的施工工藝進行了闡述。

　　關 鍵 詞：逆作法 施工 建筑 原理 應用

　　一、逆作法施工技術的原理

　　先沿建筑物地下室軸線或周圍施工地下連續墻或其他支護結構，同時建筑物內部的有關位置澆筑或打下中間支承樁和柱，作為施工期間于底板封底之前承受上部結構自重和施工荷載的支撐。然后施工地面一層的梁板樓面結構，作為地下連續墻剛度很大的支撐，隨后逐層向下開挖土方和澆筑各層地下結構，直至底板封底。同時，由于地面一層的樓面結構已完成，為上部結構施工創造了條件，所以可以同時向上逐層進行地上結構的施工。如此地面上、下同時進行施工，直至工程結束。

　　二、逆作法分類

　　(1)全逆作法：利用地下各層鋼筋混凝土肋形樓板對四周圍護結構形成水平支撐。樓蓋混凝土為整體澆筑，然后在其下掏土，通過樓蓋中的預留孔洞向外運土并向下運入建筑材料。

　　(2)半逆作法：利用地下各層鋼筋混凝土肋形樓板中先期澆筑的交叉格形肋梁，對圍護結構形成框格式水平支撐，待土方開挖完成后再二次澆筑肋形樓板。

　　(3)部分逆作法：用基坑內四周暫時保留的局部土方對四周圍護結構形成水平抵擋，抵消側向壓力所產生的一部分位移。

　　(4)分層逆作法：此方法主要是針對四周圍護結構，是采用分層逆作，不是先一次整體施工完成。分層逆作四周的圍護結構是采用土釘墻。

　　三、逆作法施工工藝特點

　　(1)可使建筑物上部結構的施工和地下基礎結構施工平行立體作業，在建筑規模大、 上下層次多時，大約可節省工時1/3。

　　(2)受力良好合理，圍護結構變形量小，因而對鄰近建筑的影響亦小。

　　(3)施工可少受風雨影響，且土方開挖可較少或基本不占總工期。

　　(4)最大限度利用地下空間，擴大地下室建筑面積。

　　(5)一層結構平面可作為工作平臺，不必另外架設開挖工作平臺與內撐，這樣大幅度削減了支撐和工作平臺等大型臨時設施，減少了施工費用。

　　(6)由于開挖和施工的交錯進行，逆作結構的自身荷載由立柱直接承擔并傳遞至地基，減少了大開挖時卸載對持力層的影響，降低了基坑內地基回彈量。

　　(7)逆作法存在的不足，如逆作法支撐位置受地下室層高的限制，無法調整高度，如遇較大層高的地下室，有時需另設臨時水平支撐或加大圍護墻的斷面及配筋。由于挖土是在頂部封閉狀態下進行，基坑中還分布有一定數量的中間支承柱和降水用井點管，目前尚缺乏小型、靈活、高效的小型挖土機械,使挖土的難度增大。但這些技術問題相信很快會得到解決。

　　四、逆作法施工技術的要點

　　1、 設計中應進行逆向思維。在正作法中，地下室的剪力墻如核心筒、人防墻及地下室外墻等作為豎向構件承擔荷載。但在逆作法中，剪力墻是先施工上一層，再施工下一層，受力模式已發生變化，故建立計算模型時應按大梁輸入。

　　2、 鋼管柱與梁板的連接。采用環梁節點，須預先在鋼管上焊接抗剪環箍，且定位要求精確。當施工期間地下室標高發生改動時，其處理措施相當麻煩，因為現場補焊環箍操作困難，而且管內混凝土可能因溫度過高而影響受力性能。

　　3、 鋼管柱吊裝的垂直度控制。由于逆作法的施工工藝的特殊性，決定了地下室的豎向構件必須采用鋼管柱或格構式鋼柱，而吊裝這一豎向構件時如何控制垂直度成為關鍵因素，先在樁頂標高以下1米處安設一定位鋼板，定位鋼板有三個調節螺栓，以調節鋼板水平，鋼管柱中部采用鋼筋制成籠狀定位架，在地面也設有井字形定位木架，實踐證明，這種定位方法取得較高的精度，可以滿足工程需要。

　　4、 地下室樓面梁與連續墻的連接。在逆作法工程中。內襯墻尚未完成，邊跨的樓面梁一端支承在鋼管柱上，另一端則必須支承在地下連續墻上。原設計思路在地下連續墻鋼筋籠中預埋鋼筋，地下室開挖后鑿去砼保護層后，扳出鋼筋與梁鋼筋焊接即可，但由于施工誤差及建筑方案修改，這些預埋鋼筋位置偏差太大而失去作用，實際施工中采用植筋的辦法解決，因連續墻中鋼筋太密，將梁端彎矩適當調幅到跨中。

　　5、 底板周邊連續墻連接處止水措施。這個部位的止水成功與否對整個地下室的止水乃至使用安全有著決定性作用。地下連續墻鋼筋籠中與底板位置預埋一豎向鋼板，澆筑底板前焊接一水平止水鋼板，實際效果非常理想，底板周邊未發現滲漏現象。

　　6、 樁基類型的確定。從鋼管柱安裝定位的要求來看，人工挖孔樁是較好的選擇，筆者曾在另一個工程中使用鉆孔灌注樁，由于泥漿的擾動，鋼管柱難以保證垂直度，開挖后發現偏心較大。

　　五、經濟效益

　　采用逆作法，一般地下室外墻與基坑圍護墻采用兩墻合一的形式，一方面省去了單獨設立的圍護墻，另一方面可在工程用地范圍內最大限度擴大地下室面積，增加有效使用面積。此外，圍護墻的支撐體系由地下室樓蓋結構代替，省去大量支撐費用。而且樓蓋結構即支撐體系，還可以解決特殊平面形狀建筑或局部樓蓋缺失所帶來的布置支撐的困難，并是受力更加合理。由于上述原因，再加上總工期的縮短，因而在軟土地區對于具有多層地下室的高層建筑，采用逆作法施工具有明顯的經濟效益。一般可節省地下結構總造價的25%~35%。

　　六、環境效益

　　(1)噪音方面：由于逆作法在施工地下室時是采用先表層樓面整體澆筑，再向下挖土施工，故其在施工中的噪音因表層樓面的阻隔而大大降低，從而避免了因夜間施工噪音問題而延誤工期。

　　(2)揚塵方面：通常的地基處理采取開敞開挖手段，產生了大量的建筑灰塵，從而影響了城市的形象;采用逆作法施工，由于其施工作業在封閉的地表下，可以最大限度的減少揚塵。

　　七、 社會效益

　　(1) 交通方面：由于逆作法的采取表層支撐，底部施工的作業方法，故在城市交通土建中大有用武之地，它可以在地面道路繼續通車的情況下，進行道路地下作業，從而避免了因堵車繞道而產生的損失。

　　(2)采用了逆作法，+0.00層平板結構先完成，可以利用結構本身作內支撐。由于結構本身的側向剛度是無限大的，且壓縮變形值相對圍護樁的變形要求來講幾乎等于零。因此，可以從根本上解決支護樁的側向變形，從而使周圍環境不至出現因變形值過大而導致路面沉陷、基礎下沉等問題，保證了周圍建筑物的安全。

　　(3)采用逆作法施工，地下連續墻與土體之間粘結力和摩擦力不僅可利用來承受垂直荷載，而且還可充分利用它承受水平風力和地震作用所產生建筑物底部巨大水平剪力和傾覆力矩，從而大大提高了抗震效應。我國是個地震多發區，對地震的防治是必不可少的，從建筑業角度來說，采用適宜的施工工藝便可將地震帶來的危害降低到最小，逆作法施工便具有這樣的優點，所以在深基坑支護中大量運用逆作法具有廣泛的社會效益。

　　逆作法施工已日趨成熟，其在深基坑支護中的前景樂觀。如果說上個世紀是逆作法起步時期，緊接著在全國范圍內迅速發展和大量應用之后，如今它正處于技術成熟期，將會有更大發展的全盛時期。