逆作法施工工艺改进及其技术经济的分析

　　摘要：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。论文介绍了逆作法施工的优缺点及其施工工艺，并对地下室主体结构施工中的有关问题进行了较为详细的研究，并提出了应该注意的问题，最后对逆作法施工技术经济进行了分析。
　　关键词：逆作法施工，工艺改进，技术经济
　　
　　随着各国建设用地的紧张和环保要求以及高、大、重型建筑物的兴建，基础开挖越来越深，这给地下施工提出了严峻考验。近几年来，“逆作法”施工新技术正被逐渐运用并趋于成熟。如北京京城大厦基础深23.5m，采用了三道锚杆获得成功取得良好的社会效益和经济效益。广州市百汇广场位于中山五路与起义路交汇处繁华地段，地下四层，采用逆作法取得圆满成功。并取得良好的社会效益和经济效益。
　　1逆作法施工工艺相关概述
　　逆作法的工艺原理是：先沿建筑物地下室轴线(地下连续墙也是地下室结构承重墙)或周围(地下连续墙等只用作支护结构)施工地下连续墙或其他支护结构，同时在建筑物内部的相关设计位置设置中间支承桩和柱，作为施工期间(地下室底板浇筑之前)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结构，作为围护结构的支撑体系，随后逐层向下开挖土方和浇筑各层地下梁板结构，直至底板封底。与此同时，由于地面一层的楼面结构己完成，为上部结构的施工创造了条件，所以可以同时向上逐层进行地上结构的施工。
　　逆作法施工工艺使挡土、支护、主体结构统一起来，显示出其独特的优势，目前逆作法施工可行的条件:第一，地下室分层开挖土方及向下构筑必须有可靠挡土维护构筑物，这就是地下连续墙自身及结构纵横的支撑体系，可以承受土侧向压力。第二，地面上部结构楼层及施工荷载应有可靠的支撑结构，这就是由地下连续墙及支撑柱来承担垂直荷载。
　　2逆作法施工技术优缺点及应对措施简议
　　2.1逆作法施工技术优势
　　总的来说逆作法施工工艺具有以下的优势：缩短工程施工的总工期，基坑变形小，相邻建筑物的沉降少，可节省地下室外墙及外墙下工程桩费用，使底板设计趋向合理，可节省土方挖填方费用，可最大限度利用城市规划红线内地下空间，扩大地下室建筑面积，施工方案与工程设计密切配合，使逆作施工方案更趋合理，简化基坑的施工工序，有明显的经济效益。
　　                                       
　　                                                                             图1逆作法施工示意图
　　2.2逆作法施工存在的缺点
　　1）差异沉降问题。在施工基础底板前，全部的结构和施工荷载主要依靠中柱桩和地下连续墙承担。但是，随着上部结构施工层数的增加，对中柱桩和地下连续墙的荷载也增加，而中柱桩和地下连续墙的承载能力在减少(挖土的影响)，势必导致相邻中柱桩之间的差异沉降，这种差异又反过来改变上部结构和地下室的内力分布，引起附加应力。因此，逆作法施工中，在地下室基础底板完成前，地下连续墙和中柱桩直接受力，未直接受力的工程桩之间的相互影响依然存在，如果各根中柱桩之间或地下连续墙之间有较大的差异沉降，已浇筑的楼板与梁系就会产生裂缝，将危及上部结构的安全。
　　2）桩承载力问题。逆作法施工期间，基坑开挖土体应力释放，坑内土体回弱，带动立柱桩上移;地下室及上部结构施工后，桩身承担的向下荷载增加。整个过程中，桩身所承受的荷载包括桩身自重、上部荷载、正摩阻力、负摩阻力、桩端阻力，这些力共同作用的结果，使桩发生沉降与抬升的变形。致使桩周与桩端土体垂直应力减小，导致桩端土体应力释放，产生膨胀，桩也随之上升。
　　3）在逆作法设计和施工的配合方面问题。目前设计单位不直接参与逆作法施工过程的结构受力分析和设计，只能依靠施工单位自身的力量进行研究分析，而施工单位由于人员配备的局限性，往往没有强大的结构分析设计队伍，因此在进行逆作法的分析和设计时只能半经验半理论。
　　4）挖土机械方面。目前，我国逆作法施工时一般采用小型挖机进行挖土和坑内的水平运输，通过小型挖机的几度转移后，将土方集中到取土口中，然后通过各种垂直运输设备将土方装上运土车。这种施工方法不仅挖土速度比较慢，效率不高；同时在上海等一些软土地区，土方经过几次的翻运，有可能液化，形成流塑状态，不利于下一步的运输。
　　5）模板工程方面。如果采用支撑排架加模板的模板体系，那么土方开挖向下进行的时候就会遇到何时拆模的问题，作为受力结构的模板拆除必须在混凝土强度达到设计强度时方可进行拆除，因此就浪费了工期在等待模板的拆除上，如果楼板结构采用钢混组合楼板，即采用压型钢板作为楼板结构的受拉结构，同时又作为混凝土浇筑时的模板体系时，就可大大提高逆作法的施工速度，进一步缩短工期。
　　2.3逆作法施工工艺改进
　　1）施工过程中控制沉降差。对立柱桩的垂直和水平位移、土体位移、地下水位、结构应力等进行全面监测，根据检测结果反分析，并修正下一工况计算。当立柱桩沉降差超过报警值时，可采取停止上部结构施工、局部放慢或加速挖土、局部土体注浆加固等措施。
　　2）立柱安装。必须设计专门的定位调垂设备对其进行定位和调整。目前，立柱的调垂方法基本分为定位架法和气囊法两大类。通常钢管混凝土立柱采用纠偏定位架法，格构柱采用气囊法安装。气囊安装见图2。为控制格构柱X和Y两个方向的垂直度，在格构柱下端每个方向上各安放两个气囊，并与进出气管相连四个气囊两两交错，避免气囊充气时相互影响。
　　                                                          
　                                                                                     　图2气囊平面布置示意图
　　3）钢管柱与梁板的连接。采用环梁节点，须预先在钢管上焊接抗剪环箍，且定位要求精确。当施工期间地下室标高发生改动时，其处理措施相当麻烦，因为现场补焊环箍操作困难，而且管内混凝土可能因温度过高而影响受力性能。
　　4）底板周边连续墙连接处止水措施。这个部位的止水成功与否对整个地下室的止水乃至使用安全有着决定性作用。地下连续墙钢筋笼中与底板位置预埋一竖向钢板，浇筑底板前焊接一水平止水钢板，实际效果非常理想，底板周边未发现渗漏现象。
　　3逆作法施工技术经济的分析
　　3.1技术的难点
　　1）垂直支撑穿越梁柱节点和地下连续墙与梁板节点的技术处理措施：平面长与宽超过一定尺寸的深基础采用封闭式逆作法施工工艺，临时垂直支撑是少不了的，而设置垂直支撑平面坐标很可能会与梁柱节点相碰，特别是一柱一桩的桩基方案，必然遇到梁柱节点，因此必须妥善处理好这一问题，处理方法应根据垂直支撑的结构选型来解决。地下连续墙与梁板连接构造是地连墙施工的一个重要问题，常见的有墙上予埋钢板，焊接牛腿与梁筋焊接或预留弯曲筋，扳直后与梁板筋焊接，以及栽筋方法。日本鹿岛建设公司对予理弯曲筋连接的方法:“气压焊”、“搭接焊”、“高强螺栓连接”、“联结器连接”等四种方法进行了反复研究与实验，提出了“联结器连接”为最好方法的结论。
　　2）由于采用了封闭式逆作法施工，向下施工的各层楼板必须留有施工洞口，以使土方外运及材料运进，那么洞口留儿个?留在什么位置?留的洞口周围结构有无影响?如何处理?都需要认真解决。
　　3）关于土方挖运措施和梁板支模方法。在满足地下连续墙结构强度及变形位移要求及便于施工基础柱及零层梁板的条件下应尽可能增加第一次挖出土工作量。封闭后只能采用人工挖出。逆作法楼板支模可在平地上平铺模板。梁模板可采有挖出的沟槽后，在沟槽内铺设模板。
　　3.2其它几种支护方案技术分析比较
　　深基坑的支护有多种施工方案，我国目前常用的有如下几种方案。1）护壁杆件为双层格构式。适用于挖深大于5m，但不超过10m的情况，这种方法埋深要加深很多，如采用内排水护壁结构外侧还要做一道防水帷幕，费用必须增多。2）采用拉锚支撑。这种方法北京做的较多，北京地质条件好，拉锚拉力大，最大可达300kN，而且有保证，竖向可做成双排、三排。在软土地区，地质条件不好，水位又高，拉锚拉力难以保证，锚杆的单根位移值和整体位移更难控制，而且造价昂贵，再者，拉锚不能拆除，必须形成地下障碍物，对将来城市改造极其不利。3）基坑做完护坡后，在坑内设置内支撑。这种方法在上海做的比较多，并已形成专业化和系列化，可以进行摊销。这种方法由于一次性投资太大故在天津地区极少采用。
　　4结语
　　总之，本文主要从逆作法施工技术目前在设计施工中存在的一些问题进行阐述，并提出了一些改进方法，逆作法施工技术在深基坑支护应用的前景乐观，如今它正处于技术成熟期，将会有更大发展的全盛时期。
　　参考文献：
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