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1、引言城市中大量地鐵工程和超高層建筑的建設，使得地下空間建筑越來越多，這對大型深基坑工程支護結構選型、施工方法、施工工期、工程造價、周邊環境保護等提出了更高的要求。逆作法是近年來新興的基坑支護技術，因其具備獨特的施工工藝，適用于深度較大且對圍護結構水平變形有嚴格限制的基坑工程，尤其適用于大跨度地下建筑工程施工。其具備對周邊環境影響小、施工周期短、造價較低、地下工程風險性小等優點，在國內多個大型深基坑工程得以成功實施，應用前景十分廣闊。逆作法與傳統的施工方式不同，它是將高層建筑地下結構自上往下逐層施工，即沿建筑物地下室四周施工連續墻或密排樁，作為地下室外墻或基坑的維護結構，同時在建筑物內部有關位置2、，施工樓層中間支撐樁，從而組成逆作的豎向承重體系，隨之從上向下挖一層土方，一同土模澆筑一層地下室梁板結構，當達到一定強度后，即可作為維護結構的內水平支撐，滿足繼續往下施工的安全要求。與此同時，由于地下室頂面結構的完成，也為上部結構施工創造了條件，所以也可以同時逐層向上進行地上結構的施工。1、工程概況上海中心大廈地處上海市浦東新區陸家嘴金融中心區，基地總面積約304萬。主樓建筑高度632 m，地上共121層，地下5層，裙樓地上5層，總建筑面積約573 223 ，建成后將為中國第一高樓。場地北側為花園石橋路，與金茂大廈相鄰，西側為銀城中路，南側為陸家嘴環路，東側為東泰路，與上海環球中心相鄰。如圖13、上海中心大廈效果圖上海中心大廈基坑工程采用了塔樓區順做裙房區逆做的方案，將基坑分為塔樓區和裙房區2個分區基坑。基坑總面積約34960，基地呈四邊形，邊長約200 m，共設5層地下室，塔樓區基坑開挖深度為31.2m局部33.2m。裙房區基坑開挖深度為26.7m。場地鳥瞰圖如圖2 圖2 場地鳥瞰圖2、基坑施工方案本工程首先明挖順做施工塔樓區基坑，塔樓結構出0.00m后再逆做裙房區基坑。主樓環形基坑直徑121 m，面積11 500 ，開挖深度31 m，圍護形式采用環形地下連續墻，開挖深度內設置6道環箍，地下連續墻墻厚l200 mm，成槽深度50 m，共65幅，總成槽方量約23400m。地墻接頭形式為4、V型鋼板柔性接頭，地墻設計強度等級C45，水下混凝土按C55配制。塔樓區的采取順做法施工可加快工程的施工進度，塔樓區基坑采用圓筒形無內支撐結構形式，利用圓形均勻良好的受力性能，充分利用混凝土的抗壓強度?；臃謪^施工開始后，塔樓區順作開挖時可利用裙房區域作為施工場地，裙房區基坑逆作施工，可利用地下室頂板作為施工場地，分別解決了塔樓區和裙房區基坑施工期間施工場地不足的問題。裙房逆作區域為一樁一柱，采用鉆孔灌注樁內插格構式鋼立柱形式。水平支撐體系利用結構梁板兼作支撐，節省了臨時支撐體系的工程量以及支撐拆除工程量；同時大剛度的結構梁板體系作為基坑的支撐，有利于控制基坑圍護結構的變形，從而較好的保護周邊5、環境；裙房逆作可減少施工噪音、揚塵等，避免支撐拆除爆破，充分貫徹了綠色建造技術的要求。2.1、塔樓區施工工藝針對上海地區軟上的“時空效應”特點。為保證圓形基坑受力均衡和穩定以及控制變形。開挖及環箍施工遵循分層、分塊、對稱、平衡、限時的總原則，具體措施如下：1、塔樓區基坑開挖采用島式挖土，首先均衡、對稱、放坡開挖環邊上體，基坑中部島式露土形成坑內壓載，提高坑內土體抗力，待環箍形成后再挖除島式留土，控制基坑變形；2、鄰近地墻的土方，對稱、均衡、分塊開挖并及時形成環箍以減少基坑無環箍暴露時問，控制圓形圍護的對稱受力、均衡、穩定及變形。為便于開挖作業結臺場地出土安排在圓形基坑內設置了4個挖土平臺，島式6、開挖及挖土平臺布置詳見圖3。地下室底板施工完畢后繼續由下而上順做地下室豎向結構，包括核心筒、地下室外墻、結構柱、后做車道、樓梯以及其它混凝土板墻等。直到0.00標高開始裙房區逆作法施工。對于無內支撐圓形基坑，安全實施的關鍵在于地下墻廈環箍的定位準確以滿足真圓度要求，同時各幅地墻間應緊貼接觸、可靠傳力；基坑開挖應分層、對稱、均衡卸載以充分發揮圓形基坑的“圓筒”空間效應，將水土圍壓充分轉化為圓形圍護結構的軸向力。確保塔樓基坑地墻整體均衡受力和開挖的安全穩定。 圖3 塔樓區島式開挖及挖土平臺布置圖 圖4基坑開挖至坑底現場圖片2.2裙房逆做區施工工藝1、 第一次土方開挖，盆邊開挖至-3.80m，盆中開7、挖至-6.30m，臨時邊為1：2。地下連續墻內側導墻拆除及地下連續墻泛漿混凝土鑿除，主樓臨時地下連續墻及環形圍檁爆破拆除至-6.30m 2、裙房B0層樓板結構施工 3、第二次土方開挖，開挖2-1、2-2層土體，開挖條件為B0層樓板結構達到100%強度。盆邊開挖至-9.60m，臨時邊坡坡度為1:24、盆邊200厚C35墊層施工5、裙房B1層盆邊樓板結構施工。第三次土方開挖，開挖2-3、2-4層土體，盆中開挖至-11.60m，臨時邊坡坡度1：2。主樓臨時地下連續墻及環形圍檁爆破拆除至-11.60m。6、盆中200厚C35墊層施工。裙房B1層盆中樓板結構施工7、依次循環施工各至各樓層指定標高，至基坑8、底部-27.2m8、地下室底板結構施工9、裙房B4層結構柱墻施工，封閉B4層樓板結構留設的取土口。裙房B3至B0層結構柱墻施工，封閉所有取土口。3、全逆作法施工方案利用工程樁接升到地面的臨時支柱與地連墻作為垂直承重結構, 從地面向下挖土并施工各層地下室樓板, 此頂板又作基坑的水平支撐體系, 同時也利用此支柱承重, 從地面以上施工各層上部結構, 可實現地上地下二個方向同時進行施工。從當地的實際條件出發, 并不完全從逆作法理論上去刻意安排士0.000為分界線。而是根據工程特點、業主要求，以合理為原則，可以以地下室一層底作為向上下施工的分界線的。這個順序的最大優點是第一層土方可以大開口挖土, 施工效9、率較高。第一層地下室一般深度4m 左右，這時地下室外墻（地下連續墻）是懸臂受力，可以采取盆式挖土的方法，以保留墻邊土體的方式達到控制土體變形與減少懸臂彎矩的目的，當地面澆搗后，再對稱挖除地下墻邊斜坡土并及時澆筑墊層與第一層地下室底板，當形成二層樓板加外墻、中柱的箱形結構后，上部結構與地下室就可以同時向上下二個方向施工，因為此時結構有了巨大的剛度， 比較容易控制變形，可以保證施工安全。施工流程簡圖見下圖 A盆式挖土施工至地下一層底板B地下一層墊層施工及0.00樓板施工C、地下一層樓板施工 D地下一層樓板強度達到100%進行地下二層挖土并同時可進行地上一層結構施工。逆作法施工原理簡單, 效果明顯,10、 但施工控制不好會得到相反的結果, 這里以已建造工程施工工程的經驗, 說明必須注意的關鍵技術：1、 支柱樁正確定位逆作法施工時，支承垂直力的是由工程樁接高的型鋼支柱，將來在立柱外再包裹混凝土作正式作地下室柱，所以其軸線位置與垂直度必須正確，要求偏差在20mm 以內，否則會影響正式工程柱子位置的正確性，這在施工工程樁時，就要特別注意提高精度，立柱要按下部工程樁的種類，設計專用定位器與采取定位措施，如鉆孔灌注樁要適當擴大鉆孔，鋼筋籠固定立柱要全方位測量垂直定位下放，再用支架臨時固定后澆灌混凝土。如果是大口徑鋼管樁，可以在孔內埋設導向定位錨板，測量控制垂直度，再用支架臨時固定后澆灌錨固混凝土。2、 11、坑內降水深基坑施工在上海必須降水, 而逆作法施工更加重要, 上海軟土地基在降水后, 土性指標大大提高，不僅能提高人員與機具在地下施工安全與效率，并且也是地下室樓板支模之必須，所以挖土以前要安排足夠的井點抽水。井點降水位置要事先設計, 認真實施, 不能與結構梁相交, 以避免給結構施工帶來麻煩。對深井降水實施要動態控制, 水位要定時觀測, 應始終讓水位控制在挖土面以下1.5m左右。3、 逆作法施工中的挖土技術挖土是逆作法施工的重要環節，有頂蓋的地下挖土難度大，周期長，不僅是影響工期的關鍵因素, 而且挖土是產生變形的主要原因，也是施工安全的關鍵。上海的幾只逆作法施工工程挖土均采用小型挖土機與人工挖土12、相結合，地下水平運輸采用人力拖車運輸到出土孔下，出土吊運由專門設計的抓土行車完成，再由卡車運出工地。4、躍層逆作法施工方案通過對原有逆作法工程施工經驗加以分析研究，并結合現場實際情況?？蓪Ρ竟こ痰叵率覙前宓氖┕ろ樞虻饶孀鞣ㄊ┕りP鍵點上加以改進：在保證基坑安全的情況下，確定“越層”施工方案，即先施工B0板，隨后一次性開挖至B2板，施工B2板后再順做B1板的施工方案。由于每次土體開挖深度一般在8 m以上，對于增大的圍護結構內力可以通過加強配筋的方式來解決，同時解決基坑可能出現的變形過大的問題，采用了留土護坡的施工措施。沿坑邊的留土不僅增大了基坑內被動土壓力，土體本身也有一定的結構抗力，對圍護結構的13、水平位移起到限制作用。 A、0.00結構梁板施工養護B、一次性開挖至B2底板標高，澆筑墊層C、澆筑底下二層結構梁板，養護D、向上順做地下一層豎向結構及梁板結構，養護躍層式逆作法的施工過程中存在眾多施工重難點，主要控制要求如下：1、 B0層的設計剛度和完工程度以及混凝土齡期強度的實現情況，即躍層的上一樓層的設計剛度、施工完成度和施工質量直接關系到躍層施工的成敗和效率，設計上需對B0層樓板進行加強，施工時加強養護2、 本工程中僅B1層為躍層，同理，B3、B5、均可作躍層施工；3、 建議躍層施工挖土的深度69m，約為2樓層的高度，若超過10m情況施工，可能會超過圍護結構的結構安全受力和允許位移，進而14、增加圍護結構的成本，得不償失；4、 躍層施工中應嚴格控制躍層上一樓層的設計剛度和施工進度，嚴禁在設計強度不足或施工完成度、樓層梁板混凝土齡期強度未達標情況下進行躍層施工；5、 逆作施工中，挖土施工需合理選用開挖工藝，嚴格控制躍層挖土施工的質量，嚴禁過度超挖，切勿破壞“一柱一樁”結構，以免造成重大工程損失和事故。5、結語從以上工程實例可以看出，大城市地下空間施工, 采取逆作法工藝在環境保護、施工進度、社會和經濟效益方面有著極大的優越性, 這對于今后更為廣闊的地下空間開發有著推廣運用的意義。但是, 逆作法工藝發展至今, 盡管一些關鍵控制技術逐步得到攻克, 但仍然存在一些施工或管理方面的問題需進一步15、解決, 具體表現在逆作法樓板封閉后, 施工人員在下面操作將面臨通風采光不足的施工環境后做的豎向結構混凝土澆搗相對困難逆作法出土相對較慢逆作法要求設計單位投入較大設計力量, 施工圖的早期就要完成上下部的計算和部分圖紙, 其中包括部分水、電、煤、各類管道設備的系統策劃施工單位投人技術管理要求高, 對施工各階段要通過結構計算預測過程中的沉降量、樁的承載能力、節點構造、監測的方式方法, 有時需要專業人員與設計對口等等。另外, 我們也注意到逆作法施工同時也存在著一定的局限性, 主要表現在缺乏強有力的理論支持, 經驗目前還在起主要作用, 比如地下室施工階段上部結構能否施工或施工至幾層相鄰立柱差異沉降值達多少比較危險對于盆式挖土, 盆邊土留多少才算合理, 這些課題都是今后理論研究的方向。除此之外, 高效取土、運土方法及設備的改進, 地下綜合體的降水、防水施工技術, 新老地下空間的聯通和接口技術, 淺層地下管線及地下構筑物的整體保護技術等都是技術人員需努力攻克的方向。總而言之, 隨著我國城市進一步的發展, 城市地下空間的開發任務愈來愈重, 逆作法以其有利控制周邊環境、降低工程造價、縮短施工工期等優點, 將在城市綜合地下空間施工中發揮更大作用。