逆作法施工技術(shù)的原理探析

摘 要：在最近幾年最新開發(fā)流行的一項(xiàng)基坑支護(hù)措施是逆作法，其是在建筑高層多層建筑物的地下構(gòu)造以及其他多層地下室構(gòu)造有用的措施。在美、法、德、日等國外的建筑中已經(jīng)被廣泛的運(yùn)用，成果較好，雖然逆作法的建筑技術(shù)和相應(yīng)的理論都得到了一定的發(fā)展，也在一些地區(qū)普及使用，但是這項(xiàng)措施現(xiàn)在仍然是一項(xiàng)特殊的建筑技術(shù)，針對(duì)于有特殊要求的建筑，或者傳統(tǒng)建筑技術(shù)不能達(dá)到要求的標(biāo)準(zhǔn)以及成本又較高的狀態(tài)下使用。

關(guān)鍵詞：逆作法；施工；建筑；原理應(yīng)用

1 逆作法施工技術(shù)的原理

首先順著建筑物地下結(jié)構(gòu)的中心線或者附近建筑地下連續(xù)墻或者別的支護(hù)構(gòu)造，并且建筑物內(nèi)部構(gòu)造地下支撐柱和樁或者有關(guān)的位置澆筑，在建筑物建筑中作為底板封底前承載上部構(gòu)造的重量和建筑負(fù)荷重量的支撐物。地下連續(xù)墻的剛度在很大程度上依靠建筑層面一層的梁板露面構(gòu)造的支撐，然后慢慢的向下挖掘土以及澆灌每層地下構(gòu)造，直到板底封底。與此同時(shí)，因?yàn)榈孛嬉粚拥慕ㄖ呀?jīng)完工，為建筑上面的構(gòu)造奠定了基礎(chǔ)，所以能夠一起建筑上部構(gòu)造。這樣，地面上下結(jié)構(gòu)一起建筑，直到建筑完工。

2 逆作法分類

2.1 全逆作法：利用地下各層鋼筋混凝土肋形樓板對(duì)四周圍護(hù)結(jié)構(gòu)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(yù)留孔洞向外運(yùn)土并向下運(yùn)入建筑材料。

2.2 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(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)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。

2.3 部分逆作法：用基坑內(nèi)四周暫時(shí)保留的局部土方對(duì)四周圍護(hù)結(jié)構(gòu)形成水平抵擋，抵消側(cè)向壓力所產(chǎn)生的一部分位移。

2.4 分層逆作法：此方法主要是針對(duì)四周圍護(hù)結(jié)構(gòu)，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(hù)結(jié)構(gòu)是采用土釘墻。

3 逆作法施工工藝特點(diǎn)

3.1 在建筑施工時(shí)，可以使建筑物地下基礎(chǔ)構(gòu)造和地上構(gòu)造一起進(jìn)行平面立體建筑，如果建筑物上下層數(shù)比較多，規(guī)模不小的情況下，可以節(jié)約三分之一的工時(shí)。

3.2 受力在合理良好的范圍內(nèi)，所以圍護(hù)構(gòu)造不用大幅度的變動(dòng)，對(duì)旁邊建筑物的影響很小。

3.3 建筑施工能夠少受天氣環(huán)境的影響，而且挖掘的土方很少或者根本不會(huì)占用總施工的時(shí)間。

3.4 最大程度的發(fā)揮利用地下空間，增加地下室可使用的面積。

3.5 地面一層的構(gòu)造可以作為施工的平臺(tái)，這樣可以不用再架設(shè)施工平臺(tái)和內(nèi)部支撐，大幅度的降低了施工平臺(tái)和內(nèi)部支撐的機(jī)械設(shè)備，降低了成本開支。

3.6 因?yàn)榻ㄖ屯诰蚪诲e(cuò)施工，逆作構(gòu)造自身的重量由立柱直接承載并且傳至地基，降低了挖掘時(shí)對(duì)持力層的影響，減少了基坑內(nèi)部地基的回彈量。

3.7 逆作法具有的缺點(diǎn)，因?yàn)榈叵率覍訑?shù)制約了逆作法支撐的部位，沒有辦法調(diào)整高度，如果地下室的層高較大的情況下，需要增加圍護(hù)的斷面積和配置的鋼筋數(shù)量或者需要搭設(shè)臨時(shí)的水平支撐。因?yàn)橥诰蛲练绞窃谏厦娴臉?gòu)造封閉的情況下開展的，基坑中還存在著少量的降水用井點(diǎn)管以及中間支撐柱，現(xiàn)在小型靈活的挖掘機(jī)又很缺乏，增加了挖掘的難度。但是相信這些技術(shù)難題能夠很快得到解決。

4 逆作法施工技術(shù)的要點(diǎn)

4.1 設(shè)計(jì)中應(yīng)進(jìn)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(gòu)件承擔(dān)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(fā)生變化，故建立計(jì)算模型時(shí)應(yīng)按大梁輸入。

4.2 梁板以及鋼管柱的連接。在建筑中使用環(huán)梁節(jié)點(diǎn)的技術(shù)，首先要把抗剪環(huán)箍焊在鋼管柱上，同時(shí)焊接的位置一定要準(zhǔn)確。在進(jìn)行地下室建筑中，如果地下室的標(biāo)準(zhǔn)高度發(fā)生改變的時(shí)候，再處理起來就會(huì)很麻煩，因?yàn)樵谑┕がF(xiàn)場再進(jìn)行焊接環(huán)箍是很難的一項(xiàng)技術(shù)，同時(shí)管內(nèi)的混凝土受現(xiàn)場溫度升高而升高會(huì)影響了其性能。

4.3 連續(xù)墻和地下室樓面梁的連接。在采取逆作法建筑中，當(dāng)內(nèi)襯墻還沒有完工前，邊側(cè)的樓面梁一端要借助地下連續(xù)墻支撐，另一端依靠鋼管柱支撐。在設(shè)計(jì)的計(jì)劃中要把鋼筋預(yù)先埋在連續(xù)墻的鋼筋籠中，在挖掘好地下室的土方開鑿出保護(hù)層之后，拔出預(yù)先埋入的鋼筋和梁鋼筋進(jìn)行焊接就可以了，但是在實(shí)際的建筑現(xiàn)場中因?yàn)榻ㄖ霈F(xiàn)的誤差以及修改建筑計(jì)劃，之前預(yù)先埋入的鋼筋會(huì)因?yàn)榻ㄖ钐蠖刹簧嫌脠觯诮ㄖF(xiàn)場使用移植鋼筋的措施，由于在連續(xù)墻內(nèi)預(yù)埋的鋼筋很多，把梁端彎折調(diào)整到跨中的位置。

4.4 確定樁基的種類。從裝置鋼管柱的位置標(biāo)準(zhǔn)來看，挖孔柱最好選擇人工的方式，本人曾經(jīng)在一個(gè)建筑現(xiàn)場觀看過使用鉆孔設(shè)備挖孔柱，因?yàn)槟酀{的影響，所挖的孔柱垂直度不能夠得到保證，成型后的孔柱偏心比較嚴(yán)重。

5 經(jīng)濟(jì)效益

使用逆作法技術(shù)，一般情況下基坑的圍護(hù)墻可以和地下室的外墻使用一套維護(hù)，不僅節(jié)省了再建設(shè)一套圍護(hù)墻的時(shí)間，還在工程用地的基礎(chǔ)上能夠最大程度的擴(kuò)張地下室的平方，提高可使用的面積。除此之外，地下室頂部構(gòu)造能夠替代圍護(hù)墻的支撐體系，能夠節(jié)約大量的支撐成本。同時(shí)頂部構(gòu)造作為支撐體系，還能處理建筑特殊形狀的平面或者有的部分沒有樓蓋所產(chǎn)生的進(jìn)行布置支撐物的難題，而且受力還很合理。綜上所述，再加上能夠縮短施工周期，所以在軟土土質(zhì)上建筑地下室層數(shù)很多的多層建筑，使用逆作法技術(shù)能夠節(jié)省大量的費(fèi)用。一般情況下能夠節(jié)約地下總成本的百分之二十五到三十五。

6 環(huán)境效益

6.1 噪音方面：由于逆作法在施工地下室時(shí)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。

6.2 產(chǎn)生灰塵方面：一般情況下挖掘地基土方時(shí)都是開敞方式，在挖掘時(shí)產(chǎn)生的大量灰塵都會(huì)進(jìn)入到空氣中，破壞空氣質(zhì)量，影響城市環(huán)境；使用逆作法建筑，其是在封閉的地表下進(jìn)行施工建筑，在很大程度上降低了灰塵。

7 社會(huì)效益

7.1 影響交通方面：因?yàn)槟孀鞣ǖ氖┕そㄖ窃诒韺舆M(jìn)行支撐，在封閉的地表下開工，所以不會(huì)影響城市交通的正常運(yùn)行，在地表上車輛正常運(yùn)行的情況下，它可以繼續(xù)在地表下進(jìn)行開工，防止了因?yàn)榻ㄖa(chǎn)生的交通堵塞或者繞道行的損失。

7.2 采用了逆作法，+0.00層平板結(jié)構(gòu)先完成，可以利用結(jié)構(gòu)本身作內(nèi)支撐。由于結(jié)構(gòu)本身的側(cè)向剛度是無限大的，且壓縮變形值相對(duì)圍護(hù)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(hù)樁的側(cè)向變形，從而使周圍環(huán)境不至出現(xiàn)因變形值過大而導(dǎo)致路面沉陷、基礎(chǔ)下沉等問題，保證了周圍建筑物的安全。

7.3 在建筑中使用逆作法技術(shù)，土體和地下連接墻之間的摩擦力和粘結(jié)力不僅能夠承載上部的重量，還可以承受水平方向的風(fēng)力以及在地震中建筑物底部所形成的傾覆力和水平剪力，很大程度上提升了抗震作用。我國是地震多發(fā)地帶，所以建筑物的抗震能力不能忽視，從施工建筑方面來看，選擇最佳的建筑技術(shù)能夠在很大程度上提高建筑物的抗震能力，逆作法技術(shù)就符合這項(xiàng)要求，因此，在進(jìn)行基坑支護(hù)時(shí)采用逆作法技術(shù)能夠帶來很大的社會(huì)效益。

現(xiàn)在，我國在2001年頒發(fā)的建筑地基設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則中就把逆作法納入其中；各個(gè)地區(qū)也相應(yīng)的頒布了地下室逆作法技術(shù)法（YJGF07-98）和（YJGF02-96），從中可以看出逆作法技術(shù)發(fā)展也越來越成熟，此技術(shù)在基坑支護(hù)中發(fā)展前景無量。上世紀(jì)是逆作法技術(shù)的初起階段，之后在我國大范圍的廣泛使用，現(xiàn)在這項(xiàng)技術(shù)越來越成熟，肯定會(huì)有更廣闊的發(fā)展。