逆作法基坑支護與關鍵問題的處理

摘 要：逆作法是一項近幾年發展起來新興的基坑支護技術，它是施工高層建筑多層地下室和其他多層地下結構的有效方法。雖然逆作法的施工有著很多傳統支護方法無法媲美的優勢，應用也有一定的普及。但同時也有它的局限性，目前仍作為一種特殊施工方法應用，通過尋求方法解決關鍵問題，克服其局限性，逆作法基坑支護會越來越多的應用到城市密集建筑群中。

關鍵詞：逆作法；地下連續墻；基坑支護；關鍵問題

引 言

隨著經濟的迅速發展和城市建設及改造規模的擴大，在許多城市中心出現了越來越多的高樓大廈。近幾年來，“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。通過建筑施工實踐證明，利用逆作法施工開挖深度大的多層地下結構是十分有效的。目前作為一種特殊施工方法應用，主要用于對工程有特殊要求，或用傳統方法施工滿足不了要求而又十分不經濟的情況下。

1 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。

2 逆作法的工藝原理

傳統的施工多層地下室的方法是開敞式施工，即用支護結構圍護后垂直開挖，或用大放坡開挖，挖至設計標高后澆筑鋼筋混凝土底板，再由下而上逐層施工地下室結構，待地下結構完成后再進行地上結構施工。

逆作法施工的工藝原理是：先沿建筑物地下室周圍施工地下連續墻，同時在建筑物內部的有關位置，澆筑或打下中間支承柱，作為施工期間于底板封底之前的承受上部結構自重和施工荷載的支撐，然后由上向下逐層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，這樣可以同時向上逐層進行地上結構的施工，直至工程結束。

3 逆作法基坑支護的優勢

與傳統施工方法比較，用逆作法施工地下建筑工程有下述優勢：①縮短工程施工的總工期；②基坑變形小，相鄰建筑物的沉降少；③可節省地下室外墻建筑防水層及外墻下工程樁和費用；④使底板設計趨向合理；⑤可節省支護結構的支撐及土方挖填方費用；⑥簡化基坑的施工工序，有明顯的經濟效益；⑦可最大限度利用城市規劃紅線內地下空間，擴大地下室建筑面積；⑧有利于結構抵抗水平風力和地震作用。

4 逆作法支護中存在的問題

（1）差異沉降問題：隨著上部結構施工層數的增加，地下連續墻和中柱樁所承受的荷載也會增加，這勢必會導致相鄰中柱樁之間的差異沉降，已澆筑的樓板與梁系就會產生裂縫，將危及上部結構的安全。

（2）節點處理問題：墻梁節點、梁柱節點和墻板連接部位的提前預留預埋要求較高的準確度，這些部位留的不準確的話需要剔除重新設置，會增加焊接工作量，延長工程施工期。

（3）設計和施工的配合問題：由于施工單位不直接參與逆作法施工過程的設計，只能依靠施工單位自身的力量進行研究分析，在進行逆作法支護的施工時只能半經驗半理論，沒有正規的理論設計依據。

（4）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。

5 關鍵問題的處理

5.1 沉降差異控制

逆作法施工中，墻體、樓板和柱既是臨時支護結構，又是主體地下結構的一部分，其變形和沉降必須按永久結構的要求來控制。嚴格控制變形和沉降值，尤其是控制地下連續墻與結構柱的不均勻沉降，防止由于不均勻沉降產生對樓板的拉裂。

5.2 地下連續墻與板、梁連接節點的處理

在地下各層結構施工中，梁板需與地下連續墻墻進行連接，其中梁與地墻的連接因梁鋼筋普遍較大，故需在地墻中按梁的位置預留鋼筋接駁器。嚴格控制地下連續墻施工的精度，確保地下連續墻內預留埋件及鋼筋接駁器位置的準確，從而保證底板鋼筋可以與地下連續墻有效連接。

5.3 地下連續墻與基礎底板接縫的防水處理

有些工程基礎底板處于承壓含水層，將承受巨大的水頭壓力，因此地下連續墻與基礎底板豎向接縫為防水設計的最薄弱環節，設計中針對該接縫設置了多道防線：①將基礎底板周邊局部加厚，同時采用聚氨酯密封膏嵌縫封閉，形成最外側的滲水防線②地下室底板與地下連續墻連接部位考慮埋設環通兩道遇水膨脹防水條；③接縫間設置了兩道預埋注漿管。通過預留的注漿管對地下連續墻與基礎底板接縫進行注漿，提高接縫防水的可靠性。（如圖1）

5.4 逆作法施工中盆式開挖坡肩寬度分析

選取為了加快土方開挖速度，以地下一層底板位置作為向上下施工的分界線，對地下一層土方采用機械化盆式大開挖，不同工程盆式開挖時的預留土體寬度是不一樣的。盆式開挖中預留土體坡肩寬度b愈大，則暗挖的土方量愈大，挖土效率低，影響工程工期。因此有必要對預留土體的坡肩寬度進行分析，以確定滿足施工和結構要求的前提下的最小值，即最合理的預留土體寬度值b。（如圖2）

在內側邊坡穩定分析中，Duncan指出邊坡安全系數可以定義為使邊坡剛好達到臨界破壞狀態時，對土的剪切強度進行折減的程度，即定義安全系數是土的實際剪切強度與臨界破壞時折減后的剪切強度的比值（式1）。

F■=■=■（式1）

式中：FS為安全系數c、？準為土體實際的抗剪強度參數；cf、？準f為土體達到極限狀態時的抗剪強度參數。

強度折減技術的要點是利用公式（式2和式3）調整土體的強度指標，然后對土坡進行有限元分析，通過不斷地增加折減系數Ft，反復分析土坡，直至達到臨界破壞狀態，此時得到的折減系數即為安全系數FS。

c=■（式2）

？準■=arctan■（式3）

式中：Ft為折減系數；c、？準為土體實際的抗剪強度參數；cf、？準f為土體達到極限狀態時的抗剪強度參數。

6 總 結

目前，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，如今它正處于技術成熟期，將會有更大發展的全盛時期。逆作法支護技術作為一項全新的施工工藝，具有環境適應性強、對基坑周邊環境影響小、節約施工場地、施工工期相對較短、工程施工成本低等優點。雖然還存在很多不足和困難，但隨著新的機械設備、儀器在工程施工中的廣泛應用，逆作法支護的施工能力、精度及施工組織協調能力得到大大提高，這套技術必將日益走向成熟并得以大力推廣。

參考文獻

[1]蔣曉云.地下連續墻施工過程中的質量控制[J].建筑施工，2003（1）：21223.

[2]鄧文龍.長峰商城超大型逆作法施工技術[J].地下空間與工程學報，2005（4）：595～598.