逆作法在佛山東平廣場工程中的應用

薛文杰

1. 同濟大學 上海 200092； 2.上海建工四建集團有限公司 上海 201103

1 工程概況

佛山東平廣場工程位于佛山市東平新城文華南路、裕和路、君蘭路所圍合的區域，整個工程為交通樞紐綜合體，功能包括交通樞紐中心、商業、辦公、酒店、住宅等，總建筑面積694 185 m2。整個工程分三期開發建設，一期工程采用新型逆作法施工，將整個基坑劃分成逆作法區、中心島區及反壓土區3 塊，以地下連續墻為圍護體，以反壓土區為基坑南側及東西側部位圍護體系的支撐，以逆作板帶（含主樓A、B塔范圍）為基坑北側及東西局部區域支撐，形成整個基坑的地下室施工的圍護支撐體系。整個逆作法區以核心筒、抗側剪力墻及鋼管柱為豎向結構，結構樓板為水平體系，形成對外圍土體的支護結構，如圖1～圖3所示。

圖1 逆作范圍示意

圖2 逆作區主樓平面示意

圖3 逆作法典型剖面示意

A、B 塔地上48 層，建筑物總高度為163.0 m，地下4 層。建筑功能包括交通樞紐中心、商業、住宅等，建筑面積89 465 m2。A、B 塔，1～4層為商業用房，5層為架空層和空中住宅大堂，6層以上為住宅。結構形式為混凝土框支剪力墻結構，分別設A、B 兩個核心筒，基礎為鉆（沖）孔灌注及抗側剪力墻，地下室及裙房采用鋼管柱內灌C60混凝土。

2 技術難點

（a）所有逆作施工的豎向結構對垂直度要求高，大量預埋連接件，均需精確定位，施工質量要求高；

（b）國內首次采用地下連續墻作為逆作法核心筒，可借鑒經驗少；

（c）采用抗側剪力墻、鋼管柱等多形式的逆作結構，與水平結構連接節點多樣，施工質量難度大；

（d）基坑局部地質差，淤泥質強度低，砂性土受水侵蝕易破壞，對逆作法的水平結構模板體系施工不利。

3 柱和墻的結構施工[1-4]

3.1 HPE 液壓垂直插入鋼管柱施工技術

本工程 A、B 塔主樓加裙房共計有44 根沖孔灌注樁，每根樁均插入鋼管作為永久結構柱施工，鋼管作為施工階段的豎向支撐結構，同時兼作使用階段的抗拔樁，鋼管柱直徑分別為1.5 m及0.9 m兩種，其下部沖孔樁樁徑分別為2.5 m及1.8 m（其中28 根Φ1.5 m的樁頂標高從地面至沖孔樁混凝土面深度為19.2 m；16 根Φ0.9 m的樁頂標高從地面至沖孔樁混凝土面深度15. m）。

施工時采用HPE液壓插入機，在支承樁混凝土澆筑后、混凝土初凝前，將底端封閉的永久性鋼管柱垂直吊起到液壓插入機上，由液壓插入機將鋼管柱抱緊，同時復測鋼管柱的垂直度。然后由上下2 個液壓垂直插入裝置同時驅動，通過其向下壓力將鋼管柱垂直向下插入，按照從下到上的順序依次松開液壓定位器，再由兩個液壓垂直插入裝置同時將鋼管柱向下插入，重復上述步驟，直至插入到設計深度要求。

3.1.1 HPE 液壓垂直插入鋼管柱施工流程

支承樁混凝土澆搗完成→HPE液壓插入機就位對中→調整插入機水平度→吊裝鋼管柱→插入鋼管柱→四周回填砂碎石→拆除工具柱和移機→鋼管柱內混凝土澆搗

3.1.2 HPE 液壓垂直插入鋼管柱工法的優點

（a）安全性高：HPE 液壓垂直插入鋼管柱工法無需人工下孔作業，首先在很大程度上降低了安全風險；

（b）保證鋼管柱的垂直度，質量可靠：HPE 液壓垂直插入機施工過程中完全機械化作業，減少了人為因素，保證插入鋼管柱的垂直度符合要求，垂直度可達1/500～1/1 200，保證了施工質量；

提高鋼管柱安裝施工效率，縮短施工工期：HPE 液壓垂直插入鋼管柱工法由先進的施工設備施工，較之常規的施工工藝，施工流程簡單，施工速度快，平均完成單根鋼管柱安裝時間10～20 h，單根鋼管柱安裝的施工工期縮短了70%以上；

節約能源，降低投資成本：HPE 液壓垂直插入鋼管柱工法大量減少了施工材料和人工的投入，如施工中不需長鋼護筒護壁，也不用人工埋設定位器等，因而降低了投資成本30%以上。

3.2 鋼管柱與梁板連接設計

本工程鋼管混凝土柱與結構梁板連接采用鋼牛腿結合加強環板的連接形式，具體做法是在鋼管周圍設置鋼牛腿，為加強鋼牛腿與鋼管混凝土柱的連接剛度，在鋼牛腿上下翼緣設置封閉加強環，梁板受力鋼筋焊在鋼牛腿或加強環鋼板上。板面筋與底筋分別與鋼管柱2 塊環板進行雙面焊，焊縫長度5d，焊縫等級為二級。

梁與鋼管柱連接處，鋼管柱4 個方向均焊接雙工字鋼牛腿，工字鋼寬度、厚度、翼緣厚度、腹板厚度按照不同的梁尺寸而定。梁面鋼筋在工字鋼翼緣上方，梁底鋼筋在工字鋼翼緣下方，以焊接方式連接。若與鋼管柱連接的混凝土梁標高不一，鋼管柱上焊接高低牛腿工字鋼（圖4）。

圖4 樓板與鋼管柱連接示意

3.3 核心筒及抗側剪力墻施工技術

本工程采用地下連續墻作為核心筒及抗側剪力墻，相當于樁、承臺、剪力墻、擋土結構4 種功能合一。作為高層結構的主要豎向受力構件，核心筒及抗側剪力墻不僅承受結構的豎向荷載，水平方向也同時承受大部分的風荷載和地震荷載。而本項目的核心筒及抗側剪力墻還作為基坑支護的抗側力擋土結構，受力狀況更為復雜。結構配筋除了滿足水平和豎向分布鋼筋的配筋率、約束邊緣構件要求外，還需滿足水平擋土受力要求。

經過計算，并為了施工的方便在核心筒的四角設置了格構式型鋼。為保證鋼筋籠的吊裝，核心筒采取分塊的設置，把筒體角部與中部墻體分開8個體塊。核心筒采用地下連續墻的設計，墻底埋深入微風化巖不小于7.5 m，同時保證了筒體豎向基礎的受力要求以及水平擋土穩定性的要求。核心筒剪力墻及抗側剪力墻均采用預留“胡須筋”的方式實現與梁板的連接，如圖5所示。

圖5 結構預留“胡須筋”

4 梁、板結構施工

4.1 梁板形式

本工程逆作法區域共有地下4 層（局部3 層），從地下1層到地下4層層高分別為5.18 m、4.0 m、4.0 m。樓板分為無梁樓板及有梁板2 種結構設計形式。樓板厚度分為1 000 mm、850 mm、500 mm、350 mm等幾種規格；梁最大高度1 600 mm，寬度最大900 mm。

4.2 模板體系選擇

本工程考慮到施工工期、質量和安全要求，同時結合本工程的實際情況，綜合考慮了以往的施工經驗，地下1層、地下2層、地下3層樓板結構采用木地吊模形式，如圖6所示。

圖6 木地吊模形式施工示意

逆作區域各樓層超挖深度約為770 mm。土方開挖完成后，及時換填500 mm碎磚，采用黃沙進行縫隙填充，澆筑厚150 mm的C25素混凝土墊層。素混凝土墊層上通長鋪設50 mm×100 mm木方，間距250 mm，其上鋪設厚20 mm九夾板。梁板模板架設在木方上，直接座于排架體系或墊層上。

4.3 模板搭設方式

4.3.1 無梁板部位

采用12#鐵絲（Φ2.6 mm，設計拉力1 000 N）進行拉結，鐵絲之間綁扎在樓板底筋之上。待底部土方開挖，混凝土墊層澆筑施工完畢后，具有良好的工作面時，采用移動腳手架，剪短拉結鐵絲，拆除板底模板和木方，用于下一層水平結構施工，如圖7所示。

圖7 無梁板體系模板示意

模板的平整度是逆作法樓板底部質量控制的重點，本工程采用以下幾個關鍵施工工藝進行有效控制：

（a）混凝土墊層施工：在混凝土墊層施工前，現場做好5 m×5 m的標高控制桿，并且固定牢固，混凝土澆筑施工過程中嚴禁碰撞標高控制桿；混凝土墊層初凝前，采用水準儀進行標高控制桿的復核，并及時調整；然后進行人工二次混凝土墊層收頭調平工作；

（b）木方施工調整：局部木方標高位置差異處，采用木楔體進行調整；每根木方在兩端采用木楔體調整后，楔塊間木方與墊層之間空隙采用砂漿進行填充，保證整個整根木方受力均勻（中間部位根據現場實際實施效果，也可以采用木楔體進行調整，但是沿木方的長度方向木楔體的間距不能大于700 mm，且保證木方的整體穩定性），如圖8所示。

4.3.2 大梁部位

圖8 板底標高調整示意

由于本工程基坑范圍土體性質以淤泥為主，此外采用逆作法施工工藝時，超挖的深度不大于1 m。因此，梁區域采用局部落深挖溝+兩側放坡的方式進行施工，模板及兩側的鋼管支架依靠對拉螺栓固定于結構梁之上，待底部土方開挖，混凝土墊層施工完畢后，具有良好的工作面時，采用移動腳手架，拆除排架及模板，用于下一層水平結構施工。梁兩側的矮排架鋼骨采用扣件與模板的橫圍檁鋼管連接，橫圍檁通過燕尾夾和對拉螺栓與結構梁連接。

5 地下連續墻內襯墻設計與施工

內襯墻和地下連續墻有機的結合形成一體，在一定程度上可視為地下連續墻厚度的延伸 ,可以起到防滲、抗剪、抗水浮力和視為增加樓板嵌入地下連續墻內深度的作用，因此確保內襯墻的施工質量對于結構至關重要。在地下結構逆作施工過程中，隨樓層的向下施工，依次施工相應部位的內襯墻。

5.1 地下2層、3層內襯墻施工

施工時先鑿除地下連續墻表面混凝土露出主筋，然后在主筋上焊接止水螺桿作為模板拉結，最后在模板外另搭設2 排腳手架用于固定拋撐。混凝土澆搗時，每隔2 m左右在模板上設置簸箕口作為混凝土入料口，采用側模敲擊的方式進行振搗，具體圖9所示。

圖9 地下2層、3層內襯墻施工

5.2 地下4層內襯墻（外墻）施工

由于地下4層內襯墻（外墻）與地下連續墻間增設旋噴樁圍護體，故該部位的側墻采用單側支頂的方式支模。內襯墻鋼筋綁扎前緊貼旋噴樁砌筑磚墻作為外側模板，內襯墻鋼筋綁扎完畢后，安裝厚18 mm九夾板作為面板。豎楞采用50 mm×100 mm木方，間距250 mm設置一檔；外橫楞采用雙鋼管，間距500 mm設置一檔。水平桿與立桿通過斜撐桿與基礎底板內預埋的短鋼管連接，共同組成三角鋼管支頂體系（圖10）。

圖10 地下4層內襯墻施工示意

5.3 混凝土澆筑施工

內襯墻混凝土澆筑后，振搗困難大，須采用自密實混凝土，保證混凝土在自身重力作用下，能夠流動、密實。襯墻豎向結構一次澆筑高度超過2 m，為保證混凝土在下落過程中不發生離析現象，一是將膠管伸入模板內，使混凝土出料口盡量距被澆筑面小于2 m；二是在澆灌部位預先澆灌與混凝土同標號的砂漿，保證混凝土不會因澆灌高度過高，造成粗骨料因水泥漿損失，使混凝土出現露石等質量缺陷，同時也保證新澆混凝土與原施工縫結合良好。

6 結語

本工程逆作法鋼管柱采用新型HPE 液壓垂直插入機安裝工藝，使鋼管樁及鋼管柱一次性一體成型，質量好，定位準確，可加快上部鋼管柱的安裝。此工藝適用于大型及超大型逆作法施工。 采用地下連續墻作為塔樓核心筒剪力墻，工期快，取消常規的過渡柱支頂體系，不用由樁到承臺再到剪力墻的方式，這樣更安全。可避免做承臺開挖的支護。僅要考慮結構穩定性，可抵抗強大的水平推力，特別適用于局部逆作法。 逆作法區域利用地下室周邊兩跨結構（地下連續墻抗側剪力墻+樓板）組成永久空間擋土支護體系，避免基坑內設置內支撐，結構內部也不用做附加支撐，既方便施工，又節省支護成本。地下連續墻核心筒和地下連續墻抗側剪力墻，可實現施工基礎的同時，就可完成抗側力體系，工期滿足投資需求，取得了良好的社會效益和經濟效益。