高层建筑深基坑顺逆作法综合施工技术研究应用

卢争艳

摘 要：新的时期，随着我国现代化建筑的大力推动，城市飞速发展，很多大中型城市地上建筑空间日趋减少，高层和超高层建筑以及地下空间的利用显得尤为重要。规模都在不断扩大，那些深基坑工程的深度也在不断增加，其中包括了高层和超高层建筑地下部分的工程、地铁工程等在内的深基坑工程逐渐成为建筑施工的主要组成部分。文中主要探讨了深基坑的顺作法施工技术和逆作法施工技术。

关键词：高层建筑；深基坑；逆作法施工；顺作法施工

1 前言

针对目前高层建筑的特点，为加快塔楼施工进度，解决施工场地狭小的难题，同时合理安排资金投入，本文提出了顺逆作法综合施工的设计方法。即塔楼基坑先行顺作法施工，此时裙楼暂时作为施工场地，塔楼基坑顺作法面积较小可加快施工的速度。在塔楼进入上部结构施工后裙楼基坑采用逆作法施工，裙楼逆作法施工不占用绝对工期，并且会最大可能减少工程量，资金也可以减缓投入。此设计方法在一定程度上解决了施工场地狭小、操作困难的问题，缩短了总工期，延缓了前期投资，更加快了塔楼的施工速度。结构刚度大，裙楼基坑施工采用结构梁板作为水平支撑，还能够有效地控制基坑的变形，并且也省去了常规做法的支撑支出，在日益密集的城市建筑群中该设计施工方法有着非常好的前景。

2 深基坑工程项目设计特点

2.1 深基坑施工技术的特点分析

我国城市化进度不断加快，城市建筑中出现大量的高层建筑。在城市环境中，由于有建筑密集存在，建筑物的深度也逐渐加深，建筑物施工环境日益复杂，深基坑施工技术的应用得到了广泛的注意，我国建筑界中，深基坑的开挖与支护问题成为一个研究热点。

2.2 基坑深度大

高层建筑的数量以及规模增大，基坑深度也逐渐提升。高层建筑所需要实现的功能很多，涉及到的空间范围比较大，结构相对复杂，需要使用高超的施工技术。在建筑施工中，需要通过向下扩展来实现空间的扩展，因此，高层建筑一般拥有的地下室也增多。在此背景下，高超建筑基坑的深度逐渐提升，最终使得深基坑施工技术的施工难度提升了较大的档次。

2.3 施工环境复杂

深基坑施工技术的周期逐渐加长，施工的场地多狭窄，难度比较大，容易受到当地的降雨以及地面的重物堆放等因素的影响，对基坑稳定性造成负面影响。相邻场地的施工，容易造成相互之间的影响，进而影响到施工的进度，提高施工协调的难度。深基坑施工的环境比较复杂，主要体现在深基坑的开挖需要在保证基坑稳定性的基础上，保护周围的建筑物。基坑的开挖面积、宽度以及长度等都变大，使得深基坑的支护问题难度大幅度提高。在具体的深基坑施工技术的开挖阶段，地基的地下水位容易产生变化，影响到应力场，最终造成周围基土体的变形，最终影响到地下管网的安全性。另外，在高水位等复杂地形处展开深基坑施工技术，容易发生土体划移等问题，同时容易有桩体变形等严重后果，进而影响到建筑物的安全性能。

2.4 支护方法多

深基坑施工技术可采用的支护形式比较多样化，目的是为了应对多样化的施工环境，同时施工技艺也逐渐丰富。针对不同的施工环境，由工程设计人员来具体分析，判断采用何种的施工工艺，需要结合实际的地形以及环境进行具体考虑。

2.5 支护病害影响大

由于高层建筑的结构比较复杂，深基坑施工技术中支护占据重要的地位，起到了良好的防护作用。因此，深基坑中支护的病害具有比较大的破坏力，容易影响到作为建筑物、管线等的安全，甚至容易出现安全事故，影响到建筑功能的发挥，进而会影响到市政设施以及管线，具有较大的影响力与威胁力。在高层建筑深基坑施工技术的具体应用中，必须要重点探究支护病害的危害程度，做好相应的防护措施，提高工程设计人员设计的合理性以及科学性，应用可靠性高的施工工艺。

3 顺作法施工

3.1 顺作法施工特点

基坑顺作法施工工艺成熟，支护结构体系与主体结构相对独立，设计、施工均比较便捷；对施工单位管理水平和技术水平要求较低，施工单位选择面广；基坑支护结构的设计和主体结构的设计关联度较低，受主体设计进度约束小，基坑工程有条件尽早开工。顺作法除了以上优点以外也存在着一些缺陷，明挖顺法基坑开挖过程中及开挖后均对周边环境影响较大。基坑开挖时设置的支护结构体系均为临时支撑，在结构体系完成后还需将其拆除。

3.2 顺作法关键技术

顺作法在一次性开挖基坑的过程中主要存在的危险问题有基坑坍塌滑坡、坑底隆起、支护侧向位移、涌砂涌水等。因此，顺作法在土方开挖的施工过程中关键技术有以下几点：①在地質条件及周边环境不允许放坡的情况下，基坑开挖支护与其水平支撑的设置成为基坑开挖过程中的关键技术之一，因为该关键技术可以预防基坑坍塌滑坡事故的发生。②顺作法深基坑开挖过程中仅仅做好基坑支护和水平支撑是远远不够的，因为在深基坑开挖过程中会遇到地下水的影响，该因素对基坑影响较大，不容忽视，故基坑开挖过程中必须做好降水、排水工作。③水平支撑的拆除。对于水平支撑的拆除需由专业的设计单位提供拆除顺序及专项方案，不能随意拆除以免引起坑塌方事故。

4 逆作法施工

4.1 逆作法施工特点

①社会资源消耗少：特别是可利用施工场地狭小时，逆作法的效果更加明显。②减少施工支出：外墙、地下室每一层梁板都可以采用土模；为了能够减少土方开挖量和运输量，只开挖有效范围内的土方；外墙是可以同时起挡土截水作用的。③对周围环境影响小：良好合理的受力，相邻的建筑物沉降小，围护结构变形量小，当场地为软土地基时效果更加明显。④缩短施工日期：当上下结构同时进行时是可以极大缩短日期的。⑤提高施工安全性：避免基坑长时间暴露导致的边坡风化，不会因为基坑换撑而引起内重力分布。凭借逆作法的这些优点，既可以获得可观的经济效益，又可以加快业主的销售和资金周转速度。

4.2 逆作法—地下连续墙施工方法

地下连续墙刚度大、强度高，可作为永久或临时地下结构，得到了广泛的应用。施工步骤一般为：先沿建筑物地下室轴线或周围施工地下连续墙或其他支护结构，同时建筑物内部的有关位置浇筑或打下中间支承桩和柱，作为施工期间于底板封底之前承受上部结构自重和施工荷载的支撑。然后施工地面一层层的梁板楼面结构，作为地下连续墙刚度很大的支撑，随后逐层向下开挖土方和浇筑各层地下结构，直至底板封底。同时，由于地面一层的楼面结构已经完成，为上部结构施工创造了条件，所以可以同时向上逐层进行地上结构的施工。如此地面上、下同时进行施工，直至工程结束。

4.3 逆作法—中间支撑柱和立桩柱

沉降、变形观测逆作法施工中，作为临时的支护结构和地下结构一部分的地下墙、板、柱，应按照永久结构的要求严格控制其沉降和变形，因承担新浇混凝土的重量，坑底地基土在必要时必须进行变形控制。观测点的布置一定要依据设计图纸，还要结合施工现场的环境而定。由于观测环境的不同观测对象也需要选用相应的观测仪器，以便观测地足够清楚，比如观测时发现所使用的仪器不能够清晰地观察裂缝，就应该换用带度数的显微镜观察其中的变化情况。观测技术的主要发展方向是保护措施以及观测测仪器的改进，观测点十分重要而且一般设置于墙柱边处，所以一定要做好保护措施，以确保后续观测工作不受影响。

4.4 逆作法—施工洞口及垂直运输

由于是在地下封闭的环境下进行结构施工，垂直运输挖出的土方以及施工材料设备的过程中也成了逆作法施工的重要一环，所以需设计用于地面直达地下结构底层的垂直运输，且尺寸大小符合施工要求的预留孔道。一般的发展方向是：设计合理的挖土方案和出土路线，满足“先柱后墙，间隔开挖，流水作业，严禁超挖”的逆作法施工原则，留施工口要尽量减少，从而减少加固预留施工口所需要施工量以及施工的费用。

4.5 逆作法—中间支撑柱和立桩柱

中间支撑柱和立桩柱是逆作法施工的重要一环，开挖时是支撑柱，施工完成后可以作为永久的地下结构受力柱，因此必须精确控制其轴线位置，垂直度也是重要指标，一般需控制在立柱长度的1/600以内。在实际施工中，利用钢管或型钢将立柱引至地面上，然后选用精密仪器测量并调节，或是成孔之后经过全方位测量配合垂直单位，然后下放立柱桩的钢筋笼至设计位置，与此同时调节垂直度，并借助支架临时固定以后，才能进行混凝土的浇筑。对于大口径钢管桩，为了其能够达到测量和控制垂直度的目的，可在孔内埋设定位锚板。

5 高层建筑顺逆作法施工的关键要点

5.1 地下连续墙施工

地下墙的连续施工，为确保工程按照正确方向进行，应首先选取地下室的墙面作为水平和垂直的基准，即导墙。地下连续墙是建造深基础工程和地下构建物的一项新技术，该技术是在地面采用挖槽机械，沿着深开挖工程的周边轴线，在泥浆护壁的条件下，开挖出一条狭长的深槽，在槽内放入钢筋笼，然后用导管法浇筑水下混凝土，筑成一个单元槽段，如此逐段进行，以特殊接头方式，在地下筑成一段连续的钢筋混凝土墙壁。

5.2 逆作法中间支承柱施工

在逆作法的高层建筑施工过程中，中间支承柱至关重要，在地下室底板浇注前，其主要承受地上和地下各层的自重和荷载，待地下底板浇注后，其与底板连接，可将上部结构的荷载传给地下底板。在逆作法的施工过程中，为了提高其承载能力，底板以上的中间支撑柱大多采用H型钢或钢管混凝土上柱。

5.3 节点构造的设计

與常规施工方法相比，逆作法施工顺序不同，其地下室结构节点的构造设计也应有所不同。在实践中，地下室结构节点的设计需满足多种要求，如结构永久受荷状态下的要求，一定的抗渗防水要求及现有工艺手段与能力的要求等。

5.4 加强设计与施工的协调

我国目前的工程建设体制，决定了施工组织的设计工作与设计院的设计工作是分离的，而建筑基坑施工中逆作法施工的地下结构和支护设计都是要求统一的，这样就导致了设计与施工缺乏协调性，在实际工作中经常造成一些本来就可以采用逆作法进行施工的工程由于设计和施工不协调而无法进行。这个方面也是建筑基坑施工中逆作法施工需要改进的，逆作法的发展同时也不能离开设计施工一体化。在施工还没有开始的时候，如果由施工总承包单位来进行相关设计的施工，在保证和尊重原创作的受力的条件下，应该保证施工与设计的协调，并且允许施工单位在实际施工应用逆作法对工艺实施进一步的优化设计。

6 结束语

工程建设迅速发展的过程中，高层和超高层建筑深基础顺作法技术会被不断创新，逆作法这种相对新颖的施工技术在现实生活中也会被不断推广应用，二者综合在一起，可以利用其中的优点共同发展。虽然逆作法施工中仍有差异沉降施工控制、导柱垂直度控制、土方开挖方法改进等问题解决，但是其总体的发展趋势仍需关注绿色、环保与可持续发展。科学技术的大力发展以及大量全自动检测设备的应用，大大降低了逆作法施工的成本和风险，且为信息化提供了必要的依据。随着不断完善的逆作法施工理论，相信以后会有更多处于特殊地质条件或密集区的地下工程将选择逆作法进行施工。

参考文献：

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