简述建设工程“逆作法”设计施工技术的工法

沈天生

摘要：随着一带一路契机，结合内地城市对外开放的步伐。建设银川大都市区的发展，城市建设面临着许多新技术的应用和挑战。在旧城改造中，为了更好的利用土地资源，解决城市环保降音降噪问题，以及商业项目建设的可持续发展。新建项目对地下空间综合利用，提出了更高的要求。尤其是对地下多层停车场，配套功能设施的布置，不占地上有效面积，充分利用地下空间，竖向设计多层地下室已成为必然的方向。但在周边原有新旧建筑物的制约下，对深基坑的施工安全與支护，存在着诸多不确定的因素，所以逆作法设计施工技术的应用，也成为银川地区发展的新趋势。

关键词：逆作法施工技术;建设工程

逆作法设计施工技术，已经应用于建筑工程有20多年的发展历史。国内一些施工企业也有较为成熟的施工经验。对西北地区欠发达的城市来说，逆作法设计施工技术还是一个空白。结合当地的水文、地质情况，施工技术和施工条件，逆作法也是一种新技术和新工艺的推广应用。逆作法施工技术对周边原建筑和基坑稳定的安全性、合理性、经济性等方面，占有一定的优势。

1 逆作法施工工艺的特点

针对多层地下室深基础工程，利用地下室自身梁、板、柱结构，逐层施工做为地下围护结构的刚性支撑体系，提高对周边建筑物不同基础埋深形式的安全性，不受影响并加以保障。减少其他方式支撑使用后的废弃物，降低资源浪费，体现了低碳经济和绿色建筑施工的要求。逆作法施工技术是在地下结构和基础施工的同时，地上结构也同步进行施工。在总工期的关键线路中，地下、地上施工时间是并列关系，并且地下室施工可以与地上主体、安装、装饰装修工程一起完成，互不干扰。所以，逆作法大大缩短了总工期。基坑支护与地下室外围护墙做两墙合一的连续墙，也可做基坑临时支护的排桩和止水帷幕等。利用地下室各层结构的柱、梁、板做为外围护墙的支撑体系，代替其它方式的锚索或内支撑安全防护措施。同时，降水只需要坑内降水，缩小降水范围，缩短降水周期，降低工程投资成本。采用逆作法设计施工技术，减少深基坑露天作业时间，对施工环保减噪降尘得到了很好的控制，周边居民生活的影响和投诉降到最小，并且能有效地增加下室的使用空间和建筑面积，提高地下室的最大利用率。

2 逆作法深基坑支护的类型与选择

针对基坑周边环境、工程水文地质情况和边坡条件，结合地域特点。深基坑支护在没有土钉喷锚、钢管桩拉锚或钢筋混凝土灌注桩锚索施工条件下，为了确保深基坑施工对周边原建筑物基础和城市环境不受影响，采取逆作法施工是确保周边环境安全的一种施工方法。逆作法深基坑防护有地下连续墙两墙合一、排桩、止水帷幕、咬合桩等多种方式。

2.1 地下连续墙

地下连续墙是深基坑围护墙和地下室外墙二合为一，承担上部结构竖向荷载和止水抗渗，并形成完整桶体的剪力墙。墙厚一般在800mm-1000mm之间，抗渗混凝土等级为P8，强度不小于C35，墙底坐落在满足建筑承载力的天然土层，利用结构梁板作为水平支撑构件的施工技术。地下连续墙要有专项专业的施工图设计，且进行专家论证和相关的技术检测，作为施工技术的安全和质量保障。地下连续墙广泛适用于基坑范围内降水，基坑外自然水位不受影响的工程。

2.2排桩-灌注桩

钻孔灌注桩工艺流程：埋设护筒→注入护壁泥浆→桩机就位（钢筋笼制作）→钻孔→排渣→清孔→吊放钢筋笼→射水清底→插入砼导管→浇注砼。

排桩是延地下室外墙的外侧设置安全围护桩。是针对建筑外边体形复杂，地下障碍物较多及周边原建筑物影响较大的项目，采用钢筋混凝土排桩施工。桩的直径600mm～1200mm，桩长根据土层地质力学计算确定，混凝土强度一般不低于C35。桩与桩的净间距200mm～400mm。护坡桩成孔直径小于等于800mm的桩，选用长螺旋钻机为宜。对于黏聚力较低的土质，可采用膨润土配制比例为1：1.05～1.15泥浆进行成孔护壁。排桩适用于开放式降水地区，地质条件不受水位沉降影响。

2.3 止水帷幕

止水帷幕是水泥土的搅拌桩，桩与桩互相咬合形成的抵抗水头压力的抗水墙体。水泥土搅拌桩直径为600mm，互相咬合150mm～200mm，深度低于基坑底面4m，水泥土配比为15%～20%之间，宜选用反螺旋双钻头钻机施工，止水帷幕是控制地下夹层水和不明水源渗透的有效措施。

2.4 三轴深层搅拌桩

三轴深层搅拌桩是为了深基坑施工，防止影响周边原建筑基础安全的一种土体加固措施，同时，也有效的起到止水作用。三轴搅拌桩是一台钻机有三根长螺旋钻杆，同步成孔，并把配置好的水泥浆通过钻杆喷压到钻头位置，与土壤均匀搅拌形成的桩体。桩径有650mm、800mm、1000mm三种，施工时，三根长螺旋钻杆中，两侧的钻头为逆向旋转，中间的钻头顺向旋转，水泥浆由两侧钻头注浆，中间的钻杆排气，形成均匀的注浆搅拌排气系统，保证三轴搅拌桩的施工质量。三轴搅拌桩主要适用于加固较厚的松散土体或淤泥质土，通过加固硬化基坑边的土体后，进行连续墙施工或做喷锚护壁的无肥槽施工技术。

深基坑安全风险性评估

根据周边建筑和基坑变形的限制要求，场地基坑支护结构安全等级为一级，基坑重要系数应取1.1。地下三层基坑开挖深度一般为15.00m-16.00m左右，逆作法必须经过深基坑安全性分析和验算，基坑支护结构对土体的安全性，最大位移不得大于20mm，水平位移速率不得超过2mm/d，且连续三日不得大于1.4mm/d，周边累计沉降值不得超过20mm。若处理不当，边坡的局部失稳会造成边坡的整体失稳，造成重大的经济损失和安全事故。

3 逆作法设计

逆作法工程结构一般采用框架结构，地下部分竖向承载结构为一柱一桩，周边外围护墙为连续墙或后浇筑的抗渗剪力墙。连续墙为边坡支护墙和外围抗渗剪力墙合二为一，内做防水空腔保护墙，一旦出现渗水，通过空腔进行有组织的强排措施。

本工程为老商业街旧城改造项目，周边建筑基础具有多样性和环境复杂。地下室外墙距相邻建筑2.1m-8.0m不等，原建筑物旧桩拆除扰动土深度在8m-10m。因此，采用了排桩护壁的逆作法设计施工技术。

根据深基坑排桩护壁的相关计算，护坡桩直径在负三层部位为Φ800mm@1200mm，在负二层部位Φ600mm@1000mm两种。每个桩设置定位坐标控制，按编号分组分段控制灌注桩施工。在室外标高处，浇筑桩顶冠梁，冠梁截面尺寸为800mm×500mm和600mm×400mm，混凝土强度为C25。完成冠梁浇筑后，因外墙工程桩的一柱一桩与地下室剪力墙为整體结构，所以，外墙柱为格构柱构件，先施工外墙工程桩柱。工程桩与排桩必须保持200mm的净间距，满足灌注桩安放护筒施工。此间距为地下护坡桩100mm喷锚及防水层，100mm厚格构柱外包钢筋混凝土的结构层。

一桩一柱的格构柱和箱型柱与单桩的承载力在4700KN-13600KN之间，抗浮力为4400KN-7400KN左右，桩柱要同步施工，格构柱植入桩顶即基础筏板标高下3m，在格构柱加工时，地下部分为一根通长柱，且考虑加长至少大于3.50m，做为调直架校正控制施工段。为了控制成本，中部土方开挖止-3.0m处，再进行中间箱型柱施工，避免截取调直架控制段的长度。

逆作法工程的设计施工技术是协同施工工况的重要依据。所以，施工工况设计也是编制施工方案的重要组成部分。

4 设计施工工况

4.1 本工程设计负三层，基础筏板底埋深为-15.5m。

4.1.1 设计工况一：完成基坑边坡支护桩及冠梁施工，混凝土强度达到85%时，开始将土方开挖至-3.00m，浇筑打桩机和调垂架施工的钢筋混凝土垫层，钢筋为Φ12@200的单层网片，混凝土强度为C25，厚度为150mm，满足打桩机和吊车施工作业，完成中部工程桩柱施工。

4.1.2 设计工况二：完成一柱一桩施工后，进行±0.00处梁板（即：B0板）的结构施工，使±0.00梁板对基坑支护桩形成完整可靠的内支撑体系，并且混凝土达到设计强度的100%，方可做为地下逆作法的施工作业面使用。

4.1.3 设计工况三：将土方开挖至负二层的-8.50m位置，浇筑模板脚手架的素混凝土垫层，根据土质承载力和模板荷载，确定混凝土垫层的厚度和强度。进行负二层结构的梁、板、柱及刚性防水抗渗混凝土剪力墙、楼梯、电梯井和坡道施工。

4.1.4 设计工况四：当负二层梁板拆模的同条件混凝土试块强度，达到设计值的100%方可拆模，并清理模板脚手架。继续开始负三层土方开挖止-12.50m处。浇筑模板脚手架的素混凝土垫层，进行负三层结构的梁、板、柱及刚性防水抗渗混凝土剪力墙和坡道等施工。

4.1.5 设计工况五：地下室负二层和负三层结构梁、板、柱、墙施工完成后，对深基坑支护排桩形成可靠的箱型内支撑结构体系。一次性将土方挖止基础垫层的设计标高，进行筏板基础的施工作业。

4.1.6 设计工况六：为地上地下协同施工工况。当完成B0板施工，混凝土结构达到设计强度时，根据结构设计的荷载计算，地上工程框架结构可以施工到二层;当地下完成负二层梁板结构施工，负一层形成箱型内支撑体系后，地上框架结构可以施工到四层;当地下完成负三层梁板结构施工，地下各层已经形成可靠的内支撑体系，地上框架结构可以施工到主体封顶，并且地上施工不受限制。

逆作法工程设计施工技术

4.2 框架结构一桩一柱的桩，在施工阶段为承载力抗压桩，最终与基础筏板协同受力，降水停止后为抗浮抗拔桩。为了提高灌注桩的摩擦力，采用后压注浆技术。根据桩长沿桩身钢筋笼外侧，布一圈半硬质多孔橡塑DN50的注浆管，每根桩注浆管自下而上设三处，间距为5米。注浆压力控制在1.2MPa-2.5MPa之间，注浆量控制在0.7m3-1.0m3，注浆水灰比为0.50-0.55。同时在钢筋笼内侧安装三根竖向声测管，做桩身完整性检测。

4.3 地下室外墙边柱为格构柱，中柱为箱型钢管混凝土柱，柱内加强环板预留?400mm的贯通穿管孔，做为混凝土输送管施工孔，浇灌混凝土时，先从柱内穿入?220mm混凝土导管，导管伸止桩底后，开始浇灌C30桩身混凝土。使混凝土将孔内泥浆反推到桩顶以上，混凝土浇筑至柱底标高时，及时更换为C40自密实混凝土浇筑，在钢管内混凝土浇筑的同时，柱外侧回填沙石，控制桩顶混凝土上升，保证混凝土高出设计桩顶标高不小于600mm。在地下室筏板施工时，将高出桩顶虚混凝土凿除。

4.4 地下室中部混凝土箱型柱，外墙四周为格构式柱，柱底部埋入桩内3.0m。要求框架柱轴线偏差控制在±10mm内，竖向偏差应控制在1/500以内，框架柱水平位移应小于50mm.水平方向转角应小于2度，绝对位移应小于30mm。

4.5 地下逆作法自上而下施工，剪力墙在每层结构梁板处设KZL暗梁或SL深梁。为了有效控制地下工程投资成本，减少基坑深度，地下车库负二层和负三层采用300mm后无梁楼板和板内暗梁，钢筋在柱帽处通过钢牛腿与钢柱焊接受力。

4.6 逆作法工程一般施工场地狭窄，利用部分B0板作为施工场地，所以B0板要划分荷载分区。本工程在B0板上进行土方作业和材料进出的区域，采用型钢梁和200mm厚的双向双层C40钢筋混凝土梁板结构设计施工，其区域荷载设计值为50KN。

4.7 根据逆作法施工方案，分别按施工流水段预留出土口，地下用三台75型挖机和两台30型装载机向出土口转运土方，地上选用一台215型挖土机在出土口提土，白天用一台50型装载机转存土方，办理夜间施工许可证向外拉土。每天存土700m3左右，晚上继续挖运，出土量可达到70-100车，约1000m3。将土方开挖至负二层的-8.50m位置，进行护坡喷锚施工。喷锚前先清理平整基坑桩侧的垂直面，在排桩上种植喷锚钢筋网片的锚固钢筋，锚固筋为Φ14@300沿桩竖向设置，网片钢筋为Φ8@200，喷锚干灰配合比为水泥：砂：豆石（1：2.5：2）用专业设备喷锚。在喷锚砂灰达到一定强度时，进行防水找平层抹灰，选用3mm厚自粘防水卷材两层，做为柔性二级防水层和保护层施工。

土方开挖随着深度的增加，难度也随着增大，经过逆作法施工经验，应充分利用工程建筑设计的天井空间，在负二层（-8.50m处）放置挖土机，将地下土方提到B0板面，用装载机装车外运，此方法挖土效率最高。本工程采用75°的坡式自制提土机三台，每台平均提土3m3/4nim，日出土量50车约600m3。

5 逆作法施工环境及社会效益

5.1 降低施工噪音

由于逆作法施工先B0板整体浇筑，再向下挖土进行地下室施工，因此在施工中，能有效地起到降低噪音作用。

5.2 施工扬尘小

通常采取开敞式基础开挖手段，易产生了大量的建筑粉尘，影响了周边环境污染;采用逆作法施工，由于地下施工在封闭的环境下作业，可以最大限度的减少扬尘

5.3 交通影响小

逆作法工程一般位于城市繁华商业区，施工车辆管制严格，逆作法采取地上地下立体交叉作业，白天内部施工晚上出土运输，减小城市交通压力。

6 结语

本文主要以实际施工采用的排桩支护，以柔性外防水加后浇剪力墙刚性防水相结合，框架结构一柱一桩的逆作法工程，设计施工技术进行经验交流。

参考文献：

[1] 逆作法施工技术在高层建筑施工中的应用[J]. 董波.  中国新技术新产品. 2014（14）.

[2] 逆作法施工技术在高层建筑中的应用研究[J]. 曾水珍.  中华民居（下旬刊）. 2014（03）.