一柱一桩地下室逆作法施工探讨

李新刚

（温州设计集团有限公司，浙江 温州 325000）

1 工程概况

随着城市的发展，在繁华市区越来越多的工程采用逆作法施工。逆作法主要适用于周边环境复杂且场地狭窄、地下水位较高和地下室埋深较大的工程[1]。文章研究和探讨了温州医科大学眼视光医教楼改扩建工程地下逆作法应用情况。该工程总建筑面积为50001.7m2（其中地上40998.7m2，地下9003m2），建筑用地面积为4938m2，为2层整体地下室，地下基坑开挖深度为10.5～13.15m。地下室南面为保留的眼视光综合楼和门诊楼（先建后拆），东面为已建的学术馆、东阶梯教室和教学主楼，北面为已建的学生活动中心，西面是规划的江蒲路及河道。施工场地非常狭窄且周边环境复杂，为解决该问题，采取了一柱一桩地下室逆作法施工，并取得了良好效果。工程周边环境及土方开挖路线如图1所示。

图1 工程周边环境及土方开挖路线

2 施工原理及优缺点

该项目均采用了一柱一桩地下室逆作法施工，其主要原理是在工程桩内插入格构柱以解决竖向支撑，利用地下室楼盖结构代替水平支撑，省去了传统的支撑梁、支撑柱。地下室从上往下施工，顶板浇筑完成，砼达到强度后，可以做施工场地使用，能成功地解决施工场地狭小问题；挖土及下部结构施工在相对封闭的空间内进行，可有效减少噪声污染、光污染及扬尘控制；建筑物上部结构和地下基础结构施工可平行立体作业，且地下施工时受天气影响较小，在一定程度上能加快施工进度；基坑支护结构利用工程桩内插入的格构柱以解决竖向支撑，利用地下室楼盖结构代替水平支撑，受力合理，围护结构变形量小，对邻近建筑的影响亦小，施工起来比较安全[2]。但也存在一些施工难点，如钢格构立柱的平面位置和垂直度控制要求高、地下挖土难度大、梁与格构立柱交接位置处理难度大、砼节点多、地下空间的通风和照明要求高等。

3 难重点分析及控制措施

3.1 竖向支撑钢格构立柱的平面位置和垂直度控制精确度要求高

桩和格构柱位置准确与否将直接影响逆作法的成败和上部结构柱的位置及开间尺寸，因此竖向支撑钢格构立柱的平面位置和垂直度都要达到很高的控制精度。一般钢立柱垂直度要求为1/500，立柱桩垂直度要求为1/200。在整个打桩流程中，场地平整、桩位放样、桩机定位、护筒埋设、变径成孔、垂直度、泥浆比重、界面岩样、入岩深度、沉渣、钢筋笼制安、清孔、初灌量、砼浇捣、桩顶标高等工序与一般桩基施工区别不大，施工及监理人员除了要加强这些工序控制，还要加强钢立柱施工控制。具体而言，应从钢格构立柱加工、制作、运输、堆放、安装等方面进行全面控制，确保钢格构立柱本身制作质量可靠，埋入桩深度和平面位置、垂直度等满足设计要求。钢格构立柱施工时，要采用定位调垂设备（一般为特制钢定位架）并配以测斜设备（一般为测斜管+测斜仪）进行精确定位调垂，并保证钢立柱各边与对应主支撑轴线方向严格垂直或平行[3]。钢定位架如图2所示。

3.2 地下挖土难度较大，且设计和施工需紧密配合

逆作法与顺作法相比，其地下挖土难度更大，需要二次周转，应合理安排挖土方案，综合考虑出土口的设置、采用的机械设备、开挖方法、开挖顺序、出土方式、出土线路等各方面因素；并且挖掘机和运土车辆等设备要在地下室顶板上行走，要严格按设计要求做好荷载控制，必要时进行加固。温州医科大学眼视光医教楼改扩建工程地下室设2个出土口，挖土按B0板（地下室顶板）、B1板（负1层板）、底板施工顺序分为3次挖土，每次挖土按后浇带分为3个区域（A区、B区、C区），采用盆式分块开挖方式，做到“分层、分块、对称、平衡、限时”开挖。地面第1阶层采用常规明挖的形式；第2、3阶层采用掏挖，将土方驳运至板面预留出土口处，由B0板即地下室顶板上的长臂挖机或抓斗挖机接驳装车，再运输至消纳点。各阶层砼垫层随挖随浇，结构梁板和传力梁板随后跟进施工，形成水平支撑体系。

图2 定位架示意图

3.3 结构梁板与钢格构立柱交接位置节点处理难度大

钢格构立柱外围需要绑扎主筋以共同形成工程柱骨架，而结构梁主筋需要穿越钢格构立柱，因此在梁柱的交接位置，需要很高的钢筋制作、安装施工精度，务必保证格构柱正常受力、结构柱梁规范施工[4]。

（1）地下室结构梁的钢筋在穿越格构柱时位置要求十分精确，因此必须加强测量放线的复核，绑扎梁筋之前施工单位应在模板上划线，标出主筋位置（要兼顾穿孔位置和保护层厚度），通长梁筋下料、制作、安装要做好交底。

（2）在格构柱上，打孔位置要准确无误，开孔大小要根据格构柱承载力及穿越的钢筋直径而定，要事先做好计算和找出梁柱节点钢筋与钢格构柱的交叉关系，根据模板上已经标出的主筋位置确定打孔位置，并做好标记。

（3）底板或楼板内需穿越立柱缀板的钢筋，其中心如离缀板边缘≤3cm，可切割该范围缀板后放置钢筋，但应在该缀板对侧补足被切割缀板面积；对于结构梁、柱需穿越立柱缀板的钢筋，其中心如离缀板边缘＞3cm时，在所穿越钢筋位置打孔。

（4）结构梁、柱需穿越格构柱角钢的钢筋，如果其中心离角钢边缘＜2cm，可割去部分角钢，但被割范围应不大于钢筋直径+2mm；如果其中心离角钢边缘＞2cm，则应在所穿越角钢位置打孔，孔径等于钢筋直径+2mm；每根角钢同一平面位置不得穿越2根钢筋，不得任意扩大角钢横截面积损失。

（5）如果实际施工中偏差过大时，建议加腋处理。

（6）节点浇砼前要再次做好隐蔽检查，保证泥巴、杂物已清理干净，浇砼时要旁站监督振捣情况，保证节点处砼密实。

3.4 剪力墙和柱砼分多次浇捣，节点处理要求高

由于地下室逆作法土方分阶层开挖，导致剪力墙和柱需要相应分段多次浇砼，经常会出现砼接头不密实和收缩裂缝现象，影响构件的承载力和出现渗漏现象。为解决以上问题，特采取以下措施，保证了工程的结构安全和使用功能。

（1）砼外墙上下接头处妥善设置止水钢板，二次砼浇捣前，清理干净止水钢板上的浮渣,并把原来接茬的砼凿毛，利用止水钢板阻止水的途径，减少渗漏现象发生。

（2）在设置止水钢板的基础上，外墙砼要做企口处理，该工艺主要是在模板安装时将企口模板底模板切割成剪力墙墙宽的1/2，然后做成企口形状，使砼浇捣完成后形成外高内底的企口形状，可以起到结构自防水的作用。

（3）在接头部位预埋注浆管，采用CMAS快速高强灌浆料高压注浆处理，可以填补砼的密实度和裂缝，提高构件的承载力。

（4）加强支模和浇砼控制：①在上层板对应下层墙、柱的位置设好浇砼预留孔；②墙、柱支模要做到接口处贴合、封闭，底模封堵牢靠，并在墙、柱上接头处设置喇叭口，待砼强度达到设计强度要求后进行喇叭口凿平处理；③采用微膨胀砼进行浇捣，并做好浇注过程中的振捣控制和养护。

（5）在砼浇捣完成，并达到一定强度后，在接头处的外墙迎水面人工凿成V型，然后用堵漏剂进行填缝修补，可以有效起到防水作用。

3.5 地下施工空间相对封闭，通风和照明要求高

（1）照明。利用梁、柱已预埋的电线管将临时照明线引下，通过在开挖完区域设置临时照明箱和二级配电箱解决施工照明和现场临时用电问题。

（2）通风。现场预留的电梯井道、管道井道、施工通道无法满足自然通风的要求，建议在地下室负1层设置临时通风机房，通过简易风管进行机械通风。

4 结束语

综上所述，笔者认为一柱一桩地下室逆作法施工具备能够成功解决施工场地狭小、有效控制基坑变形和环境保护等优点，同时也存在一些施工难点，但只要采取措施加强控制，均能得到解决。