逆作法施工技术在城市核心区的应用

肖 永

1. 上海建工二建集团有限公司 上海 200080；2. 上海建筑工程逆作法工程技术研究中心 上海 200080

城市核心区作为一个城市的经济、文化中心，是一个城市的活力之源。城市核心区人口稠密、建筑物密集、交通流量大，在城市核心区开发的项目往往有着施工场地狭小，邻近建筑物对沉降变形比较敏感，扬尘、噪声控制要求高等问题。逆作法施工技术可以最大限度利用场地空间，创造施工作业面。同时通过主体结构与临时支护体系相结合，形成水平支撑体系，减少深基坑施工对周边环境的影响。近年来，逆作法施工技术已广泛地应用于城市核心区的工程建设[1-5]。

1 深基坑常见施工技术对比

深基坑工程施工常用顺作法和逆作法2种方式，2种方式在施工流程和安全性上有很大的区别。

1.1 施工流程对比

桩基围护施工完成后，顺作法由上而下分层开挖，逐层施工水平临时支撑体系，底板完成后再由下而上逐层拆除临时水平支撑并实施各层地下结构。围护结构与主体结构体系相对独立。

逆作法进行地下结构施工时，由上而下分层开挖并实施各层永久结构梁板，利用永久结构梁板作为水平支撑体系，直至底板完成。同时，根据工程需要，有条件在首层结构梁板达到设计强度后同步开始上部结构的施工。

1.2 安全性对比

逆作法利用结构体系作为水平支撑，刚度较大，基坑开挖安全性较高，且基坑的变形小，对周边环境的影响很小。另外，逆作法在首层结构梁板实施完成后，可以作为材料堆场，解决了场地狭小等问题。

综合考虑，在城市核心区的项目开发，深基坑工程采用逆作法施工对项目的开展实施更有利。

本文依托上海市徐汇区太平洋数码二期建筑“拆落地”重建工程，对紧贴城市核心区逆作法施工项目的重点管线、地铁出入口的保护技术进行研究。通过围护施工控制、逆作法施工关键控制、信息化施工等技术，确保工程顺利实施。

2 工程背景

2.1 工程概况

太平洋数码二期“拆落地”重建工程位于上海市徐汇区肇嘉浜路1117号太平洋数码广场内，东侧、南侧分别为美罗城A、B区。北邻肇嘉浜路，西侧为漕溪北路，道路下方为轨交1号线。

本工程总用地面积3 360 m2，总建筑面积14 943 m2。其中地上部分8层，结构形式为钢结构，建筑高度60 m，主要包括商业、餐饮、公共文化空间及机房夹层，总建筑面积8 578.1 m2。地下3层，主要包括商业、餐饮、设备用房及储藏室，总建筑面积6 364.9 m2。工程基坑分A区主坑、B区连通道（与地铁出入口连接）。A区主坑挖深18.02 m，面积2 150 m2，采用逆作法施工，B区挖深7.92 m。基坑围护形式为厚1 m地下连续墙，地下连续墙深度为37～40 m。地下连续墙两侧设置三轴水泥土搅拌桩槽壁加固，局部采用MJS工法施工（图1）。

图1 工程概况

2.2 周边环境分析及难点

1）A区主坑北侧有110 kV超高压电缆（图2），电缆井距离本工程地下连续墙外边界只有1.62 m。该电缆为1992年轨交1号线建造时敷设，为从日本进口的充油电缆，型号老旧，国内无备货，该电缆为地铁的上级备用电缆。根据电力部门的计划，在该电缆拆除前，工程要完成整个A区的桩基围护施工。故桩基围护阶段，电缆及电缆井的保护尤为重要。

图2 超高压电缆位置及监测布点

2）地铁10号线出入口最近点距离A坑地下连续墙外边线3.15 m，最远点距离A坑地下连续墙外边线13.13 m。地铁出入口基础距离地面高度7 m。B区基坑与地铁出入口连通，B区围护形式为φ1 000 mm@1 200 mm钻孔灌注桩，施工前必须做好相应的措施降低桩基围护施工，A、B区开挖及地下结构施工等对地铁出入口的影响。

3）徐家汇天桥连廊项目基本与本项目同时开工，且天桥连廊的北侧、西侧、南侧与本项目2层钢结构连接，共9个连接点（图3）。天桥连廊项目作为区政府重点关注的工程，需尽早将2层钢框架连接点提供给天桥连廊项目使用，这对项目的施工工期提出了严峻的考验。

图3 天桥连廊与本项目连接情况

4）本工程用地面积约3 3 6 0 m2，基坑总面积2 210 m2，基坑占66%，再将地铁10号出入口、基坑周圈地下连续墙、三轴水泥土搅拌桩及MJS等施工考虑在内，可用场地捉襟见肘。采用逆作法进行地下挖土及地下结构施工时，如何在如此狭小的场地组织施工流水，如何遵循“分层、分块、对称、限时”的作业原则，是本工程施工的一大难点。

3 逆作法实施关键技术

3.1 桩基围护施工阶段技术措施

1）本工程于2017年12月27日开工，2018年3月初—2018年7月底完成桩基围护施工。电缆井处槽壁加固采用MJS工法施工。施工时通过调整排泥量，控制地内压力，控制喷射注浆引起的地基隆起与下沉，有效控制施工对电缆井的影响。通过监测数据可知，MJS施工阶段，电缆井抬升7～9 mm，在可控范围内。整个桩基围护施工阶段，电缆井的最大沉降为7 mm。

2）A区主坑靠地铁出入口一侧坑内采用宽10 m的φ1 500 mm@1 000 mm双高压旋喷桩进行加固，其他区域采用宽6 m的φ1 500 mm@1 000 mm双高压旋喷桩进行加固。A区坑外槽壁加固也同样采用微扰动、可控性强的MJS工法，通过控制地内压力，减小对地铁出入口的影响。

3）B区紧贴车站出入口的围护桩施工时，先人工挖孔、焊接预埋长护筒，再进行钻孔施工。避免桩基施工钻孔时泥浆对地铁出入口的影响，长护筒长度7 m（超过车站出入口的深度）。

4）本工程逆作法采用18根φ1 000 mm钢管立柱桩（钢管为φ500 mm×16 mm）作为地下室一柱一桩，钢管立柱的垂直度偏差要求不大于1/600（桩身垂直度偏差不大于1/200）。一柱一桩调垂采用双联置换式激光测斜设备，实现了一柱一桩施工全过程的垂直度高精度测量与控制。

3.2 地下结构施工阶段技术措施

1）逆作结构梁板各层布置5个取土口，其中周边取土口利用电梯井道、楼梯井道设置，中间结合自动扶梯位置设置（图4）。

2）A区主坑地下结构采用逆作法挖土，利用主体地下结构梁板及临时支撑共同作为施工阶段的水平支撑体系。为确保逆作法施工阶段结构传递水平力的可靠性，在上层结构梁板施工完成、形成整体水平支撑体系，且整体强度达到设计强度的80%（对于首层结构应达到100%）后，方可进行下层土方开挖。每层土方采用分层、分区、分块盆式开挖的原则施工，待上层水平结构设计强度达到设计要求的强度后，向下分层、分区、分块盆式开挖。根据地铁保护要求结合现场实际情况，将地下结构分为三大分区，挖土顺序为1区→2区→3区（图5）。逆作法挖土施工流程如下：第1皮土方开挖至－4.7 m、B0板结构施工→1层钢结构吊装施工→第2皮土方开挖至－9.72 m、B1板结构施工→第3皮土方开挖至－15.42 m、B2板结构施工→B1层结构柱回筑施工→第4皮土方开挖至－18.32 m、底板结构施工→B2层结构柱回筑施工→B3层结构柱回筑施工、地下室外墙结构回筑施工→地上钢结构施工、B区基坑开挖。采用逆作法施工，在B0板结构完成后，进行了1层的钢结构吊装，为天桥连廊提前施工创造了条件。

图4 取土口布置

图5 A区主坑分区

3）进行2区、3区挖土时，需在靠近地铁侧预留宽10 m、高1.2 m的土护壁，在下层施工时挖除。

4）根据政府管控要求，该地段10：00～ 15：00、20：00～22：00可以进行出土作业，每天可出土时间有限。现场挖土高峰时期B0板上配备1台起重机、1台长臂挖机，下面配3～4台0.6 m3的反铲挖机，确保平均每天出土量在800～1 000 m3。

5）A区逆作法挖土阶段，地下部分每隔8～10 m布置1个节能灯，作为照明之用。逆作法通风采用轴流风机，排风量为50 m3/min。

6）各层土方挖至标高，垫层浇筑完成后，采用1.8 m短排架作为竖向结构施工支撑体系。

7）考虑本工程场地狭小，地下室施工阶段，出土口作为地下结构施工进料口，到场材料最大限度地通过取土口直接吊运至施工操作面。

8）逆作法顶板以下立柱竖向钢筋通过接驳器连接，局部采用焊接形式。当楼层层高较高时，立柱的竖向钢筋设置2个接头，分别位于上层楼板的板底和本层中间层高处。否则每层设置1个钢筋接头，位于上层楼板的板底。采用一段式连接方法减少了逆作法楼板上插筋的连接接头数。根据层高，墙、柱竖向钢筋可采用一段式预留插筋。

3.3 信息化施工技术

项目技术团队通过BIM技术对工程实施透明化管理，提高了施工效率和施工质量、缩短了项目工期。

本工程采用信息化监测技术，埋设钢筋应力计对主梁（支撑）轴力进行测量，预埋传感器对桩身轴力进行监测等，为基坑围护体系和周边环境安全提供准确的监测信息。当工程出现紧急情况或监测数据超过预警值时，能及时结合应急预案采取相应的应急措施。

另外，本工程结合项目安全管理需要，采用视频监控系统对项目的全过程施工进行监视和管理，在邻近的最高建筑上、塔吊上、施工大门处等安装视频监控，不但为项目的施工过程安全管理提供保障，也为项目实施的全过程记录留下宝贵的资料信息。

4 结语

本工程地处上海市徐家汇核心区，周边环境极其复杂。根据特点，本工程采取了逆作法施工，使地下结构施工自上而下进行，并利用首层结构楼板作为材料堆场和施工作业面，有效地解决了材料堆场问题。通过围护施工参数控制、采取双联置换式激光测斜技术、合理优化取土口布置、分块组织挖土流水、结合信息化施工技术等，大大减少了支撑凿除量，有效降低了扬尘、噪声对周边环境的影响，且将基坑变形控制在最小限度，确保了周边环境安全以及工程的顺利开展，对类似工程有一定的借鉴价值。