逆作法在超高层施工中的应用

逆作法在超高层施工中的应用

摘要：逆作法是近年来发展起来的广泛应用于高层建筑深基础施工中的一种新兴的施工工艺。具有缩短工期，降低造价，减小基坑变形，减小地下结构施工对周边环境的影响等优点。本文分析了逆作法在超高层施工中的应用和关键技术。

关键词：逆作法；超高层；施工技术 一、逆作法

通常的建筑施工是从下方逐层累加起来的，而“逆作法”顾名思义，其顺序是从上至下进行的。先沿着建筑物的地下支护结构在建筑物内部的关键位置建好中间支承柱（桩），作为负担上部结构自身重量和支撑施工负荷及承载量的平台。然后构建正一层的梁板楼面，使其成为承载地下连续墙抵抗变形能力的有效工具，之后逐步向下完成地下施工。正一层的梁板楼面结构修建完成后，可以同时进行地上工程，直到工程结束。逆作法的施工方法应用在高层建筑施工领域可以给工程带来显著的技术效益和经济效益

二、逆作法在超高层施工中的技术要点

（一）地下连续墙的施工

逆作法施工中，地下结构是支护结构与主体结构的结合与统一，基坑工程中，当地下水位较高，且场地周边不允许降水或基坑安全等级为一、二级时，通常采用地下连续墙作为维护结构。在逆作法施工中，地下连续墙既要作为施工时基坑开挖的临时支护，承担水土等荷载产生的水平力，又要兼作地下室的外墙或作为基础的一部分，承担施工阶段和使用阶段的一部分竖向荷载，因此逆作法中底下连续墙的设计和施工是重要的环节。当采用地下连续墙与主体地下结构外墙相结合时，其设计方法因地下连续墙布置方式即与主体结构的结合方式不同而有差别。地下连续墙作为主体结构的布置方式主要有四种单一墙、分离墙、重合墙和复合墙。两墙合一的设计与计算需考虑地下连续墙在施工期、竣工期和使用期不同的荷载作用状况和结构状态，应同时满足各种情况下承载能力极限状态和正常使用极限状态的设计要求。

（二）挖土

挖土是逆作施工的重要环节，有顶盖的地下挖土难度大，周期长，不仅是影响工期的关键因素，而且是产生变形的主要原因，也是施工安全的关健。每日督促检查施工机械、设备运转情况，检查督促施工单位严格按设计要求和专项方案进行分区、分段、分层跳跃式开挖，严禁未按设计要求每次每层开挖厚度、分段长度过大。在基坑边缘地面严禁堆放超出设计允许荷载的材料、弃土和设备等。基坑开挖按照“时空效应”理论，遵照“分层、分块、平衡对称、限时支撑”“时空效应”原理。

（三）钢管柱与梁板的连接

采用环梁节点，须预先在钢管上焊接抗剪环箍，且定位要求精确。当施工期间地下室标高发生改动时，其处理措施相当麻烦，因为现场补焊环箍操作困难，而且管内混凝土可能因温度过高而影响受力性能。

钢管柱吊装的垂直度控制。由于逆作法的施工工艺的特殊性，决定了地下室的竖向构件必须采用钢管柱或格构式钢柱，而吊装这一竖向构件时如何控制垂直度成为关键因素，先在桩顶标高以下1米处安设一定位钢板，定位钢板有三个调节螺栓，以调节钢板水平，钢管柱中部采用钢筋制成笼状定位架，在地面也设有井字形定位木架，实践证明，这种定位方法取得较高的精度，可以满足工程需要。

（四）底板周边连续墙连接处止水

这个部位的止水成功与否对整个地下室的止水乃至使用安全有着决定性作用。地下连续墙钢筋笼中与底板位置预埋一竖向钢板，浇筑底板前焊接一水平止水钢板，实际效果非常理想，底板周边未发现渗漏现象。

（五）桩基类型的确定。从钢管柱安装定位的要求来看，人工挖孔桩是较好的选择，钻孔灌注桩由于泥浆的扰动，钢管柱难以保证垂直度，开挖后容易出现偏心较大问题。

（六）逆作法中地下室浇筑

(1)地下结构浇注。考虑到逆作法施工自身的特点,地下结构的施工与顺作法有着较大的不同。(2)注意大体积混凝土裂缝控制。大体积混凝土施工中常见的质量问题是混凝土产生裂缝。造成裂缝的原因比较复杂,受影响的因素较多:外荷载,温度和膨胀、不均匀沉降等因素而引起的开裂。首先注意,控制温度、降低温升。其次,改善约束条件,合理分缝,减轻约束作用,缩小约束范围。与地基接触面上设置适宜的材料为滑动层。将垫层表面压实、抹光,并将桩周围的混凝土垫层凿去后充砂,以减小约束,上海金桥大厦主楼基础工程采用此法。再次,配置抗裂钢筋在结构的表层,应选配间距小,直径细的钢筋达到抗裂目的。此外,结构薄弱部位进行加强。最后,加强混凝土的保温。

（七）施工测量与监测

主要包括三个方面：中间支撑桩的测量控制、建筑物轴线的竖向投测及楼层标高控制测量。中间支撑桩的施工是逆作法的第二步聚,即将钢格构逆作施工监测。

三、逆作法在超高层施工中的应用

（一）工程概况

某建筑地上2O层，建筑高度75.0m，地下2层，为地下车库。基坑深度8.2m，场地平面约为长105.0m，宽59.0m的矩形。

（二）施工方法选定

由于本工程位于市中心繁华地带，施工场地狭窄，施工条件复杂材料堆放、机械布置相当困难。建设单位为了早日能投入商业、停车经营，要求项目的工期相当短，而且特别要求尽快先交出首层车场进行使用。采用其他施工方法很难能满足上述要求，经过方案筛选及专家论证，最终决定采用逆作法施工技术进行地下室施工。

（三）人工挖孔桩施工

本工程采用地下排桩支护体系，排桩采用挖孔桩，人工挖孔桩采用间隔跳段施工，成孔后下钢筋笼浇筑C35号混凝土。按设计图施工中间支承柱和基础，人工挖孔桩分为基桩与上部空段两部分。当基桩部分浇筑到桩顶设计标高时，便由工人下去布置定位环安装定位钢板并调校水平，然后由工人在下面扶正、卡位，保证其垂直度后，在地面用十字架固定钢管柱上端，然后浇筑管内混凝土。

（四）柱桩定位

逆作法施工时，是由工程桩接高的钢管柱支承竖向荷载的，将来在立柱外再包裹混凝土作正式地下室柱，所以其轴线位置与垂直度必须精确，要求偏差在20mm以内，否则会影响正式工程柱子位置的准确性，由于钢管柱支承在人工挖孔桩上，故两者的准确连接是施工中的一大重点和难点。本工程采用设置限位钢板的方法来固定钢管柱，在人工挖孔桩桩芯混凝土上安装25mm厚M1型环形钢板，在其上焊接三个16mm厚限位钢板用于固定钢管位置，然后吊装钢管柱及浇筑桩芯混凝土封住钢管柱脚，这样就能最大限度地保证钢管柱的准确连接，且施工快捷。

（五）挖土

开挖至-4.5m标高。此时地下连续墙处于悬臂状态，现场监测得最大水平位移发生顶点处，约3.7mm,平面位置在矩形长边中部。施工首层楼面梁板及上部普通混凝土柱，在平面靠近第十八甫路处预留10米X10米出土口，方便运输。

开挖至-7米标高，施工负一层楼面梁板及上部结构。在二层楼面梁安装吊车梁，设计该梁时应考虑吊运土方和机械时的最大荷载，负一层楼面出土口位置与首层一致。对于地下连续墙而言，首层和负一层楼面的水平刚度可视为两个铰支座。但是出土口处的槽段应设置腰梁和钢支撑。现场监测得最大水平位移发生顶点处，约5.3mm。此时上部结构施工至三层楼面。

开挖至-14.3米标高（地下室底板底），从-9.5米开始即采用盆式开挖，即在

周边留有4.5米左右的反压土，以控制连续墙的位移，保证基坑安全。此时地下连续墙可视为下部为连续的弹性支座，上部两个铰支座的连续梁，受荷形态简化为上三角形下梯形。现场监测得最大水平位移发生在-9.7米标高处，约13.2mm。此时上部结构施工至七层楼面。

施工负二层楼面主梁梁格，即楼板及次梁暂不施工，以便吊土，通过主梁和腰梁系统为连续墙提供一定的侧向支承，其概念类似于对撑系统。

完成其余土方工作，施工底板和负二层楼面，吊出挖土机，封闭出土口。至此地下室土建主体已完工，同时上部结构也已封顶。在整个施工过程中，地下连续墙最大位移为14.3mm，位置在-11.3米标高处，远小于规范限值。基坑周边场地未发现明显下陷，邻近房屋未见明显裂缝，保护效果非常理想。

参考文献

[1]郑刚.地下工程[M].北京：机械工业出版社，2011(5).

[2]伏焕昌.逆作法在实际工程中的应用[J].企业导报，2011（13）：289-289.