房建地下结构逆筑法运用思索

逆筑法除用于深基坑，还可以用于地铁车站、地下停车场、地下仓库等的施工。该技术在El本等发达国家应用较广，我国于20世纪80年代才进行试验研究，近年来有所发展。在北京、广州、上海和深圳等地根据实地情况形成了具有地方特色的逆筑法或半逆筑法，并且取得了一定的经验。代表性的工程有：1995年广州国际银行中心工程，1997年上海的金茂大厦等。据不完全统计国内约有60多项工程采用该法施工，目前该技术已趋向成熟。1999年上海等地开发了名为超明星(suPER．STAR)和SAP90的基坑支护设计软件，这些软件的出现，将会使深基坑方案更经济合理，也使逆筑法施工技术更趋于成熟和完善…。本文介绍了逆筑法技术在地下结构施工的工艺原理、施工工序以及施工要点，并结合工程实例论证了逆筑法施工可以优化工序，使围护结构受力合理，减小变形与沉降，具有良好的经济技术效益。

1逆筑法施工工艺原理

逆筑法的施工程序与传统的施工方法基本相反，它是一种“封闭式”施工方法。先沿建筑物周围的外墙位置，进行地下连续墙及其他支护结构的施工，同时在建筑物内部按柱网轴线浇筑或打设中间支承柱(亦称中柱桩)，然后进行地面一层梁板楼面结构的施工。完成后同时施工地下、地上结构。待地下室大底板完成后，再进行复合柱、复合墙的施工。第一层楼面即相当于地下连续墙的第一道内支撑，在楼面适当部位留出垂直运输的开口空间，随后逐层向下开挖土方和浇筑各层地下结构，直至地下室底板混凝土浇筑完毕。当地面第一层楼面结构施工完毕后，已为施工上部结构创造了条件，所以，在逐层向下施工的同时，也可逐层向上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。

1)工艺原理(见图1)逆筑法施工，以地下室顶面及楼面结构是封闭还是敞开，分为封闭式逆筑法和开敞式逆筑法。封闭式逆筑法可以地面上、下同时施工；开敞式逆筑法由于地下室顶面及楼面结构未施工，故上部结构难以施工，只是多层地下室由上而下逐层施工[4]。图1为封闭式逆筑法施工原理图。由图1可见，在完成1层楼板之后，地上地下结构就可以同时施工。城市密集建筑群中的高层建筑24层的地下室已较多采用这种方法施工。

2)逆筑法施工程序(见图2)高层建筑采用补偿性基础，一般有较深的地下室，一方面利用补偿原理能有效地利用地基承载力；另一方面亦可充分利用地下室作为地下停车场、设备层用房，增加使用面积。需要注意的是，在地下室浇筑钢筋混凝土底板之前，地面上的上部结构允许施工的层数必须经过计算确定。运用补偿的概念，即从天然地面到建筑物基础埋深之间的土体重量可以补偿一部分建筑物的荷载，也就是基础埋深每向下加深1m，可以获得增加18kPa的地基承载力，一举两得。

2逆筑法的施工要点

1)地下连续墙施工地下连续墙作为周边承重及挡土结构，一般采用机械开挖成槽。先利用专门的成槽机械在导墙位置开挖一条狭长的深槽，然后在槽内插入预制的钢筋笼，用导管法浇筑混凝土，形成一个单元墙段。各单元墙段间用一定的接头方式相互连接，形成现浇式地下连续墙。

2)工程桩及中间逆筑柱施工工程桩根据具体情况可采用人工挖孔或泥浆护壁钻孔灌注桩，桩体混凝土应浇至设计指定高程。逆筑柱可采用型钢或者钢管柱，其底端应固定在桩的顶面并埋入一定深度。在干法成孔桩面安装逆筑柱时，先对中调整好柱的垂直度，拧紧柱脚固定螺丝，再用高强度浆液将柱脚填密牢固，使之与桩体紧密相接。随着各层土方挖掘，将型钢管或钢管柱外包混凝土形成结构柱。

3)排水方法在基坑内设排水沟及集水井，集水井为0．8～1．02，深度低于挖土面1～2m，挖土时应及时抽水。

4)施工出土孔洞的确定根据现场环境，按对主体结构使用功能影响和距水平运输通道的距离选定一个或多个出口，或在地下室各层结构预留垂直运输施工孔洞，也可以利用地下室车道做出土口。

5)挖土方法的确定采用机械大开挖形式，由挖土机械挖至离预定楼板高程约1520cm后，再用人工平整。土方在基坑内可用轮式装载机或翻斗汽车通过预留的坡道运出，或者用垂直吊笼运到地面。下一层地下室土方开挖要待上一层结构强度达100％后方可开挖。

6)地下连续墙与楼板连接首层以下楼板及底板与地下连续墙的接头，用凹槽钢筋连接法或埋件连接法。连续墙施工在接合面位置预埋钢筋或铁件，待土方开挖后，凿开结合面至露出预埋筋或铁件，再将其伸出与板的钢筋连接。梁板结合凹槽处的混凝土中可添加膨胀剂。

7)模板工程模板工程是一项关键工序，它的制作与安装决定整个地下结构的稳定性。逆筑层楼板的地模用水泥砂浆抹面处理。土方完成后进行底板垫层和钢筋混凝土底板的浇筑，上下层混凝土柱连接采用特制的漏斗口型模板来连接(图3)H』。待板混凝土强度达到设计强度的100％后，方可拆模。

3工程应用

3．1工程概况(天津某深基础工程)

该工程地下2层、地上28层，总建筑面积为54000m2，基础平面尺寸78．1m×57．35m，深8．6m，现场自然地坪一0．90m。南北两侧距红线均为10．0m，西侧和东侧距红线分别为8．7m、4．3m。该深基础工程利用地下工程结构的部分水平结构代替支护工程的水平支撑结构，同时基坑中央留有足够大的空间，保证地下结构工程尤其是主塔楼能够正向施工。这样就可以解决水平支撑在支护作用完成之后需要拆除的问题，而且可以进一步降低支护工程的费用。

3．2地质情况

该场地地下静止水位在自然地坪下一0．9一一2．2n1左右；场地土质主要成分为粉质黏土；各项力学指标按固结快剪指标加权平均计算，c=13．7kPa，=18。

3．3支护方案

①纵向支护结构：采用钢筋混凝土灌注桩作支护桩，桩顶帽梁将支护桩连成一个受力良好的结构整体；②水平支撑体系：利用地下2层边跨部分呈带状的环形梁板结构代替水平支撑结构，带状环形梁板结构的内缘设置内环梁；③垂直支撑体系：采用钢格构柱作垂直支撑，钢格构柱上端锚固在钢格构柱支撑桩内，钢格构柱间距为8．0Il，共需35根钢格构柱，其中17根利用工程桩做支撑柱，18根需要另做，支撑柱桩径为4,800mln，桩长10．0m。

3．4实施情况

1)基坑降水采用内降水法，止水帷幕为700mm深层水泥搅拌桩，降水井坑内设置17口、坑外设置8口，井深15．0m，井径4,600mm。分两步降水，第一步降至一7．5m，可挖第一步土方；第二步降水至一13．5rl，可开挖第二、第三步土方，施工时在基坑外边缘设置8口观测井，随时观察水位变化。

2)基坑开挖土方工程采用挖土机由出土坡道直接进入坑内挖土，开挖分三步进行。第一步挖至负2层顶板下200／nln处(一4．8m)；自一4．8m一一9．5m(槽底)的土方分两步开挖，首先开挖基坑核心部分，即第二步土方开挖；然后再开挖基坑四周余下部分的土方，即第三步土方开挖(图4)。

3．5实施效果

实践表明，该基础工程实施逆筑法施工工艺，收到了良好的效果。支护工程利用部分工程结构代替水平支护构件，结构稳固可靠；水平支撑不需要拆除，同时降低了工程费用的投入，支护工程总造价398．433万元，与传统施工相比可以节省费用约276万元；水平支撑设置合理，提高了土方工程机械化施工效率，支撑结构中央开口较大，没有复杂的内支撑，土方开挖机械作业面可达90％；至负1层结构板施工完毕共用工期184d，与传统施工方法相比可节约工期25d(见表1)由此表明，该工艺适用于高水位、亚黏土地区的邻近有高耸建筑及基础四周地势狭窄的深基础工程或超大深基础工程，并且受力结构牢固可靠，能有效控制基坑变形量。现场监测资料显示，基坑四周变形均匀，环梁最大变形量为13min，环梁最大弯矩为一=3727．44kN•m。变形比较见表2。测试结果说明水平支撑稳固可靠，水平支撑结构设计合理，土方工程施工顺序合理，受力特点与设计所选用的数学分析模型是一致的。

4结语

由于深基坑开挖与支护技术涉及工程地质、水文、场地环境、支护设计方案、计算参数以及施工操作等诸多方面，许多设计方法也仅建立在经验与半经验之间，使深基坑工程的设计与工程处于不定状态。在我国，基坑支护多采用钢筋混凝土结构，采用逆筑法施工时，应从实际出发，必要时还需要进行试验研究，在具体实施过程中进行监测工作。在实际工程中，地下楼层结构布置往往不是理想的完整平面，施工时尤其必须注意墙与梁板的连接、柱与梁板的连接这些接点是地下结构稳定性的关键，它关系到结构体系能否协调工作，能否协调桩与墙的沉降，确保地下结构功能得以实现。要完善这项工艺的配套技术还有许多课题尚待解决，要大力推广和发展，还应当在以下方面进一步地研究和突破：①提高认识，加强设计施工一体化；②研究开发地下挖运土设备；③结构受力分析与沉降分析的进一步研究；④逆筑法施工中的墙、柱、梁、板节点优化；⑤开发巨型桩、加大桩的承载力。