《逆做法施工技术》-2009528培训讲学

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。逆做法施工技术-2009528-逆作法施工技术二一一年二月目录1概述2逆作法设计要点3逆作法施工要点4逆作法沉降差控制5逆作法尚待继续研究的几个问题6逆作法工程实例附：国内逆作法施工工程实例一览表逆作法施工技术概述定义“逆作法”(ReversedConstructionMethod)是地下空间开发的一项新施工技术。传统意义上的“逆作法”是以地下结构本身作为挡墙同时又作为水平支撑，自0.00地面向下作业分层开挖和构筑地下结构，又同时自地面向上作业修筑地上结构的一种施工方法。向下和向上相“逆”进行，故称“逆

2、作法”。实践证明，逆作法是施工高层建筑多层地下室(或其他地下多层结构)的一种有效方法，国内外已经得到普遍推广。我国建设部也将“逆作法”列为建筑业10项新技术内容之一。注：“顺作法”：为了对比，我们把常规的施工程序，即：先挖基坑(或基槽)基础(或底板、承台)由下向上施工地下室结构(柱、梁、板)由地面向上施工地上结构封顶称为“顺作法”。逆作法的基本原理以高层建筑为例。逆作法的工艺原理是：先施工地下室的外墙(地下连续墙)或打下基坑的围护结构(灌注桩、止水帷幕)，同时在基坑内部按设计位置打设支承桩和支承柱，作为整个建筑物施工期间在底板封底之前承受所有竖向荷载(结构自重加施工荷载)的支柱。然后施工地面(

3、0.00)一层的水平结构(梁板楼面)，与外墙或围护墙连接，形成刚度很大的顶板支撑。过后，自地面顶板逐层向下开挖土方和浇筑各层地下室结构，直到底板完成浇筑。与此同时，由地面向上逐层进行地上结构施工。如此地面上、下同时进行施工作业，直到工程结束，这就是典型的逆作法基本原理。逆作法的分类逆作法施工，是以地面(0.00)一层结构先行浇筑并封闭起来为基础的。随着工程实践，逆作法也日益发展和丰富。目前可以概括为“全逆作法”、“半逆作法”和“部分逆作法”等几种类型。全逆作法是以“全”字为特点。即：先将地面(0.00)结构完成，形成全封闭。然后由地面向下逐层施工、同时又由地面向上逐层进行施工的一种方法。例如：

4、由北京市地基基础工程公司施工的王府井大厦16，南侧紧贴北京王府井百货大楼，两楼基础间距只有8.5m；北侧距穆斯林大厦也只有50cm左右。如采用传统方法施工，极易引起周围建筑物的沉降。为保障周围建筑物安全和黄金地段的正常营业，决定采用“全逆作法”施工。施工时不挖基坑，沿地下室周围修筑一圈600厚25m深的地下连续墙，起围护、止水作用，在中部打设99根支承柱，做好以后先进行首层(0.00)楼盖的浇筑，与地连墙、支承柱连为一体。之后由地面分头向下、向上两个方向施工，取得了很好的效果。半逆作法是以“半”字为特点。即：在先将地面(0.00)结构完成形成封闭后，只向下逐层开挖和修筑地下多层结构直到底板完成

5、。然后自底板由下而上地修建地下室其他部分。至于地面以上的结构，可以在地下室完成以后再向上施工。这种“逆作”仅限于地下，主要是为了解决多层地下室施工带来基坑支护的困难而受到重视。故可又称为“基坑工程逆作法”。例如：杭州市第一人民医院医疗综合大楼15设二层地下室，基坑挖深9.70m，基坑面积5900m2左右。由于基坑四周临近房屋、水池及道路管线，为避免周边房屋、管线变形过大并降低基坑支护费用，决定按“半逆作法”施工。基坑周边用700900钻孔灌注桩作围护，桩长19m；桩外侧用1000800高压旋喷桩作止水惟幕。地下室一层(0.00)楼面梁板即作为第一道水平支撑，楼面施工时留出两个出土口，洞边的梁配

6、筋适当加强；支承桩采用84根钢格构柱，用于施工时支撑梁板，开挖后有64根柱再外包砼作为日后永久性框架柱使用。部分逆作法随着工程实践的经验积累，逆作法也因地制宜地有了新的发展。出现了“部分逆作法”。顺-逆结合法：一个项目，其中主楼为超高层结构，裙房为多层框架结构，而地下室的层数相同。考虑到裙房部分希能尽早交付使用产生经济效益，而考虑主楼结构复杂抗震要求高因而不希望主楼主要竖向受力构件(柱)过早地承受施工阶段引起的水平力等因素，可以采用“顺-逆结合法”。即：主楼顺作法，裙房逆作法。主楼与裙房之间设置抗震缝(或后浇带)。而且，在裙房逆作期间，主楼位置又可以作为裙房地下室挖土的取土洞口加以利用。明暗结

7、合逆作法当基坑面积较大(如：地下大型车库)时，为了加快挖土速度，可以采用“中部明挖、周边暗挖”，或“首层土明挖，下层土暗挖”等明挖与暗挖相结合的施工方法。由此形成所谓“盆式挖土法”、“中心岛式挖土法”等做法。总的思路即是：先利用基坑四周的土坡抵挡围护墙外侧的一部分土压力，控制住变形；让基坑中部按“顺作法“施工；最后再把基坑的周边土方迅速挖出，打上垫层，浇筑底板，形成整块基础。这些在工程实践中都有许多成功的例子（详见参考文献1）。逆作法的特点和适用范围1.4.1特点及优点(1)可节省大量基坑支护费用当地下室层数较多开挖深度较大时，如用传统的“顺作法”施工，则需要设置多道内支撑作支护以抵抗侧压力。

8、为此，往往要耗费数以千万计的支护费用，上千吨的钢材；而用“逆作法”施工，即可利用地下室多层结构本身来作为水平支撑，省去了支撑制作、拆除、废渣外运等工作。因此，地下室层数越多，用逆作法越经济。(2)可缩短施工总工期带多层地下室的高层建筑，如采用“顺作法”施工，其总工期为地下结构工期加地上结构工期，再加装修等所需工期。而用“逆作法”施工，一般情况下只有地下一层占绝对工期，其他多层地下室可与地上结构同时施工，不占绝对工期。因此，总工期可以有所缩短。例如：广州新中国大厦，地上43层，地下5层，平均开挖深度19m，由于采用地上、地下同时施工的逆作法，使总工期比常规施工缩短工期11个月。地下层数越多，缩短

9、工期越显著。(详见参考文献16P.455-P.466)(3)有利于减小基坑变形、保护周围环境逆作法施工是利用地下室的竖向承重结构和水平梁板楼盖形成刚度很大的支护体系，比设置临时支护体系的刚度大得多，因而可以大大减少基坑的变形，也使周围相邻的建(构)筑物、道路和地下管线等的沉降和位移减小，不致影响正常使用和周围环境安全。例如：上海机场城市航站楼10.8m深基坑工程对顺作和逆作可能引起的围护结构内力和位移进行了分析对比，计算结果见下表（表1-1）。施工结束后，实测得：地表沉降10mm；地下管线沉降与位移10mm；临近建筑物沉降15mm；围护墙位移10mm。表1-1逆作法与顺作法比较14位置逆作法顺

10、作法位移(mm)弯矩(KNm)位移(mm)弯矩(KNm)地铁侧18.781520.9705其它侧22.487023.6749(4)节约施工场地特别在城市繁华地段，工程四周紧靠交通主干道，红线以内几乎没有施工场地可用。如采用“顺作法”施工，一旦基坑开挖，给材料运输、堆放、构件制作带来很大困难。而采用“逆作法”，在首层楼面(00)完成后，即可用来作为施工用地，运土车和材料运输车辆也可驶入。因此，在工程周边场地狭小的情况下，采用逆作法也是可取的。(5)减少环境污染由于逆作法施工时是先将首层楼面(00)整体浇筑，再向下挖土施工，施工中的噪音因楼板阻隔而大大降低，从而减少了对周围环境的噪声污染和扬尘污染

11、(也不需要爆破拆除支撑了)。1.4.2适用范围逆作法比较适用于：建筑群密集、相邻建筑物较近、地下室层数较多、深度大和施工场地狭小的高层、多层建筑工程。如：高层建筑、地铁站、地下车库、地下厂房、地下变压站等。逆作法的应用与发展国外最早应用逆作法的工程为1935年日本东京都千古代田区的一幢“第一生命保险相互会社大厦”。此后，美、日、德、法在多层地下结构施工中逐步推广，取得较好效果。如美国75层、高203m的芝加哥水塔广场大厦的4层地下室，就是用18m深的地下连续墙和144根大直径钻孔灌注桩做中间支承柱，以逆作法进行施工的。日本读卖新闻社大楼地上9层，6层地下室，采用逆作法施工，总工期只用22个月，

12、与传统方法相比，缩短工期6个月。法国巴黎拉费埃特百货大楼6层地下室等亦是用逆作法施工的。在地铁车站施工方面，自20世纪50年代末意大利米兰地铁站首次采用逆作法以来，欧洲、日本等许多地铁车站都相继采用。19651989年，德国慕尼黑地铁共建车站57座，其中采用逆作法施工就有20座。国内我国自1990年起，开始研究开发逆作法施工技术。第一幢工程为上海基础工程科研楼的两层地下室。以后，陆续有：高116m上海电信大楼的3层地下室、上海延安东路黄浦江越江隧道1号风塔的地下室、上海合流污水治理4.1标主泵房地下直径63m的圆井、海口国际金融大厦的两层地下室、上海明天广场58层的3层地下室、广州新中国大厦4

13、3层的5层地下室等，都成功地应用了逆作法，到2001年，我国已有60多项工程采用了逆作法（详见参考文献16）。进入21世纪以来，随着开发地下空间技术的日益发展，逆作法进一步得到重视和广泛应用。特别是“半逆作法”和“部分逆作法”得到了大量的推广应用，对节约基坑支护费用、保护周围环境安全起到了很大的作用。例如：2003年上海长峰商城基坑面积22000m2,4层地下室，开挖深度22-24m，周围有地铁车站等需要保护。经研究，最终决定采用逆作法施工，创国内逆作法工程之最（详见本文6.1节）。逆作法施工已列入我国相关的设计与施工规范1997年，国家行业标准建筑基坑工程技术规范(YB9258-97)中，专

14、门列入了“基坑工程逆作法”一章，对逆作法的设计与施工要点作出了规定。同期，上海市标准基坑工程设计规程(DBJ08-61-97)也对逆作法规定了相应条款，对设计和施工提出了要求。2002年，国家标准建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)，在“基坑工程”一章中，列出了对“逆作法”施工时结构设计的若干规定。这些规定为推广逆作法铺平了道路。逆作法设计要点围护结构采用逆作法施工时，基坑围护结构宜采用地下连续墙，并可“二墙合一”，既作为支护结构，亦可作为地下主体结构使用。当“二墙合一”时，墙的沉降和结构强度应同时满足施工阶段和使用阶段两种不同功能的受力和使用要求。当采用“复合墙”时(即在围护墙的

15、内侧设置砼内衬墙)，复合墙的内力和强度应能按施工阶段和使用阶段的不同情况，分别计算。内衬墙与围护墙之间宜做到紧密结合，在使用阶段共同受力。支承柱采用逆作法施工时，支承柱宜采用钢结构构件(钢管柱、格构柱或H型钢柱)，支承柱的布置，应结合主体工程的结构布置和施工要求综合考虑。当支承柱的位置与主体工程柱子相一致时，可利用主体工程的结构柱，其受力性能应满地下和地上部分同时施工的要求。当支承柱采用临时性立柱时，可采用小直径的钢管砼柱插入坑底下大直径灌注桩中心固定。临时立柱及灌注桩基础应进行施工期间的承载力及变形验算。当采用“一柱一桩”时，支承柱的沉降，应满足主体结构的受力和变形要求。在主体结构底板施工之

16、前，各支承柱之间，以及支承柱与围护墙之间的差异沉降不宜大于20mm，且不宜大于1/400柱距。支承柱与梁板的连接应满足梁板钢筋和后浇砼的施工要求。楼盖砼楼盖应有足够的强度、刚度和整体稳定性并应与围护结构可靠连结（应采用焊接或机械连接(包括化学植筋法)。除按正常受力验算外，尚应验算施工期间受力(包括受水平力)的各工况。全逆作法施工时，应在楼盖上适当部位预留施工洞口，供出土、运送材料及通风使用；在肋梁上适当部位预留竖向洞孔(直径200300)供从梁上向下浇灌砼使用，开口处的构造宜适当加强(设孔口边梁、加支撑等)。同一层地下主体结构的梁板标高有高低差时，应设置可靠的水平力传递转换结构。转换结构应有足

17、够的刚度，并满足抗剪和抗扭承载力的要求。底板围护墙与底板应采用整体连接，接头钢筋应采用焊接或机械连接(包括植筋法)；应使底板与地下室柱子之间连接成整体。当底板为筏形基础时，应使柱子的轴力传给筏板(见图2-4a)；当采用“一柱一桩”式基础时，底板应起拉结和围护作用(见图2-4c)；当地下室基础为群柱基础时，宜在与底板相交的钢管外围焊接钢板传力环(见图2-4d)。图2-4基础底板与桩、柱的连接a立柱与筏板之间的连接图；b打入小桩立柱与筏板间的连接；c大直径桩与底板之间的连接；d钢管混凝土立柱与底板及灌注桩间的连接1钢管立柱；2柱主筋；3立柱焊传力环；4筏板；5临时基础；6打入小桩；7柱主筋；8筏板

18、；9桩身打毛；10底板局部加厚；11挖孔桩；12桩身打毛；13桩中预埋拉结筋；14底部局部加厚；15外包混凝土；16底板；17钢管混凝土立柱；18传力环；19灌注桩支承柱穿过底板时，应设置可靠的止水构造(图2-4e)图2-4e支承柱止水构造图逆作法施工要点3.1工艺流程(见图3-1)图3-1基坑逆作法施工顺序示意图3.2地下连续墙及工程灌注桩施工(从略)3.3支承柱施工逆作法中的支承柱是支承施工期间直到地下室底板形成之前全部楼盖结构自重和全部施工荷载的重要竖向承重构件，又作为永久性主体结构的柱子(或作柱子的核心)使用。因此，对支承柱的施工需特别引起注意。支承柱一般由二部分组成：基坑坑底以下部位

19、多用钻孔灌注桩(一桩或多桩承台)；坑底以上部位柱身可采用钢管柱、钢格构柱或H型钢柱。把这些钢柱插入灌注桩或承台中。如果采用“一柱一桩”方案往往用大直径灌注桩。3.3.1定位及垂直度要求由于支承柱受力的特殊性，故对其定位和垂直度要求比一般工程桩要高。根据现有工艺水平，提出如下控制标准：（1）对钻孔灌注桩：桩位偏差20mm；桩孔垂直度1/300；成孔后沉渣厚度不大于50mm；桩身强度和单桩承载力符合设计要求。（2）对支承柱：平面定位偏差15mm；钢柱垂直度1/500。3.3.2钢管支承柱钢管由加工厂制作(单节)运到现场组装成件。一般用汽车式起重机进行吊装就位。按照传统方法是在相互垂直的两个轴线方向

20、架设经纬仪，根据上部外露钢管的轴线校正中间支承柱的位置，但由于只能在柱上端进行纠偏，下端的误差很难纠正，故垂直度误差往往较大。为了适应逆作法支承柱的高精度要求，通过工程实践，近年来已研究了几种定位装置，用来精确调整支承柱的位置。这些装置的使用和适用情况在本文3.3.4中介绍。当钢管定位满足要求后，下端插入灌注桩中。为使钢管下部与砼灌注桩能较好的结合，可在钢管下端加焊竖向分布钢筋，浇到灌注桩中。钢管外侧与灌注桩之间如有空隙，需对空隙处的泥浆进行固化处理(加入水泥)。钢管内砼的浇筑，可采用导管法(图3.3.2)。有条件的也可采用高空抛落无振动法，但对钢管顶部4m内的砼仍辅以振捣。钢管砼浇注72h以

21、后，才允许拆除定位装置。图3.3.2泥浆护壁用反循环钻孔灌注桩施工方法浇筑中间支承柱a）泥浆反循环钻孔b）吊放钢管、浇筑混凝土c）形成自凝泥浆1-补浆管2-护筒3-潜水电钻4-排浆管5-混凝土导管6-定位装置7-泥浆8-钢管9-自凝泥浆10-混凝土桩3.3.3格构支承柱当支承柱采用型钢格构柱时，其施工过程与钢管柱相似，但在挖土将格构柱暴露出来以后，仍需要清理格构柱内部的泥土、外绑钢筋、浇筑砼才能成为工程永久柱。钢格构支承柱施工应注意以下环节：钢立柱制作尽量使钢格构柱单节成型，避免双节连接时可能产生的弯曲变形，要求格构柱自身垂直度误差1/1000。钢立柱安装就位采用“钢立柱自动调垂装置”，通过安

22、装在孔口的调直架调整支承柱安装标高，使其不至于下沉和移动，利用微调螺杆调整水平位置。钢格构柱测斜将PVC测斜管(外径53mm，内径43mm，长9m)用夹具固定在格构柱内侧，使测斜管与立柱平行，误差在1mm以内。测斜管上口高出孔口约30cm，测斜管垂直度1/1000，扭角0.170/m。从测斜管管口下1.5m处开始测量至管底，每2m测1点，并测量二个互成1800的两个方向。将测试数据输入便携式计算机处理，可得到立柱偏心距、倾斜角等参数，据此由调垂系统进行调整，直到满足要求。支承柱附近应采用硬地坪施工。保护支承柱不发生移位或变形。在柱内砼没有达到一定强度前必须使孔口处固定牢固；土方开挖时，立柱附近

23、应对称开挖，人工辅助。3.3.4支承柱的调垂方法13目前，逆作法施工中对支承柱的调垂有三种较为成熟的方法，其各自特点和适用范围介绍如下：气囊法(图3.3.4-1、图3.3.4-2)图3.3.4-1气囊法智能调垂系统示意图图3.3.4-2格构柱垂直度控制示意图气囊法智能调垂系统主要由传感器、电脑及程序、空压机、气囊和压电磁气阀等组成。在支承柱上端X和Y方向上分别安装一个传感器，并在下端四边外侧各安放一个气囊，气囊随临时支承柱一起下放到地面下，并固定于受力较好的土层中。每个气囊通过进气管与电脑控制室相连，传感器的终端同样与电脑相连，形成监测和调垂全过程智能化施工的监控体系。系统运行时，首先由垂直传

24、感器将支承柱的偏斜信息送给电脑，由电脑程序进行分析，然后打开倾斜方向的气囊进行充气并推动支承柱下部向垂直方向运动，当支承柱进入规定的垂直度范围后，即指令关闭气阀停止充气，同时停止推动支承柱。支承柱两个方向上的垂直度调整可同时进行控制。待砼浇筑至离气囊下方1m左右时，即可拆除气囊，并继续浇筑砼至设计标高。气囊法适用于各种类型支承柱(宽翼缘H型钢、钢管、格构柱等)的调垂，且调垂效果好，有利于控制支承柱的垂直度。但气囊有一定的行程，若支承柱与孔壁间距离过大，支承柱就无法调垂至设计要求，因此成孔时孔垂直度控制在1/200内，支承柱的垂直度才能达到1/300的要求。由于采用帆布气囊，实际使用中常被钩破而

25、无法使用。气囊亦经常被埋入砼中而难以回收。校正架法(图3.3.4-3)校正架法调垂系统主要由传感器、校正架、调节螺栓等组成。在支承柱上端X和Y方向上分别安装一个传感器，支承柱固定在校正架上，支承柱上设置2组调节螺栓，每组共4个，两两对称，两组调节螺栓有一定的高差，以便形成扭矩。测斜传感器和上下调节螺栓在东西、南北各设置一组。图3.3.4-3校正架法支承柱调垂示意图图3.3.4-4导向套管安装示意图若支承柱下端向X正方向偏移，X方向的两个上调节螺栓一松一紧，使支承柱绕下调节螺栓旋转，当支承柱进入规定的垂直度范围后，即停止调节螺栓；同理Y方向通过Y向的调节螺栓进行调垂。校正架法是几种调垂方法中最经

26、济实用的，但只能用于刚度较大的支承柱(钢管支承柱等)的调垂，若刚度小(如格构柱等)，在上部施加扭矩时支承柱弯曲变形过大，不利于支承柱的调垂。导向套筒法(图3.3.4-4)导向套筒法是把校正支承柱转化为校正导向套筒。导向套筒的调垂可采用气囊法和校正架法。待导向套筒调垂结束并固定后，从导向套筒中间插入支承柱，导向套筒内设置滑轮以利于支承柱的插入(图3.3.4-4)，然后浇筑立柱桩砼，直到砼能固定支承柱后拔出导向套筒。导向套筒法由于套筒比支承柱短故调垂较易，调垂效果较好，但由于导向套筒在支承柱外，势必使孔径变大。导向套筒法适用于各种支承柱的调垂(宽翼缘H型钢、钢管、格构柱等)。3.4出土口设置逆作法

27、施工一般是在地下室顶板(0.00)封闭条件下进行的。因此，需留出几个上下贯通的垂直运输孔洞，供土方运出、模板、钢筋等材料运输之用。合理设置出土口对于提高土方运出效率关系很大。从理论上说，出土口的数量，主要取决于土方开挖量、工期和出土机械的台班产量，可用下式计算：n=式中n出土口数量；K其他材料通过出土口的备用系数，取K=1.21.4；V土方开挖量(m3)；T挖土工期(d)；W出土机械的台班产量(m3/d)出土口设置一般考虑以下原则：根据地下结构布置、周围运输道路情况，选择结构简单、开间尺寸较大，便于土方运出处；出土口的相互距离不宜太长，一般控制在30m左右，以便让坑下的挖土机翻土次数不超过2次

28、为宜，减小驳运量；出土口的设置不能影响传递土压力和刚度要求；同时兼顾到地下材料运输和自然通风的要求。工程实践表明，出土口的面积较大，一个出土口的日出土量可以达到1000m3左右。3.5坑内降水、排水当基坑采用地下连续墙作封闭围护时，基坑内部的地下水主要是疏干土层内的滞水和排除外部地表水，如为深基坑也可能遇到承压水，故要设置降水井等设施。3.5.1坑内疏干井对于坑内土层的潜水和岩层的裂隙水，可采用轻型井点(随土方开挖过程随挖随拔除井管)，或采用深井(或真空深井)进行降水。按南京地区经验，每口深井的降水面积平均约200300m2，井距平均20m左右。井管布置应避开结构梁、柱。为提高降水效率，可以设

29、多道滤头，分别位于不透水土层处。必须做到挖土前先要做好预降水，应始终确保坑内地下水位控制在挖土面以下1.0m左右，这样才能使土体固结密实，便于开挖。同时，应在坑外设置一定数量的水位观测井，当发现坑外水位突变或下降过大时，需采取回灌措施，对坑外进行补水，防止因水分流失而引起坑外土体固结变形，造成周围建筑物和管线沉降加大。3.5.2地表水对于雨水和地表水(包括施工用水)，在每层土体开挖后，要及时做好明沟、集水井，以便及时将地表水排入地面排水系统，在已浇筑的楼盖上设挡水矮垛，防止水流入地下，对暂时不用的孔洞，用钢板覆盖，四周砌筑临时挡水围挡。3.5.3减压井当地下室层数较多，开挖深度较大时，有可能遇

30、到承压水问题，需引起注意。应对水文地质资料进行分析，必要时在现场进行承压水的抽水试验，确定承压水头、出水量等参数，作出是否需要设置减压井的方案，避免管涌发生。3.6挖土与运土挖土是逆作法施工的重要环节，有顶盖的地下室挖土难度大，效率低，工期长，而且挖土方式对围护墙的变形也会带来很大影响。近年来工程实践，对逆作法挖土逐步总结了一整套工法盆式挖土法。即：基坑中部可采用明挖(大开口开挖)，以提高工效，基坑周边采用暗挖。为了减少围护墙的无支撑暴露时间，对围护墙周边留下的土坡采用“抽条挖土”的方式，限时挖好每条土方并浇筑好底板(结构)，以控制围护结构变形。归纳起来，逆作法挖土、运土有以下几种方式：盆式明

31、挖土；盆式暗挖土；盆式抽条挖土。3.6.1盆式明挖土(图3.6.1)当基坑面积较大时，对基坑中部第层土方，可采用盆式明挖土，尽量加大明挖土的出土量，采用大挖机(1.2m32.0m3)直接装车运出。此时，先确定支承柱的位置，作出明显标记，防止机械碰撞。盆底挖至地下一层楼板模板底，盆边留土10m左右，放坡1：1.5。机械挖至比设计标高高20cm左右，再用人工找平，在边坡处，可用细石砼和钢板网护坡。图3.6.1盆底明挖第层土剖面示意图3.6.2盆式暗挖土(图3.6.2)在0.00顶板结构浇筑完成后，下层土方只能采用暗挖方式。采用中小型挖机(0.4m30.14m3土斗)与人工相结合。对于工程桩、支承柱

32、、降水井周围的土方宜用人工挖除。土方运输用翻斗车和人力推车，水平运输通道铺设脚手板、竹笆。由于暗挖，工作面较小，宜先从出土口处开始，形成工作面，再向四周扩展。为了防止土体水平推力过大，挖土宜分层进行(每层不宜大于3m)，土方就近运至出土口，由长臂挖机或抓斗在顶板上将土方抓出装车外运。图3.6.2盆底暗挖第层土剖面（-）示意图3.6.3盆边抽条挖土(图3.6.3)土体具有时空效应的特点，受荷载后会产生流塑变形，即使在受力不变的情况下，土体变形也会随时间不断增大。监测表明，盆边挖土时，围护墙变形比盆中开挖阶段的变形大，发展速率快。根据此特点，对盆边土方应采用“抽条挖土”的施工方案。即：待中部结构(

33、或底板)达到一定强度后，以1520m左右间距间隔开挖边坡土方，并分块浇捣砼完成。每一条土方开挖至垫层完必须在24h内完成，钢筋绑扎、砼浇捣必须在接下来的48h内完成，即一“抽条”从土方开挖到砼浇筑完毕，必须控制在72h以内，以减少地下连续墙无支撑的暴露时间。图3.6.3底板抽条开挖施工示意图3.7通风、照明通风、照明和用电安全是逆作法施工措施中重要的组成部分。这方面稍有不慎将会酿成事故，必须充分注意。3.7.1通风在“逆作法”施工期间，由于工程量大，施工过程中人员、机械相对密集，地面层梁板封闭后，机械排出的废气以及土层中溢出的沼气等都会影响到坑内空气的质量，对人体安全、健康造成影响；为解决这个

34、问题，需合理地布置通风系统，从地面采风，由鼓风机通过管道送风至工作面，在挖土工作面上辅助配备一些排气扇，使空气达到良好的循环，风管可固定于本层楼板底(利用该层楼板施工时预埋的钢筋钩固定)随挖土工作面的向内延伸，风管亦不断接长。3.7.2照明地下室照明采用防爆、防潮、亮度大的照明灯具，随挖土过程同时安装，必须保证有足够的亮度。为防止挖土过程中损坏照明线路，专用的防水电箱应设在柱上，由电箱至各用电设备的线路均用双层绝缘电线，电线架空，在楼板底铺设明管(明管固定在预埋的挂钩上)，并及时穿线分段接通。在整个挖土施工过程中，各工作面上均应派专人巡视管理。3.8地下室结构(楼盖)施工逆作法施工，地下室结构

35、(楼盖)不论是梁板结构还是无梁楼盖都是由上而下分层浇筑的。先将竖向结构(柱、墙)做好，再将水平结构(楼盖)完成，与围护结构连成整体，以承受侧向水平力(土、水压力)。地下室内的一些次要构件(隔墙、楼梯)可在底板完成后再由下向上用“顺作法”进行。3.8.1利用土胎模制作梁板(图3.8.1)在土层条件较好的情况下，可将土面平整夯实，浇一层垫层(素砼)作为楼板的底模，梁模可挖槽做土胎抹面或立侧模以浇砼。图3.8.1逆作法施工时的梁、柱模板梁模用土胎模b）用钢模板组成梁模1楼板面；2素混凝土层与隔离层；3钢模板；4填土3.8.2采用支模方式浇筑梁板为保证地下结构工程质量，仍用架空支模法。此时，先挖去一层

36、土方，形成盆底，对土层进行临时加固措施(浇一层素砼或垫板，或垫砂)然后按常规方法搭设梁板模板浇捣砼。3.8.3地下结构柱施工(1)如地下结构柱为“一柱一桩”时，则支承柱多用钢管砼柱，则开挖每层土方后，即进行柱梁(板)节点施工。钢管柱与楼盖的连接，按设计图纸或按钢管砼结构设计与施工规程(CECS28：40)的规定进行。关键是焊接质量和保证节点处砼浇捣密实。(2)如地下结构柱为“复合柱”时，即：核心为钢格构柱(即支承柱)然后挖土到位后再外包钢筋和砼时，增加了相应的绑钢筋、支撑和浇砼的工序，并要清理干净施工工作面。柱筋要与上层柱预插下的钢筋连接，焊接必须做好，后浇砼要采取留斜浇筑口、增加膨胀剂等措施

37、，保证施工缝密实。如设计时，型钢格构柱能满足地下室底板施工前的承载要求，则可将柱身施工放到底板完成之后再由下至上施工“复合柱”。底板(楼盖)与地连墙的连接底板(楼盖)与地连墙的连接至关重要，必须使底板与围护墙连接成整体，与支承柱也应连成整体。底板在施工期间对围护桩(墙)起水平支撑作用，对柱子起拉结和围护作用。图3.8.4为刚性接头连接构造示意。a)b)图3.8.4底板（楼盖）与地下连续墙连接构造示意a)预埋件钢筋连接b)钢筋接驳器连接逆作法沉降差控制不均匀沉降的产生逆作法是先施工地下室顶板，后施工地下室各层结构与底板，同时，上部结构也可向上施工。此间，基坑开挖土体应力释放，坑内土体回弹，会带动

38、支承柱上抬(回弹)；而地下室各层结构及上部结构施工，支承柱及基础桩受到的荷载逐步增加，又会使中部的支承柱与桩发生沉降。这种上抬与沉降是一个复杂的受力过程，也是逆作法施工的一个特点。我们知道，在逆作法施工过程中，在底板未浇筑好并达到强度之前，支承柱承受着竖向荷载的很大部分。由于各支承柱所受荷载(结构自重+施工各项荷载)的不均匀，会引起各支承柱之间以及支承柱与围护墙之间的沉降差。如果这种沉降差较大，则已浇筑好的楼盖内部就会产生很大内力引起结构裂缝乃至危及结构安全。因此，控制支承柱的不均匀沉降是逆作法施工的关键技术之一。而目前要事先精确计算在底板封底前的沉降(或抬升)还有一定难度，完全消除沉降差也是

39、不可能的，只能通过各方面措施，把沉降差控制在一定的允许范围之内，以保证结构安全。沉降差控制要求如本文2.2节所述，在地下室主体结构底板施工之前，支承柱间，以及支承柱与围护墙之间的差异沉降不宜大于20mm，且不宜大于1/400柱距。建筑基坑工程技术规范(YB9258-97)中规定：相邻立柱间和立柱与侧墙之间沉降差应控制在0.002L(L为轴线间距)之内。沉降差控制措施从设计上按照施工工况对支承柱及地下连续墙进行沉降估算，协调基坑开挖速度和桩上荷载，使沉降差满足结构设计要求。减小坑底隆起，会使支承柱的抬升相应减小。因此，可以通过地基加固、增加地连墙刚度和入土深度，选择高承载力的桩端持力层等来减小隆

40、起量。增大支承桩的桩径和采用桩底注浆，提高支承柱的承载力来减小沉降。在地连墙内侧增设边柱以代替由地连墙承受的荷载等等。从施工上合理地确定逆作法的施工流程，特别是地上主体结构何时向上开始施工，底板形成之前上部结构施工速度如何合理控制均关系到支承柱的不均匀沉降的大小。譬如，当地下室顶板浇筑后，不急于向上施工地上主体结构，而是在地下一层楼盖完成，形成二层楼板加外墙和中间支承柱的箱形结构体系，再同时向上向下二个方向施工，这时地下结构有了较大的空间刚度，有利于控制沉降的过早增大。加强施工监测，信息化施工。加强对支承柱和地连墙的沉降观测，一般情况下每2d观测1次，上部结构施工一个楼层后一周内应每天观测1次

41、，各点高程均用二次闭合测量。若出现沉降差超过报警值时，立即采取措施，如：暂停上部结构施工、调整挖土速度、局部节点增加压重、注浆加固地基等等。逆作法尚待继续研究的几个问题逆作法施工技术在我国尚处于发展阶段，各地具体地质条件及施工水平有所不同，设计理论和相关计算方法尚未完全统一和完善。在设计上有些问题缺乏理论支持，只凭经验办事。如：地下室施工阶段上部结构何时施工？能施工至几层？相邻支承柱的差异沉降值达到多少比较危险？这些课题值得深入研究；在施工上，采用盆式挖土法，盆边土留多少才算合理？如何高效取土？运土设备、运土方法如何改进？如何改善楼板封闭条件下施工人员的操作环境(通风、采光不足)？如何保证后做

42、的竖向结构(复合柱、墙体的砼浇捣质量？等需进一步解决；加强设计施工一体化。设计与施工单位如何密切配合？对逆作法带来的一些特殊计算，节点构造问题，如：预测施工阶段支承桩的沉降量、桩的承载力、监测结果如何分析-等，需要设计单位投入较多力量与施工单位共同合作。可以相信，随着逆作法在全国范围的迅速发展和大量应用，未来的一、二十年逆作法在设计、施工、研究等方面一定会有新的提高，甚至重大突破，获得更大的发展。逆作法工程实例逆作法施工自20世纪80年代以来，我国北京、上海、广州等地已陆续有60多项工程应用成功。在参考文献16中，介绍了30个工程实例。本文则补充介绍近年来应用“逆作法”特别是基坑工程采用“半逆

43、作法”的若干施工经验，以供参考。上海长峰商城逆作法施工6.7工程简介上海长峰商城位于上海市中山公园附近。由主体结构为一幢60层主楼和10层裙楼组成，建筑总面积31万m2。其中4层地下室总建筑面积8.8万m2，基坑面积2.2万m2。基坑开挖深度：主楼22m(最深处24m)，裙楼为17.55m。基坑四周环路，有各类地下管线，特别是基坑南侧为运营中的2#地铁车站，距基坑外墙仅2.5m(最近处1.9m)，沿线长达160m，需要特别保护。逆作法施工方案的确定本工程复杂的周边环境和大规模的基坑工程量(土方约45万m3)为沪上所罕见。如果按常规“顺作法”，即先挖土到基坑底，从基础底板开始向上逐层施工，需要用

44、1000mm厚地下连续墙作围护墙(兼作地下室外墙)，坑内设5道水平支撑，坑底再进行地基加固。这样，不仅支护费用很高，且工期太长，不能满足业主要求。而且如此大型深基坑采用“明挖”在上海尚无经验可循。经过反算比较、测算和论证，决定采用逆作法施工技术，既省去支撑费用，又缩短了工期，而且利用地下室梁板结构作为水平支撑，刚度大，增大了基坑安全性。施工要点支护方案采用800mm厚地下连续墙(靠地铁一侧厚1000mm)作基坑周边围护结构并“二墙合一”；采用地下4层梁板楼面结构作4道内支撑，主楼采用“一柱一桩”半逆作法施工；裙楼采用“一柱一桩”全逆作法施工。这是目前国内最大的逆作法施工工程。图6-1支护体系剖

45、面图支承柱施工由于逆作法的施工特点，自0.00首层开始施工向下到地下室各层楼面直到大底板之前，全部荷载(结构自重+施工荷载)均由支承柱承担。本工程为此采用了园钢管柱(部分用钢格构柱)作为支承柱(坑底以下，仍用钻孔灌注桩)，并且作为永久性的柱子使用。因此，支承桩施工的定位和垂直度要求很高。支承桩定位误差要求控制在5mm之内，柱子垂直度要求控制在1/2001/300以内。为此，支承柱的制作要求严格，防止弯曲变形。安装时，采用特制的“定位纠偏架”；调垂采用“气囊法”控制。坑内降水本基坑采用真空深井降水。平均每口深井作用面积约300m2/口。为提高降水效率，井管内设两道滤管，第一道滤管位于-8.5m，

46、管长1.5m；第二道滤管在坑底下2m，长4m。挖土前必须先做好预降水，并根据水位观测井的水位达到要求(达到每层土体下1m)后方可开挖，但也不要过量降水引起地铁结构沉降变形过大。土方开挖采用“盆式开挖法”。按照“分层、分块、对称、平衡、限时”的原则指导开挖和支撑。每层土体的边部留土宽度不少于4H(H为该层土开挖深度)，且最后抽条取土，及时撑住。每一小块土体自挖土支撑住的总施工时间控制在16小时以内。挖土采用挖土机与人工挖土相结合。在出口处制作了专用取土架，用抓斗取土装车。平均日出土量1200m3左右。施工监测为确保逆作法施工顺利进行，保证基坑周围建筑、管线和地铁的安全，在逆作法施工和基础施工期间

47、对地下管线、地下连续墙水平位移和沉降、支承柱沉降进行了跟踪监测。支承柱沉降。实测表明，一柱一桩的支承柱最大沉降5.2mm；相邻支承柱和地连墙的最大沉降差9.2mm。并观察到，支承柱沉降向地下连续墙方向有逐渐递减的趋势。地下连续墙水平位移。靠地铁一侧最大水平位移34.54mm，非地铁侧最大水平位移34.54mm。实测值均比理论计算值大(约大20%50%)。对每一条边而言，两端处的地连墙水平位移比中间部位墙体、水平位移要小，这与顺作法的位移规律相一致。但逆作法的位移比顺作法位移相对要小。某大型地下车库逆作法施工1工程简介本工程是上海世茂滨江花园一期的配套地下车库，位于上海陆家咀金融贸易区。地下车库

48、为地下2层，占地12700m2，总建筑面积25400m2，土方约11万m3，车库顶板(0.00)-0.8m，底板底-9.4m，基坑开挖深度8.6m。按照业主对工期的要求，采用逆作法施工，先施工地下室顶板，然后即进行车库上部建筑及绿化，在上部工程施工的同时，进行地下结构施工。基坑周边用地下连续墙支护(二墙合一)，地下室结构采用“一柱一桩”方案。土方开挖方案考虑到本工程占地面积较大，决定第层土采用盆式法挖土，尽量加大明挖阶段的出土量，以加快进度；其余第、第层土均为暗挖土。暗挖土又分：盆式暗挖和盆边抽条挖土两种方式。故可归纳为：“一明二暗”盆式挖土法。(1)盆式明挖：采用4台大挖机进行盆式挖土，盆底

49、盆边一次完成。先用机械挖，留20cm左右用人工修平。在斜坡处，用钢板网细石砼护坡。随开挖随浇垫层。(2)盆式暗挖：采用0.4m3和0.14m3挖机与人工挖土相结合，人工采用手推车，铺上竹笆作运输通道。设4个出土口，由地面上的抓斗挖土机将土方抓出装车外运。由于事先进行了轻型井点降水，土质较干，可以不必打上垫层，用木板垫上即可运土。(3)盆边抽条挖土：先将出土口处挖至盆底标高，再分块两侧对称“抽条”挖土，一“条”结束后，立即打上垫层。图6.-2暗挖盆边抽条挖土编号图主要技术措施基坑降水在第层土开挖前，打22口深井，井深13m，抽水4d开始挖土；为了使基坑操作面干燥，在挖完第层土后，又打设6套轻型井

50、点，其中三套在坑内，三套在三个出土口。轻型井点随挖土进程随挖随拔。基坑内明水，采用明沟+集水井的方式排放。出土口共设置4个出土口，分别位于基坑的4角，暗挖的土方由手推车运到出土口，由抓斗吊出。照明采用防爆、防潮、亮度大的照明灯具。每个轴线设一盏灯，随挖土过程同时安装。为防止挖土时损坏线路，照明线安装采用在楼板底铺设明管并及时穿线分段接通开启。通风由于暗挖阶段，机械排出废气以及地层中溢出的沼气对人体健康有害，施工时在楼板上预留孔洞，安上大功率轴流风机进行排风；在挖土工作面上辅助配备一些排风扇满足空气流通的需要。逆作法施工全过程(图6.2.4.1-6.2.4.9)(1)地下连续墙、支承柱、土体加固

51、等施工完毕，降水达到要求，进行明挖土施工。采用盆式开挖，盆边挖至顶板的模板底，盆底挖至地下一层楼板模板底。盆边留土10m，放坡坡度为1：1.5。图6.2.41工况一(2)进行盆中排架支撑搭设，顶板模板施工，顶板混凝土浇捣。图6.2.42工况二(3)顶板混凝土养护结束，排架模板拆除后，进行盆边对称、抽条挖土，抽条宽度按10m控制。图6.2.43工况三(4)进行第二次盆式开挖，盆边保持地下一层楼板模板底标高，盆底落低1.8m，盆边留土10m，放坡坡度为1：1.5。图6.2.44工况四(5)盆式开挖结束后，进行盆中排架支撑、盆边、盆中模板施工及地下一层楼板的结构施工。图6.2.45工况五(6)待混凝

52、土养护完毕后，拆除排架、模板。进行盆边对称抽条挖土。图6.2.46工况六(7)进行第三次盆式开挖，盆边保持地下一层楼板模板底再落低1.8m标高，盆底挖至基坑底板垫层底。盆边留土10m，放坡坡度为1：1.5。图6.2.47工况七(8)进行盆边对称抽条挖土。图6.2.48工况八(9)基础底板施工，逆作施工完成。图6.2.49工况九实践结果在地下连续墙边留设土坡，采用盆式开挖以提高挖土效率减少人工挖土量，对于控制地下墙变形是十分有效的。监测资料表明，在盆式开挖阶段(即基坑中部)地连墙的变形墙量不大，但在盆边抽条挖土时，变形要比中部盆式开挖阶段的变形大，发展速度快。所以应重点控制抽条挖土的顺序和速度。

53、监测结果：地下连续墙平均变形达到42mm左右；支承柱与地连墙的差异沉降达2.1mm，大大小于设计要求的20mm的控制要求。上海铁路南站北广场40000m2超大深基坑逆作法施工9工程概况上海铁路枢纽南站由主站房、南广场和北广场等组成。北广场主要由地下车库、下沉式广场和地下通道组成，总建筑面积近8.0万m2；桩筏基础；地下连续墙支护，基坑开挖面积近40000m2，开挖深度12.7m左右。土方量达50万m3，经研究，决定采用：“一柱一桩、一明两暗”的逆作法施工工艺。图6.3.1为基坑剖面示意图。图6.3.1北广场围护结构剖面示意图本工程从2003年10月25日开始第一块土方开挖，2004年1月18日

54、完成全部顶板施工，2004年8月25日完成最后一块逆作底板的抽条砼施工，共计305d，完成土方50万m3，10万m3砼浇注。确保了基坑施工安全和砼工程质量。总体方案基坑采用盆式挖土法。第层土方明挖，第、第层土暗挖，盆边留土采用边坡加固；基础底板采用中心岛方式进行施工；在基坑中部底板达到一定强度后，对边坡土方采取抽条取土，限时浇筑砼的方式，有效地控制基坑变形在设计要求之内。主要关键技术出土口的设置为了提高土方开挖的工作效率，减少暗挖阶段土方的地下驳运量，本工程尝试采用大开口的出土口方案(一般出土口约150m2左右，本工程出土口约600m2左右)最大达到700m2。出土口的净距在30m之内，以使挖机在坑内最多翻土2次为原则，避免驳运过多，土壤成糊状。这样，每个取土口在暗挖阶段每天可达2000m3，相当于明挖法施工。出土口设置主要考虑以下原则：大小满足结构受力要求，特别是在土压力作用下必须能够有效传递水平力。水平距离一是满足挖土机最多只能2次翻土的要求，避免多次翻土引起土体过分扰动；二是在暗挖阶段，应尽量满足自然通风的要求。取土口设置的数量应满足在底板抽条开挖时的出土要求。取土口留设时顶板与中板