逆作法施工技术

上海软土地基逆作法施工技术介绍

二OO八年十一月1/571、绪论2、逆作法设计3、逆作法施工技术4、逆作法工程实例5、逆作法发展趋势展望目录2/57第一章绪论

我国高层建筑越来越多，地下室也越来越深，已达成地下6层。本市500KVA世博输变电站地下室挖深达30.4米，为目前国内最深基坑。且地铁建设增多，车站挖深也越来越深，动辄超出20米，基坑工程施工风险随之增加。目前深基坑支护办法很多，并且在不停发展之中，每一种基坑支护都有各自适用条件和一定不足。因此支护方案选择应慎之又慎，不然一旦出现深基坑支护倒塌事故，不但给工程造成重大经济损失，还对周围环境造成不良影响。逆作法是一项近年发展起来新兴基坑支护技术，在国内外已广泛应用，收到较好效果。如：1）上海市明天广场；2）日本读卖新闻社大楼；3）美国芝加哥水塔广场大厦。

1.1前言：3/57第一章绪论

逆作法(逆筑法)在西方某些国家称之为up-downmethod意思是指从上往下施工办法，在日本称之为逆打工法(SlabSubstituteShore简称sss法，意思是指用楼板替代支撑办法)。这种工法最早在乎大利米兰得以初次使用，当初是在马路下施工地下连续墙，另二分之一马路依旧通车，一边地下连续墙做好了之后，再做另一边墙。连续墙施工完成之后，利用半夜时间，打开一小段马路，进行挖土运土，接着在地下墙上架设析架，上铺临时路面。在析架下浇筑顶板，然后设置支撑，继续挖土，直至浇好底板。这种米兰做法为逆作法施工先驱。其后伴随地下连续墙在欧洲、美国及日本传输和发展逆作法施工也逐渐在这些国家发展起来。逆作法是施工高层和超高层浇筑多层地下室和其他多层地下构造有效办法。1.2逆作法发展历史及现状：4/57第一章绪论目前如美、日、德、法等国家，在多层地下室和多层地下构造施工中已广泛应用，收到较好效果。世界最高钢筋混凝土构造，75层高203二美国芝加哥水塔广场大厦4层地下室，即用18m深地下连续墙和144根大直径钻孔灌注桩做中间支撑柱，以逆作法进行施工。法国巴黎拉弗埃特百货大楼6层地下室、日本读卖新闻社大楼6层地下室等都是用逆筑法施工152。高层建筑地下室逆作法在欧美等发达国家用得不多，而在日本用得比较多。据理解日本高层建筑地下室基坑围护，有近四分之一施工办法用是逆作法。我国对逆作法研究和施工利用较迟，虽然在八十年代上海市基础公司曾搞过一种试验性工程，但由于在信息化施工等方面技术条件不具有，因此没有在更大工程上推广。九十年代初，上海地铁一号线工程在淮海路上同步有三个地铁车站开工。1.2逆作法发展历史及现状：5/57第一章绪论

当初施工进度要求很急，市里明确要求:作为繁华商业区淮海路交通中断不能超出十个月。为此，在16m多深地铁车站多层地下室施工中，采取了一明二暗半逆作法施工办法，即车站顶板先施工，再进行下部各层板和基础底板施工，这一办法大大缩短了淮海路交通中断时间，也为逆作法施工工程深入开展积累了经验171。到九十年代中期，上海高层建筑地下室用逆作法施工工程己逐渐多起来，如上海横积大厦、明天广场、京沙住业大厦、森茂大厦、海洋大厦等均为逆作法施工。由于这个施工办法能缩短工期，有减少挡墙变位对周围环境影响小等长处，在上海地域掀起了一股逆作法热。另外，由于媒介传输，此法长处也被其他省市接收，在北京、天津、厦门、南京、杭州、广州和昆明等地也都有工程利用了逆作法施工。地下工程逆作法作为一种新办法，将会得到工程界越来越多重视和广泛应用。1.2逆作法发展历史及现状：6/57第一章绪论

先沿建筑物地下室轴线或周围施工地下连续墙或其他支护构造，同步建筑物内部有关位置浇筑或打下中间支承桩和柱，作为施工期间于底板封底之前承受上部构造自重和施工荷载支撑。然后施工地面一层梁板楼面构造，作为地下连续墙刚度很大支撑，随后逐层向下开挖土方和浇筑各层地下构造，直至底板封底。同步，由于地面一层楼面构造已完成，为上部构造施工发明了条件，因此能够同步向上逐层进行地上构造施工。如此地面上、下同步进行施工，直至工程结束。

1.3逆作法原理：7/57第一章绪论1.3逆作法原理：工程桩临时柱B1板B0板地下连续墙底板永久柱F1F28/57第一章绪论1）全逆作法：利用地下各层钢筋混凝土肋形楼板对四周围护构造形成水平支撑。楼盖混凝土为整体浇筑，然后在其下掏土，通过楼盖中预留孔洞向外运土并向下运入建筑材料。2）半逆作法：利用地下各层钢筋混凝土肋形楼板中先期浇筑交叉格形肋梁，对围护构造形成框格式水平支撑，待土方开挖完成后再二次浇筑肋形楼板。3）部分逆作法：用基坑内四周临时保存局部土方对四周围护构造形成水平抵挡，抵消侧向压力所产生一部分位移。1.4逆作法分类：9/57第一章绪论1.4逆作法分类：明天广场都市规划展示馆恒积大厦全逆作施工工程都市航站楼10/57第一章绪论1.4逆作法分类：兴业银行大厦半逆作施工工程长峰商城廖创兴大厦兴业银行大厦11/57第一章绪论1.4逆作法分类：顺作逆作混合施工法工程河南路地铁站陕西南路地铁站12/57第一章绪论长处：1）可使建筑物上部构造施工和地下基础构造施工平行立体作业，在建筑规模大、上下层次多时，大约可节省工时1/3。2）受力良好合理，围护构造变形量小，因而对邻近建筑影响亦小。3）施工可少受风雨影响，且土方开挖可较少或基本不占总工期。4）最大程度利用地下空间，扩大地下室建筑面积。5）一层构造平面可作为工作平台，无须另外架设开挖工作平台与内撑，这样大幅度削减了支撑和工作平台等大型临时设施，减少了施工费用。6）逆作构造本身荷载由立柱直接承当并传递至地基，减少了大开挖时卸载对持力层影响，减少了基坑内地基回弹量。缺陷：1）支撑位置受地下室层高限制，无法调整高度，如遇较大层高地下室，有时需另设临时水平支撑或加大围护墙断面及配筋。2）挖土作业空间狭小，不利于规模机械化施工、土方施工困难3）构造接头处理多4）对围护构造施工精度要求高1.5逆作法优缺陷：13/57第二章逆作法设计由于逆作法能够使地下主体构造设计愈加趋于合理，因此，采取地下主体构造逆作法施工构造要求设计和施工紧密结合，这样才能确保构造设计合理，也是逆作法工程成败关键。2.1设计与施工紧密结合标准：总体设计主要包括两个方面：1）逆作法流程设计：即逆作法施工时间次序和空间次序；2）逆作法构造整体分析：根据逆作法施工流程，分析构造在不一样施工阶段受力及变形机理，进行总体概念设计。2.2逆作法总体设计：14/57第二章逆作法设计由于逆作法能够使地下主体构造设计愈加趋于合理，因此，采取地下主体构造逆作法施工构造要求设计和施工紧密结合，这样才能确保构造设计合理，也是逆作法工程成败关键。2.1设计与施工紧密结合标准：总体设计主要包括两个方面：1）逆作法流程设计：即逆作法施工时间次序和空间次序；2）逆作法构造整体分析：根据逆作法施工流程，分析构造在不一样施工阶段受力及变形机理，进行总体概念设计。2.2逆作法总体设计：15/57第二章逆作法设计由于逆作法能够使地下主体构造设计愈加趋于合理，因此，采取地下主体构造逆作法施工构造要求设计和施工紧密结合，这样才能确保构造设计合理，也是逆作法工程成败关键。2.1设计与施工紧密结合标准：总体设计主要包括两个方面：1）逆作法流程设计：即逆作法施工时间次序和空间次序；流程设计时应考虑下列几方面：工程详细条件和要求、主体构造形式、施工可操作性。2）逆作法构造整体分析：根据逆作法施工流程，分析构造在不一样施工阶段受力及变形机理，进行总体概念设计。逆作法是一种分步施工过程，构造主要受力构件兼有临时构造和永久构造双重功能，其构造形式、刚度、支承条件和荷载情况随开挖过程不停变化，2.2逆作法总体设计：16/57第二章逆作法设计1）出土口、进料口；2）

“一柱一桩”定位；3）模板体系；2.3逆做法设计时应考虑下列施工问题：当采取地下连续墙与主体地下构造外墙相结合时，其设计办法因地下连续墙布置方式（即与主题构造结合方式）不一样而有差异。地下连续墙作为主体构造布置方式主要有四种：单一墙、分离墙、重合墙和复合墙。把地下连续墙既作为围护构造又作为主体构造来设计时，即两墙合一设计，应验算三种应力状态：（1）在施工阶段由作用在地下连续墙上土压力、水压力产生应力；（2）主体构造完工后，作用在墙体上土压力以及作用在主体构造上垂直、水平荷载产生应力；（3）主体构造建成若干年后，水土压力已从施工阶段恢复到稳定状态。2.4地下连续墙作为主体构造布置方式：17/57第二章逆作法设计利用地下构造梁板等内部水平构件兼作基坑支撑、围檩时，构造水平构件除应满足地下构造有效期设计要求外，尚应进行多种施工工况条件内力、变形等计算。构造体系可采取：1）梁板体系2）无梁楼盖构造接头设计：1）刚性接头2）铰接接头3）不完全刚接2.5水平构件结合设计：2.6竖向构件结合设计竖向构件结合即地下构造竖向承重构件（立柱及柱下桩）作为逆作法施工过程中构造水平构件竖向支承构件。在逆作法施工期间，与地下连续墙一起承受地下自重和地上施工荷载；其承受最大荷载，是地下构造已修筑完成加上地面施工荷载总和。逆作法中构造水平构件竖向支承立柱和立柱桩可采取临时立柱与主体构造工程桩相结合立柱桩（一柱多桩）或与主体地下构造柱及工程桩相结合立柱和立柱桩（一柱一桩）。当采取临时立柱时，可在地下室构造施工完成后，拆除临时立柱，完成主体构造柱托换。18/57由由国际广场基坑支撑平面布置图第二章逆作法设计19/57第三章逆作法施工1）完成地下连续墙、支承立柱、立柱桩、工程桩以及地基加固施工；2）基坑降水3）开挖地面至第一层土方至地下一层标高，采取盆式开挖保存墙边土体；4）支模浇筑地下室顶板构造；5）待顶班构造达成设计强度后，挖除边坡土体，浇筑地下一层构造楼板及与顶板之间竖构件，同步交错进行顶板以上构造楼层施工。6）暗挖地下二层土方，浇筑地下二层构造中板及与地下一层之间竖向构件，同步交错进行地上构造楼层施工；7）继续开挖土方，直至挖到坑底，并浇筑基础底板及其竖向构件，在基础底板完成之前，上部构造只能施工至设计预先要求楼层；8）待基础地板达成设计强度后，继续施工上部构造，并进行地下室内部其他构件和隔墙等构造工程施工。9）地面以上及地面下列水电安装工程同步进行。

3.1逆做法施工流程：20/57第三章逆作法施工3.2逆作法分项施工技术：1)立柱桩施工技术(钢格构立柱、钢管立柱)

A)施工精度要求垂直度L/300～L/600水平定位±10mm标高±10mmB)控制办法机械调垂法气蘘调垂法21/57机械调垂法

第三章逆作法施工22/57气囊调垂法第三章逆作法施工23/57钢格构立柱、钢管立柱第三章逆作法施工24/57第三章逆作法施工3.2逆作法分项施工技术：2）差异沉降控制技术控制标准：10-20mm控制办法：设定工况计算+施工动态控制

25/57第三章逆作法施工3.2逆作法分项施工技术：3）取土、挖土施工技术A)取土口平面布置取土口平面布置应分布均匀，充足考虑施工行车路线，平均每1000平米布置一个取土口。取土口大小应充足考虑施工机械及材料运输需要，一般大于8×8米空间大小。B)取土设备：目前国内挖土一般在基坑内设置小型挖机设备，地面设置大型取土设备以解决挖土施工作业。目前地面取土设备分为以下几个类型:取土架、长臂挖机、伸缩臂挖机。

26/57第三章逆作法施工27/57大型取土架第三章逆作法施工28/57第三章逆作法施工29/57第三章逆作法施工30/574）柱、梁、板、墙节点施工

A）主要处理问题主要处理钢筋穿过中间支撑柱或与中间支撑柱连接，确保在复合柱完成后，节点质量和内力分布与设计计算简图一致。

B）节点构造该节点构造主要取决于中间支撑柱构造形式。有双梁、宽扁梁等。

第三章逆作法施工3.2逆作法分项施工技术：31/57钻孔钢筋连接法第三章逆作法施工32/57传力钢板法第三章逆作法施工33/57剪力栓法第三章逆作法施工34/57综合法第三章逆作法施工35/575）逆作阶段地下室通风、照明措施

A)逆作施工阶段，利用地下室构造永久性预埋管线，穿设施工照明用电管线，布置临时照明用电，平均100平米设置一种照明用电。

B）通风、利用出土口设置鼓风机、有条件工地可设置排风机等设备，让空气流通。

第三章逆作法施工3.2逆作法分项施工技术：36/57第三章逆作法施工37/57第三章逆作法施工38/57第四章逆作法实例4.1上海地域逆作法工程：实行逆作法施工工程---地铁一号线陕西南路站

1993年承建陕西路南站，基坑面积9000平方米，地下二层，采取直径900钢管打入桩，作一柱一桩。地下连续墙二墙合一，采取逆作法施工确保准海商业街提前通车。39/57第一种完成房屋建筑逆作法施工工程---恒积大厦

1994年10月承建恒积大厦，基坑面积3600平方米，地下四层，采取直径900钻孔灌注桩，作一柱一桩。地下连续墙二墙合一，采取逆作法施工确保工程用一年时间完成从打桩到地上5层施工，专业逆作法取土架在本工程初次开发使用。第四章逆作法实例40/57第一种采取一柱一桩工程---上海机场都市航站楼

1998年承建上海机场都市航站楼，基坑面积3600平方米，地下二层，初次采取钢管混凝土与直径900钻孔灌注桩结合，作一柱一桩。工程中为确保一柱一桩垂直度，初次开发使用气囊法纠偏技术，从而提升了逆作法关键节点质量。第四章逆作法实例41/57第四章逆作法实例到目前为止，上海市采取逆作法施工工程有几十项之多，如：上海特种基础工程研究所办公楼、长峰商城、廖创兴大厦、明天广场、由由大厦二期、世茂滨江花园、上海铁路南站、万达商业广场等。且目前逆做法施工工艺已有了更新发展方向，如：目前正在施工上海联谊大厦、采取逆做法施工，地下5层、上部23层，计划在地下室底板施工完成时，上部构造同步完成15层。目前正在施工M7常熟路地铁车站及肇嘉浜路地铁车站，采取盖挖法施工工艺也是逆做法一种发展方向，施工期间还路于民，施工不扰民，取得了良好社会效益。

42/57第四章逆作法实例4.2长峰商城施工案例：

1、工程介绍

长峰商城位于长宁区地铁2号线中山公园站即长宁路、汇川路、凯旋路合围处。主体构造为一幢10层裙楼和60层主楼组成。其中主楼高度238米;总建筑面积310000m2。裙楼采取框架构造,主楼采取关键筒体构造，38层下列采取Φ550X16、Φ500X12、Φ400X12圆钢管型劲性柱构造，基础形式均采取筏式基础。43/572、工程难特点1)本工程地下室外墙（地下连续墙）离地铁二号线中山公园地下车站净距仅3米，逆作施工时必须采取万无一失、可靠、切实可行施工方案来确保地铁安全，这是重点之重点。2)本工程大底板共48000方混凝土，如何顺利完成大面积、大方量混凝土浇捣，对本工程至关主要。3)地质条件较复杂,整个基地有二种不一样地质条件，分古河道区与正常地质区。主楼开挖深度在24米，复杂多变地质条件，对基坑设计分区考虑、承压水问题处理及挖土施工办法却增加了难度。第四章逆作法实例4.2长峰商城施工案例：44/575)本工程中逆作法立柱采取了一柱一桩形式，其垂直度控制是整个地下工程施工关键。6)逆作法地下部分施工时，一柱一桩与地下墙不均匀沉降控制也是本工程实行过程关键技术之一。7)工程临近建筑物地铁地下管线及周围环境较复杂，因此加强周围环境观测，实行信息化施工，与挖土时“时空效应”紧密相结合，最大程度地减小基坑变形。4)工程利用裙房逆作楼板作为主楼顺作支撑点，主楼顺作支撑利用永久构造板带，施工节点处理复杂，使得基坑具有一定难度。第四章逆作法实例4.2长峰商城施工案例：45/573、关键施工技术措施

1)一柱一桩施工

6)承压水设计4)逆作法吊模设计2)水平垂直构造节点设计5)逆作取土综合设计3)主楼顺逆作转换第四章逆作法实例4.2长峰商城施工案例：46/57第四章逆作法实例本工程，桩采取ø850钻孔灌注桩，桩长72.5米，工程桩身混凝土设计强度等级为水下C35，总桩数1132根，Φ550钢管柱共229根，管内浇筑C60砼，设计要求成孔垂直度偏差要求不大于1/400，格构柱垂直度偏差要求不大于1/300。3、关键施工技术措施(一柱一桩施工)

4.2长峰商城施工案例：47/571132根桩所有施工完成

通过纠正架智能调垂方案实行，支撑柱垂直度均满足1/400设计要求。

48/57长峰商城竖向逆作柱大多采取钢管混凝土作为柱体，柱体插入钻孔灌注桩作为承载体，采取工厂化预制钢管及现场制作砼双梁；水平梁板与地墙采取预埋双排筋及底板接驳器，增加地墙周围梁等办法有效结合来处理水平与垂直方向力传递，使构造节点变得简单、实用、有效。第四章逆作法实例3、关键施工技术措施(水平、垂直构造节点设计)

4.2长峰商城施工案例：49/573、关键