南宁永凯现代城跃层逆作法施工关键技术

上海建工五建集团有限公司广西分公司 南宁 530022

1 工程概况

南宁永凯现代城位于广西省南宁市东葛路与望园路交汇处，地上由1 幢27层四星级酒店、3 幢分别为26 层、27 层和28 层的高层住宅楼以及连为一体的5 层裙房组成，设4 层地下室，所有建筑的地下室连成一体（图1）。

图1 总平面布置

本工程基坑面积12 619 m2，周长约500 m，开挖深度约18.5 m。地下室外墙采用厚900 mm地下连续墙二墙合一结构，深约30 m。桩基础为Φ1 500 mm钻孔灌注桩，主楼核心筒部位采用群桩承台，其余为一柱一桩，桩长约40 m，桩底扩孔2.4～3 m。地下结构柱采用Φ700 mm钢管柱，壁厚10 mm，内灌C30混凝土，作为逆作施工阶段及永久结构柱。

本工程拟建场地位于南宁邕江一级阶地，原为连片分布的池塘，地面标高69.73～74.14 m，现经人工填土整平后，地面标高为73.18～74.52 m，较为平坦。主要土层有：①填土、②含淤泥质黏土、④粉质黏土、⑥1粉质黏土、⑦粉土、⑧粉（细）砂圆砾、粉砂质泥岩粉砂质泥岩。

2 施工策划

根据本工程特点及要求，方案前期曾经考虑过顺作法方案（地下连续墙围护＋钢筋混凝土水平支撑）和逆作法方案（地下连续墙围护＋结构梁板作水平支撑）。经方案深化比较分析，顺作法施工无法满足工期要求，而按照常规逆作法的施工安排，则需要分为5 次挖土。经过比较分析，并结合本工程的土层地质条件，提出采用跃层逆作法（地下连续墙围护＋跃层逆作＋结构梁板作水平支撑）的施工方法。

跃层逆作法的核心为超挖施工技术，由上至下先行施工地下室B0、B2、B4层结构板梁，使其在基坑开挖过程中形成基坑的水平支撑，B1、B3层梁板结构随后穿插施工。相对于常规逆作法施工，其优势主要体现在地下施工空间、工作面的成倍放大，这样既可以通过机械设备的灵活布置提高挖土出土速度，又可以通过合理的施工组织提高地下结构施工效率，从而大大缩短施工工期。

跃层逆作法能否得以实施的关键是基坑围护和支撑体系的安全性，本工程按照实际工况对基坑围护和支撑体系进行了受力和变形验算，均可满足要求，使跃层逆作法施工成为可能。而要使跃层逆作施工顺利进行并达到预期的效果，则要在岩石地层中地下连续墙施工、钢管柱垂直度控制以及地下空间高效取土等方面制定针对性的技术措施。

3 跃层逆作法施工关键技术[1-3]

3.1 施工流程

场地平整放线，施工监测测点布设→地下连续墙施工，工程桩、钢管柱施工→设立深井井点，基坑预降水→基坑内盆式挖除第一皮土方，开挖标高为－4.85 m，随挖随浇捣支模垫层→施工B0（±0.00 m）层楼板→基坑内盆式开挖至－12.50 m，随挖随浇捣支模垫层；同时可开始施工地上一框结构→施工B2（－10.45 m）层楼板，同时可施工地上二框结构→盆式开挖至基坑底－18.5 m，开设盲沟、施工底板垫层及防水层→地下室底板B4（－17.65 m）施工，同时可施工地上三框结构→施工B3（－14.05 m）层楼板，核心筒结构由下至上顺作施工；补全地下室柱、墙、地墙内衬墙等竖向结构；同时可施工地上四框结构→施工B1（－5.25 m）层楼板，主体结构继续向上施工。

3.2 地下连续墙施工技术

本工程地下连续墙深近30 m，墙身范围内土质分布呈现上软下硬的特点，浅层土多为淤泥质及粉质黏土，深层土为岩石地层，墙底穿透层圆砾进入层粉砂质泥岩，岩石地层中的成槽工艺需进行研究。墙厚为非标准的900 mm，需对成槽设备进行改装。

其工艺流程如图2所示。

图2 工艺流程

3.3 钢管柱垂直度控制技术

本工程逆作法施工采用竖向支撑构件一柱一桩（即钢管混凝土柱和柱下钻孔灌注桩）的结构形式。裙房部位钢管柱已经达到主体结构承载力要求，即为今后永久结构柱；主楼部位钢管柱包浇高强钢筋混凝土后成为永久结构柱。为保证一柱一桩的受力及后包结构施工，一柱一桩须满足1/400的垂直度要求，因此施工时必须采取纠偏调垂措施。本工程采用高精度三轴自动无线实时调垂系统对钢管柱的垂直度进行控制（图3）。

（a）取消了传统调垂系统的校正钢架和钢架基础，将格构柱的可调连接直接设置在护筒上，从而确保调垂系统的可靠性；

（b）采用了无线信号传感器，精度大大提高；

（c）采用无线信号传感器采集数据，可以实现实时监控与调垂，发现情况后能及时予以调整；

（d）采用三轴液压调节机构，x、y方向调垂由计算机控制同步进行，提高了调垂精度与可靠度。

图3 调垂系统原理

3.4 地下空间高效取土技术

3.4.1 跃层逆作法高效取土工艺

传统逆作法取土过程中，封闭条件下挖土操作空间小、驳运环节繁琐、取土口出土效率低等问题难以解决，而采用跃层逆作法，通过超挖施工，增大施工空间，使上述问题的解决成为可能。

本工程为加快挖土施工速度，在±0.00 m楼板靠近望园路出入口处安装了1 台特制的土方车升降机，并在东葛路出入口附近设置钢筋混凝土坡道，运土车辆可直接经由升降机和坡道进入坑下开往取土点，由挖掘机挖出的土方直接装上车辆，再通过升降机和坡道回到地面将土方运出工地，大大提高了出土效率。

3.4.2 升降机设备系统

土方车升降机设备系统由电动机组、钢架、轿箱（吊篮）、减速机、传力系统（钢丝绳和滑轮组）、刹车组及电器电路组成。钢架架设于已有工程桩上，电动机组通过传力系统实现对轿箱的升降，土方车辆出入轿箱实现快速出入地下室开挖面，如图4。

土方车辆质量和设备质量由已施工结构梁板和工程桩承受，对升降机布置位置地下结构进行局部补强，并在已施工楼板位置设置导轨，实现对土方车量和施工机械安全进出的控制，如图5。

4 跃层逆作法施工技术实施效果

（a）本工程采用跃层逆作法施工使得地下施工空间成倍增加，可布置大型挖土机械进行挖土作业，并通过升降机和坡道使土方车直接进入地下室开挖面装车，在减少挖土机械使用量的同时大幅度提高挖土出土速度。

图4 升降机设备系统示意

图5 升降机平面布置示意

（b）本工程挖土和装车均在地下室进行，可取消±0.00 m板上的大型提升装车挖土机械，使地下、地上结构能同时施工，缩短总施工工期。

（c）本工程地下室B1、B3层梁板跳空不作为围护墙的水平支撑，可与其下的挖土施工穿插进行，使地下室工作面成倍增加，便于各工种的互相搭接调剂。

（d）本工程岩石地层非标准地下连续墙施工，通过对现有设备进行改造，并采用钻、抓、冲、修、清相结合的特殊成槽工艺施工，既保证了施工质量，又避免了使用铣槽机的高昂机械费，节省了机械设备使用费。

（e）本工程对传统钢管柱调垂系统进行优化改进而研发的高精度三轴自动无线实时调垂系统，在实际应用中取得了较好的效果，基坑开挖后钢管柱垂直度实测结果为：柱垂直度≤1/800的占比达72.2%，柱垂直度1/500～1/800的占比达26.9%。