逆作法土方开挖施工技术探讨

摘要：逆作法是一项新兴的基坑支护技术。高层建筑推广应用逆作法， 能够提高地下工程的安全性，可以大大节约工程造价，缩短施工工期，防止周围地基出现下沉。本文通过与传统顺作施工方法比较，详细阐述了拟作法施工的技术特点及技术要求。

关键词：顺序施工；逆作法；土方开挖

1 引言

逆作法是施工高层建筑多层地下室和其他多层地下结构的有效方法。逆作法是相对于建筑物施工的常规顺序而言的，建筑物施工的常规顺序是先开挖基坑，然后从基础开始，逐层向上施工，基坑开挖所需的支护，属于施工的措施，与建筑物的地下结构各不相干。而地下结构逆作法施工是利用地下结构的楼盖、梁、板、柱和外墻作为基坑围护结构和基础施工的支撑结构，在坑内的水平支撑体系和围护体系由上而下进行地下结构的施工，与此同时可进行上部结构的施工， 其施工顺序是自上而下进行的。

2 逆作法的基本原理

逆作法适用于基坑较深，建筑场地狭小，周边环境对基坑支护结构的水平变形有严格限制的情况。其工艺原理是先沿建筑物地下室轴线（地下连续墙也是地下室结构承重墙）或周围（地下连续墙等只用作支护结构）施工地下连续墙或其他支护结构，同时在建筑物内部的有关位置（柱子或隔墙相交处等，根据需要计算确定）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结构自重和施工荷载的支撑，然后施工地面一层的梁板楼面结构，作为地下连续墙刚度很大的支撑，随后逐层向下开挖土方和浇筑各层地下结构，直至底板封底。与此同时，由于地面一层的楼面结构已完成，为上部结构施工创造了条件，所以可以同时上逐层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。但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要经计算确定。逆作法施工在工程实践中有以下几种具体形式：全逆作法：利用地下结构各层钢筋混凝土肋形楼盖对基坑支护结构形成水平支撑；半逆作法：利用地下结构各层钢筋混凝土肋形楼盖中先期浇注的交叉梁系，对基坑支护结构形成框格式水平支撑；部分逆作法：利用基坑内沿四周暂时保留的局部土体对基坑支护结构形成水平支撑，基坑中部用正作法，基坑边部用逆作法。

3 逆作法工艺流程

地下室工程由上而下进行地下工程的结构和建筑施工，同时，由下而上进行地上工程建筑的施工，其作业程序见图 1。

图1 逆作法作业程序方框图

在逆作法施工中，地下连续墙在基坑开挖阶段用作支护结构的围护墙，在使用阶段作为永久性的承重结构外墙，这种作法一般称为两墙合一结构。理论研究及工程实践均表明：地下连续墙不仅在施工阶段起到挡土、挡水和抗渗作用，而且在使用阶段可充分发挥其承载能力，减小基础底面地基附加应力，其本身强度和周围地层的支承能力都能得到允分利用，能有效地减小建（构）筑物的沉降。

中间支承柱不仅在逆作状态下承受地上、地下楼层结构自重和全部施工荷载，而且该中间支承柱连桩也是工程正式使用的桩和柱，设计时应对柱和桩的承载力进行计算，特别是对柱、桩的沉降要做充分验算，以确保正作和逆作施工时中间支承柱桩的变形和地下连续墙或排桩支护结构的沉降保持一致，因此中间支承柱、桩是逆作法设计和施工的关键。

4 逆作法在土方开挖工作中的技术优势

与传统顺作施工方法比较，用逆作法施工高层建筑多层地下室或地下结构有下述技术特点：

4.1缩短工程施工的总工期

带多层地下室的高层建筑，如采用传统方法施工，其总工期为地下结构工期和地上结构工期，再加装修等所占之工期。而用逆作法施工，一般情况下只有地下一层占绝对工期，其他各层地下室可与地上结构同时施工，不占绝对工期，因此可以缩短工程的总工期。

4.2基坑变形小，对周围环境和建筑物的影响小

采用逆作法施工，是利用逐层浇筑的地下室结构作为周围支护结构（地下连续墙）的内部支撑。由于地下室结构与临时支撑相比刚度大得多，所以地下连续墙在侧压力作用下的变形就小得多。此外，由于中间支承柱的存在使底板增加了支承点，使浇筑后的底板成为多跨连续板结构，与无中间支承柱的情况相比跨度减小，从而使底板的隆起也减少。因此，逆作法施工能减少基坑变形，使相邻的建（构）筑物、道路和地下管线等的沉降减少，在施工期间可保证其正常使用。

4.3使底板设计趋向合理

钢筋混凝土底板要满足抗浮要求。用传统方法施工时，底板浇筑后支点少，跨度大，上浮力产生的弯矩值大，有时为了满足施工时抗浮要求而需加大底板的厚度，或增强底板的配筋。而当地下和地上结构施工结束，上部荷载传下后，为满足抗浮要求而加厚的混凝土，反过来又作为自重荷载作用于底板上，因而使底板设计不尽合理。用逆作法施工，在施工时底板的支点增多，跨度减小，较易满足抗浮要求，甚至可减少底板配筋，使底板的结构设计趋向合理。

4.4可最大限度利用城市规划红线内地下空间，扩大地下室建筑面积

多层地下室采用常规的临时支护结构施工，地下室外墙势必要退至城市规划红线内，留有临时支护结构截面尺寸和上面所述的施工操作面空隙距离，而缩小地下室建筑面积。采用逆作法施工，在满足室外管线或构筑物布置的条件下，作为地下室外墙的地下连续墙可紧靠规划红线，甚至踩规划红线构筑地下连续墙作地下室永久性外墙。从而达到最大限度利用地下空间，扩大地下室建筑面积的目的。

4.5有利于结构抵抗水平风力和地震作用

多层地下室采用常规的临时支护结构施工，一般情况下临时支护结构与地下室外墙之间预留空间小，进行基坑四周回填土不容易夯填密实，甚至有的施工单位没有意识到高层建筑地下室外墙四周基坑回填土的重要性。往往利用建筑垃圾随意回填了事，从而削弱了地下室结构对高层、超高层建筑嵌固约束的作用。采用逆作法施工，地下连续墙与地下原状土体粘结一起，地下连续墙与土体之间粘结力和摩擦力不仅可利用它来承受垂直荷载，而且还可充分利用它承受水平风力和地震作用所产生建筑物底部巨大水平剪力和倾覆力矩，主要由地下室外墙的地下连续墙通过侧壁和底部的摩擦力承受，抗倾覆力矩由墩基、桩共同承受，大大提高了抗震效应。

4.6施工方案与工程设计密切配合，使逆作施工方案更趋合理

按逆作法进行施工，中间支承柱位置及数量的确定、施工过程中结构受力状态，地下连续墙和中间支承柱的承载力以及结构节点构造、软土地区上部结构施工层数控制等，都必须与工程设计密切配合有关，需要施工单位与设计单位密切结合研究解决，才能实施逆作法施工。

5 结语

利用逆作法施工开挖深度大的多层地下结构是十分有效的。随着经济的发展， 高层建筑越来越多， 基坑深度越来越大， 逆作法施工技术作为一种十分有效的深基坑支护技术必将得到越来越广泛的应用。

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赵磊（1988-），男，汉族，籍贯：江苏徐州，单位：南京阔展建设工程有限公司。