超大面积深基坑逆作法施工技术的探讨

夏建根任荣木

【摘要】近年来，随着我国社会经济的不断发展，高层建筑建设量大大增加，而高层建筑一般都具有较深的地下埋深和多层地下室，高层建筑中深基坑的开挖及支护已成为施工中不可逾越的关键工序之一，本文作者结合自己参与的实际工程，对高层建筑建设中超大面积深基坑开挖支护的逆作法施工技术进行了探讨，以供同行参考。

【关键词】深基坑 逆作法 施工技术

随着我国经济社会的快速发展，高层建筑建设量大大增加，而高层建筑一般都具有较深的地下埋深和多层地下室，高层建筑中深基坑的开挖及支护已成为施工中不可逾越的关键工序之一。“逆作法”作为超大面积深基坑开挖支护的新技术已被逐渐运用并趋于成熟，该方法具有适用范围广、对环境要求低、工期短等优点，值得广泛运用。

本文作者正是基于上述情况，结合自己参与的实际工程，对高层建筑建设中超大面积深基坑开挖支护的逆作法施工技术进行了探讨，以供同行参考。

一、工程概况

1、工程简介

本工程是位于某市西区的一栋19层大厦，其中地上16层,地下3层,建筑物平面为长104m、宽32m的矩形，基坑深度15.4米。由于场地东面紧邻居民区,距用地红线不足3米,北边为商业街,距离约4.1米。

为防止出现邻近房屋产生裂缝或路面开裂、下沉的情况，在基坑施工过程中对基坑水平位移及竖向沉降的控制要求非常严格。

2、地质情况

该大厦建设场地地质条件大致如下（地下水位埋深4.5m）：2.0m厚杂填土层→1.0m厚粘土层→1.5m厚粗砂层→0.5m厚粘土层→1.8m厚砾石层→4.8m圆砾石层（邻建预制桩基持力层)→基岩。

3、施工方案选择

针对本工程实际情况，基坑施工中存在如下难点：

（1）本工程周边环境复杂，基坑施工过程中对基坑水平位移及竖向沉降的控制要求非常严格；

（2）本工程基坑深度大，在进行施工时容易发生壁坍；

（3）施工时振动难以控制,很容易对相邻建筑产生意外损害；

（4）由于地下水位较浅，施工中需要降水，对相邻建筑采取支护措施比较复杂。

逆作法能够很好的解决深基坑工程中存在的上述困难,它通过将护坡专用临时排桩变成永久护坡及承载两用桩、将长时间暴露边坡变成短时间暴露边坡、将一次性开挖变成分阶段开挖、将大面积深基坑变成多个小面积深基坑的方式，从根本上改善了基坑开挖时边坡的受力状态和边界条件,可以很大程度上节省支护材料、缩短工期、降低对周围环境的影响,因此本工程深基坑决定采用逆作法施工。

二、逆作法施工步骤

（1）在进行地下连续墙施工时，为了确保有良好的止水效果，连续墙的深度必须到达基坑底面以下3m-5m,且下端至少要有1.5米进入强风化层；

（2）施工时应将人工挖孔桩分为基桩和上部空段两部分顺序施工。施工人员应先进行基桩部分的浇筑，等到接近桩顶时停止浇筑,安排专人安装定位环并调校水平,方便后续用高抛法浇筑上部空段混凝土；

（3）开挖土方到一定深度，地下连续墙就会处于悬臂状态,为了防止地下连续墙水平位移过大，应安排专人对最大水平位移发生点进行监测；另外，为了保证出土口的稳定性，应在相应槽段设置钢支撑和腰梁；

（4）为了方便施工运输，需要在施工完成后的二层楼面梁上安装吊车梁,该吊车梁必须能够同时承受吊运土方和机械自重两方面荷载；

（5）在距地下室底板底约5m时,土方开挖采用盆式开挖法,为控制连续墙的位移,保证基坑安全，在基坑周边留有4.5米左右的反压土；

（6）为了施工时施工吊土方便，地下负二层楼板及次梁暂不施工,此时的地下连续墙主要通过主梁和腰梁系统来支撑；

（7）完成上述工作之后，进行底板和负二层楼面的施工,吊出施工机械,将出土口封闭。在地下室土建主体建设完成的同时，上部结构也已封顶。

三、关键施工技术

1、支柱桩的定位控制

由于本工程中采用“一柱一桩”的施工方法，在具体施工时采用混凝土包裹的型钢支柱来作为正式的地下室柱，支承竖向的荷载力。因此，其垂直度与轴线位置必须准确定位，控制偏差在允许值范围之内，以免使得正式工程柱位置发生偏斜。

2、降水施工方案

由于本工程所处地段地下水位较浅，因此施工中降水施工就显得十分重要。

（1）降水方式

基坑抽水的目的是为了使基坑降水、土体排水固结。本工程中选用真空深井降水方法进行基坑降水,通过抽水使基坑内水位下降，土体有效应力增大，被动土压力相应增大,围护墙的根部位移就会减少,这对基坑的开挖工作是很有利的；

（2）提高降水效率的措施

由于本工程降水施工工作量较大，若不采取有效措施，降水速度过慢。故本工程施工时，在整个基坑中布置了上百口深井,采用井管及滤头间隔布置的方式设置多滤头，以提高降水的效率，增加围护墙内侧土体的侧向压力；

（3）注意事项

①抽水工程要在基坑围护完全封闭、真空降水系统安装检测完毕之后方能进行；

②为了保证土方开挖的顺利进行，在土方开挖期间应保持降水施工不间断,使水位始终保持在土层以下；

③为防止基坑内降水过量，引起坑外结构沉降变形过大，降水期间应安排专人对坑外地下水位进行实时监测。

3、沉降差异控制

逆作法先进行上部结构与地下室楼板的施工，之后才进行基础大底板的施工，由此造成工程桩在施工前期处于部分受力、部分不受力的状态。因此，立柱很可能产生差异沉降，如果这种差异沉降过大，就会导致已浇筑的梁板体系产生裂缝，影响使用甚至于危及结构的安全性。因此，控制差异沉降意义深远，在本工程中主要采取以下两个措施来控制差异沉降:

（1）计算沉降

技术人员根据逆作法事先设定的施工顺序，分别计算出各个挖土阶段立柱与地墙的受力，然后按荷载与地基桩的地质指标进行沉降估算，验算沉降是否满足结构设计的要求。

（2）施工动态监测

目前的岩土力学还存在许多缺陷，有时候通过理论计算所得的沉降量与实际情况相差很大，因此，为了保证结构的安全，还需要在施工过程中对沉降量进行实时动态监测。根据现场实测的结果结合实际工况反算出土体力学参数，对下一步工况进行修正计算。

4、一柱一桩施工

在进行格构柱施工时，先将钢筋笼在孔口处固定牢固,完成之后再以桩位中心点为基准定位安放钢格构柱，要采取有效措施确保格构柱平面定位准确、竖向垂直度可靠。

5、挖土施工技术

由于本工程中基坑面积很大，若采用常规大开挖水平支撑一次成型工艺,一系列缺陷就会凸显出来：由于结构与挖土不能流水作业引起的工期增加、基坑无支撑暴露时间较长、围护变形增大等。

为解决上述问题,通过各方面协商决定采用分区盆式流水开挖方案。

三、结束语

高层建筑深基坑工程施工中采用的“逆作法”针对超大面积深基坑开挖支护非常实用，它适用于地基软土层厚、邻近建筑物及周围环境对沉降变形敏感、施工工期紧张、施工场地狭窄、周边建筑密度大等工程情况，值得广泛运用。本文作者针对高层建筑建设中超大面积深基坑开挖支护的逆作法施工技术的探讨，希望能对同行有所帮助。

【参考文献】

【1】 黎荣俭 浅述逆作法施工技术在工程中的应用 四川建材 2007

【2】 李雪飞 郁雯 袁风来 深基坑逆作法施工初探 河北建筑工程学院学报2005

【3】 陈新 谢凯 杜建军 曾虹程 由由国际广场工程深基坑结构逆作施工实践建筑施工 2006