[科普中國]-逆作法挖土

概述

逆作法是利用主體工程地下結(jié)構(gòu)作為基坑支護結(jié)構(gòu)，并采取地下結(jié)構(gòu)由上而下的設(shè)計施工方法。逆作法可設(shè)計為不同的圍護結(jié)構(gòu)支撐方式，分為全逆作法、半逆作法、部分逆作法等多種形式。逆作法以結(jié)構(gòu)代替支撐，支撐剛度大，利于控制變形，還避免了資源浪費，經(jīng)濟效益顯著，并且可以上下同時施工，增大作業(yè)面，縮短工期，是超大面積、超深基坑工程更為安全、可靠、經(jīng)濟、合理的設(shè)計施工方法。（簡單的講，就是地上部分和地下部分同時施工）

先沿建筑物地下室軸線或周圍施工地下連續(xù)墻或其他支護結(jié)構(gòu)，同時建筑物內(nèi)部的有關(guān)位置澆筑或打下中間支承樁和柱，作為施工期間于底板封底之前承受上部結(jié)構(gòu)自重和施工荷載的支撐。然后施工地面一層的梁板樓面結(jié)構(gòu)，作為地下連續(xù)墻剛度很大的支撐，隨后逐層向下開挖土方和澆筑各層地下結(jié)構(gòu)，直至底板封底。同時，由于地面一層的樓面結(jié)構(gòu)已完成，為上部結(jié)構(gòu)施工創(chuàng)造了條件，所以可以同時向上逐層進行地上結(jié)構(gòu)的施工。如此地面上、下同時進行施工，直至工程結(jié)束。

高層建筑多層地下室結(jié)構(gòu)逆作法施工工法在建筑物和管線密集的地下高水位軟土地基上建造高層建筑多層地下室，對深基坑的圍護變形和土體的位移、地表和管線沉降等各項指標均有嚴格要求。

特點“逆作法”工法的最大特點是利用柱下樁及基坑周邊地下連續(xù)墻圍護作為逆作法施工期間承重地上、地下結(jié)構(gòu)的荷載及其施工荷載，利用地下室樓板，作為基坑施工的支撐。其中柱樁的深度、柱徑與地下墻的深度、厚度需經(jīng)過計算確定。

地下多層逆作法挖土采用地下室首層樓板完成后，由專用取土設(shè)備與人力相結(jié)合在樓板底下挖土，挖至下一層樓板標高后，澆筑該層樓板結(jié)構(gòu)，然后再用相同方法挖土，澆筑樓板，如此直至地下室大底板完成。

“逆作法”施工土方，采用人力開挖與基坑水平運土，然后由設(shè)置在基坑兩端的取土口專用取土設(shè)備，將挖出的土方提升裝車外運。

地下室樓板模采用土模承重，當挖土至標高后做出混凝土墊層，并在模板擱支點上用砂漿找平，直接將模板擱置在砂漿找平層上，挖土 、混凝土墊層、砂漿找平，必須按要求嚴格控制標高誤差。

適用范圍用于高層建筑、多層地下室結(jié)構(gòu)施工及類似于地下室結(jié)構(gòu)的地下構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)施工。但地下室連續(xù)墻中柱樁沉降量必須經(jīng)過計算。

優(yōu)點采用“高層建筑地下室逆作法施工技術(shù)”能有效地保護周邊環(huán)境，且具有施工工期快，支護費用省等優(yōu)點。

根據(jù)逆作法由地下室樓板代替支撐的特點，故在深基坑施工中減少了支撐費用。

由于地上、地下同時施工，使整個工期明顯加快。

由于樓板代替支撐，其剛度遠大于支撐，故周邊環(huán)境得到了有效保護。

施工工藝及原理多層地下室的傳統(tǒng)施工方法是“敞開式”，而“逆作法”是一種“封閉式”施工方法。其工藝原理是：先沿建筑物周圍施工地下連續(xù)墻，在建筑物內(nèi)按柱網(wǎng)軸線施工柱下支承樁，然后進行首層施工。完成后同時施工地上、地下結(jié)構(gòu)。待地下室大底板完成后，再進行復(fù)合柱、復(fù)合墻的施工。

逆作法施工方法是首層樓板結(jié)構(gòu)完成后，即架設(shè)專用設(shè)備，然后地下挖土施工地上結(jié)構(gòu)施工同時進行。根據(jù)地下一層的埋深，如施工地下二層樓板開挖深度不大于且圍護計算滿足懸挑受力要求，可直接明挖一層，施工地下二層樓板后，再地上地下同時施工。施工工藝流程逆作法，如沉降差預(yù)測不符合要求，上部結(jié)構(gòu)暫停施工。一般地下施工至3-4層，地上施工至4-5框可滿足沉降差要求。

施工要求地下挖土施工方法先從兩端的取土口，直接由取用取土設(shè)備挖出工作面，然后由人力從取土口的挖土工作面基坑中間開挖。挖出的土方用雙輪手推車，運至取土口，然后取土設(shè)備裝車外運。

地下室樓板支模模板設(shè)計原則根據(jù)地下室樓板結(jié)構(gòu)的形式，模板采用相應(yīng)的土模承重方法首先將基坑內(nèi)的土按施工組織設(shè)計要求挖至標高，做好混凝土墊層，待混凝土稍硬后，按圖彈出軸線與梁邊線，并在模板的支點上進一步用水泥砂漿找平，使其標高誤差控制在“規(guī)范”要求內(nèi)，然后擱置模板。

模板拆除隨著地下挖土工作面的推進，當樓板板底的模板外露后，即可將模板逐塊拆下，并翻轉(zhuǎn)至下一層施工。為防止摔壞模板，拆模時應(yīng)根據(jù)模板的形式采取相應(yīng)的保護措施，并把該措施編制在施工組織設(shè)計內(nèi)。

地下室結(jié)構(gòu)相關(guān)節(jié)點“逆作法”施工豎向承重體系采用地下墻及軸線樁，故地下墻與樓板梁的連接，應(yīng)事先按設(shè)計圖紙要求，在施工地墻與中柱時埋設(shè)各類節(jié)點鋼板及連接鋼筋。

柱梁節(jié)點柱梁節(jié)點是首先在施工中柱樁時即在相應(yīng)樓板標高處，預(yù)埋鋼板或錨筋節(jié)點，待地下開挖后暴露出節(jié)點后，清除節(jié)點上的淤泥，按設(shè)計要求焊接或機械連接各類錨固鋼筋。使樓板結(jié)構(gòu)與中柱樁的連接可靠、安全，并滿足逆作法施工狀態(tài)下的施工荷載要求。待地下室底板完成后，再由下至上施工中柱樁外側(cè)的復(fù)合柱，使完全滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計要求。

墻、梁、板節(jié)點與柱梁節(jié)點類似，首先是在地下墻施工時在相應(yīng)的樓板標高埋設(shè)相應(yīng)的節(jié)點鋼板與錨筋節(jié)點，開挖后的節(jié)點施工，復(fù)合墻施工同5.3.2條。

逆作法施工期間的結(jié)構(gòu)沉降差控制在逆作法施工期間，其余部分的結(jié)構(gòu)施工荷載主要靠中柱樁和周邊的地下連續(xù)墻承擔。控制整個結(jié)構(gòu)的不均勻沉降是逆作法的關(guān)鍵技術(shù)措施之一

為提高中柱樁與周邊地下墻的垂直承載力減小沉降差，在施工地下墻與中柱樁時預(yù)埋設(shè)注漿管，并對樁底和墻底的沉渣部位進行壓密注漿。

根據(jù)工程樁的靜載試驗P-S曲線及地質(zhì)報告等數(shù)據(jù)，暫定一個地基垂直承載剛度，然后按實際施工的各工況荷載由計算機模擬沉降量計算，得出在極限沉降差內(nèi)（極限沉降差由設(shè)計約定，一般為20mm）上部結(jié)構(gòu)能施工至幾層。

在結(jié)構(gòu)的平面柱網(wǎng)線上和周邊連續(xù)墻軸線上設(shè)置沉降觀察點。一般情況下每2天觀察1次，當上部結(jié)構(gòu)施工澆搗一層混凝土后一周內(nèi)每天觀測1次。各點的高程均采用2次閉合測量，得到的觀測數(shù)據(jù)先進行三階多頂式平滑計算（由專用計算機程序）以提高數(shù)據(jù)的真實性。
根據(jù)計算機處理后的沉降觀察數(shù)據(jù)和觀察沉降時的上部荷載進行荷載（P），沉降（S）的N次多項式曲線擬合（也由專用計算機程序完成）。根據(jù)得到的P-S荷載沉降擬合曲線來預(yù)測施工下一層樓板和上一層樓板結(jié)構(gòu)后的沉降差，從而協(xié)調(diào)地下、地上結(jié)構(gòu)施工進度。使整個結(jié)構(gòu)沉降差控制在設(shè)計范圍內(nèi)。

通風措施地下施工通風措施采用在各層地下室樓板上預(yù)留通風口，洞口平面布置按挖土工作面的推進路線設(shè)置，隨著地下挖土工作面的推進，當露出通風口后，及時安裝大功率軸流風機，并啟動風機向地下施工操作面送風，清新空氣由各送風口流入，經(jīng)地下施工操作面從取土口流出，形成空氣流通，保證施工工作面的安全。

鋼筋工程地下室樓板、梁與地墻、中柱樁的連接，均按設(shè)計要求采用預(yù)埋鋼板或插筋，然后與梁板內(nèi)的鋼筋電焊連接或機械連接。

混凝土工程澆混凝土采用商品混凝土，根據(jù)施工組織設(shè)計的要求布置硬管直接接入地下各層樓面，并用混凝土輸送泵送料。

降水基坑降水可根據(jù)基坑深度、地質(zhì)條件、地下室結(jié)構(gòu)形式等情況采用真空深井、電滲井、噴射井點、輕型井點等方法。但降水范圍，降水量及降水速率必須經(jīng)過計算確定并滿足地下施工各工況的施工要求。

質(zhì)量標準中柱工程樁質(zhì)量要求：

樁位差 ±50mm 測距儀垂直度 ≤1/300 井徑儀樁質(zhì)量經(jīng)動載測試，不得夾泥、斷樁。

地下連續(xù)墻成槽

垂直度 1/300 超聲儀地下連續(xù)墻槽底 沉渣