逆作法施工介绍

基坑顺作法、逆作法对比1概述现今基坑的规模越来越大，面积在10000～50000m2的基坑越来越多；基坑的开挖深度可达到20～30m：基坑场地紧凑，有些地方紧贴红线。城市中的基坑工程呈现出“大、深、紧的特点，基坑的规模越来越大；基坑的开挖深度越来越深；基坑场地更紧凑；基坑周边环境更复杂敏感，临近大量市政管线、建筑与地铁构筑物。基坑支护结构除满足自身强度要求外，为了保证周边建构筑物、管线、地铁的正常使用，基坑工程的设计及施工主要以变形控制为主。在全国范围，随着城市进程的加快，各大城市高层建筑发展迅速，由上海、北京、广州、深圳、天津等地开始，采用逆作法或部分逆作法的基坑支护设计和施工方法将成为建设高层建筑地下室和其他地下结构的未来主要发展及推广的趋势。2顺做法施工工艺简介深基坑支护结构通常由围护墙、止水帷幕、水平内支撑系统(或拉锚系统)以及支撑的竖向支承系统所组成的板式支护结构体系。顺做法是指先施工周边围护结构，然后由上而下分层开挖，并逐道架设水平支撑(或打设拉锚系统)，开挖至坑底后，由下而上依次施工基础底板与地下结构梁板，并按一定的顺序拆除水平支撑系统，直至完成地下结构施工。对于浅基坑工程，可采用周边放坡或设置土钉墙、重力坝等无内支撑基坑支护结构，开挖至坑底；然后浇筑基础结构，再由下而上逐层施工各层地下结构梁板。顺作法是基坑工程的传统施工方法，施工工艺成熟，围护结构体系与主体结构相对独立，设计、施工比较便捷。由于是传统工艺，对施工单位的管理和技术水平的要求相对较低，施工单位的选择面广。另外顺作法方案中，基坑支护结构的设计与主体设计关联性较低，受主体设计进度的制约小，基坑工程有条件尽早开工。顺作法施工流程示意图3逆作法施工工艺简介相对于顺做法，逆作法则是每开挖一定深度的土体后，即支设模板浇筑永久的结构梁板，用以代替常规顺做法的临时支撑，以平衡作用在围护墙上的土压力。因此当开挖结束时，地下结构即已施工完成。这种地下结构的施工方式是自上而下浇筑称为逆作法。逆作法施工，是将常规的地下结构施工方法(顺作法)的次序颠倒过来，待施工完基坑围护结构及将工程桩接升到地面的中间支撑柱后，直接施工地下结构的顶板或先开挖坑内土体至基坑一定深度再进行地下结构的顶板、中间柱的施工，然后再依次逐层向下进行地面以下的挖土和各层楼板的建造，直至底板施工。在顶板施工完毕以后，在进行地下结构与安装施筑的同时，开展地面以上结构的施工。按结构是否封闭分类可分为全逆作法、半逆作法以及部分逆作法。全逆作法是指进行地下结构的施工，同时向上进行上部结构的施工。半逆作法是指仅由上而下逐层进行地下结构施工，地上主体结构待地下主体结构完工后再进行施工的方法。部分逆作法：指施工过程中部分采用逆作法，部分采用顺作法，顺逆结合可以使顺作法和逆作法发挥各自的优势。主要形式有：主楼顺作，裙楼逆作(即“中顺边逆”)；主楼顺作，裙房逆作。“中顺边逆半逆作法施工是利用基坑内四周暂时保留的局部土方对四周围护结构形成水平抵挡，抵消侧向土压力所产生的一部分位移。在基坑中部按顺作法施工，基坑边四周结构用逆作法施工。3.1逆作法施工的优点⑴楼板刚度大于常规顺作法的临时支撑，基坑开挖的安全度得到提高，且一般而言基坑的变形较小，因而对基坑周边的影响较小。⑵逆作法施工最大的特点是可以地下、地上同时施工，充分利用空间，加快施工进度，缩短工程的总工期。⑶地面楼板施工完成后，可为施工提供作业空间，因此可解决施工场地狭小的问题。⑷充分利用了地下连续墙的挡土、防渗及承重功能，以及利用地下室结构作为临时支护结构，不必另作内支撑或锚杆拉结，经济性好，且有利于降低能耗、节约资源。⑸用逆作法施工钢筋混凝土底板时。由于施工期间支撑点增多，跨度减少，从而使底板的隆起减少。较易满足抗浮要求，因而使底板设计趋向合理．⑹逆作法施工当能大量采用土模时，可节省模板，减少土方开挖量。封闭式逆作法施工还具有施工安全、受外界气候条件影响小等优点。3.2逆作法施工的缺点⑴逆作法技术复杂，垂直构件续接处理困难，接头施工复杂。⑵对施工技术要求高，例如对一柱一桩的定位和垂直度控制要求高，立柱之间及立柱及连续墙之间的差异沉降控制要求高。⑶采用封闭式逆作法在地下施工时作业环境差，需加强通风、照明、通讯等施工措施以改善施工作业条件，加大地下通风与照明工程的费用投入，满足施工需要。⑷由于逆作法是利用地下结构本身作为施工时的临时支护结构，因而对挖土方案要求更严格，特别是不能采用机械大面积挖土，从而使土方开挖及运输更困难。⑸逆作法设计与主体结构设计的关联度大，受主体结构设计进度的制约。⑹地下结构墙柱的逆作法施工质量要求较高，地下结构的混凝土搭接质量较难控制，如措施不力，易出现裂缝。⑺与传统大开挖施工相比，逆作法施工过程中必须要随时观测地下中间支承桩及地下连续墙的沉降量。逆作法施工流程示意图4顺逆结合施工工艺简介对于某些条件复杂或具有特别技术经济性要求的基坑工程，采用单纯的顺作法或逆作法都难以同时满足经济、技术、工期及环境保护等多方面的要求。在工程实践中，为解决相关问题，已有较丰富的采用顺逆结合方法的成功实施经验，通过充分发挥顺作法与逆作法的优势，取长补短，从而实现工程的建设目标。在工程应用中，比较有代表性和最为成熟的顺逆结合组合总体方案有以下几种主要型式：(1)塔楼先顺作、裙楼后逆作；(2)裙楼先逆作、塔楼后顺作；(3)中心顺作周边逆作。“塔楼先顺作、裙楼后逆作”可先采用顺作法施工塔楼地下室，而裙楼暂时作为施工场地，待塔楼进入上部结构施工的某一阶段，再逆作施工裙楼地下室，根据具体情况更加合理地安排施工顺序。地下结构塔楼顺作、裙楼逆作方案在超高层建筑深基坑工程中有其特有的优点：(1)分区先后施工一方面解决了施工场地狭小、操作困难的问题；另一方面塔楼顺作区域基坑面积相对较小、基坑工程不受大面积裙楼区域基坑开挖的限制，可加快塔楼的施工进度、缩短总工期、并减少工程的前期投资额；(2)周边裙楼地下室逆作施工阶段采用结构梁板作为水平支撑，抗侧刚度大，能够有效地控制基坑的变形，减小对周边环境的影响，因而裙楼逆作更适用于裙楼邻近保护要求较高的保护建筑。同时，裙楼区域节省了常规顺作法的支撑施工和拆除工作量，经济性也较好。“裙楼先逆作、塔楼后顺作”的设计思路：塔楼所处区域设置大空间出土口，首先采用逆作法施工裙楼部分地下(并可同时施工其地上)结构，待裙楼地下结构施工完成后，再顺作施工塔楼区地下结构。该方案具有以下特点：(1)裙楼区域有条件在地下结构首层结构梁板施工完成后，有条件立即向上施工，大大缩短裙楼上部结构的工期；(2)塔楼区域设置的大空间开口出土效率高，可加快裙楼逆作施工速度；(3)裙楼区域结构梁板代支撑，围护支撑刚度大，对环境变形的控制有利；(4)在逆作阶段塔楼区域的大空间开口可以明显地改善地下作业的通风和采光条件；(5)由于塔楼区域需要在裙楼区域逆作完成后再施工，一般将会增加塔楼区域的工期与工程总工期。“中心顺作周边逆作”方案主要针对基坑面积超大的特点，在基坑周边首先施工一圈具有一定水平刚度的环状结构梁板(以下简称环板)，然后在基坑周边被动区留土，并采用多级放坡使中心区域开挖至基底，在中心区域结构向上顺作施工并与周边结构环板贯通后，再逐层挖土和逆作施工周边留土放坡区域。中心顺作周边环板逆作型式具有以下几个显著优势：(1)将整个基坑分为中心顺作区和周边逆作区两部分，整体采用结构梁板作为水平支撑，节省了大量临时支撑工程量。同时由于中部采用敞开式施工，出土速度较快，大大加快了整体施工进度；(2)在基坑周边首先施工一圈具有一定水平刚度的结构环板，中心岛施工过程中利用被动区多级放坡留土和结构环板约束围护体位移，从而达到控制基坑变形，保护环境的目的。(3)由于仅周边采用逆作法施工，可仅对首层边跨结构梁板和一柱一桩进行加固，作为施工行车通道，并利用周边围护体作为施工行车通道的竖向支承构件，减少了常规逆作法中施工行车通道区域结构梁板和支承立柱和立柱桩的加固费用。5工程实例【逆作法实例】上海世博500kV地下变电站工程上海世博500kV地下变电站基坑围护结构位于上海市静安区成都北路、北京西路、山海关路和大田路围成的区域之中。变电站为全地下四层筒型结构，地下建筑直径（外径）为130米，地下结构埋置深度约34米。基坑围护采用“两墙合一”地下连续墙、墙厚1.2m，，深57.5m，采用逆作法施工技术。500kV地下变电站效果图500kV地下变电站现场施工图【顺逆结合法实例1】上海中心大厦项目上海中心大厦项目基坑位于上海浦东新区陆家嘴地区，拟建场地原为陆家嘴高尔夫球场，场地北侧为花园石桥路，与金茂大厦相邻，西侧为银城中路，南侧为陆家嘴环路，东侧为东泰路，与上海环球中心相邻。本项目基坑开挖面积约34960平方米，塔楼区域开挖深度约31.10m，裙房区域开挖深度约26.30m。为了保证塔楼基础及上部建筑的尽早施工和封顶，采用了塔楼顺作+裙房逆作方案作为本项目的围护总体方案。首先明挖顺作施工塔楼区，基坑设计为外径123.4m（内径121m）的大直径无内支撑圆形基坑，围护结构采用地下连续墙，塔楼区圆形围护总周长约380m，裙楼区围护墙总周长约768m。上海中心围护平面布置示意图上海中心现场平面布置图