逆作法

上海市第二建筑有限公司“逆作法”是施工高层建筑多层地下室和其他多层地下室结构的有效方法。国外如美、日、德、法等国家，在多层地下结构施工中己广泛应用，收到较好的效果。如美国75层、高203m的芝加哥水塔广场大厦的4层地下室，就是用18m深的地下连续墙和144根大直径钻孔灌注桩做中间支承柱，以逆筑法进行施工的。此外，日本读卖新闻社大楼6层地下室、法国巴黎拉弗埃特百货大楼6层地下室等亦是用逆筑法施工的。我国在试验的基础上亦将逆筑法正式用于多层地下室施工，如上海基础工程科研楼的两层地下室、高116m上海电信大楼的3层地下室、上海延安东路黄浦江越江隧道1号风塔的地下室、上海彭越浦主泵房地下直径63m的圆井、上海地铁1号线位于淮海路的三个地铁车站、上海恒积大厦的4层地下室、22层海口国际金融大厦的两层地下室和福州世界金龙大厦等，都成功的应用了“逆筑法”。一、“逆作法”的过去与现状上海市第二建筑有限公司上海二建是国内较早采用“逆作法”施工技术的施工单位，在多年的施工实践中，二公司在“逆作法”施工方面已积累了丰富的经验，并形成了具有独创性的“逆作法”施工技术，具有很强的市场竞争力。近年来承建的采用“逆作法”施工技术工程主要有：陕西路地铁车站；东安路地铁车站；恒积大厦；住业京沙大厦；城市规划展示馆；上海机场城市航站楼；上海明天广场；华尔顿广场；兴业大厦；长峰商城等。长峰商城上海市第二建筑有限公司恒积大厦明天广场兴业大厦上海市第二建筑有限公司二、高层建筑多层地下室传统施工方法的不足传统的施工多层地下室的方法是开敞式施工，即大开口放坡开挖，或用支护结构围护后垂直开挖，挖至设计标高后浇筑钢筋混凝土底板，再由下而上逐层施工各层地下室结构，待地下结构完成后再进行地上结构施工。对于深度大的多层地下室，用上述传统方法施工存在一些问题：首先支护结构的设置存在一定闲难，由于基坑很深，支护结构的挡墙长度很大，费用增加。基坑内部支护结构的支撑用量大，一方面需用大量大规格的钢材，另一方面也增加了地下结构施工的难度。上海市第二建筑有限公司实践证明，利用“逆筑法”施工开挖深度大的多层地下结构是十分有效的。高层建筑多采用补偿性基础，有较深的多层地下室，它一方面利用补偿原理能有效地利用地基承载力，另一方面亦可充分利用地下空间作为地下停车场、设备层用房等，增加使用面积。这也为利用“逆筑法”提供了条件。如用井点设备降低地下水时，水位的降低会引起土体固结，使周围地面产生降沉，如不采取特殊措施，亦会危及基坑附近的建筑物、地下管线和道路。深基坑的开挖，基坑的变形和周围地面的沉降是施工中急待解决的问题之一上海市第二建筑有限公司三、“逆作法”的工艺原理及特点、适用范围先沿建筑物地下室轴线（地下连续墙作为地下室结构承重墙）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（柱或隔墙相交处等，根据需要计算确定）浇注或打设中间支承柱，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，所以可以同时向上逐层进行地上结构的施工。如此，地上、地下同时进行施工，直至工程结束。但是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。“逆筑法”的工艺原理是：上海市第二建筑有限公司1层2层-1层-2层-3层-4层3214“逆作法”的工艺原理1—地下连续墙；2—中间支承柱3—地面层楼面结构；4—底板“逆作法”施工，以地面一层楼面结构是封闭还是敞开，分为“封闭式逆作法”和“开敞式逆作法”。前者可以地面上、下同时进行施工；后者上部结构不能与地下结构同时进行施工，只是地下结构自上而下逐层施工。上海市第二建筑有限公司与传统的施工方法相比，用“逆作法”施工多层地下室有下列优点：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加地上结构工期，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l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。如上述的日本读卖新闻社大楼，地上9层、地下6层，用“封闭式逆筑法”施工，总工期只22个月，比传统施工方法缩短工期6个月。又如有6层地下室的法国巴黎拉弗埃特百货大楼，用逆筑法施工，工期缩短1/3。地下结构层数愈多，用逆筑法施工则工期缩短愈显著。2、基坑变形小，相临建筑物等沉降少采用“逆筑法”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点，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，“逆筑法”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。上海市第二建筑有限公司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“逆筑法”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、可节省护结构的支撑深度较大的多层地下室了，如用传统方法施工，为减少支护结构的变形需设置强大的内部支撑或外部拉锚，不但需要消耗大量钢材，施工费用亦相当可观。如上海电信大楼的深11m、地下3层的地下室，用传统方法施工，为保证支护结构的稳定，约需临时钢围檩和钢支撑1350t，而用“逆筑法”施工，土方开挖后是利用地下室结构本身来支撑作为支护结构的地下连续墙，可省去支护结构的临时支撑。上海市第二建筑有限公司适用范围：“逆作法”施工技术适用于高层建筑、多层地下室结构施工及类似地下室结构的地下构筑物的结构施工。但地下连续墙中柱桩沉降量必须经过计算。四、逆作法施工工艺：上海的逆作法施工一般安排以±0.00为分界线，向上向下同时施工，但是从当地实际条件出发，也可以以地下室一层作为向上及向下施工的分界线，同样取得了成功。以±0.00为分界线施工的基本顺序如图。1、逆作法的施工流程上海市第二建筑有限公司地下墙、工程桩与立柱等前期工作深井降水等准备工作降水盆式开挖至地下一层地下一层模板垫层绑扎钢筋、±0.00支模验收浇混凝土挖盆边土绑扎钢筋地下一层支模验收浇混凝土养护+5.00楼板支模钢筋养护+5.00浇混凝土+10.00楼板支模钢筋+10.00楼板混凝土+15.00楼板支模钢筋养护+15.00楼板混凝土养护+20.00楼板支模钢筋+20.00楼板混凝土继续往上施工继续降水逆作法挖土设备安装调试地下二层挖土观察中柱桩沉降及周围环境变化在控制值内在控制值外采取措施降水基底以下1.5米地下二层模板垫层复核验收地下二层浇捣混凝土地下三层挖土在控制值外观察中柱桩沉降及周围环境采取措施在控制值内地下三层四层重复二层做法浇筑底板垫层拆除深井绑扎底板钢筋底板芯筒模复核验收浇筑基础底板混凝土地下三、四层复合墙柱等节点处理养护地下二层扎钢筋逆作法施工流程图上海市第二建筑有限公司2、逆作法施工的关键技术逆作法的施工程序是：中间支承柱和地下连续墙施工地下室-1层挖土和其顶板、内部结构从地下室-2层开始地下室结构和地上结构同时施工（地下室地板浇筑之前，地上结构允许施工的高度根据地下连续墙和中间支承柱的承载能力确定）地下室地板封底并养护至设计强度继续进行地上结构施工直至工程结束上海市第二建筑有限公司1）支柱桩正确定位：逆作法施工时，支承垂直力的是由工程桩接高的型钢支柱，将来再立柱外再包裹混凝土作正式地下室柱，所以其轴线位置与垂直度必须正确，要求偏差再20㎜以内，否则会影响正式工程柱子位置的正确性，这在施工工程桩时，就要特别注意提高精度，立柱要按下部工程桩的种类，设计专用定位器并采取定位措施，如钻孔灌注桩要适当扩大钻孔，钢筋笼固定立柱要全方位测量垂直定位下放，再用支架临时固定后浇混凝土。如果是大口径钢管桩，可以在孔内埋设导向定位模板，测量控制垂直度，再用支架临时固定后，浇灌锚固混凝土。2）沉降差异控制逆做法是先施工地下室楼板与上部结构，后施工基础大底板，所以工程桩在前期是部分受力部分不受力，因此，各根立柱桩会有沉降产生，如果各根立柱桩之间或立柱桩与地下墙之间有较大的沉降差，已浇筑的楼板与梁系就会产生裂缝，危及正式结构的安全。以往的逆作法施工之所以不能从试验研究推广到大型工程，主要难点就是变形控制无法把握。现在随着计算机技术的发展，变形控制能够把握，在我公司所做工程中，采取的措施主要是两条：上海市第二建筑有限公司逆作法施工顺序是事先设定的，在挖土各个阶段，立柱与地墙受力可以正确计算，按荷载与地基桩及地质指标进行沉降估算。各立柱与地墙相邻沉降计算差值应当满足结构设计要求，其沉降差一般按结构允许定为10~20㎜，如恒积大厦沉降差≤20㎜，明天广场沉降差≤10㎜。A）设定工况并计算沉降B）施工动态控制岩土力学的计算与实际相差很大，因此保证结构安全是信息化施工的重要任务。对地下墙、立柱桩、垂直与水平变形、地下水位、挖土工况条件等要全面进行监测，根据实测结果再按实际工况来反算土体力学参数，修正下一步工况计算，当出现相邻柱间沉降差超过报警值，可以采取停止上部结构施工、局部放慢或加速挖土，个别地方可采取注浆加固等措施。实践证明，动态控制可以保证沉降差在一定范围之内的要求。上海市第二建筑有限公司3、坑内降水在上海深基坑施工必须降水，而逆作法施工降水更加重要，在降水后，上海软土地基土性指标大大提高，不仅能提高人员与机具在地下施工的安全与效率，而且地下室楼板支模也必须降水，所以挖土以前要安排足够的井点抽水。逆作法施工用深井点，其位置要事先设计，认真实施，不能与结构梁相交，以避免给结构施工带来麻烦。深井降水要动态控制，水位要定时观测，应始终让水位控制在挖土面以下1.5m左右。4、逆作法施工中的挖土技术挖土是逆作法施工的重要环节，有顶盖的地下挖土难度大，周期长，不仅是影响工期的关键因素，而且挖土是产生变形的主要原因，也是施工安全的关键。上海的几个逆作法施工工程，挖土均采用0.4m3、0.15m3小型挖机与人工相结合，地下水平运输采用人力拖车运输到出土孔下，出土吊运由专门设计的抓土行车完成，再由卡车运出工地。上海市第二建筑有限公司5、逆作法施工中的地下通风、用电和照明措施通风、照明和用电安全是逆作法施工措施中的重要组成部分。这方面稍有不慎将会酿成事故，给工程施工带来严重影响，必须予以充分注意。在浇筑地下室各层楼板时，按挖土行进路线应预先留设通风口。根据柱网轴线和实际送风量的要求，通风口间距控制在8.5m左右。随着地下挖土工作面的推进，当露出通风口后应及时安装大功率涡流风机，并启动风机向地下施工操作面送风，清新空气向各送风口流入，经地下施工操作面再从二个取土口流出，形成空气流通循环，保证了施工作业的安全。地下施工动力、照明线路设置了专用的防水线路，并埋设在楼板、梁、柱等结构中，专用的防水电箱应设置在柱上，不得随意挪动。随着地下工作面的推进，自电箱至各电器设备的线路均需采用双层绝缘电线，并架空铺设在楼板底。施工完毕应及时收拢架空线，并切断电箱电源。在整个施工过程中，各施工操作面上需派专职安全巡视员监护各类安全措施和指导落实。6、柱、梁、板、墙的节点施工由于施工逆作法，其地下室的结构节点形式与常规施工法有着较大的区别。上海市第二建筑有限公司墙梁、柱梁的节点施工，是先在中柱桩预留的钢圈上与地下连续墙上预留的埋件上分别焊上钢板，并在钢板上再焊上钢筋，然后绑扎梁的钢筋