■王孟立 ■平頂山市園林科學(xué)研究所，河南 平頂山 467000

近年來，我國許多城市地下空間的開發(fā)利用發(fā)展迅速，為了最大程度地開發(fā)利用城市地下空間，許多新建以及在建工程的基坑面積和開挖深度越來越大，地下建筑面積超過數(shù)萬平方米并且?guī)в袔讓拥叵率业墓こ桃苍絹碓狡毡?。深基坑工程很多時候卻存在面積大、開挖深、施工場地狹小、建筑物密集、地質(zhì)條件復(fù)雜、城市地下管線縱橫交錯等問題。據(jù)統(tǒng)計，我國建成的超過100m 的超高層建筑已超過200 幢，最深的地下室基坑為6 層，深度-26.2m，國外已達(dá)13 層。建筑中的基坑工程是整個建筑工程的重要組成部分，隨著基坑的開挖越來越深、面積越來越大，可利用周圍空間越發(fā)狹窄，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計和施工越來越復(fù)雜，所需要的理論和技術(shù)越來越高;深基坑支護(hù)倒塌事故，越來越頻繁，不僅給工程造成重大經(jīng)濟(jì)損失，還對周圍環(huán)境造成不良影響。逆作法施工原理是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(hù)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(jìn)行地上結(jié)構(gòu)的施工。如此地面上、下同時進(jìn)行施工，直至工程結(jié)束。逆作法是一項近幾年發(fā)展起來新興的基坑支護(hù)技術(shù)，是施工高層建筑多層地下室和其他多層地下結(jié)構(gòu)的有效方法。雖然逆作法的施工工藝和相關(guān)理論有了進(jìn)一步發(fā)展和完善，已在諸多建筑施工中成功應(yīng)用，但仍存在許多先天不足，普及仍有難度。

1 現(xiàn)行逆作法施工存在問題

(1)地下連續(xù)墻存在接頭漏水、露筋問題，如鎖口管接頭施工簡單，但連接強度較低，易滲水，十字板剛性接頭連接強度較高，抗?jié)B水效果較好，但施工難度大，不易保證施工質(zhì)量，易出現(xiàn)露筋現(xiàn)象。(2)地連墻與主體結(jié)構(gòu)主要采用預(yù)埋鋼筋或“鋼筋接駁器”的方式，混凝土分開澆注，連接強度不牢。(.3)地下連續(xù)墻施工要用專門挖掘設(shè)備，需要用泥漿護(hù)壁，易污染施工現(xiàn)場;泥漿滑動層存在易造成周圍土層移動，引起地表沉降，影響周圍建筑安全。(4)在軟土環(huán)境中施工，連續(xù)墻、基坑的開挖過程中會出現(xiàn)較大的沉降與位移，對周圍的市政設(shè)施與地下管線以及各種建筑物及構(gòu)筑物會帶來嚴(yán)重的威脅。(5)連續(xù)墻墻體厚，材料消耗量大，墻面平整度差，防水性差，另做防水困難。

2 人工成孔分層分段噴射混凝土護(hù)壁高層建筑逆作法流水施工工藝原理

主樁施工采用人工成孔，分段開挖，用速凝鋼筋混凝土噴射護(hù)壁，在確保施工安全的前提下，樁籠定位后，分段澆筑混凝土，準(zhǔn)確定位、預(yù)埋地下各層梁板鋼筋;0 層樓板、梁施工完成后，可同時進(jìn)行上下樓層施工;主樁基各層地下室施工，遵從先外后內(nèi)順序進(jìn)行，可有效組織流水施工;地下室土方開挖及外運采用當(dāng)?shù)匾蛎旱V整頓閑置的綜采設(shè)備，割煤機(jī)、皮帶運輸機(jī)、垂直提升設(shè)備完成土方開挖外運;有外向內(nèi)由上而下分層分段開挖土方，采用掛網(wǎng)噴射鋼筋混凝土護(hù)壁，可有效阻止周圍地表沉降;結(jié)合運用小導(dǎo)管技術(shù)，可穿越軟基、流沙地層;混凝土自防水結(jié)合天衣無縫的卷材防水，可以確保地下室無滲漏;整體大框架，結(jié)合適量后加柱，可實現(xiàn)空間任意分割;噴射混凝土與周圍土體牢固粘結(jié)、地下室圍護(hù)及墻體合二為一，地下室圍護(hù)及墻體與主體上下層間鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)牢固搭接，使建筑整體性、抗震性能進(jìn)一步加強。

3 人工成孔分層分段噴射混凝土護(hù)壁高層建筑逆作法流水施工工藝

3.1 樁柱基礎(chǔ)施工

樁孔定位—護(hù)筒安裝—人工分段挖孔—孔壁修整—分段綁扎護(hù)壁鋼筋籠，掛篩噴射速凝細(xì)石混凝土—頂板梁位超挖—噴射速凝細(xì)石混凝土封閉—樁底擴(kuò)大頭施工—柱鋼筋籠制作安裝—澆筑基礎(chǔ)樁底擴(kuò)大頭段柱混凝土—頂板梁位鋼筋預(yù)埋及接口處理—澆筑凝土—樁柱基礎(chǔ)澆至設(shè)計標(biāo)高上50 -80 cm—及時鑿除樁頭—外露鋼筋保護(hù)。

(1)樁孔定位以8 -10m 為宜，與上層建筑主結(jié)構(gòu)柱相對應(yīng)。樁孔宜100 -120 cm，方便人工操作，樁孔開挖順序為先外后內(nèi)。(2)定樁位后，設(shè)安全護(hù)筒，開挖第一節(jié)，護(hù)筒高出地面300 -500 mm，護(hù)筒內(nèi)徑等于結(jié)構(gòu)樁外徑，挖深約1 -1.2 米，開挖筒徑視深度、土層結(jié)構(gòu)而定，筒徑小于結(jié)構(gòu)樁直徑1 -2cm。用Φ12 -16 mm@10 -20cm 鋼筋，長0.8 -1.5 米，靠豎洞直立，作為立筋，立筋兩端加彎鉤，彎鉤與壁平行放置，用Φ6 -10 mm@10 -20cm，作為盤筋，用扎絲綁扎，再用5* 5cm 鋼絲網(wǎng)満掛，用鉛絲綁扎在鋼筋上，用摻加速凝劑細(xì)石混凝土噴壁，厚度5cm。下留高度約20 -30cm，為搭接鋼筋預(yù)留長度。(3)樁身分段開挖，分段長度以土質(zhì)為準(zhǔn)，硬土地自穩(wěn)性強，可加長挖段，軟弱破碎段可縮短，每段約0.6 -1.2M。樁身分段支護(hù)，硬土地自穩(wěn)性強，用Φ12 -16 鋼筋，0.8 -1.5 米，靠豎洞直立，間距Φ10 -20 mm@10 -20cm，作為立筋，立筋兩端加彎鉤，彎鉤與壁平行，用Φ8 -12 mm@10 -20cm，作為盤筋，用鉛絲綁扎:盤筋系入量以3 -5 圈為宜，根據(jù)孔徑大小可一次性吊入，也可拉伸用繩系依次邊綁邊送。用5* 5cm 鋼絲網(wǎng)満掛，用鉛絲綁扎在鋼筋上，鋼筋搭接、綁扎應(yīng)符合有關(guān)國家現(xiàn)行規(guī)范的要求;每平方米壁面至少應(yīng)有一個固定點(地下室段除外)。用摻加速凝劑細(xì)石混凝土噴壁，厚度5 -10cm。若孔深度大，可以用同樣方法，加固成雙層壁。每段預(yù)留長度20 -30cm 為宜。(4)流沙層、軟土層處理:流沙層、軟土層自穩(wěn)性差，可用扦探辦法探明深度后，沿壁四周以小角度向外鉆孔，孔距20cm，灌摻速凝劑沙漿后插入鋼筋，待穩(wěn)定后開挖。為防止塌方流沙，可用厚無紡布、防水毯，也可用稻草柵加稻草繩嵌入所插筋內(nèi)，并隨即支好護(hù)壁模板，噴澆護(hù)壁砼。以上兩種措施均無效時，采用固定護(hù)壁鋼筒，用沉井法掏挖孔內(nèi)流砂，使鋼套圈均勻下沉，并逐輪焊接接長，直至穿過流砂層為止。軟土層也可斜插木板控制軟泥流動，用風(fēng)錘將規(guī)格化的長90cm、寬8cm、厚1.9cm 的木板條沿45 度下斜方向一根挨一根打入孔壁處的砂層中，這樣既加固了土體，又防止木條上方的淤泥或砂土往下坍塌，能起到了一定的阻水作用。流沙層、軟土層調(diào)整掘進(jìn)深度，每節(jié)護(hù)壁的高度可減小到30 -50cm。(5)積水處理:開挖過程中少量地下水滲出，采取隨挖隨用吊桶將泥水一起吊出;如遇孔底積水量大，在每段開挖或結(jié)束前先挖集水坑，采用污水泵排出地面。如遇上層滯水，可先用快凝砼堵塞，留導(dǎo)流孔;導(dǎo)流孔只排水，不流沙。(6)樁底支護(hù)處理:樁身接近施工完畢，超挖20 -30cm，用鉆向斜下方打孔，灌漿、插入鋼筋，立壁鋼筋變?yōu)長 型，增加鋼筋用量，噴混凝土后形成圈梁。向下開挖到柱底標(biāo)高后，為了增加樁底持力面積，樁底擴(kuò)大開挖成錐形。同樣操作完成錐形面鋼筋綁及噴混凝土。(7)各層梁、樓板位置超挖處理:頂板梁位超挖30 -50cm，噴射速凝細(xì)石混凝土封閉，摸隔離砂漿。(8)柱鋼筋籠安裝及分段澆筑混凝土:通長基礎(chǔ)下鋼筋籠，分段澆筑混凝土，先澆至基礎(chǔ)樁底擴(kuò)大頭段柱混凝土至梁板下口下20 -50cm，有強度后，安裝下層底板、梁預(yù)埋鋼筋，底板、梁位填塞，深入柱內(nèi)15 -20cm;澆混凝土至上層梁板下口下20 -50cm，有強度后，安裝該層底板、梁預(yù)埋鋼筋，底板、梁位填塞，深入柱內(nèi)15 -20cm;依次至設(shè)計0 層標(biāo)高上50 -80 cm，及時鑿除樁頭，外露鋼筋保護(hù)。

3.2 層樓地面板梁施工

按設(shè)計標(biāo)高平整場地至設(shè)計板底標(biāo)高或墊土至設(shè)計板底標(biāo)高-2cm，開挖梁位，用低標(biāo)號水泥砂漿摸面，平整度符合模板要求—，塑料薄膜或隔離劑，綁扎梁板鋼筋籠，預(yù)留增加柱及筒體墻位上下搭接鋼筋，并預(yù)留下層增加柱、筒體墻混凝土澆注孔、溢漿孔，分區(qū)澆0 層頂板梁混凝土，先澆外圍樓板、梁混凝土，后內(nèi)區(qū)樓板、梁混凝土，養(yǎng)護(hù)。

(1)原地面標(biāo)高按低于0 層頂板梁，土方回填量大，適當(dāng)開挖后按正常樓層施工。(2)層頂板梁施工應(yīng)先外后內(nèi)，為下層外圍土方開挖，為組織流水施工提供工作面。

3.3 一層樓地面板梁施工:按正常樓層施工

3.4 負(fù)一層施工

(1)層頂板、梁養(yǎng)護(hù)到期，在0 層頂板、梁下逆地下水方向適當(dāng)位置開取土口(寬4 -6 米為宜)，取土口位置、數(shù)量根據(jù)現(xiàn)場需要而定。應(yīng)先沿建筑物外墻線吃土，分層分段進(jìn)尺，控制外墻外邊線開挖量，及時鋪掛綁扎鋼筋網(wǎng)片，適當(dāng)位置可增設(shè)錨桿、附墻柱，用噴射混凝土護(hù)壁，噴射混凝土厚度及鋪掛綁扎鋼筋規(guī)格依土層狀況而定，噴射混凝土完成后表面用同標(biāo)號水泥砂漿抹平，做防水層。(2)邊墻位置開挖護(hù)壁深度超下層頂板梁底50 -60cm 為宜，寬度滿足鋼筋綁扎及卷材施工，以50 -60cm 為宜;防水卷材超梁板下20 -30cm 為宜，護(hù)壁鋼筋網(wǎng)片預(yù)留20 -30cm 搭接頭;防水卷材與噴射混凝土下口留5 -10cm 為宜。(3)卷材施工后及時回填土至頂板梁底下平，做梁板土模，留與下層墻板搭接筋孔，綁扎梁板墻鋼筋，留下層澆筑孔，澆筑混凝土;養(yǎng)護(hù)至承人重后，綁扎墻筋，支墻模板，澆筑墻體混凝土。(4)土方開挖面相對另一側(cè)可適當(dāng)放坡。控制清理負(fù)一層底板余土至底板底面標(biāo)高，用6%水泥沙土壓實找平板底、梁底，用低標(biāo)號水泥砂漿摸面，平整度符合模板要求平整度符合模板要求—鋪塑料薄膜或隔離劑—綁扎梁板鋼筋籠—預(yù)留增加柱筋、筒體墻位上下搭接鋼筋(預(yù)留下層增加柱、筒體墻混凝土澆注孔、溢漿孔)—澆底板、梁混凝土—養(yǎng)護(hù)。(5)芯土開挖外運可靈活多樣，人工配合小型施工機(jī)械、割煤機(jī)輔以皮帶運輸機(jī)、小型挖掘機(jī)輔以小鏟.車等;芯土開挖可分區(qū)進(jìn)行，最佳時機(jī)是在下層周邊防水施工完畢后進(jìn)行，這樣可以保證土方開挖干作業(yè)施工。(6)增加柱、筒體墻上下搭接應(yīng)在下層底板、梁施工完成后及時完成，澆筑混凝土應(yīng)從上層預(yù)留孔進(jìn)行，振實，確保無空隙、無浮漿。

3.5 負(fù)二、三層施工:方法如上。土方外運需增加提升設(shè)備

(1)最下層底板下設(shè)防水層，底板防水與圍護(hù)墻防水需密接，與柱交接處應(yīng)特別處理。(2)土方外運需增加提升設(shè)備，出土口設(shè)置合理，盡可能用皮帶運輸機(jī)直接上車，減少二次裝運，降低成本。

4 人工成孔噴射混凝土護(hù)壁高層建筑逆作法流水施工工藝特點

(1)可使建筑物上部結(jié)構(gòu)的施工和地下基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工平行立體作業(yè)，在建筑規(guī)模大、上下層次多時，大約可節(jié)省工時1/3。(2)受力良好合理，無需降水、排水量小，不受場地限制，無需大開挖大回填，圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形量小，工程量小，對鄰近建筑的幾乎不造成影響。(3)施工可少受風(fēng)雨影響，且土方開挖較少，無回填工程量。土方開挖可用中小煤礦整頓停產(chǎn)閑置不用的割煤機(jī)、運煤機(jī)、綜采設(shè)備。(4)地下室外墻體量小，整齊美觀，與周圍土體結(jié)合緊密，與主體剛接性強，防水性好，同時能最大限度利用地下空間，擴(kuò)大地下室建筑面積。(5)一層結(jié)構(gòu)平面可作為工作平臺，地下部分樓板、梁施工均用土模，無需腳手架、模板，能大幅減少了施工費用。(6)由于土方開挖、圍護(hù)、墻板、樓板(底板)施工的交錯進(jìn)行，逆作結(jié)構(gòu)的自身荷載由立柱直接承擔(dān)并傳遞至地基，減少了大開挖時卸載對持力層的影響，降低了基坑內(nèi)地基回彈量。可有效組織流水施工，合理安排各類資源，大幅度節(jié)約成本，縮短工期。

5 人工成孔分層分段噴射混凝土護(hù)壁高層建筑逆作法流水施工技術(shù)特點

(1)縮短工程施工的總工期。(2)基坑變形小，相鄰建筑物的沉降。(3)可節(jié)省地下室外墻及外墻下工程費用，節(jié)省支護(hù)費用。(4)可節(jié)省土方挖填方費用。(5)可最大限度利用城市規(guī)劃紅線內(nèi)地下空間，擴(kuò)大地下室建筑面積。(6)有利于結(jié)構(gòu)抵抗水平風(fēng)力和地震作用。

6 人工成孔噴射混凝土護(hù)壁高層建筑逆作法流水施工經(jīng)濟(jì)效益

(1)采用人工成孔逆作法流水施工，防水卷材施工簡便，墻板、底板防水搭接順暢，結(jié)構(gòu)簡單，整體性能好，成本低。(2)摒棄傳統(tǒng)基坑大開挖、大回填施工，地下樓層采用無模板、無支架施工，不挖基坑，無基坑防護(hù)，節(jié)約工程施工成本。(3)地下室外墻與基坑護(hù)壁采用兩墻合一的形式，防水層夾在其中，無需對防水層進(jìn)行專門保護(hù)，節(jié)省費用。另一方面可在工程用地范圍內(nèi)最大限度擴(kuò)大地下室面積，增加有效使用面積，增加的面積可創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。(4)能大幅度縮短工期，減少管理費用，節(jié)約成本。

7 人工成孔分層分段噴射混凝土護(hù)壁高層建筑逆作法流水施工環(huán)境效益

(1)揚塵方面:通常的地基處理采取敞開挖的方式，產(chǎn)生了大量的建筑灰塵，從而影響了城市的形象;而采用逆作法施工，由于其施工作業(yè)在封閉條件下進(jìn)行，最大限度的減少揚塵。(2)噪音方面:由于采用人工開挖基礎(chǔ)樁，不產(chǎn)生大量噪聲，0 層施工整體澆筑完成后，下層土方開挖施工在地下封閉進(jìn)行，施工噪音因0 層樓板的阻隔而大大降低，可夜間施工，提前工期。(3)污水處理方面:由于不采用地下連續(xù)墻泥漿護(hù)壁施工，不產(chǎn)生施工泥漿，無污水橫流、泥漿外運。

8 人工成孔分層分段噴射混凝土護(hù)壁高層建筑逆作法流水施工社會效益

(1)人工成孔噴射混凝土護(hù)壁樁基施工與分層開挖、分段噴射混凝土圍護(hù)，及時完成地下室外墻防水、及外墻施工，確保整個基坑的安全，阻止周圍地基下沉，同時也確保周邊道路和鄰近居民建筑物的安全。(2)地下室外墻防水整體性能好，外墻施工與外墻圍護(hù)合二為一，外墻與上下層底板、梁牢固結(jié)合，確保建筑穩(wěn)定、工程質(zhì)量。(3)層施工完成后，上下結(jié)構(gòu)可同時施工，地下施工噪音小，可實現(xiàn)晝夜施工，大幅度縮短工期。(4)交通方面:人工成孔噴射混凝土護(hù)壁逆作法流水施工由于采取表層支撐，底部施工的作業(yè)方法，故在城市交通土建中大有用武之地。(5)抗震方面:采用該法施工，地下墻體與周圍土層粘結(jié)力和摩擦力不僅可利用來承受垂直荷載，而且還可充分利用它承受水平風(fēng)力和地震作用所產(chǎn)生建筑物底部巨大水平剪力和傾覆力矩。在地震多發(fā)區(qū)，使用該工法可將地震帶來的危害降低到最小，具有廣泛的社會效益。

9 應(yīng)用前景

人工成孔分層分段噴射混凝土護(hù)壁高層建筑逆作法流水施工，無需增加大型施工機(jī)械、專用設(shè)備，利用常規(guī)設(shè)備、常見材料就能完成整個工程施工，并能夠提高地下室工程的安全性，大大節(jié)約工程造價，縮短施工工期，是一種很有發(fā)展前途和推廣價值的深基坑支護(hù)技術(shù)。可廣泛應(yīng)用于地下停車場、大型地鐵車站、地下變電站、大型排水及污水處理系統(tǒng)等的施工，特別適用于舊城改造，施工場地狹小、建筑物密集、地質(zhì)條件復(fù)雜、城市地下管線縱橫交錯等施工環(huán)境。它把地下室外墻與基坑圍護(hù)墻采用兩墻合一的形式，最大限度擴(kuò)大地下室面積，增加有效使用面積，同時圍護(hù)墻與地下室樓蓋結(jié)構(gòu)牢固結(jié)合，受力更加合理，加上總工期的縮短，因而在軟土地區(qū)對于具有多層地下室的高層建筑，采用該法施工具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。