我国的土木工程施工中成功引用逆作法施工

逆作法施工是以地面为起点，先建地下室的外墙和中间支承桩，然后由上而下逐层建造梁、板或框架，利用这些构件做水平支承系统，进行下部地下工程的结构施工，同时按常规自下而上进行上部建筑物的施工。美、德、法、日等国家在多层地下结构施工中广泛应用逆作法施工，已取得较好效果。我国沿海地区率先成功引用逆作法施工，并在全国范围内推广使用。目前深基础采用逆作法施工的围护结构有地下连续墙、密排桩、钢板桩等，而使用最多的为地下连续墙。逆作法施工是施工高层建筑多层地下室和其他多层地下结构的有效方法，是一种比较先进的深基础施工技术。与传统的施工方法相比较，采用逆作法施工多层地下室具有节省支护结构支撑、缩短工程施工总工期、基坑变形减小、相邻建筑物等沉降少、使底板设计更趋向合理等优点。

2.3.1 逆作法施工原理

沿建筑物地下室四周外墙施工地下连续墙或密排桩 (当地下水位较高，土层透水性较强，密排桩外围需加止水帷幕)，既作地下室永久性承重外墙的一部分又作基坑开挖挡土、止水的围护结构，同时在地下室柱的中心和地下室纵横框架梁与剪力墙相交处等位置，施工楼层中间支承桩。从而组成逆作阶段的竖向承重体系，随之从上向下挖一层土方，利用地模或木模 (钢模)，浇筑一层地下室楼层梁板结构 (每一层留一定数量的混凝土楼板不浇筑，作为下层的出土口与下料口)。利用已施工且达到一定强度的地下室楼层梁板作为围护结构的内水平支撑，以满足继续往下开挖土方的安全要求，这样直至地下室各层梁板结构与基础底板施工完成，然后自下向上浇筑地下室四周内衬墙混凝土、中间支承柱外包混凝土、剪力墙混凝土以及遗留下未浇筑混凝土的楼板等，完成地下室结构施工。这种地下室施工不同于传统方法的先开挖土方到底、浇筑底板、然后自下而上逐层施工的方法。故称为“逆作法”。如图2.3.1所示。

图2.3.1 逆作法施工示意图

中间支承桩; 3—地下车库; 4—小型推土机; 5—塔式起重机; 6—抓斗挖土机7—抓斗; 8—运土自卸汽车

2.3.2 逆作法施工程序

逆作法施工程序一般要根据工程地质、水文地质、建筑规模、地下室层数、地下室承重结构体系与基础选型，建筑物周围环境以及施工机具与施工经验等因素，先确定采用封闭式逆作法施工 (亦称全逆作法施工) 还是采用开敞式逆作法施工 (亦称半逆作法施工)。

1. 封闭式逆作法施工程序

先沿建筑物地下室轴线或周围施工地下连续墙，同时，在建筑物内部的相关位置，浇筑或打下中间支承桩，作为施工期间于底板封底之前的承受上部结构自重和施工荷载的支撑，然后由上向下逐层开挖土方和浇筑各层地下结构，直至底板封底。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，这样可以同时向上逐层进行地上结构的施工。封闭式逆作法常用于地下层数多于3层的地下工程，围护结构采用地下连续墙，在建筑规模大、上下层数多时，大约可缩短施工总工期的1/3。其施工程序如图2.3.2所示。

图2.3.2 封闭式逆作法程序框图

2. 开敞式逆作法施工程序

开敞式逆作法又称为半逆作法施工，即在地面以下，从地面开始向地下室底面施工。其方法与封闭式逆作法相同，只是不同时向上层施工。开敞式逆作法的施工程序是: 中间支承桩和地下连续墙施工→地下室-1层挖土→浇筑其顶T形楼盖的肋梁和四周部分板带混凝土→地下室-2层挖土→浇筑其顶T形楼盖的肋梁和四周部分板带混凝土→依此循环至土方全部挖完，地下室底板封底并养护至设计强度→从下而上逐层浇筑内衬墙、柱外包混凝土、剪力墙和未浇筑楼板→顺次进行地上结构施工，直至工程结束。围护结构可以是地下连续墙兼作地下室承重外墙，也可以是密排桩与内衬墙组成桩墙合一的地下室承重外墙。一般情况下，软土地基宜优先采用地下连续墙; 地质条件较好，地下水位较低，地下层数不超过3层，可以采用密排桩 (人工挖孔桩或钻孔灌注桩)。这种施工方法主要节省材料，缩短施工工期很有限。

2.3.3 逆作法施工技术

根据逆作法的工艺原理可知，逆作法的施工内容主要包括地下连续墙、中间支承桩和地下室结构的施工等。

1. 地下连续墙施工

地下连续墙施工上一节已详细阐述，在此不再重述。

2. 中间支承桩施工

中间支承桩的作用是在逆作法施工期间，于地下室底板未浇筑之前与地下连续墙一起承受地下和地上各层的结构自重和施工荷载; 在地下室底板浇筑后，与底板联结成整体，作为地下室结构的一部分，将上部结构及承受的荷载传递给地基。

中间支承桩的位置和数量，应根据地下室的结构布置和制定的施工方案详细考虑后经计算确定，一般布置在柱子位置或纵、横墙相交处。中间支承桩所承受的最大荷载，是地下室已修筑至最下一层而地面上已修筑至规定的最高层数时的荷载。中间支承桩是以支承柱四周与土的摩阻力和柱底的正应力来平衡中间支承桩承受的上部荷载。因此，中间支承桩的直径一般都设计得较大。由于底板以下的中间支承桩应与底板结合成整体，多做成灌注桩形式，其长度亦不能太长，否则影响底板的受力形式。亦有的采用预制桩 (钢管桩等) 作为中间支承桩。采用灌注桩时，底板以上的中间支承柱的柱身，多为钢管混凝土柱或H型钢柱，断面小而承载能力大，而且也便于与地下室的梁、柱、墙、板等连接。

由于中间支承桩上部多为钢柱，下部为混凝土柱，所以多采用钻孔灌注桩方法施工。钻孔时首先埋设护筒，然后在泥浆护壁的情况下采用反循环或正循环潜水电钻机钻孔。钻孔后立即吊放钢管，并进行校正，以保证钢管的位置十分准确，否则与上部柱子不在同一垂线上会对结构受力不利。钢管的壁厚一般按其承受的荷载计算确定。利用导管浇筑混凝土时，钢管的内径应比导管接头处的直径大50～100mm。而采用钢管内的导管浇筑混凝土时，其压力不可能将混凝土压上很高，所以钢管底端埋入混凝土不可能很深，一般为1m左右。为使钢管下部与现浇混凝土柱能较好结合，应在钢管下端加焊适量竖向分布的钢筋。混凝土柱的顶端一般高出底板面30mm左右，高出部分可以在浇筑底板时将其凿除，以保证底板与中间支承桩联成一体。由于钢管外面不浇筑混凝土，钻孔上段中的泥浆应进行固化处理，以便在清除开挖的土方时，防止泥浆四处流淌而污染施工场地。此外，中间支承桩亦可以用套管式灌注桩成孔方法或用挖孔桩施工方法进行施工。在中间支承桩的施工期间，应注意观察其沉降和升抬的数值。当中间支承桩用预制打入桩时，还要求打入桩的位置应十分准确，以使其处于地下结构柱、墙的位置，且应便于与横向结构的连接。(www.xing528.com)

3. 地下室结构施工

根据逆作法的施工特点，地下室结构无论是墙板结构或框架结构，其内部结构构件墙、柱、梁等都是由上而下分层浇筑的，浇筑混凝土用的模板应支撑在刚开挖的土层上。地下室结构的浇筑方法主要有两种:

(1) 利用支模方式浇筑梁板

采用该方法施工时，应先挖去地下结构一层高的土层，然后按常规方法搭设梁板模板，浇筑梁板混凝土，再向下延伸竖向结构。但在施工中还应设法减少梁板支撑的沉降和结构的变形，并解决竖向构件的上、下连接和混凝土浇筑的问题。为了减少楼板支撑的沉降和结构变形，施工时需对土层采取措施进行临时加固。具体加固时可以采取两种方法:一是浇筑一层素混凝土，以提高土层的承载能力和减少沉降，待墙、梁浇筑完毕，开挖下层土方时随土一同挖去; 二是铺设砂垫层，上铺枕木以扩大支承面积，如图2.3.3所示，这样上层柱子或墙板的钢筋可以插入砂垫层，以便与下层后浇筑的结构的钢筋连接。

逆作法施工时混凝土的浇筑一般是从顶部的侧面入仓，为便于浇筑和保证连接处混凝土的密实性，应对竖向钢筋的间距作适当调整，同时还应把构件顶部的模板做成喇叭形。浇筑混凝土时，由于上、下层构件的结合面在上层构件的底部，再加上地面土的沉降和刚浇筑混凝土的收缩，在结合面处易出现裂缝。为此，宜在结合面处的模板上预留若干压浆孔，以便用压力灌浆来消除缝隙，保证构件连接处的密实性。

图2.3.3 墙板浇筑时的模板

螺栓; 4—模板; 5—枕木; 6—砂垫层; 7—插筋用木条; 8—钢模板

(2) 利用土模浇筑梁板

如果土体较好，地下室结构的楼盖部分亦可以用土模浇筑，待楼盖浇筑达到规定的强度后，再向下挖土，浇筑柱或墙。

对于地面梁板或地下各层梁板，挖至其设计标高后，将土面整平夯实，浇筑一层厚约50mm的素混凝土，然后刷一层隔离层，即成楼板模板。对于梁模板，若土质较好，可以用土胎模，按梁断面挖出槽穴即可，如图2.3.4 (a) 所示; 若土质较差，则应用模板搭设梁模板，如图2.3.4 (b) 所示。在柱头部位的模板，施工时应先把柱头处的土挖至梁底以下50mm左右处，设置柱子的施工缝模板，如图2.3.5所示，为使下部柱子易于浇筑，该模板宜呈斜面安装，柱子钢筋通穿模板向下伸出接头长度。在施工缝模板上面组立柱头模板与梁模板相连接，若土质好，柱头可以用土胎模，否则应用模板搭设。

图2.3.4 逆筑法施工时的梁、板模板

1—楼板面; 2—素混凝土层与隔离层; 3—钢模板; 4—填土

施工缝处的浇筑方法常用直接法、充填法和注浆法施工，如图2.3.6所示。直接法是在施工缝下部继续浇筑混凝土时，仍然浇筑相同的混凝土，有时添加一些铝粉以减少收缩。为浇筑密实，也可以做出一些假牛腿，混凝土硬化后可以凿去。充填法是指在施工缝处留出充填接缝，待混凝土面处理后，再于接缝处充填膨胀混凝土或无浮浆混凝土。注浆法是指在施工缝处留出缝隙，待后浇混凝土硬化后用压力压入水泥砂浆充填。上述三种方法中，直接法施工最简单。施工时可以对接缝处混凝土进行二次振捣，以进一步排除混凝土中的气泡，确保混凝土密实和减少收缩。

图2.3.5 柱头模板与施工缝

凝土层与隔离层; 3—柱头模板; 4—预留浇筑孔; 5—施工缝; 6—柱筋7—H型钢; 8—梁

图2.3.6 施工缝处理方法

1—浇筑混凝土; 2—充填无浮浆混凝土; 3—压入水泥浆

4. 垂直运输孔洞的留设

逆作法施工是在顶部楼盖封闭条件下进行，在进行地下各层地下室结构施工时，需进行施工设备、土方、模板、钢筋、混凝土等的上下运输，所以需预留一个或若干个上下贯通的垂直运输通道。为此，在设计时就要在适当部位预留一些从地面直通地下室底层的施工孔洞。亦可以利用楼梯间或无楼板处做为垂直运输孔洞。