逆向作法概述及应用-高层建筑施工

基坑工程传统的施工方法是开敞式施工，即开口放坡开挖或用支护结构围护后垂直开挖，直至底板下设计标高，然后从底板浇筑钢筋混凝土开始，由下而上逐层施工各层地下室结构，待基础及地下室完成后再进行上部主体结构施工，这种施工方法称为顺作法。

当高层建筑的基坑工程大而深时，围护结构的内支撑体系或锚杆体系工程量十分大，而且工期很长（特别是使用内支撑体系时），而随着地下室结构由下而上施工，不再需要内支撑时拆除工作量也很大，钢筋混凝土内支撑往往还要爆破拆除。针对顺作法的缺点，逆作法则是利用地下室的梁、板、柱结构，取代内支撑体系去支撑围护结构，所以此时的地下室梁板结构就要随着基坑由地面向下开挖而由上往下逐层浇筑，直至地下室底板封底。这与顺作法由底板逐层向上浇筑地下室结构的顺序是相逆的，故称之为逆作法（也称逆筑法）。

1）逆作法的工艺原理

逆作法的工艺原理是先沿建筑物地下室轴线（地下连续墙也是地下室结构承重墙）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（柱子或隔墙相交处等，根据需要计算确定）浇筑或打下中间支承柱，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。这样地面上、下同时进行施工，直至工程结束。

2）逆作法的分类

因各工程的地质条件和四周环境存在差异，逆作法可有以下几种做法。

（1）全逆作法

全逆作法利用地下各层混凝土结构肋形楼板，对四周围护结构形成水平支撑（图4.40）。

图4.40　全逆作法施工示意图

1—地下连续墙；2—中间支撑柱；3—地面层楼面结构；4—底板

（2）半逆作法

半逆作法利用地下各层混凝土结构肋形楼板中先期浇筑的交叉格形肋梁，对围护结构形成框格式水平支撑，待土方开挖完成后再二次浇筑肋形楼板（图4.41）。

图4.41　半逆作法施工示意图

（3）部分逆作法

这种方法也称为盆状开挖逆作法，是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，基坑四周用逆作法（图4.42）。

（4）分层逆作法

分层逆作法主要是针对四周围护结构而言的，围护结构施工采用分层逆作，而不是一次整体施工完成。分层逆作的围护结构可采用土钉墙（图4.43）、拱圈支护等。这种分层逆作法造价较低，施工进度快，但一般在土质较好的地区采用。

除上述几种逆作法外，还有部分顺作法、局部逆作法、土方抽条开挖逆作法、考虑时空效应的逆作法等。

图4.42　部分逆作法示意图(www.xing528.com)

图4.43　分层逆作法

3）逆作法的特点

与传统施工方法相比，用逆作法施工多层地下室有下述优点：

（1）缩短工程施工的总工期

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－1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，因此可以大大缩短工程的总工期。如日本《读卖新闻》社大楼，地上9层，地下6层，用封闭式逆作法施工，总工期只用了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，用逆作法施工，工期缩短1／3。地下结构层数越多，用逆作法施工则工期缩短越显著。

（2）基坑变形小，相邻建筑物等沉降少

采用逆作法施工，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，由于地下室结构的刚度比临时支撑的大得多，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，逆作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。表4.2是用逆作法施工的德意志联邦银行大楼与相同深度、用地下连续墙作支护结构、用5层土锚拉结的以传统方法施工的联邦德国国家银行总部大楼的施工变形比较，可以清楚地看出，用逆作法施工的结构变形要小得多。

表4.2　逆作法施工与传统方法施工的变形比较

（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的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、上部荷载传递下来后，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。用逆作法施工，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）可节省支护结构的支撑

深度较大的多层地下室，若用传统方法施工，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，施工费用也相当可观。如上海电信大楼的深11 m、地下3层的地下室，若用传统方法施工，为保证支护结构的稳定，约需临时钢围檩和钢支撑1 350 t；而用逆作法施工，土方开挖后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。

但逆作法是自上而下施工，上面已覆盖，故施工条件较差，且需采用一些特殊的施工技术，因此保证施工质量的要求更加严格。

4）逆作法施工程序

根据逆作法的工艺原理可知，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，浇筑其顶板及内部结构→从地下室－2层开始，地下室结构和地上结构同时施工（地下室底板浇筑之前，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）→地下室底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。逆作法施工多层地下室的施工流程图例如图4.44所示。

图4.44　逆作法施工多层地下室施工流程图例

1—地下连续墙支护结构；2—立柱桩；3—中间支承柱；4—专用挖掘机；5—挖土抓斗