摘　要：随着我国经济的发展，大规模的高层建筑地下室、地下商场的建设，大规模的市政建设如大型停车库、地铁、地下变电站、污水处理工程等地下工程的施工都面临深基坑的开挖问题。笔者对基坑开挖的逆作法进行经济技术比较，指出其对工程应用的科学性、合理性；对具体工程提出逆作法施工中的技术难点，逐一给出解决问题的办法。

关键词：基坑开挖 逆作法施工 立柱桩 立柱 支撑 围护

 

      某商住项目总建筑面积近8万平方米，地上总高度99.80米；其中基坑开挖面积9000平方，开挖深度达10米。地上为两栋35层高层及5层裙房组成，地下室为两层，平时作为汽车库，战时为六级人防设施。该工程场地条件受限制很大，其中地下室外墙西侧及南侧距现有市政道路仅10米，有较多的市政管线通过，北侧距现有建筑的距离基本也在10米左右，仅留东侧可以作为出入口。两栋高层塔楼采用框-剪结构体系，裙房采用框架结构体系。结构的基础布置如图所示，其中工程桩采用高强预应力管桩，两塔楼下采用桩筏基础，筏板厚1.8米；裙房部分采用承台桩基础，防水底板500厚。

      本工程地质属于软弱场地土，III类建筑场地，与开挖有关的土层的分布见下述计算图标。考虑到基坑距周围建筑物较近，按《建筑基坑技术规范》安全等级为一级。围护桩体采用钻孔灌注桩，ф800@1000，桩长按计算确定，计算采用中国建筑科学研究院编制的PKPM安全计算系列软件。计算时认为地下室两层楼板处各为围护桩体的支撑点，考虑梁高等影响将计算点定在楼面标高下500处，支撑刚度非常大。以下是基坑及围护排桩计算的结果图示。

 

      基坑开挖大部分都选择顺做法，本工程因场地的限制，无法满足提供足够的施工场地，在经济、技术等多方面考虑的条件下，我方提出的施工方案，以下是两种基坑开挖方案的技术、经济比较：

      由两种方案的技术经济比较可以看出，采用法在解决大空间、深基坑、场地条件受限制的基坑开挖方面有较大的优势，并能取得较好的技术经济效果。

 

      当采用法施工时，因施工顺序与传统施工工艺的不同，部分节点需要专门处理：

      从国内已有的法设计文献来看，大多数立柱桩均采用钻孔桩，转换柱用格构钢柱，本工程采用的工程桩为高强预应力管桩，如果采用钻孔桩必然存在同一承台内两种桩型的问题，对于同一承台下挤土和非挤土桩的混用是不合理的，因此本工程采用600直径的高强混凝土管桩，上节转换柱采用同直径的钢管混凝土，截面厚度根据阶段柱受力来选择（图四）。

      由于钢管混凝土柱是作为永久性使用的柱，对施工精度的要求非常高，经与施工单位多次探讨，拟采用双经纬仪控位的静压桩施工方法，确保施工误差控制在20mm以内。目前国内使用预制桩作为逆作法施工的桩柱还较少，该工程的地下室施工时立柱桩采用了预制桩，上部为钢管混凝土。

      采用钢管混凝土柱的梁柱连接，一般可按钢管混凝土结构构造图集的做法，但某些特殊部位的做法，必须根据实际情况另行处理，如与承台连接处一般须增加传力靴保证与同承台其他桩的受力传递，增加环型钢板用于止水，（图五）与梁连接时增加剪力键来保证梁柱结合部位的受剪（图六）。相对与结构钢柱，钢管混凝土桩柱的节点构造较为复杂，施工精度要求较高，但由于采用静压式预制桩，大大缩短了工期，且桩均结合工程桩使用，满足甲方对工期和经济效益的要求。

      当施工场地受到限制、地下室开挖较深等时候，法施工工艺在技术经济上有很大优势，但法因其施工工艺方面的原因，对地下室的结构形式也有所选择，一般用于框架部位，因为剪力墙是薄壁构件，墙肢较长，不宜采用施工，而高层建筑在结构形式上大部分是框剪结构或者是剪力墙结构，这也是法在建筑工程上不是很普及的原因之一。本工程在裙房框架部位采用方案，而主楼下因剪力墙较多，仅出于传力的需要做了部分楼板，其他部分结合地下土的开挖，形成出土口，在土开挖完成后主楼顺做施工，既解决了因剪力墙较多不宜施工的问题，也解决了地下土体开挖的出土口的问题。

      地下室楼板取代支撑，可认为其支撑刚度无穷大，按此计算围护桩的弯矩比顺做法时能降低较多，为满足计算的假设，楼板应延伸到围檩处，而不应该采用临时支撑。当然为满足地下室开挖采光和后期回填土的需求，适当做一些洞口处理是必须的。后浇外墙的防水及如何保证混凝土震捣密实的方案：在地下室外墙顺做施工时，因为地下室的楼板位置已经施工完成，施工缝处的防水处理及外墙在梁下部分混凝土的震捣密实是需要解决的问题，为此本工程提出如下方案解决：

      高层建筑中的沉降缝和后浇带设置是常见的，在逆作法中如不处理，无异于将承受压力的支撑从中一分为二，使水平力无法传递，因此必须解决水平力传递的问题。对于沉降缝，一般结合抗震缝的做法，是有一定宽度的，两侧的结构完全独立无连接，为实现阶段水平力的传递，又保证沉降缝在结构永久使用阶段的作用，可在缝两侧预留埋件，上下部焊接一定间距的型钢，以达到阶段的水平力的传递，待地下室结构整体形成后割除型钢恢复结构的沉降缝。 后浇带是永久结构的一部分，只是在施工阶段防止温度变形而设，后浇带的传力问题可以计算在框架或者次梁内设置小截面的型钢，后浇带内设置型钢可以传递水平力，但型钢的抗弯刚度相对混凝土梁的抗弯刚度要小的多，（本工程中用30#工字钢，其抗弯刚度为500X700混凝土梁的1/100），因此不会约束后浇带两侧单体的自由变形。后浇带两侧楼板在逆作法中，须内退一定距离增加两道边梁，对自由的一边楼板进行收口，以改善楼板的受力状态，防止因重型施工机械荷载引起裂缝。

      阶段立柱和立柱桩承受的竖向荷载包括梁板自重、板面活荷载以及结构梁板施工平台上的施工超载等，计算时根据规范要求考虑动、静荷载的分项系数及车辆的动力系数。

      1）在围护结构方案设计阶段：可以按不直接作用施工机械区域2～3KPa，直接作用施工机械的区域按每台挖土机自重40～60吨，运土机械自重30～40吨，混凝土泵车30～35吨进行估算。

      2）施工图阶段：按施工单位提供的施工机械参数表、施工机械运行布置方案图、材料堆放、钢筋加工、设备堆放等方面详细核算原设计的人防梁板能否满足施工阶段使用要求。

      3）因未考虑地上、地下同时施工，本工程在方案设计阶段考虑地下两层楼板作为基坑开挖阶段的支撑体系。

 

      基坑工程正朝着大、深、挤及环保等方向发展，而近几年大城市兴建的地铁工程几乎都面临着老建筑保护的问题，这些为基坑开挖的逆作法施工工艺提供了广阔的舞台。而且逆作法的施工工艺结合结构的主体，避免了为开挖基坑而投入的大量临时支撑，达到节能环保的效益。