[科普中国]-逆作法挖土

概述

逆作法是利用主体工程地下结构作为基坑支护结构，并采取地下结构由上而下的设计施工方法。逆作法可设计为不同的围护结构支撑方式，分为全逆作法、半逆作法、部分逆作法等多种形式。逆作法以结构代替支撑，支撑刚度大，利于控制变形，还避免了资源浪费，经济效益显著，并且可以上下同时施工，增大作业面，缩短工期，是超大面积、超深基坑工程更为安全、可靠、经济、合理的设计施工方法。（简单的讲，就是地上部分和地下部分同时施工）

先沿建筑物地下室轴线或周围施工地下连续墙或其他支护结构，同时建筑物内部的有关位置浇筑或打下中间支承桩和柱，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。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。如此地面上、下同时进行施工，直至工程结束。

高层建筑多层地下室结构逆作法施工工法在建筑物和管线密集的地下高水位软土地基上建造高层建筑多层地下室，对深基坑的围护变形和土体的位移、地表和管线沉降等各项指标均有严格要求。

特点“逆作法”工法的最大特点是利用柱下桩及基坑周边地下连续墙围护作为逆作法施工期间承重地上、地下结构的荷载及其施工荷载，利用地下室楼板，作为基坑施工的支撑。其中柱桩的深度、柱径与地下墙的深度、厚度需经过计算确定。

地下多层逆作法挖土采用地下室首层楼板完成后，由专用取土设备与人力相结合在楼板底下挖土，挖至下一层楼板标高后，浇筑该层楼板结构，然后再用相同方法挖土，浇筑楼板，如此直至地下室大底板完成。

“逆作法”施工土方，采用人力开挖与基坑水平运土，然后由设置在基坑两端的取土口专用取土设备，将挖出的土方提升装车外运。

地下室楼板模采用土模承重，当挖土至标高后做出混凝土垫层，并在模板搁支点上用砂浆找平，直接将模板搁置在砂浆找平层上，挖土 、混凝土垫层、砂浆找平，必须按要求严格控制标高误差。

适用范围用于高层建筑、多层地下室结构施工及类似于地下室结构的地下构筑物的结构施工。但地下室连续墙中柱桩沉降量必须经过计算。

优点采用“高层建筑地下室逆作法施工技术”能有效地保护周边环境，且具有施工工期快，支护费用省等优点。

根据逆作法由地下室楼板代替支撑的特点，故在深基坑施工中减少了支撑费用。

由于地上、地下同时施工，使整个工期明显加快。

由于楼板代替支撑，其刚度远大于支撑，故周边环境得到了有效保护。

施工工艺及原理多层地下室的传统施工方法是“敞开式”，而“逆作法”是一种“封闭式”施工方法。其工艺原理是：先沿建筑物周围施工地下连续墙，在建筑物内按柱网轴线施工柱下支承桩，然后进行首层施工。完成后同时施工地上、地下结构。待地下室大底板完成后，再进行复合柱、复合墙的施工。

逆作法施工方法是首层楼板结构完成后，即架设专用设备，然后地下挖土施工地上结构施工同时进行。根据地下一层的埋深，如施工地下二层楼板开挖深度不大于且围护计算满足悬挑受力要求，可直接明挖一层，施工地下二层楼板后，再地上地下同时施工。施工工艺流程逆作法，如沉降差预测不符合要求，上部结构暂停施工。一般地下施工至3-4层，地上施工至4-5框可满足沉降差要求。

施工要求地下挖土施工方法先从两端的取土口，直接由取用取土设备挖出工作面，然后由人力从取土口的挖土工作面基坑中间开挖。挖出的土方用双轮手推车，运至取土口，然后取土设备装车外运。

地下室楼板支模模板设计原则根据地下室楼板结构的形式，模板采用相应的土模承重方法首先将基坑内的土按施工组织设计要求挖至标高，做好混凝土垫层，待混凝土稍硬后，按图弹出轴线与梁边线，并在模板的支点上进一步用水泥砂浆找平，使其标高误差控制在“规范”要求内，然后搁置模板。

模板拆除随着地下挖土工作面的推进，当楼板板底的模板外露后，即可将模板逐块拆下，并翻转至下一层施工。为防止摔坏模板，拆模时应根据模板的形式采取相应的保护措施，并把该措施编制在施工组织设计内。

地下室结构相关节点“逆作法”施工竖向承重体系采用地下墙及轴线桩，故地下墙与楼板梁的连接，应事先按设计图纸要求，在施工地墙与中柱时埋设各类节点钢板及连接钢筋。

柱梁节点柱梁节点是首先在施工中柱桩时即在相应楼板标高处，预埋钢板或锚筋节点，待地下开挖后暴露出节点后，清除节点上的淤泥，按设计要求焊接或机械连接各类锚固钢筋。使楼板结构与中柱桩的连接可靠、安全，并满足逆作法施工状态下的施工荷载要求。待地下室底板完成后，再由下至上施工中柱桩外侧的复合柱，使完全满足结构设计要求。

墙、梁、板节点与柱梁节点类似，首先是在地下墙施工时在相应的楼板标高埋设相应的节点钢板与锚筋节点，开挖后的节点施工，复合墙施工同5.3.2条。

逆作法施工期间的结构沉降差控制在逆作法施工期间，其余部分的结构施工荷载主要靠中柱桩和周边的地下连续墙承担。控制整个结构的不均匀沉降是逆作法的关键技术措施之一

为提高中柱桩与周边地下墙的垂直承载力减小沉降差，在施工地下墙与中柱桩时预埋设注浆管，并对桩底和墙底的沉渣部位进行压密注浆。

根据工程桩的静载试验P-S曲线及地质报告等数据，暂定一个地基垂直承载刚度，然后按实际施工的各工况荷载由计算机模拟沉降量计算，得出在极限沉降差内（极限沉降差由设计约定，一般为20mm）上部结构能施工至几层。

在结构的平面柱网线上和周边连续墙轴线上设置沉降观察点。一般情况下每2天观察1次，当上部结构施工浇捣一层混凝土后一周内每天观测1次。各点的高程均采用2次闭合测量，得到的观测数据先进行三阶多顶式平滑计算（由专用计算机程序）以提高数据的真实性。
根据计算机处理后的沉降观察数据和观察沉降时的上部荷载进行荷载（P），沉降（S）的N次多项式曲线拟合（也由专用计算机程序完成）。根据得到的P-S荷载沉降拟合曲线来预测施工下一层楼板和上一层楼板结构后的沉降差，从而协调地下、地上结构施工进度。使整个结构沉降差控制在设计范围内。

通风措施地下施工通风措施采用在各层地下室楼板上预留通风口，洞口平面布置按挖土工作面的推进路线设置，随着地下挖土工作面的推进，当露出通风口后，及时安装大功率轴流风机，并启动风机向地下施工操作面送风，清新空气由各送风口流入，经地下施工操作面从取土口流出，形成空气流通，保证施工工作面的安全。

钢筋工程地下室楼板、梁与地墙、中柱桩的连接，均按设计要求采用预埋钢板或插筋，然后与梁板内的钢筋电焊连接或机械连接。

混凝土工程浇混凝土采用商品混凝土，根据施工组织设计的要求布置硬管直接接入地下各层楼面，并用混凝土输送泵送料。

降水基坑降水可根据基坑深度、地质条件、地下室结构形式等情况采用真空深井、电渗井、喷射井点、轻型井点等方法。但降水范围，降水量及降水速率必须经过计算确定并满足地下施工各工况的施工要求。

质量标准中柱工程桩质量要求：

桩位差 ±50mm 测距仪垂直度 ≤1/300 井径仪桩质量经动载测试，不得夹泥、断桩。

地下连续墙成槽

垂直度 1/300 超声仪地下连续墙槽底 沉渣