本站原创[摘 要 ]高层建筑一般带有地下室,地基基础（基坑及地下室）是高建筑工程施工中的难点.广东省湛江市区属沿海软土地基带,近年来个别高层建筑采用了地基基础的逆作法施工,如城市广场、国贸新天地等工程,都取得了成功.本文对逆作法施工作了些探讨.
[关 键 词 ]高层建筑 地基基础 逆作法
一、前言
《建筑业10项新技术》（2010版）,经国家住建部审批后,于2010年10月14日正式发布实施.
逆作法施工技术,被《建筑业10项新技术》（2010版）“地基基础和地下空间工程技术”列为第九项推广的新技术（编号：1.9）.
二、逆作法的工艺原理与优缺点
逆作法是施工高层建筑多层地下结构的有效方法.国外如美、日、德、法等国家,在多层地下结构施工中已广泛应用,收到较好的效果.
传统的施工多层地下室的方法是开敞式施工,即大开口放坡开坡,或用支护结构围护后垂直开挖,挖至设计标高后浇筑钢筋混凝土底板,再由下而上逐层施工各层地下室结构,待地下结构完成后再进行地上结构施工.
逆作法的工艺原理如图一所示：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（地下室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,作为施工期间在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,直到底板封底；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,因此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,至于工程结束.但是在地下室浇筑钢筋混凝土底板之前,地面上的上部结构允许施工的层数要经计算确定.
逆作法施工,还可以使地面一层楼面结构敞开,上部结构不与地下结构同时进行施工,只是地下结构自上而下逐层施工.
与传统施工方法比较,用逆作法施工多层地下室有以下优点：
1）缩短工程施工的总工期.带多层地下室的高层建筑,如果采用传统方法施工,其总工期为地下结构工期加地上结构工期,再加装修等所占的工期.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,可以缩短工程的总工期.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.由地下室结构与临时支撑相比刚度大得多,因此地下连续墙在侧压力作用下的变形就小得多.
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,上部荷载传下后,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,因此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,如用传统方法施工,为减少支护结构的变形须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.而用逆作法施工,土方开挖处是利用下室结构本身来支撑作为支护结构的地地下连续墙,可省去支护结构的临时支撑.
逆作法是自上而下施工,上面已覆盖,施工条件较差,且须采用一些特殊施工技术,保证施工质量的要求更加严格.
半逆作法由上而下施工地下室各层梁施工,形成水平框架支撑,地下室封底后再向上逐层浇筑楼板.中心岛半逆作法先远离支护结构挖槽、正常施工基坑中部地下结构,然后逆作法施工基坑边部地下结构.
三、逆作法的特殊施工技术
中间支承柱施工.中间支承柱的作用,是在逆作法施工期间,在地下室底板未浇筑之间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,与底板连接成整体,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.
中间支承柱的位置和数量,要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.中间支承柱所承受的最大荷载,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.由于底板以下的中间支承柱要与底板结合成整体,多做成灌注桩形式,其长度也不能太长,否则使底板的受力与设计的计算检测定不一致.也有的采用预制柱（钢管桩等）作为中间支承柱.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形钢柱,截面小而承载能力大,而且也便于与地下室的梁、柱、墙、板等连接.
在泥浆护壁下用反循环或正循环水泥钻钻孔施工中间支承柱的工艺过程如图2所示.钻孔后吊放钢管,钢管的位置要十分准确,否则与上部柱子不同在同一垂线上对受力不利,因此钢管吊放后要用定位装置调整其位置.钢管的壁厚按其承受的荷载计算确定.利用导管浇筑混凝土,钢管的内径要比导管接头处的直径大50～100mm.而用钢管内的导管浇筑混凝土时,超压力不可能将混凝土压得很高,因此钢管底部埋入混凝土不可能很深,一般为1m左右,为便于钢管下部与现浇混凝土柱能较好的结合,可在钢管下端加焊竖向分布的钢筋.混凝土柱的顶端一般高出板面30mm,高出部分在浇筑底板时将其凿除,以保证底板与中间支承柱连成一体.混凝土浇筑完毕吊出导管.由于钢管外面不浇筑混凝土,钻孔上段中的泥浆需进行固化处理, 以便于在清除开挖土方时,防止泥浆到处流淌,亚化施工环境.泥浆的固化处理方法,是在泥浆中掺入水泥形成自凝泥浆,使其自凝固化.水泥掺量约10%,可直接投入钻孔内,用空气压缩机通过软管进行压缩空气吹拌,使水泥与泥浆很好的拌和. 中间支承柱用套管式灌注桩成孔方法施工,如图3所示.它是边下套管、边抓斗挖孔.由于钢套管护壁,即可用串筒浇筑混凝土,也可用导管法浇筑,要边浇筑边上拔钢套管.混凝土柱浇至底板标高处,套管与H形钢间的空隙用砂或土填满,以增加上部钢柱的稳定性.
中间支承柱还有用挖孔桩施工方法进行施工的.
在施工期间要注意观察中间支承柱的沉降和升抬的数值.由于上部结构的不断加荷,引起中间支承柱的沉降；而基础土方的开挖,其卸载作用又会引起坑底土体回弹,使中间支承柱升抬.要求事先精确地计算确定中间支承柱最终是沉降还是升抬以及沉降或升抬的数值,目前还有一定的困难.
四、地下室结构浇筑
地下室结构是由上而下分层浇筑的.地下室结构的浇筑方法有下列两种：
1.利用土模浇筑梁板.梁、板如图四所示.
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（土质好抹一层砂浆亦可）,然后刷一层隔离层,即成楼板模板.对于梁模板,如果土质好可用土胎模,按梁断面挖出槽穴即可,如果土质较差可用模板搭设梁模板
柱头模板如图五所示.施工时先把柱头处的土挖出至梁底以下约500mm处,设置柱子的施工缝模板,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.如果土质好柱子可用土胎膜,否则就用模板搭设.下部柱子挖出后搭设模板进行浇筑.
施工缝处的浇筑方法,国内外常用的方法有直接法、充填法和注浆法三种,如图六所示.直接法即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.为浇筑密实可作出一检测牛腿,混凝土硬化后可凿去；充填法即在施工缝处留出充填接缝,待混凝土面处理后,再在接缝处充填膨胀混凝土或无浮浆混凝土；注浆法即在施工缝处留出缝隙,待后浇筑混凝土硬化后用压力压入水泥浆充填.在上述三种方法中,直接法施工最简单,成本也最低.施工时可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,保证混凝土密实和减少收缩.
2）利用支模方法浇筑梁板.用此法施工时,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（柱或墙板）.为此,须解决两个问题,其一是设计法减少梁板支撑的沉降和结构的变形；其二是解决竖向构件的上、下连接和混凝土浇筑.
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.加固的方法：可以浇筑一层素混凝土,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,这就是额外耗费一些混凝土；另一种加固方法是铺设砂垫层,上铺枕木以扩大支承面积,如图七所示.这样上层柱子或墙板的钢筋可插入砂垫层,以便于与下层后浇筑结构的钢筋连接.有时还可用其吊模板的措施来解决模板的支撑问题.
由于逆作法混凝土是从顶部的侧面入仓,为便于浇筑和保证连接处的密实性,除对竖向钢筋间距适当调整外,构件顶部的模板须做成喇叭形.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,在结合面处易出现缝隙.为此,宜在结合面处的模板上预留若干压浆,以便于用压力灌浆消除缝隙,保证构件连接处的密实性.
五、结语
地基基础工程的逆作法施工,各施工工况必须进行信息化施工,地质勘察,基坑监测,土建施工,设计单位等参建单位必须密切配合,如施工中遇到意外事件,必要时召开专家论证会讨论解决实际问题.
[参考文献]