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试论高层建筑深基坑施工技术

杨鹏飞
摘要：本文结合自身工作经验，针对高层建筑深基坑逆作法施工技术进行阐述。在实际的工程中，有关深基坑的工程项目一般都是集中在市区，所以施工能使用的施工场地就比较狭小。逆作法还能带来更加多的使用空间，这使得逆作法成为近年来经常使用的基坑开挖技术。
关键词：高层建筑；深基坑；逆作法；施工技术
1 深基坑逆作法施工技术的介绍
1.1 逆作法施工的基本原理
高层建筑深基坑工程是在建筑物地面以下，所以逆作法的工艺和常规的施工方法有所不同。
逆作法的施工顺序大多采用这样的顺序：
①沿地下室地下结构的外墙或外围进行施工，同时在建筑物的中间部位浇筑或打下中间支撑桩，在地下结构底板封底之前，支撑桩可以承担上部结构的自重和施工荷载。
②完成这样的工作后便开始进行挖土，当高度达到地下结构层的板底标高相应的位置时候，便可以浇筑地下一层的顶板，作为水平支撑为地下连续墙提供比较大的刚度。
③在地面一层的楼面结构完成之后，可以在此基础上向上施工，这样可以更好的解决工期紧张相应的问题。但是，在进行地下室底板相应的浇筑时，确保上部的结构层数没有超过最大的相应允许值。
1.2 逆作法施工的分类
现代建筑相应的工程行业技术的角度来看，常用的逆作法相应的施工技术在外国和中国主要是包括分层逆作法、半逆作法和全逆作法这三种方法。分层逆作法在建筑相应的工程中针对基坑四周相应的支护结构而言的，整体相应的施工不是一次性就可以完成的，而要在基坑的边端相应的支护结构中采用特殊的形式，比如说土钉墙。半逆作法是利用高层的建筑相应的地下室每一层进行交叉并且与支护结构逐渐形成框格式相应的水平支撑。全逆作法则大多是利用高层建筑的地下结构中，每一层相应的钢筋混凝土对旁边的支护结构发挥出特殊的水平支撑相应的作用。
1.3 逆作法施工的优势
由于高層建筑工程就具有很大的特殊性，逆作法同样也是复杂的技术，但从施工的效果来看，表现出很多优点。
1.3.1 可以缩短施工工期和加大场地使用面积
逆作法可以加快建筑物地面的显现时间，缩短相应的施工工期。等分界层的楼板位置处进行浇筑之后，便可以把分界层的楼面作为施工场地，这样既可以向上施工也可以向下施工。
1.3.2 逆作法的施工可以很好地结合临时的挡土结构与永久的结构
地下连续墙在施工过程中可以起到挡土、承重和围护的作用，整个地下室各层相应的楼板、连续墙可以连在一起形成整体。同时在深基坑相应的支护与主体工程间施工空间不用进行土方开挖，这样土体的变形减小，受力就会比较可靠。
1.3.3 可以确保施工现场旁边建筑物的安全
逆作法中的每层楼板可以连续支撑地下的连续墙，结构的变形会变得很小，深基坑主体结构的施工过程省去排水，这样便使得连续墙外的土体没有受到相应的干扰，因而地下室在土方开挖时对旁边建筑地基沉降没有什么影响。
2 深基坑逆作法施工关键技术
2.1 土方开挖
影响工期和施工安全的一个关键因素是挖土，挖土同时又容易产生变形。土体的开挖方式一般有明挖、暗挖和盖挖，其中暗挖方法是在高层建筑逆作法施工中经常采用的。采用暗挖时，地下连续墙的结构变形、强度与位移都要满足施工的具体要求，尽可能减少下部封闭条件下挖土施工的工程量。
2.2 中间支承柱的施工
支承柱的施工中主要注意两个问题：①如何支承已完成结构的自重及其附加荷载是要注意的问题。②垂直度的控制要求，因为要永久承受上部相应的的荷载。
2.3 节点施工
一般来说，节点施工比较困难，在深基坑逆作法中也不例外。节点施工通常需要注意的部位是墙与梁之间、墙与墙之间、梁与梁之间的节点。通过在相应的地下连续墙中预埋一些锥螺纹套简来连接相应的节点。施工过程一般是：首先清除地下开挖过程中出现脏的地方，其次绑扎或连接梁的钢筋，完成上述工作所述的工作后，再次进行混凝土相应的浇捣工作。
3 逆作法在高层建筑中的应用举例
本文选取一栋高层建筑，采用逆作法进行深基坑的施工。通过这种方法简要的分析，对逆作法的施工有大致的了解。本项目由主体结构是有57楼的主楼，它的裙楼是由9层组成的，建筑的总面积是28万m2。根据施工图可以看出相关的信息，这栋楼的地下室存在四层，建筑总面积为7.4万m2，基坑的面积则是1.9万m2。基坑的深度最多是26 m，其中主楼基坑平均深度23 m，裙房的基坑深度是16.8 m。而且基坑的旁边有比较多的交通路线，地下有许多管线穿插，施工时要注意这些情况。
3.1 确定逆作法施工方案
本文选用的工程的旁边环境和基坑工程量相对来说比较复杂，土方大概是45万m3。常规的做法通常是这样：一挖到底即挖土到基坑底，接着便是从基础的底板开始向上进行相应的施工，用到1 000 mm厚地下连续墙作围护墙坑，坑底再进行地基加固。这样不仅支护相应的费用比较高，工期太长，不能满足相应的业主要求，而且如此大型深基坑采用“明挖”方式的施工，没有什么经验。经过比较分析，最终决定用逆作法的技术进行施工。
3.2 施工过程中的要点
首先选取750 mm厚的地下连续墙，用来围护基坑旁的结构。在地下的4层楼面做四道内支撑，进行施工。主楼则是采用“一柱一桩”的半逆作法进行施工，裙楼则是选取“一柱一桩”的全逆作法进行施工。
3.2.1 土方开挖
采用“盆式开挖法”，即是按照“分层、平衡、分段、分块、对称”的原则进行指导土方开挖和结构支撑。在每一层土体的边缘至少留土大于或等于4倍的该层土开挖深度，同时为撑住周围的土，可以进行抽条取土。这里也有时间的限制，就是开始挖土到支撑完毕需要控制在16 h内。挖土过程中，可以采用机械，也可以采用人工，比如挖土机、铲运机，还可以使用抓斗机械进行装车，在出口的地方要使用取土架。
3.2.2 支承柱施工
由于逆作法的施工特点，首层开始施工向下到地下室各层楼面直到大底板之前，重力荷载和施工过程中的荷载都是找支承柱进行相应的承担作用。本工程为此采用了圆钢管柱相应的材料作为支承柱，同时这个支撑柱还有永久的作用。所以，支承桩相应的施工定位和垂直度就会有很高的难度。支承桩的定位误差要求控制在±5 mm，柱子的垂直度也会有相应的要求，数值一般控制在1/150～1/280之间。施工过程中支承柱的制作一定要充分重视，不能有弯曲的变形情况出现。
3.2.3 基坑内降水
本基坑是采用真空深井进行降水，平均每口深井的作用面积大概是265 m2。井管内完全可以设两道相应的滤管，这样可以提高降水效率。滤管的布置和长度也是很重要，第一道滤管是布置在零下7.9 m的位置处，滤管的长度一般是1.6 m，第二道滤管布置在坑底下1.8 m的位置处，长度大概是3.8 m左右。同时还要注意做好预降水工作，根据水位观测井的水位达到要求以后才可以开挖，但是也要保证不要因为过量的降水引起沉降近而产生大的变形。
4 结语
通过很多工程实例可以发现，逆作法的施工技术在工程中的应用不仅可以降低工程的造价，更重要的是可以保证施工的安全性。采用逆作法施工的工程一般具有结构的稳定性，地基的下沉量小。尤其在现场条件复杂、环境干扰因素多、施工难度大的高层建筑工程中，逆作法施工技术的应用产生了很好的社会与经济效益，具有强大的生命力。毋庸置疑，逆作法在具体项目的使用中还会遇到一些问题，但经过不断的积累工程实践经验以及推进相关的技术，这些问题一定会得到有效的解决。
参考文献：
[1] 朱宪辉，汪贵平，顾倩燕.逆作法深基坑在超高层建筑中的设计应用[J].岩土工程学报，2006，（S1）.
[2] 徐至钧，赵锡宏.逆作法设计与施工技术[M].北京：机械工业出版社，2002.
[3] 郝红云.逆作法在深基坑工程中的应用实例[J].科技创新导报，2008，（21）.

-全文完-