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1、上下同步逆作法施工技术在复杂环境中的应用钱红 殷真铭 唐小卫江苏省苏中建设集团股份有限公司上海设计中心 200072 江苏省苏中建设集团股份有限公司 226600摘 要某商业综合楼位于东北某市城区繁华地带，周边环境复杂，基坑深度约13.500米。为了确保工期、保护环境，按照时空效应理论，确定了上下同步逆作法施工技术方案。关键词逆作法 上下同步 施工技术1. 工程概况1.1工程概述 某商业综合楼位于东北某市城区繁华地带，是集高档商业服务、公益设施于一体的新型商务中心。工程由一栋8层商业裙楼（建筑高度38.850米）和两栋22层综合楼（建筑高度89.250米）组成，地下为3层（基坑深度约13.50
2、0米），总建筑面积186000平方米，基坑面积约16000平方米。结构形式为钢筋混凝土框架剪力墙结构，筏板基础（图1）。图1 典型剖面图1.2 场地环境条件1.2.1 地质条件根据岩土工程勘察报告，拟建场地由河流冲积作用形成的河流侵蚀堆积地貌，建筑场区地貌单一，属嫩江冲积平原，地基土的成因类型为第四纪冲积作用形成的粘性土、砂类土及砾石类土。地层结构及土层物理性质见表1。 地层结构及土层物理性质构造 表1土层编号、名称层厚（m）重度（kNg/m3）内摩擦角(度)粘聚力C（kPa）渗透系数K(m/d)第层杂填土2.90第层粉质粘土1.2119.011.931.9第层细砂1.3118.020.0第1
3、层粉质粘土1.2219.111.322.9第层圆砾6.8022.030.0180第1层中粗砂1.8221.025.080第层粗砂5.4420.028100第1层细砂2.2818.020.0第2层粉质粘土0.6119.2第层中粗砂12.3121.028.080第1层粉质粘土0.9419.3第层细砂3.5418.520.0第1层中砂7.7520.025.0第层粘土5.9119.7场区地下水类型为第四纪松散层孔隙潜水，地下水赋存于层圆砾和层中粗砂层粗砂中。根据区域水文地质资料：含水层厚35.0-40.0余米，地下水埋深4.50-6.20 m，无承压性，渗透系数120-150m/d，主要接受大气降水、
4、地表水补给，以蒸发和径流为主要排泄方式，地下水动态变化大，水量充足，分布稳定。基础施工期间应采取降水措施。1.2.2 环境条件工程地处市区商业繁华地点，紧邻现有商厦，周边地下管线众多，且在本工程施工初期尚有未动迁的建筑紧贴工程场地边缘，更增加了环境保护的难度，具体见图2建筑总平面布置图、表2周边建筑物概况表。图2 建筑总平面布置图 周边建筑物概况表 表2建筑物名称建成时间拆除情况结构形式楼层数基础形式基础埋深建筑轴线距基坑距离商场八十年代保留框架结构地上8层地下1层柱下独立基础地面下2.4米3.2米物资楼八十年代计划拆除框架结构地上6层柱下独立基础地面下3米4.55米地税局八十年代计划拆除框架
5、结构地上6层柱下独立基础地面下2.5米新老建筑轴线重合住宅楼1八十年代计划拆除砌体结构地上7层条形基础不详新老建筑轴线重合住宅楼2八十年代计划拆除砌体结构地上7层条形基础不详0.8米2. 工程特点与难点8层商业裙楼为钢筋混凝土框架结构，典型柱距为8.1米和9.4米，商业部分将与原百花商场贯通；两栋22层综合楼为钢筋混凝土框架剪力墙结构；两栋建筑基础底板相连，上部结构设抗震缝脱开。2.1 基坑开挖周边紧邻建筑物，对基坑安全要求高周边环境保护要求高。本工程紧邻商厦，周边地下管线众多。施工过程中，基坑的变形大小将直接影响这些市政管线、道路及建筑的安全使用。原商场的建筑轴线距基坑距离仅为3.2米，且原
6、建筑基础埋深为地面下2.4，而本工程的基坑开挖深度将达到13.5米左右（图3）。图3本工程的地下室外墙与百花商场距离2.2 施工场地内的计划拆除建筑动迁时间不确定，影响工程施工在计划工期内，建设场地范围内的计划拆除建筑的动迁工作受阻，影响基坑施工作业面的展开。2.3 基坑形状不规则，场地面积大且分标段施工本工程场地面积大，且地下结构地上结构分标段施工，为了与后续地面工程的统一，对测量精度、轴线系统的一致性提出了很高的要求。本工程基坑形状不规则，基坑呈“L”型，挖土及地下室施工分区分块困难，宜形成施工期间基坑支护不封闭。2.4 护壁排桩与桩间土防护墙施工困难为节省土建造价和扩大建筑使用面积，本工
7、程护壁排桩与桩间土防护墙为两墙合一设计，加之地下水位高，节点设计与施工质量好坏直接影响今后的使用效果。2.5 土层渗透系数大本工程基坑深度范围的土层渗透系数大，基坑降水量大，基坑降水影响范围广，降水期间排水量巨大。2.6 工期紧本工程施工工期紧张，工程内容包括清障、桩基和围护施工，桩基检测，基坑降水、挖土和地下室结构施工、垫层施工、承台底板施工等多项内容，要满足业主的结构封顶日期，施工工期非常紧张。3. 施工部署3.1 逆作法施工的分区根据整个工程项目的计划进度安排和场地内计划拆除建筑的实际拆除时间的约束条件，对本工程地下部分施工进行合理的分区、分阶段施工。第一步：场地平整和地下障碍物清除，根
8、据工程的地质情况，第层杂填土和第层粉质粘土的土层范围约地面下5米内可按1:0.25自然放坡开挖，本工程基坑首先自然放坡挖至地面下4米，同时清除场地范围内的已拆除建筑物的基础（图4）。在基坑开挖初期“物资楼”尚未拆除，临近基坑开挖一侧需作为“物资楼”搬运货物的道路，未确保建筑货物搬运的安全，在基坑靠近该建筑物的基坑外侧打入一排12米深的钢板护壁桩，同时在基坑靠近“地税局大楼”的一侧也打入一排12米深的钢板护壁桩作为临时支护，保护暂时不能拆迁的“地税局大楼”。图4 第一步施工区域平面图第二步：施工钢筋混凝土护壁桩和立柱桩，本阶段“物资楼”已完成拆除工作，在已开挖至-4.00米的基坑区域进行钢筋混凝
9、土护壁桩和逆作法的立柱桩施工。第三步：已完成护壁桩和立柱桩的区域施工B1楼板，继续进行第二区域的土方开挖，见图5图5 第三步施工区域平面图第四步：在已开挖至-4.00米的第二区域基坑区域进行钢筋混凝土护壁桩和逆作法的立柱桩施工，然后施工该的区域施工B1楼板。第五步：完成B1楼板施工的第一、二两个区域顺序施工至B0板和1层板，拆除住宅楼1，同时施工取土坡道（图6）。图6 第五步施工区域平面图第六步：B2、B3层土方开挖，分层分块进行B2层土方开挖，同时进行锚杆施工。第七步：基础筏板施工。第八步：B2板施工，同时进行1层以上结构施工。4. 关键技术问题的解决方案4.1 基坑围护设计本工程的围护结构
10、采用“二墙合一”的钻孔灌注围护排桩，即分离式钻孔灌注围护排桩加桩间钢筋混凝土防护墙在施工期作为围护结构，使用期间则作为地下室外墙。根据本工程所在地的工程地质情况和当地成熟的基坑降水工程经验，本工程围护系统不设止水帷幕，在基坑施工时采用大面积降水措施，保证基坑的施工条件。采用MIDAS GTS软件对基坑大面积降水对周边环境的影响进行了计算分析（图7），分析结果表明，紧邻基坑的保留商场建筑范围内的地基沉降比较均匀。图7 降水阶段竖向位移围护排桩加桩间钢筋混凝土防护墙不仅作为施工期的临时围护墙，在使用期还转换为地下室主体结构的永久性结构外墙，要满足建筑设计地下工程防水等级的要求，防水混凝土设计抗渗等
11、级P6。围护排桩桩顶通过桩顶圈梁结构连成一体。通过在围护排桩桩顶圈梁上预埋插筋与其上部结构墙体和地下室顶板以及桩间钢筋混凝土防护墙连接；桩间钢筋混凝土防护墙通过拉筋与在围护排桩内预埋的钢筋焊接而与围护排桩成为一个结构整体，同时桩间钢筋混凝土防护墙与结构底板、剪力墙、地下各层楼板及底板连接，使地下室形成一个完整的结构传力体系。桩间钢筋混凝土防护墙需考虑承受水、土压力等水平荷载以及地下室楼板的竖向荷载作用（图8）。图 8 两墙合一节点构造4.2 逆柱桩设计本工程主体设计采用筏板基础，为实现逆作法施工，采用“一柱一桩”进行逆作法施工，选用直径800mm的钢筋混凝土灌注桩作为逆作法施工阶段的立柱支承。
12、根据工程总体进度要求，逆作桩的承载力按地上3层施工荷载考虑，进过计算，选用的灌注桩规格及承载力如下：4.3 支撑立柱设计主体结构设计的柱在地下室部分最小截面为1.1m1.1m，为了方便施工和节省工程造价，采用直径800mm的混凝土灌注桩作为逆作法施工时的支撑立柱。支撑立柱的混凝土灌注桩与基础底板的节点防水构造处理是关键点，为有效阻止施工缝处地下水渗漏，在桩基钢筋笼外侧预留钢管买入混凝土桩内，绑扎筏板钢筋前，在预埋的钢管上焊接止水板，阻断该施工缝处的水流渗透路径（图9）。图9 桩与基础底板节点大样4.4 土方开挖与取土路径由于本工程施工场地部署受到计划拆迁建筑物的实际拆除时间的制约，本工程平面范
13、围内采取分区域顺作和逆作相结合的方式进行（图10）。图10 建设分区逆作施工时采用临时坡道运土施工作业，坡道按1:7.3放坡满足运土车辆的爬坡能力。由于场地狭窄，临时坡道采用钢板桩护坡（图11）。图11 临时运土坡道土方开挖前首先施工临时坡道，临时运土坡道修好后，即可进行基坑内的土方取土工作。土方开挖时考虑土体的时空效应和支护桩锚杆施工并进入工作的时间，盆式开挖和抽条式开挖相结合的方式。5. 结论5.1在本工程逆作法设计施工中充分发挥了逆作法建造技术的特点，克服了施工场地局促，施工进度紧张的困难，合理的进行了施工平面分区，实现了工程进度的计划要求。5.2在逆作法的施工关键节点设计中，采用的基坑支护排桩和地下室外墙两墙合一的构造做法可为同类工程借鉴。5.3根据本工程主体结构设计的特点，采用灌注桩作为逆作法施工时的立柱，降低了工程造价和施工难度，对桩筏节点的构造处理措施保证该做法的工程质量可靠。5.4根据当地的气候条件，合理进行了施工组织，首先进行上部结构施工，将混凝土浇筑施工时间安排在气候封冻期之前进行，待当地气候不适应混凝土浇筑时，再进入地下部分的逆作法取土工作，实现的施工工期的延长，为保证总体工期的实现提供了有效的技术保障。