一、工程概況

隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，地下空間開發(fā)已成為城市發(fā)展的熱點(diǎn)之一，逆作法施工在上海等其他城市建設(shè)工程中已得到大量應(yīng)用。建筑深基坑逆作法是指地面以下各層梁柱、板等結(jié)構(gòu)自上而下或上下同步施工，以往的逆作法施工，一般都采用以地下連續(xù)墻做圍護(hù)結(jié)構(gòu)，又做地下室外墻的“二墻合一”形式，工藝較為成熟，但為了有效地降低工程投資，建設(shè)單位和設(shè)計(jì)又會(huì)在綜合考慮基坑技術(shù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)等綜合因素后，在圍護(hù)體系的設(shè)計(jì)中放棄造價(jià)昂貴的地下連續(xù)墻圍護(hù)體系，選擇更為經(jīng)濟(jì)的排樁圍護(hù)體系。

1.2 工程概況

1.2.1建筑結(jié)構(gòu)概況

本工程為慈溪市工業(yè)品批發(fā)市場二期（慈溪財(cái)富中心）工程，位于浙江慈溪市工業(yè)品批發(fā)市場一期南側(cè)，西靠新城大道，北臨329國道，與市行政中心隔路相望。本工程總用地面積約24339㎡，總建筑面積197856㎡，主要由五幢30層高層住宅組成，底部通過5層商業(yè)用裙房連成整體，三層地下室用于地下車庫和設(shè)備機(jī)房。建成后的財(cái)富中心將是一座集購物、休閑、娛樂、餐飲、居住、商務(wù)辦公等多項(xiàng)功能于一身的中心區(qū)高檔商住綜合體。

1.2.2周邊環(huán)境

工程地處慈溪市市中心，周邊環(huán)境比較復(fù)雜，東側(cè)紅線外為長春幼兒園；南側(cè)緊鄰勵(lì)家路；西側(cè)與新城大道相鄰；北側(cè)和西北側(cè)為慈溪市工業(yè)品批發(fā)市場(距離基坑最近為8m)，分別為三層和四層混凝土結(jié)構(gòu)；東北側(cè)為磚混二~三層的民宅。

1.2.3水文地質(zhì)條件

場地地處第四紀(jì)濱海淤積平原，基坑開挖深度范圍內(nèi)所涉及土層主要為1-0、1-1、2-1、2-2、2-3層土，基底設(shè)置于2-3層泥質(zhì)粉質(zhì)粘土中，開挖深度范圍內(nèi)地基土性質(zhì)總體較差，淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土強(qiáng)度低，易于流變，開挖時(shí)易產(chǎn)生蠕變和側(cè)向變形，2-1層中的粉土夾層和2-2層粉土通過局部與地表水體的聯(lián)系可能會(huì)產(chǎn)生較大涌水量�？拥滓韵碌�5層土為沖糊相對(duì)較硬粘性土，物理力學(xué)性質(zhì)較好，宜作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁端嵌固層使用，7層土由7-1層中細(xì)砂、7-2層粉質(zhì)粘土和7-3層粘土協(xié)力組成，9-3層為上侏羅統(tǒng)大爽組中風(fēng)化火山沉積巖，巖性以青灰雜灰棕色、含礫凝灰質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖質(zhì)較硬的角礫凝灰?guī)r為主。

二、工程難點(diǎn)與施工特點(diǎn)分析

2.1超深基坑逆作法施工采用排樁圍護(hù)體系，無類似工程經(jīng)驗(yàn)借鑒

本工程支護(hù)結(jié)構(gòu)采用以鉆孔灌注樁+水泥土攪拌樁圍護(hù)墻，梁板為水平支撐的逆作法施工方法。目前采用鉆孔灌注樁排樁圍護(hù)的逆作法一般用于地下二層的基坑工程中，本工程是首次在地下三層的基坑中采用排樁圍護(hù)的逆作法施工工程（基坑開挖深度為13.25m），沒有類似工程案例，缺乏施工經(jīng)驗(yàn)。以往的逆作法施工，一般都采用以地下連續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)并兼作地下室外墻的“兩墻合一”形式，施工工藝較為成熟。而本工程的超深基坑施工則采用鉆孔灌注樁作為圍護(hù)的擋土結(jié)構(gòu)，如何解決圍護(hù)墻與外墻結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)的防水及結(jié)構(gòu)水平傳力是面臨的問題與難點(diǎn)，還需要在實(shí)踐中探索。

2.2本工程周邊環(huán)境復(fù)雜，安全文明施工要求高

本工程地處慈溪中心城區(qū)，場地西北兩側(cè)緊鄰工業(yè)品批發(fā)市場(最小距離僅8m左右)，東南兩側(cè)與群豐村民宅、幼兒園及農(nóng)貿(mào)市場也僅有一路之隔，本工程的基坑屬于一級(jí)基坑，環(huán)境保護(hù)要求非常高。采用逆作法確保了基坑變形相對(duì)較小，而且下部結(jié)構(gòu)在頂板封閉后進(jìn)行，工程施工噪音、光污染、揚(yáng)塵污染等對(duì)周邊居民的影響相對(duì)比較小。通過非常嚴(yán)格的施工技術(shù)和管理措施，滿足了中心城區(qū)對(duì)安全文明施工的要求。

2.3施工場地非常狹窄，施工部署難度大

本基坑地下室外墻距圍墻較近(北側(cè)僅為2.8m)，基坑外側(cè)道路無法環(huán)通，施工場地極為狹小，基本的施工設(shè)備、操作空間都很難布置，各階段的施工作業(yè)如何合理利用B0板作為車輛行走場地，因地制宜排布取土口、行車路線及材料堆場是逆作法施工平面布署的關(guān)鍵，也是充分體現(xiàn)逆作法工藝優(yōu)越所在。

三、地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

3.1排樁圍護(hù)體系

3.1.1鉆孔灌注樁

圍護(hù)鉆孔灌注樁共481根，為樁徑Ф1000mm@1200鉆孔灌注樁，混凝土為水下C30。樁長基本為28m，鉆孔灌注樁鋼筋全長配置，主筋采用26Φ28HRB400級(jí)鋼筋，樁下部5m處配筋為13Φ28，混凝土強(qiáng)度為水下C30。

3.1.2止水帷幕

止水帷幕采用3Φ850@1200單排三軸水泥土攪拌樁，整圓套打，樁長23m。三軸攪拌樁水泥為普通硅酸鹽水泥#42.5，水泥摻量（即消耗水泥重量和被加固土體重量的百分比）20%，土體容重統(tǒng)一取18KN/m3,水灰比1.5。

3.1.3高壓旋噴樁和坑內(nèi)加固

灌注樁和攪拌樁止水帷幕之間采用旋噴樁封閉，旋噴樁采用二重管工藝施工。旋噴樁直徑800mm，樁長約為14m。水泥摻量350kg/m。旋噴樁樁位偏差不大于50mm，垂直度偏差不大于1/200�；�坑北側(cè)、西側(cè)由于承臺(tái)挖深較深以及部分電梯深坑，均采用∅800@600旋噴樁加固。

3.2水平支承體系

本工程利用主體結(jié)構(gòu)B0、B1和B2板作為支護(hù)結(jié)構(gòu)的第一、第二和第三道水平支撐系統(tǒng)。B0板為梁板結(jié)構(gòu)，框架梁截面為400×700和500×1000，板厚為250mm。B1和B2板框架梁截面為400×700和250×500，板厚為150mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40。

為了讓施工有足夠的作業(yè)場地，設(shè)計(jì)利用B0板在施工期間作為施工作業(yè)平臺(tái)，允許挖土機(jī)械和土方車輛在頂板上開行，但需在設(shè)計(jì)均布荷載和集中荷載的允許范圍之內(nèi)，保證主體結(jié)構(gòu)的安全。設(shè)計(jì)B0板荷載不大于25kN/m，土方車輛載重限額為20t。第二、三道逆作B1、B2板的施工荷載不大于2.5kN/m，施工車輛開行路線按照施工方案確定。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為消防車道處可利用原結(jié)構(gòu)板，其承載力滿足施工要求，其他不滿足部分則對(duì)B0板進(jìn)行加固，形成挖土車輛開行回車通道。

3.3豎向支承體系

逆作施工豎向支撐構(gòu)件采用“一柱一樁”（即鋼格構(gòu)柱和立柱下鉆孔灌注樁），立柱的平面布置與主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相結(jié)合，位于縱橫軸線相交處，鋼格構(gòu)柱截面為550×550，鋼料為Q345B，角鋼為180×180×18，立柱樁利用Φ1000工程樁，對(duì)Φ800的工程樁采用上端3m范圍擴(kuò)徑的方法。立柱樁的垂直度設(shè)計(jì)要求偏差均控制在1/300以內(nèi)。

四、排樁圍護(hù)超深基坑逆作法核心施工技術(shù)

4.1整體施工方案

工程采用鉆孔灌注樁+結(jié)構(gòu)梁板替代水平支撐+主樓順做+裙樓逆作的施工方法，即在基坑開挖階段采用鉆孔灌注樁檔土結(jié)合外側(cè)三軸水泥土攪拌樁止水、中間高壓旋噴樁注漿作為基坑圍護(hù)體；結(jié)構(gòu)梁板作為水平支撐，通過在鉆孔灌注樁和外墻首層結(jié)構(gòu)設(shè)置混凝土支撐、地下層結(jié)構(gòu)設(shè)置混凝土板帶撐形成水平傳力體系；一柱一樁作為基坑的豎向支撐體系，一柱一樁的鋼格構(gòu)柱在順做階段外包混凝土形成永久的結(jié)構(gòu)柱；裙樓地下各層水平結(jié)構(gòu)采用由上而下的逆作施工方法，待大底板澆搗完成后，南北側(cè)主樓采用由下而上順做的施工方法。

4.2 施工平面布署

基坑成L字型布置，東西向最長為150多米，南北向基本為140m，為便于控制基坑暴露時(shí)間和人力、物力的翻轉(zhuǎn)流水，根據(jù)原結(jié)構(gòu)后澆帶劃分共分為9個(gè)流水搭接段，其中南北側(cè)主樓順作區(qū)域作為主要取土口。

出土口根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及現(xiàn)場分區(qū)平均布置，應(yīng)著重考慮每個(gè)取土口面積同時(shí)兼顧B0板交通組織布置。本工程利用南北側(cè)主樓及電梯井、高跨區(qū)域做為取土口，每個(gè)取土口面積基本根據(jù)柱網(wǎng)間距控制在8m×8m，挖土機(jī)械取土區(qū)域?yàn)?00~1000m2，考慮到土層條件及挖機(jī)臂長作業(yè)半徑，取土口布置間距為25m~40m。

由于場地狹小，首層板同時(shí)作為施工車輛行走及材料堆場(施工荷載按2.5t/m2考慮)，施工道路在布置時(shí)應(yīng)確保通暢并形成環(huán)路。B0板完成后設(shè)置定型化工具圍檔并標(biāo)明車輛行走指示方向，對(duì)于B0板高低板差處按1:8設(shè)置混凝土坡道，西側(cè)大門降板區(qū)域則通過現(xiàn)澆臨時(shí)混凝土板確保周邊場地和B0板的有效連接。

上部結(jié)構(gòu)開始施工后，由于西側(cè)主樓為剪力墻結(jié)構(gòu)，則主要利用南側(cè)降板區(qū)域作為裙房階段主要行車路線，裙房內(nèi)柱距基本為8.6m×8.6m，施工車輛按指定路線在裙房B0板上行走。

4.3井點(diǎn)降水施工

根據(jù)工程勘察資料及降水試驗(yàn)，預(yù)計(jì)在每250平方米中需設(shè)置一口降水井。施工現(xiàn)場面積約為18000平方米，扣除可能土體加固位置，并考慮到降水井的損耗以及在布置降水井時(shí)需避開洞口和立柱，共在基坑內(nèi)布置71口深井，本工程無需降承壓水。

在深井中用真空聚水，深井水泵抽水達(dá)到基坑降水和土體排水固結(jié)的目的，使基坑內(nèi)被動(dòng)土壓力增強(qiáng)，減少圍護(hù)墻的根部位移，為基坑開挖創(chuàng)造有利條件，提高降水效率，尤其是前期降水的效率，增加圍護(hù)墻內(nèi)側(cè)土體側(cè)向壓力，在井管上設(shè)置上、下雙濾頭，確保降水標(biāo)高達(dá)到基坑底標(biāo)高0.5m以下。

4.4土方開挖

本工程采用南北主樓順作，裙樓逆作的方法進(jìn)行施工。逆作法施工取土口的合理布置對(duì)挖進(jìn)度來說尤為重要，在基坑土方開挖階段，利用南北側(cè)主樓開孔順作區(qū)域布置混凝土支撐做為主要取土口，并利用結(jié)構(gòu)樓梯、電梯井、高跨區(qū)域共計(jì)10處作為逆作法暗挖土階段的取土口。每層土方開挖由北向南依次進(jìn)行，并在南北側(cè)預(yù)留10m盆邊土，東西方向土方盆式、分塊、對(duì)稱開挖，盆邊留土按分區(qū)、分塊、對(duì)稱、平衡原則進(jìn)行抽條開挖并及時(shí)澆搗混凝土墊層。

工況一：盆式放坡大開挖第一皮土。

由北向南明挖第一皮土至B0板向下1.5m(-2.15m)，北側(cè)靠近商都按1：2分兩級(jí)放坡并預(yù)留10m盆邊土，盆式開挖至標(biāo)高后隨即分塊澆搗混凝土墊層。

工況二：施工B0板，形成第一道支撐體系。

墊層達(dá)到一定強(qiáng)度后搭設(shè)1.5m短排架，施工首層B0板結(jié)構(gòu)，高層區(qū)域支撐直接在墊層上進(jìn)行底模鋪設(shè)，地下室外墻和圍護(hù)樁之間用混凝土支撐連接。

工況三：盆式暗挖第二皮土。

待B0板結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%拆模后進(jìn)行第二層土的暗挖作業(yè)，南北側(cè)的10米范圍邊坡土按1:1.5分兩級(jí)放坡至-7.1m，再根據(jù)總體流程由北向南開盆式開挖至B0板向下1.5（即-7.10m），該層土采取小挖機(jī)將土方翻運(yùn)至各取土口，再由長臂挖機(jī)從取土口掏土，直接裝車運(yùn)出場外，隨即進(jìn)行150厚墊層施工。

工況四：施工B1板，在基坑內(nèi)形成第二道支撐體系。

墊層混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后搭設(shè)短排架施工B1板及高層區(qū)域第二層砼支撐結(jié)構(gòu)，板塊順序由北向南，施工順序：B1-1區(qū)→B1-9區(qū)，地下室外墻與圍護(hù)灌注樁用板帶撐連接，形成基坑內(nèi)的第二道水平支撐系統(tǒng)。

工況五：待B1板達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%后進(jìn)行第三層土的開挖，基坑四周的10米范圍邊坡按1：1.5分兩級(jí)放坡至-10.70m，中心區(qū)域由-7.10m開挖至B2板向下1.5m（即-10.70m），澆搗150厚墊層施工。

工況六：施工B2板結(jié)構(gòu)及高層區(qū)域第三層砼支撐，施工順序同樣由北向南進(jìn)行，形成第三道水平支撐；

工況七：南北高層區(qū)域暗挖至底板底標(biāo)高-13.25m，分區(qū)施工墊層及底板。

工況八：順做永久結(jié)構(gòu)的豎向支承系統(tǒng)，分層拆除高層明挖區(qū)域各層支撐，并施工高層區(qū)域結(jié)構(gòu)；

工況九：封閉B0臨時(shí)開洞區(qū)域，并鑿除B0、B1、B2板臨時(shí)封閉洞口；

4.5 一柱一樁調(diào)垂技術(shù)

本工程由于主體結(jié)構(gòu)柱截面較小，一柱一樁垂直度控制要求較高，故采用校正架及測斜管調(diào)垂法進(jìn)行垂直度調(diào)整。本系統(tǒng)分為兩個(gè)主要部分，一個(gè)是校正架機(jī)械調(diào)控裝置，另一個(gè)是測斜儀。

4.6節(jié)點(diǎn)處理技術(shù)

4.6.1梁柱節(jié)點(diǎn)加腋

由于框架柱截面尺寸為850×850,格構(gòu)柱尺寸為550×550，框架梁鋼筋無法正常穿過格構(gòu)柱，采取柱邊按1：6加腋措施進(jìn)行施工。當(dāng)框架梁施工在電梯井和樓梯等位置受尺寸限制而不允許進(jìn)行加腋處理時(shí)，施工時(shí)可適當(dāng)對(duì)格構(gòu)柱角鋼或綴板作開孔處理供鋼筋穿過。

4.6.2梁高低跨加腋

由于B0板結(jié)構(gòu)梁板各處高差較多，為保證結(jié)構(gòu)樓板的水平傳力，采取不同標(biāo)高梁高低跨加腋措施進(jìn)行施工。

4.6.3倒置埋件

本工程有部分框架柱為異形柱，梁柱節(jié)點(diǎn)內(nèi)鋼筋無法按常規(guī)1:6加腋方法順利穿過格構(gòu)柱，采取柱頂設(shè)置倒置埋件的方法，倒置埋件采用Ø28鋼筋和10mm鋼板穿孔塞焊完成，在實(shí)際施工過程中得到了較好的效果。

4.6.4邊跨框架梁與圍護(hù)墻的連接

水平結(jié)構(gòu)與“兩墻合一”地下連續(xù)墻等圍護(hù)墻體的連接，根據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況主要采用鉸接接頭等形式，如預(yù)埋鋼筋接駁器和預(yù)埋鋼筋連接等形式。而水平結(jié)構(gòu)與臨時(shí)圍護(hù)體的連接，常規(guī)逆作施工地下各層結(jié)構(gòu)的邊跨位置須內(nèi)退結(jié)構(gòu)外墻一定距離，逆作施工結(jié)束后，結(jié)構(gòu)外墻和相鄰的結(jié)構(gòu)梁板一道澆筑，而本工程水平結(jié)構(gòu)和外部圍護(hù)體的連接體在各層梁板施工時(shí)一次性完成，實(shí)用性較高。

地下室外墻距離圍護(hù)樁為80cm，將每層外墻暗梁進(jìn)行了加強(qiáng)處理，逆作施工階段，圍護(hù)和首層結(jié)構(gòu)通過混凝土支撐、圍護(hù)和地下層結(jié)構(gòu)通過砼板帶撐連接以傳遞水平支撐力。

4.6.5框加柱、剪力墻鋼筋連接

本工程在一柱一樁垂直度施工精度較高的前提下，采用一種全新的插筋方式，即在施工首層結(jié)構(gòu)板時(shí)先預(yù)留一段向下的柱鋼筋，施工第二層結(jié)構(gòu)板時(shí)，設(shè)置一根通長鋼筋，上用接駁器連接首層板的預(yù)留柱鋼筋，同時(shí)再向下預(yù)留下一層的柱鋼筋，此方法相比于傳統(tǒng)的逆作法插筋工藝，不僅節(jié)約了鋼筋原材料，減少了施工工序，提高了施工效率，同時(shí)也對(duì)施工質(zhì)量有著明顯的提升。

由于圍護(hù)墻和結(jié)構(gòu)外墻兩墻分開，逆作的施工工藝要求結(jié)構(gòu)外墻只能順作施工，在外墻內(nèi)退一定距離(一般L≥1.7m)沿外墻每跨設(shè)置臨時(shí)格構(gòu)柱。外墻在結(jié)構(gòu)層暗梁隨各層結(jié)構(gòu)在逆作階段完成，并在暗梁上下20cm高度內(nèi)預(yù)埋止水鋼板，待底板完成后再逐層上向順做各層外墻墻體結(jié)構(gòu)。

4.6.6框架柱、剪力墻模板支設(shè)

4.7逆作法施工通風(fēng)、照明技術(shù)

由于逆作施工采用從上而下的施工方法，為確保工人的正常生產(chǎn)和有一個(gè)良好的工作環(huán)境，為此在施工時(shí)對(duì)照明和通風(fēng)要求較高。慈溪財(cái)富中心采用灌注樁擋土，梁板作為水平支撐的逆作法施工，圍護(hù)邊梁和灌注樁之間有2～3米的空擋，再加上留設(shè)的多處取土口，相比采用地下連續(xù)墻逆作法施工，整個(gè)基坑施工的環(huán)境較好。地下一層挖土和結(jié)構(gòu)施工時(shí)基本可不用通風(fēng)設(shè)備。當(dāng)?shù)叵露�層和三層挖土�(xí)r，由于挖機(jī)產(chǎn)生的廢氣量大且距離首層樓板較高，廢氣難以排出，為此在各操作面需安裝6只大功率軸流風(fēng)扇用于排風(fēng)，使地下地上空氣形成對(duì)流，保持空氣新鮮，確保施工人員的身體健康。

地下施工照明采用防暴，防潮，亮度大的照明燈具，在各層樓板施工時(shí)，根據(jù)本工程柱距8.5×8.5米的條件，在每一跨內(nèi)預(yù)埋PVC管，待各層樓板混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度開始暗挖地下一層土方時(shí)，隨著挖土方向燈具及時(shí)跟進(jìn)安裝。

五、逆作法實(shí)施效果

5.1監(jiān)測效果評(píng)價(jià)

在基坑開挖前，我們對(duì)圍護(hù)側(cè)向位移、墻頂水平位移及沉降進(jìn)行了觀測，并在基坑外側(cè)布置建筑物、地下管線和地表沉降監(jiān)測點(diǎn)，并根據(jù)監(jiān)測單位提供的監(jiān)測數(shù)據(jù)：

(1)開挖至坑底時(shí)基坑圍護(hù)體的最大水平位移值僅為23mm；

(2)周邊建筑物、管線及路面未發(fā)生任何事故，未發(fā)生任何投訴和糾紛；

5.2社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益分析

慈溪財(cái)富中心基坑采用了鉆孔灌注樁+結(jié)構(gòu)梁板替代水平支撐+主樓順做+裙樓逆做的施工方法，整個(gè)工程地下三層，基坑面積達(dá)1.8萬m2，整個(gè)建筑面積近20萬m2,基坑平均開挖深度約為14m。在中心城區(qū)采取逆作法施工，避免基坑卸載變形過大而導(dǎo)致周邊環(huán)境的破壞；利用B0板作為施工場地，克服了施工場地極其狹窄的障礙；同時(shí)相對(duì)封閉的環(huán)境下進(jìn)行施工，極大程度上減少了光、塵和噪音污染對(duì)周邊環(huán)境的影響，在真正意義做到施工不擾民，取得了良好的社會(huì)效益。

慈溪財(cái)富中心工程打破了傳統(tǒng)采用地下連續(xù)墻施工的方法(以往排樁圍護(hù)最多使用在地下兩層結(jié)構(gòu))，采用鉆孔灌注排樁作為圍護(hù)，相比地下連續(xù)墻可節(jié)約500余萬元；結(jié)構(gòu)梁板代替臨時(shí)支撐，可大量減少支撐費(fèi)用(本工程相比順作節(jié)約臨時(shí)支撐費(fèi)用約750余萬元)，同時(shí)避免了順作支撐拆除、爆破對(duì)周邊環(huán)境的影響；利用格構(gòu)柱給結(jié)構(gòu)起到加勁作用，從而減小結(jié)構(gòu)斷面尺寸，節(jié)約直接工程費(fèi)

慈溪財(cái)富中心工程采用逆作法，提高了地下工程的安全性，大大節(jié)約工程造價(jià)，縮短施工工期，有效地防止周圍建筑物沉降，實(shí)現(xiàn)了綠色施工，充分地體現(xiàn)了逆作法工藝優(yōu)勢，取得了良好社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。