陳燦林，陳永斌，段尊成，李家富

(日照鋼鐵控股集團有限公司，山東 日照 276800)

0 引言

在礦山建設(shè)及冶煉工程建設(shè)過程中會遇到一些大規(guī)模的地下構(gòu)筑物，比如地下水池、旋流井、地下設(shè)備用房等，會面臨著深基坑工程的問題。由于工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件復(fù)雜多變、環(huán)境保護要求越來越高、基坑工程規(guī)模向超大面積和大深度方向發(fā)展、工期進度及資源節(jié)約等開發(fā)條件要求日益復(fù)雜，與傳統(tǒng)的深基坑施工方法相比，逆作法施工具有保護環(huán)境、節(jié)約社會資源、縮短建設(shè)周期等諸多優(yōu)點，它克服了常規(guī)臨時支護存在的諸多不足之處，是進行可持續(xù)發(fā)展的地下空間施工和建設(shè)節(jié)約型工程的有效技術(shù)手段。

1 逆作法施工技術(shù)原理

逆作法施工技術(shù)的原理是將建筑地下結(jié)構(gòu)自上往下逐層施工，即沿建筑物地下室四周施工連續(xù)墻或密排樁，作為地下室外墻或基坑的圍護結(jié)構(gòu)，同時建筑物內(nèi)部的有關(guān)位置澆筑或打下中間支承樁和柱，作為施工期間于底板封底之前承受上部結(jié)構(gòu)自重和施工荷載的支撐，從而組成逆作的豎向承重體系，隨之從上向下挖一層土方，澆筑一層地下室梁板結(jié)構(gòu)，當(dāng)達到一定強度后，即可作為圍護結(jié)構(gòu)的內(nèi)水平支撐，以滿足繼續(xù)往下施工的安全要求。與此同時，由于地下室頂面結(jié)構(gòu)的完成，也為上部結(jié)構(gòu)施工創(chuàng)造了條件，所以也可同時逐層向上進行地上結(jié)構(gòu)的施工。

2 逆作法施工工藝

2.1 逆作法施工分類

因各工程的地質(zhì)條件和四周環(huán)境差異，以及施工要求的不同，逆作法施工主要分為全逆作法、半逆作法、部分逆作法、分層逆作法四類。

1)全逆作法：利用地下各層鋼筋混凝土肋形樓板，對四周圍護結(jié)構(gòu)形成水平支撐；在逆作地下結(jié)構(gòu)的同時，還可以進行地上結(jié)構(gòu)的施工(見圖1)。

圖1 全逆作法示意圖

2)半逆作法：利用地下各層鋼筋混凝土肋形樓板中先期澆筑的交叉格形肋梁，對圍護結(jié)構(gòu)形成框格式水平支撐，待土方開挖完成后，再二次澆筑肋形樓板(見圖2)。

圖2 半逆作法示意圖

3)部分逆作法：利用基坑內(nèi)四周暫時保留的局部土方對四周圍護結(jié)構(gòu)形成水平抵擋，抵消側(cè)向土壓力所產(chǎn)生的一部分位移。在基坑中部按正作法施工，基坑邊四周用逆作法，這種方法也叫盆狀開挖逆作法(見圖3)。

圖3 部分逆作法示意圖

4)分層逆作法：此方法與上述各種所述的逆作法不同，主要是針對四周圍護結(jié)構(gòu)，采用分層逆作，不是一次整體施工完成。分層逆作四周的圍護結(jié)構(gòu)是采用土釘墻，采用這種分層逆作法造價較低，施工速度快，但對土質(zhì)要求相對較高(見圖4)。

2.2 逆作法施工程序

根據(jù)逆作法的工藝原理，逆作法施工的基本程序：圍護結(jié)構(gòu)施工→中間支承柱施工→地下結(jié)構(gòu)-1層挖土、頂板及內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工→地下結(jié)構(gòu)-2層挖土、梁板及內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工(此時地下結(jié)構(gòu)和地上結(jié)構(gòu)可同時施工)→地下結(jié)構(gòu)-n層挖土、梁板及內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工→地下結(jié)構(gòu)底板封底并養(yǎng)護至設(shè)計強度→繼續(xù)進行地上結(jié)構(gòu)施工，直至工程結(jié)束[1]。

3 逆作法技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢探討與分析

3.1 逆作法施工技術(shù)優(yōu)勢分析

傳統(tǒng)施工地下工程的方法是敞開式明挖施工，即大開口放坡開挖，或用支護結(jié)構(gòu)圍護后垂直開挖，挖至設(shè)計標(biāo)高后澆筑鋼筋混凝土底板，再由下而上逐層施工各層地下室結(jié)構(gòu)，待地下結(jié)構(gòu)完成后再進行地上結(jié)構(gòu)施工。但對于深度大、地質(zhì)條件差、周邊環(huán)境復(fù)雜的地下工程，用上述傳統(tǒng)方法施工存在一些問題。首先，支護結(jié)構(gòu)的設(shè)置存在一定困難，由于基坑很深，支護結(jié)構(gòu)的擋墻長度很大，費用大幅增加，尤其是基坑內(nèi)部支護結(jié)構(gòu)的支撐用量大，一方面需用大量大規(guī)格的鋼材，另一方面也增加了地下結(jié)構(gòu)施工的難度；其次，如用井點設(shè)備降低地下水時，水位的降低會引起土體固結(jié)，使周圍地面產(chǎn)生沉降，如不采取特殊措施，會危及基坑附近的建筑物、地下管線和道路等[2]。

與傳統(tǒng)施工方法比較，用逆作法施工地下結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢：①可使建筑物上部結(jié)構(gòu)的施工和地下基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工平行立體作業(yè)，在建筑規(guī)模大、上下層次多時，可大幅縮短工期。②受力良好合理，圍護結(jié)構(gòu)變形量小，對鄰近建筑的影響小。③施工可少受風(fēng)雨影響，且土方開挖可較少或基本不占總工期，也可節(jié)省土方挖填費用。④最大限度利用地下空間，擴大地下建筑面積，可節(jié)省地下結(jié)構(gòu)外墻工程費用。⑤一層結(jié)構(gòu)平面可作為工作平臺，不必另外架設(shè)開挖工作平臺與內(nèi)撐，大幅削減了支撐和工作平臺等大型臨時設(shè)施，減少了施工費用。⑥逆作結(jié)構(gòu)的自身荷載由立柱直接承擔(dān)并傳遞至地基，減少了大開挖時卸載對持力層的影響，降低了基坑內(nèi)地基回彈量，使底板設(shè)計趨向合理，有利于結(jié)構(gòu)抵抗外力作用。⑦可簡化基坑的施工工序，有明顯的經(jīng)濟效益。

4.2 逆作法技術(shù)應(yīng)用探討

根據(jù)工程實踐逆作法施工已形成多種方法，但在施工時，逆作方法的選擇也是很重要的，選擇不好，就會延誤工期，加大工程的費用，有時還會造成工程事故，給工程帶來不應(yīng)有的損失。

采用逆作法施工工藝，必須具備兩個基本條件：①其施工用圍護結(jié)構(gòu)原則上應(yīng)該是永久性的，而且是作為建筑物主體受力結(jié)構(gòu)的一部分，一般采用的是地下連續(xù)墻作圍護，并于內(nèi)部施工時再覆以內(nèi)襯，成為一種復(fù)合受力的結(jié)構(gòu)。②必須采用“一樁一柱”的基礎(chǔ)，每根樁必須能承受上部和地下結(jié)構(gòu)自重，以及施工設(shè)施、施工荷載等各種荷載[3]。

逆作方法的選擇主要考慮的幾個重要因素：①基坑深度。地下越深，施工的難度越大，選用逆作法施工，首要考慮的是地下深度問題。②工程地質(zhì)。在確定逆作方法前，必須對工程地質(zhì)進行詳細地勘察，切忌簡單憑經(jīng)驗從事。比如地質(zhì)較好，但四周環(huán)境較差，可采用簡單可行的逆作方法；地質(zhì)較差，雖然四周環(huán)境較好，必須采用可靠的逆作方法。③地下水影響。地下水對基坑開挖的影響很大，在基坑開挖中不論采用何種逆作方法，都不能忽視水文地質(zhì)勘察工作，所以一定要在施工前將地下水的形成及種類調(diào)查清楚，以便選用合適的止水方案和降水措施，以保證逆作施工時，不出現(xiàn)因地下水因素造成的基坑坍塌。④周邊環(huán)境影響?；铀闹艿沫h(huán)境也是決定選用逆作方法的重要因素，四周的環(huán)境除了地上建筑距基坑的距離之外，對地下各類管線、電纜等調(diào)查也特別重要，以防因逆作施工破壞四周的地下工程，對基坑產(chǎn)生次生災(zāi)害。⑤工程工期要求緊，縮短施工工期對工程有特別重要的意義或具有巨大經(jīng)濟效益時，宜選用逆作法施工。

5 結(jié)語

近年來，地下工程施工技術(shù)的發(fā)展尤為迅速，也出現(xiàn)不少新的施工方法，其中逆作法就是發(fā)展起來的一種新技術(shù)。實踐證明，逆作法施工技術(shù)可適用于較深基坑且對圍護結(jié)構(gòu)的水平變形有嚴格限制的工程，可用于施工環(huán)境困難、場地周圍建筑物密集的工程。推廣應(yīng)用逆作法，能夠提高地下工程的安全性，可大幅節(jié)約工程造價，縮短施工工期，防止周圍地基出現(xiàn)下沉，是一種很有發(fā)展前途和推廣價值的地下工程施工技術(shù)。