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建筑工程中深基坑半逆作法技术的探讨
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前言
某大厦占地面积4200m2，总建筑面积40086m2，总高105. 9m，地上27层，地下2层，基础底标高为-10.700m。基础为钢筋混凝土箱形基础，下设混凝土灌注桩，基础平面尺寸66.1×55.7m。由于紧临城市要道，地下管网复杂，给基础施工方案的选择带来了限制。（参考《建筑中文网》）
一、土质情况
本工程场地从自然地坪至-18.600m为淤泥及淤泥质粘土，地表4m内含水率为23.7%～62.6%，土壤最大摩擦角为19.5°。其主要特点为：土质条件差，含水率高，渗透系数小，内聚力小。
二、基坑支护结构选择
由于场地狭窄，不允许大开挖。若采用锚杆，在软土地区可靠性低，施工复杂，工期长。经比较最后选用以地下连续墙作基坑护壁，以平衡土体保证地下连续墙稳定，待零层梁板施工完毕作为水平内支撑的半逆作法施工工艺，具有如下优点。
（1）利用地下连续墙作工程的承重结构墙体，能有效地降低工程造价。
（2）利用地下结构层梁板作围护结构的水平支撑，可节省坑内水平支撑费用。
（3）采用半逆作法施工，地面上下同时施工，可缩短施工工期，避免全逆作法施工出土量大的缺点。
（4）结构变形小，可确保原有建筑安全及交通、道路、管线不受影响。
（5）因地下连续墙封闭，采用大口井降水不影响周围设施。
三、半逆作法施工工艺
本工程半逆作法施工工艺流程如图1 所示。
四、工艺流程及主要施工方法
1. 地下连续墙施工方法
开挖土方前，用专用成槽机械（GZQ1250双钻成槽钻机）在所定导墙位置开挖一条狭窄深槽，用膨润土泥浆护壁。每次开挖一定长度（一个单元槽长3m～5m），挖至设计深度并清除沉淀的泥渣后，利用起重机械将钢筋骨架（俗称钢筋笼）放入充满泥浆的槽内，用导管法浇筑混凝土。混凝土由槽底部开始逐渐向上浇筑，将泥浆置换出来，浇至设计标高后一个单元段即告施工完毕，各单元墙段间相互连接，形成的地下连续墙既可挡土又可挡水。
2. 降水方式
基坑利用大口井降水，井深18m，抽水深度16.5m，采用20m扬程的潜水泵抽水，坑内共布置20口井。地下连续墙封闭后立即抽水，一周后即可开始挖土，随挖土逐步裁井。视出水量及降水情况，在浇筑底板混凝土前保持少量水井抽水，并做好底板混凝土施工后的封井处理。为避免由于坑内降水造成坑外水位下降而损伤周围建筑及管网，在地下连续墙外侧设置回灌井，并安排专人观测水位变化情况。若水位下降过大应及时灌入足够数量的水，以阻止因地下水流失造成地基下沉。
3. 土方开挖
土方开挖分二步三次进行，即第一步采用机械挖至-3.500m标高。第二步充分发挥机械化施工的优势，挖至正施部分基底标高。注意挖第二步时，控制标高视地下连续墙悬臂的最大允许应力值和变形量而定，注意保留平衡土体，并使坡角符合设计要求（图2）。挖至第二步后基槽呈盆状，基坑中心（正施部分）可挖至-10.700m的设计底标高。为便于逆施部分结构层支模，采用退踏放坡。第三次采用人工开挖。
4. 施工程序
地下1层（标高-3.500m）梁板混凝土浇筑完成后（逆施除外），按正常施工进行零层梁板及以上部分混凝土施工。待零层板达到100%设计强度标准值后， 再同时进行下部施工， 即开挖逆作部分平衡土体，由预留出土孔连续挖土至负1层板标高后浇筑混凝土。待混凝土强度达到100%设计强度标准值后，进行负2层逆作施工（图2）。
五、逆作支撑桩、柱施工
逆作支撑桩不仅在逆作状态下承受地上、地下楼层结构自重和全部施工荷载，而且该桩连柱也是工程正式结构桩。基桩采用桩径600mm、长28m的钻孔灌注桩，支撑桩采用钢格构柱，嵌入灌注桩内2000mm。应对基桩承载力及理论沉降做充分验算，以确保正、逆施工时变形一致。
六、地下连续墙与内部结构钢筋连接
为保证地下连续墙体与结构层板连接的整体性，先将连接面处混凝土表面凿毛，结构楼层水平钢筋与地下连续墙连接采用钻孔、插筋、CGM灌浆锚固连接技术。CGM灌浆料是一种具有高流动性、早强、高强、微膨胀性能的复合灌浆材料。对圆钢该材料粘结强度1d可达6.1MPa，螺纹钢可达31MPa，且1d膨胀率可达总膨胀率的80%以上。对于螺纹钢，钻孔长度为15倍钢筋直径，灌浆7d后可确保钢筋拔断而不拔出。施工简便易行，质量可靠。
七、逆作法施工区混凝土浇筑
由于逆作法施工后浇混凝土位于先浇混凝土的下部， 故应尽可能减少支撑系统沉降和结构变形，保证上下层混凝土连接紧密，并使混凝土空隙内的气体全部顺利排出。为此，在混凝土入口处模板随混凝土表面上升至顶部，逐步封浆，直墙模板顶部设喇叭口，在混凝土配合比设计时也考虑了微膨胀及预埋DN15钢管、压浆等措施。
八、垂直运输预留孔洞设置
由于采用半逆作法施工，±0.000结构梁板已完成，逆施部分土方及施工材料由上下贯通的垂直运输通道进出。本工程利用南侧车库坡道外运土方，并在北侧和东侧预留4m×3m孔洞，利用井架运输。
九、防水作法
地下连续墙及底板均采用抗渗混凝土，但槽段接头、地下连续墙与底板连接处、正施底板施工缝处和中间支撑桩穿透底板处都是防水薄弱环节。为此，在底板施工缝处加设德国罗美克斯注入式止水条，地下连续墙和底板内侧做1.5mm厚硅橡胶防水涂料，并在地下连续墙内侧浇筑200mm厚C20、P8钢筋混凝土内衬。
十、技术经济效益
1. 采用地下连续墙结构自支护的半逆作法施工工艺，不受土质条件限制，适用于土层复杂的软土地基。2. 在地下水位较高地区，能有效地避免由于施工降水而引起的地面沉降及相邻建筑物的沉降，尤其适用于城市建筑物稠密地区施工。
3. 由于采用连续墙作为地下围护及结构外墙，正施过程中以平衡土体来确保地下连续墙的稳定。逆施过程中以结构层作为内支撑，有效降低了工程造价，比传统的支护方式节约费用7%～11%。
4. 采用连续墙施工，降水不需完整的降排水系统，综合比较施工费用比传统作法降低5%～8%。 来源: 《建筑中文网》.
某大厦占地面积4200m2，总建筑面积40086m2，总高105. 9m，地上27层，地下2层，基础底标高为-10.700m。基础为钢筋混凝土箱形基础，下设混凝土灌注桩，基础平面尺寸66.1×55.7m。由于紧临城市要道，地下管网复杂，给基础施工方案的选择带来了限制。（参考《建筑中文网》）
一、土质情况
本工程场地从自然地坪至-18.600m为淤泥及淤泥质粘土，地表4m内含水率为23.7%～62.6%，土壤最大摩擦角为19.5°。其主要特点为：土质条件差，含水率高，渗透系数小，内聚力小。
二、基坑支护结构选择
由于场地狭窄，不允许大开挖。若采用锚杆，在软土地区可靠性低，施工复杂，工期长。经比较最后选用以地下连续墙作基坑护壁，以平衡土体保证地下连续墙稳定，待零层梁板施工完毕作为水平内支撑的半逆作法施工工艺，具有如下优点。
（1）利用地下连续墙作工程的承重结构墙体，能有效地降低工程造价。
（2）利用地下结构层梁板作围护结构的水平支撑，可节省坑内水平支撑费用。
（3）采用半逆作法施工，地面上下同时施工，可缩短施工工期，避免全逆作法施工出土量大的缺点。
（4）结构变形小，可确保原有建筑安全及交通、道路、管线不受影响。
（5）因地下连续墙封闭，采用大口井降水不影响周围设施。
三、半逆作法施工工艺
本工程半逆作法施工工艺流程如图1 所示。
四、工艺流程及主要施工方法
1. 地下连续墙施工方法
开挖土方前，用专用成槽机械（GZQ1250双钻成槽钻机）在所定导墙位置开挖一条狭窄深槽，用膨润土泥浆护壁。每次开挖一定长度（一个单元槽长3m～5m），挖至设计深度并清除沉淀的泥渣后，利用起重机械将钢筋骨架（俗称钢筋笼）放入充满泥浆的槽内，用导管法浇筑混凝土。混凝土由槽底部开始逐渐向上浇筑，将泥浆置换出来，浇至设计标高后一个单元段即告施工完毕，各单元墙段间相互连接，形成的地下连续墙既可挡土又可挡水。
2. 降水方式
基坑利用大口井降水，井深18m，抽水深度16.5m，采用20m扬程的潜水泵抽水，坑内共布置20口井。地下连续墙封闭后立即抽水，一周后即可开始挖土，随挖土逐步裁井。视出水量及降水情况，在浇筑底板混凝土前保持少量水井抽水，并做好底板混凝土施工后的封井处理。为避免由于坑内降水造成坑外水位下降而损伤周围建筑及管网，在地下连续墙外侧设置回灌井，并安排专人观测水位变化情况。若水位下降过大应及时灌入足够数量的水，以阻止因地下水流失造成地基下沉。
3. 土方开挖
土方开挖分二步三次进行，即第一步采用机械挖至-3.500m标高。第二步充分发挥机械化施工的优势，挖至正施部分基底标高。注意挖第二步时，控制标高视地下连续墙悬臂的最大允许应力值和变形量而定，注意保留平衡土体，并使坡角符合设计要求（图2）。挖至第二步后基槽呈盆状，基坑中心（正施部分）可挖至-10.700m的设计底标高。为便于逆施部分结构层支模，采用退踏放坡。第三次采用人工开挖。
4. 施工程序
地下1层（标高-3.500m）梁板混凝土浇筑完成后（逆施除外），按正常施工进行零层梁板及以上部分混凝土施工。待零层板达到100%设计强度标准值后， 再同时进行下部施工， 即开挖逆作部分平衡土体，由预留出土孔连续挖土至负1层板标高后浇筑混凝土。待混凝土强度达到100%设计强度标准值后，进行负2层逆作施工（图2）。
五、逆作支撑桩、柱施工
逆作支撑桩不仅在逆作状态下承受地上、地下楼层结构自重和全部施工荷载，而且该桩连柱也是工程正式结构桩。基桩采用桩径600mm、长28m的钻孔灌注桩，支撑桩采用钢格构柱，嵌入灌注桩内2000mm。应对基桩承载力及理论沉降做充分验算，以确保正、逆施工时变形一致。
六、地下连续墙与内部结构钢筋连接
为保证地下连续墙体与结构层板连接的整体性，先将连接面处混凝土表面凿毛，结构楼层水平钢筋与地下连续墙连接采用钻孔、插筋、CGM灌浆锚固连接技术。CGM灌浆料是一种具有高流动性、早强、高强、微膨胀性能的复合灌浆材料。对圆钢该材料粘结强度1d可达6.1MPa，螺纹钢可达31MPa，且1d膨胀率可达总膨胀率的80%以上。对于螺纹钢，钻孔长度为15倍钢筋直径，灌浆7d后可确保钢筋拔断而不拔出。施工简便易行，质量可靠。
七、逆作法施工区混凝土浇筑
由于逆作法施工后浇混凝土位于先浇混凝土的下部， 故应尽可能减少支撑系统沉降和结构变形，保证上下层混凝土连接紧密，并使混凝土空隙内的气体全部顺利排出。为此，在混凝土入口处模板随混凝土表面上升至顶部，逐步封浆，直墙模板顶部设喇叭口，在混凝土配合比设计时也考虑了微膨胀及预埋DN15钢管、压浆等措施。
八、垂直运输预留孔洞设置
由于采用半逆作法施工，±0.000结构梁板已完成，逆施部分土方及施工材料由上下贯通的垂直运输通道进出。本工程利用南侧车库坡道外运土方，并在北侧和东侧预留4m×3m孔洞，利用井架运输。
九、防水作法
地下连续墙及底板均采用抗渗混凝土，但槽段接头、地下连续墙与底板连接处、正施底板施工缝处和中间支撑桩穿透底板处都是防水薄弱环节。为此，在底板施工缝处加设德国罗美克斯注入式止水条，地下连续墙和底板内侧做1.5mm厚硅橡胶防水涂料，并在地下连续墙内侧浇筑200mm厚C20、P8钢筋混凝土内衬。
十、技术经济效益
1. 采用地下连续墙结构自支护的半逆作法施工工艺，不受土质条件限制，适用于土层复杂的软土地基。2. 在地下水位较高地区，能有效地避免由于施工降水而引起的地面沉降及相邻建筑物的沉降，尤其适用于城市建筑物稠密地区施工。
3. 由于采用连续墙作为地下围护及结构外墙，正施过程中以平衡土体来确保地下连续墙的稳定。逆施过程中以结构层作为内支撑，有效降低了工程造价，比传统的支护方式节约费用7%～11%。
4. 采用连续墙施工，降水不需完整的降排水系统，综合比较施工费用比传统作法降低5%～8%。 来源: 《建筑中文网》.
原文网址：http://www.pipcn.com/research/201008/14361.htm
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