地下工程逆作法的施工技术

魏 巍 王会玲
　　（上海宝冶集团有限公司，上海 200941）
　　摘 要：地下工程逆作法工艺原理，施工要点,设计及适用范围做了简要的总结。
　　关键词：地下工程；逆作法；围护结构；施工技术

　　1 逆作法的工艺原理
　　地下工程在现代化城市的重要作用已经越来越被人们认识，世界上修筑的地下工程的城市越来越多，地下工程包括很多类型如地下铁道、地下停车场和地下商场等。然而地下铁道、地下停车场和地下商场等大型的建筑物一般建在人口密集，建筑物众多的市区。而地下工程传统的施工方法是开敞式施工，即地下工程结构的土方采用放坡开挖或在围护结构支护条件下垂直开挖，土方开挖到设计标高后，
　　地下工程结构由下而上逐层施工直至顶板。这种施工在项目位于特殊环境下存在一定的局限性：第一，施工工期较长，影响市容和城市交通；第二，地下工程的围护结构变形仍能较大，不能保证项目周边的安全；第三，围护结构的临时支撑量大，增加项目的投资成本。
　　地下工程施工不可避免对交通和居民的正常生活造成一定的影响，所以施工时采用什么样施工技术使城市的生活不受影响或少受影响，乃是修筑地下工程时技术人员考虑和解决重大问题。
　　在这种情况下，人们提出“逆作法”。即地下结构随着土方开挖由上而下施工，用地下结构的梁板体系代替围护结构支撑，由于主体结构的梁板体系整体刚度大，达到既节约围护结构支撑同时又增加支撑的强度和整体性，从而达到控制基坑变形和节约项目投资的目的。
　　2 逆作法的优缺点
　　2.1 逆作法施工的优点
　　逆作法的施工优点是利用永久性地下连续墙或SMW工法桩等作为围护结构，刚度大，可使变形控制到最小限度（一般内变形约10～30mm）因而对临近建筑物及自身基坑结构影响很小，可保证邻近建筑物和地下管网的安全。
　　此施工技术适用范围比较广泛，它不仅适用
　　于地铁隧道工程、地下停车场和商场、地下过街道等工程；尤其适用于建筑四周有建筑群，周围场地比较狭小时逆做法优点十分突出，不仅解决场地问题而且可加快施工进度缩短施工工期。
　　2.2 逆作法施工的缺点
　　需先设置承受主体结构物自重的墙、柱（桩）及基础，施工较为复杂，工程造价高；地下工程需要在楼面下进行施工作业，作业条件差，工效较低；向下浇注混凝土需要较高的精度；一般地下工程用于粘性土、砂质土以及砂砾石层施工，不宜在承压水特大的粉质土、细砂土层使用。
　　3 逆作法的设计与施工
　　本文是针对地下二层商业街采取的施工方法，即先施工地下商业街的地下连续墙围护结构，然后逆作主体结构。由于一般建设地下商业街都是建在繁华的城市，按正常的施工是有很多局限性，因此在施工地下商业街要采取分块，分区逆作施工，既保证工程的进度又保证工程的施工质量，同时在繁华的城市建设此工程有很多管线要搬迁，要做好管线保护也是很重要的。
　　3.1 逆作法的设计
　　逆作法的设计由有资质的设计单位完成。设计的主要内容有：围护结构设计，桩基与支撑立柱设计，出料口（土、材料）、运输通道设计等。
　　3.1.1 围护结构的设计
　　围护结构一般采用地下连续墙，而采用地下连续墙的设计是因为地下连续墙是个成熟的施工工艺，且两墙合一，施工过程中震动小，对周围环境影响小，连续墙刚度大，采用两墙合一设计（围护墙和地下结构外墙合一），进一步增加了围护墙的刚度和强度，从而提高了基坑的安全系数。
　　由于围护墙又作为地下工程结构的外墙，因此要求连续墙的防水效果要好，且能承受一部分的竖向荷载。
　　3.1.2 立柱桩与立柱的选型
　　立柱桩尽量利用工程桩，立柱一般采用钢立柱，并在施工钻孔灌注桩时插入桩内，钢立柱有格构式、H型钢和钢管等型式。由于立柱要承受逆作上部的竖向荷载，因此立柱的垂直度要按正式工程构件开控制，特别是当它是结构的一部分时，这时水平位置和垂直度都要严格控制。
　　3.1.3 出料口及运输通道的设计
　　由于逆作法是先施工结构的梁板在进行土方的开挖，因此暗挖土方的出土效率对逆作施工的影响较大。出料口的选择要根据地下工程基坑周围的交通情况结合出入口开口、楼梯口等永久开口位置预留空间较大的出土口或在结构的板上预留临时的出土口待结构完成后在作封堵，满足地下工程土方开挖的要求。
　　3.2 逆作法的施工
　　3.2.1 逆作法的施工流程
　　逆作法施工程序，应根据工程地质和水文地质的情况而定。一般首先在主体结构外侧进行注浆以加固土体。然后做地下连续墙。待围护结构达到强度后，施工主体结构顶板、梁和柱的预留插筋。待上述主体结构施工完，作为结构的支撑系统。在做好的主体结构下做地下工程施工，如挖土方，下部结构的施工。施工人员作业转为地下施工，不影响地面上的正常交通。
　　整个工程的施工划分为三大施工阶段进行，各阶段的安排如下：
　　第一阶段：
　　☆施工区域封闭，区域内钻孔灌注桩、基坑围护结构地下连续墙施工，同时搬迁部分管线。
　　☆开挖首层土方，搬迁剩余管线，顶板结构及中间支撑施工。
　　☆修筑挡土墙，将搬迁管线铺设到位后回填土，恢复局部两侧机动车道通行。
　　第二阶段
　　☆暗挖下层土方，开挖顺序为先两侧后中间。
　　☆地下楼板、结构柱及中间支撑施工。
　　☆在施工地下二层时，利用立柱作为结构的支撑系统。
　　第三阶段
　　☆拆除顶板中间支撑，埋设中间管线后覆土并恢复路面，进行内部装饰施工。其施工工艺流程如下图4、5、6

　　3.2.2 逆作法的施工特点
　　逆作法的施工过程其实质就是地下工程结构的楼板代替普通支撑的一个深基坑的施工过程，它具有深基坑施工的一切特点。但与一般的深基坑施工相比较逆作法又具有不同的特点：
　　⑴基坑的安全性要求更高之所以采用逆作法最主要的目的是保护周边的建构筑物,反过来周边环境又给逆作法施工提出更高要求,比如降水，土方开挖的措施要求更严,工程监测的报警值要求更高,信息化施工反应要更快。
　　⑵土方施工为暗挖法土方暗挖要考虑到通风和照明,对通风和照明要求高。
　　⑶支撑为正式工程支撑为正式工程,要按正式工程的要求施工,预埋好各种预埋管、铁件等,预留好柱的插筋。
　　3.2.3 施工注意几点问题
　　⑴格构式、H型钢架或钢管柱与主体结构的楼板、梁及底板钢筋的连接形式处理。
　　⑵地下围护墙与主体结构的内衬墙的连接方式处理。
　　⑶浇注混凝土时要严格控制楼板，底板标高，并处理好梁和板交接处，梁与柱交接以及柱脚处的施工处理。
　　3.2.4 公共管线保护的内容及具体措施
　　⑴施工人员进入现场必须进行管线保护安全技术交底，加强职工管线保护意识，牢固树立“安全第一”的观念；
　　⑵对施工周边管线及建筑物保护实行昼夜监测。一旦发现异常，要增加检测频率，及时上报，同时启动应急预案，调整施工流向，采取有效的施工措施后再进行施工；
　　⑶在周边建筑物上设置沉降观察点，在施工前做好起始测量数据，在施工期间做到每天监测，以确保建筑物安全；
　　⑷严禁在有管线埋设的地面及附近地区，用空压机、风镐等振动机械施工；
　　⑸进入施工现场，主动协助甲方到各管线主管部门办好施工绿卡；
　　⑹重车进出道口，按有关规定做好地面保护硬地坪，或在道路口铺设钢板；
　　⑺钻机施工时，钻机机架与高架电缆间的安全距离必须保持5m以上。
　　4 逆做法施工技术要求
　　4.1 结构的施工技术要求
　　⑴优化施工方案，积极采用先进的施工工艺，科学安排施工进度，合理调配劳动力。
　　⑵做好技术交底及图纸会审。
　　⑶机械挖土前，先做好地下工程的管道和电缆等管线的搬迁和保护，防止在施工时破坏管线影响居民的正常生活，如有损坏军事光纤后果就更加严重。
　　⑷机械挖土时，保留20cm以上土体采用人工开挖，防止超深开挖和因此而破坏原状土。
　　⑸基坑开挖时，两人操作间距应大于2.5m，反铲间距离10m以上。
　　⑹挖土部署应注意路线优化,避免挖土机械设备重复行走，可能造成主体结构的损坏。
　　⑺土方开挖基坑内挖土应遵循分区、分层、分块、对称盆式的原则开挖，基坑内严禁相邻多区域大面积同时开挖，每区开挖至基底标高后及时浇筑垫层及基础底板，以减少基坑大面积暴露时间，控制基坑的回弹隆起。基坑周边土方应分段间隔对称开挖，分段长度不宜过长，每段开挖至基底并应立刻浇筑混凝土，方可开挖相临段土方。
　　⑻地下开挖土方的临时堆放点要设在预留洞口附近，便于上边的机械设备把土运出，节省施工时间。同时，预留洞口也是便于结构施工运输材料的主要通道。
　　⑼土方开挖过程中严禁机械碰撞围护体、工程桩、支撑、立柱及降水井点。挖土时宜先掏空立柱，避免承受不均匀的侧向土压力。
　　⑽由于混凝土浇注时内衬墙的不能一次打完，需要留施工缝。接缝处模板的高度应超过接缝的位置，超过的高度以100～200mm，以确保砼接缝的质量，但要留出浇捣口。
　　⑾上下两次砼浇灌时，施工缝处应进行凿毛，清除浮浆和松动的砂石层，并用清水冲洗干净，在施工缝处安装钢板止水带或膨胀橡胶止水条。在施工缝处的模板，外倾45度，并高于施工缝200mm，这样砼浇灌时可保证施工缝的砼密实。砼浇灌前用赛诺浆料接浆处理，施工缝处理必须认真，防止渗漏水的发生。郑州赛诺建材，专业从事工程内防水技术咨询，具有20年的工程水密封经验，及10年的世界500强的国际工程咨询背景。
　　4.2 工程监测
　　⑴水平垂直位移的量测
　　主要用于观测地下连续墙顶、立柱顶端、地下管线及邻近建筑物的水平位移及沉降。
　　⑵测斜主要目的是观测基坑开挖过程中地下连续墙及土体位移。
　　⑶围护墙外侧的土体测斜监测
　　⑷基坑隆起在基坑内布置一定数量的观测点，主要目的是观测基坑开挖过程中基底土体的隆起。作好现场各专业的协调工作，确保观测点在挖土过程中不被破坏。
　　5 安全措施
　　5.1 安全要求
　　⑴施工现场夜间施工时，必须确保足够亮度的夜间照明灯光，现场电工加强值班巡视及时修复损坏的照明设备及灯具，确保施工部位的照明需要。
　　⑵出土时进出车辆较多，要有专人指挥作业，作到井然有序以防忙中出错。
　　⑶机械与人工挖土保持大于机械大臂回转半径以上的安全距离，严禁人机同区工作，挖掘机械之间应保持一定的安全距离。
　　⑷土方施工机械和运输车辆在进场前要彻底的检修和保养，保证施工期间的正常运行。
　　⑸吊机放斗时要注意下面的施工人员安全。
　　⑹要在施工完的顶板上设安全保护栏杆，避免人员跌落。
　　⑺施工中如遇有地下障碍物（包括古墓、各种管道、管沟、电缆）和文物等立即暂停施工，及时上报有关部门，待妥善处理后方可继续施工。
　　5.2 安全预防措施
　　5.2.1 防止物体打击的措施
　　①进入现场的人员戴安全帽；
　　②交叉作业通道搭护头棚；
　　5.2.2 防止机械伤害事故的措施
　　①起重机的基础、安装和使用须符合生产厂家的规定，使用前应经检验合格，使用中定期检测；
　　②圆锯的传动部份应装防护罩。
　　③砂轮机应使用单向开关，砂轮须装不少于108°的防护罩和牢固的工件插架、严禁使用不圆、有裂纹和剩余部分不足25mm的砂轮；
　　④各种施工机械的安全防护装置必须齐全有效；
　　⑤经常保养机具，按规定润滑或换配件，所用刀具必须匹配，换夹具、刀具时一定要拔下电源插头；
　　⑥注意着装,不穿宽松服装操作电动工具，留长发者应带工作帽，不能带手套操作；
　　⑦打开机械的电源开关前，检查调整刀具的扳手是否取下，插头插入插座前先检查工具的开关是否关着；
　　⑧操作施工机具必须注意力集中，严禁疲劳操作；
　　5.2.3 防止高空坠落措施
　　⑴洞口、临边防护
　　①1.5m×1.5m以下的孔洞，应预埋长钢筋网或加固定盖板；1.5m×1.5m以上的孔洞，四周须设两道护身栏杆（高度大于1m），中间挂水平安全网；
　　②电梯井口须设刻度不低于1.2m的金属防护门，井道内首层和以上每隔四层设一道水平安全网封严；
　　③在安装正式楼梯栏杆、扶手前，须设两道防护栏或立挂安全网；回转式楼梯间中央的首层和以上每隔四层设一道水平安全网；
　　⑵室内施工高处作业防护：
　　①移动式操作平台应按相关规范进行设计，台面满铺木板，四周按临边作业要求设防护栏杆，并安装登高爬梯；
　　②凳上操作时，单凳只准站一人，双凳搭跳板，两凳间距不超过2m，只准站二人，脚手板上不准放灰桶；
　　③梯子不得缺档，不得垫高，横档间距以30cm为宜。
　　6 结 语
　　逆作法施工技术在一定的条件下有它的优越性，特别是在修筑地下工程。施工方面，特别是在洞内各层结构和土方开挖的施工中，完全是在围护墙和顶板结构掩护下作业，安全可靠，进度快，并且施工期间地面不会产生下沉现象。同时，由于自上而下的逆作法施工结构，所以可完成一层交付使用一层，发挥效益快，但顶板是在地面施工，不可避免会引起地下管线或地面建筑物的拆迁或改移，在一定的程度上可能影响地面的交通。
　　逆作法作为地下工程一种施工技术，设计和施工息息相关，必须密切配合，设计是施工的依据，施工是实现设计的保证，只有相辅相成，才能保证施工的顺利进行。
　　郑州赛诺建材有限公司是由具有丰富大型跨国公司工程服务背景的技术团队创建,是近年来建材领域迅速崛起的一支新军。自成立之日起就一直致力于研发高端工程材料，提供混凝土、砖石结构建筑物的防火、保温、隔热、防水、防腐、渗水、渗漏检测、加固及工业地坪的咨询、施工、维护等一体化服务，以其较高的性价比，创造性地解决了很多工程难题，受到工程界的普遍欢迎和好评。
　　郑州赛诺建材公司开发的背水一喷灵特种浆料，因其很高的粘结强度，抗渗性及高强度，高密度，特别适合地下工程渗漏的治理，无需把回填土挖开，只需在内部简单喷涂一下，即可消除渗漏，大大提高的渗漏治理的效率，提高的速度，降低了维护成本，尤其适合地下砖墙渗漏的治理.
　　郑州赛诺建材公司引入现代设计方法中的冗余设计理念，向最好处努力，向最坏处着想，针对目前，渗漏多发的现象，开发的MD改性聚合物防水涂料，具有一次施工，同时实现刚柔二重防水的特点，没有搭接缝，耐长期水泡，即使柔性防水层被破坏，也不会漏水，更不会窜水，具有裂纹的自动修复功能，大大降低了渗漏的发生的概率；即使混凝土基面被严重深度破坏，造成渗漏，但因为不会窜水，维修也很简单易行。避免防水系统整体崩溃的现象的发生。该产品尤其适合新建工程防水施工，大大提高防水的可靠性和安全性，防微杜渐，在项目初期，防漏于为然，是打造高品质的无渗漏工程理想选择。
　　郑州赛诺建材有限公司，工程水密封技术20年，技术的可靠性和耐久性得到了全国各地项目和时间的验证。电话：400-0371-713www.sainuogroup.com