地下工程逆作法的施工技術(shù)

魏 巍 王會(huì)玲
　　（上海寶冶集團(tuán)有限公司，上海 200941）
　　摘 要：地下工程逆作法工藝原理，施工要點(diǎn),設(shè)計(jì)及適用范圍做了簡要的總結(jié)。
　　關(guān)鍵詞：地下工程；逆作法；圍護(hù)結(jié)構(gòu)；施工技術(shù)

　　1 逆作法的工藝原理
　　地下工程在現(xiàn)代化城市的重要作用已經(jīng)越來越被人們認(rèn)識(shí)，世界上修筑的地下工程的城市越來越多，地下工程包括很多類型如地下鐵道、地下停車場和地下商場等。然而地下鐵道、地下停車場和地下商場等大型的建筑物一般建在人口密集，建筑物眾多的市區(qū)。而地下工程傳統(tǒng)的施工方法是開敞式施工，即地下工程結(jié)構(gòu)的土方采用放坡開挖或在圍護(hù)結(jié)構(gòu)支護(hù)條件下垂直開挖，土方開挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，
　　地下工程結(jié)構(gòu)由下而上逐層施工直至頂板。這種施工在項(xiàng)目位于特殊環(huán)境下存在一定的局限性：第一，施工工期較長，影響市容和城市交通；第二，地下工程的圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形仍能較大，不能保證項(xiàng)目周邊的安全；第三，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的臨時(shí)支撐量大，增加項(xiàng)目的投資成本。
　　地下工程施工不可避免對(duì)交通和居民的正常生活造成一定的影響，所以施工時(shí)采用什么樣施工技術(shù)使城市的生活不受影響或少受影響，乃是修筑地下工程時(shí)技術(shù)人員考慮和解決重大問題。
　　在這種情況下，人們提出“逆作法”。即地下結(jié)構(gòu)隨著土方開挖由上而下施工，用地下結(jié)構(gòu)的梁板體系代替圍護(hù)結(jié)構(gòu)支撐，由于主體結(jié)構(gòu)的梁板體系整體剛度大，達(dá)到既節(jié)約圍護(hù)結(jié)構(gòu)支撐同時(shí)又增加支撐的強(qiáng)度和整體性，從而達(dá)到控制基坑變形和節(jié)約項(xiàng)目投資的目的。
　　2 逆作法的優(yōu)缺點(diǎn)
　　2.1 逆作法施工的優(yōu)點(diǎn)
　　逆作法的施工優(yōu)點(diǎn)是利用永久性地下連續(xù)墻或SMW工法樁等作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，剛度大，可使變形控制到最小限度（一般內(nèi)變形約10～30mm）因而對(duì)臨近建筑物及自身基坑結(jié)構(gòu)影響很小，可保證鄰近建筑物和地下管網(wǎng)的安全。
　　此施工技術(shù)適用范圍比較廣泛，它不僅適用
　　于地鐵隧道工程、地下停車場和商場、地下過街道等工程；尤其適用于建筑四周有建筑群，周圍場地比較狹小時(shí)逆做法優(yōu)點(diǎn)十分突出，不僅解決場地問題而且可加快施工進(jìn)度縮短施工工期。
　　2.2 逆作法施工的缺點(diǎn)
　　需先設(shè)置承受主體結(jié)構(gòu)物自重的墻、柱（樁）及基礎(chǔ)，施工較為復(fù)雜，工程造價(jià)高；地下工程需要在樓面下進(jìn)行施工作業(yè)，作業(yè)條件差，工效較低；向下澆注混凝土需要較高的精度；一般地下工程用于粘性土、砂質(zhì)土以及砂礫石層施工，不宜在承壓水特大的粉質(zhì)土、細(xì)砂土層使用。
　　3 逆作法的設(shè)計(jì)與施工
　　本文是針對(duì)地下二層商業(yè)街采取的施工方法，即先施工地下商業(yè)街的地下連續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)，然后逆作主體結(jié)構(gòu)。由于一般建設(shè)地下商業(yè)街都是建在繁華的城市，按正常的施工是有很多局限性，因此在施工地下商業(yè)街要采取分塊，分區(qū)逆作施工，既保證工程的進(jìn)度又保證工程的施工質(zhì)量，同時(shí)在繁華的城市建設(shè)此工程有很多管線要搬遷，要做好管線保護(hù)也是很重要的。
　　3.1 逆作法的設(shè)計(jì)
　　逆作法的設(shè)計(jì)由有資質(zhì)的設(shè)計(jì)單位完成。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，樁基與支撐立柱設(shè)計(jì)，出料口（土、材料）、運(yùn)輸通道設(shè)計(jì)等。
　　3.1.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
　　圍護(hù)結(jié)構(gòu)一般采用地下連續(xù)墻，而采用地下連續(xù)墻的設(shè)計(jì)是因?yàn)榈叵逻B續(xù)墻是個(gè)成熟的施工工藝，且兩墻合一，施工過程中震動(dòng)小，對(duì)周圍環(huán)境影響小，連續(xù)墻剛度大，采用兩墻合一設(shè)計(jì)（圍護(hù)墻和地下結(jié)構(gòu)外墻合一），進(jìn)一步增加了圍護(hù)墻的剛度和強(qiáng)度，從而提高了基坑的安全系數(shù)。
　　由于圍護(hù)墻又作為地下工程結(jié)構(gòu)的外墻，因此要求連續(xù)墻的防水效果要好，且能承受一部分的豎向荷載。
　　3.1.2 立柱樁與立柱的選型
　　立柱樁盡量利用工程樁，立柱一般采用鋼立柱，并在施工鉆孔灌注樁時(shí)插入樁內(nèi)，鋼立柱有格構(gòu)式、H型鋼和鋼管等型式。由于立柱要承受逆作上部的豎向荷載，因此立柱的垂直度要按正式工程構(gòu)件開控制，特別是當(dāng)它是結(jié)構(gòu)的一部分時(shí)，這時(shí)水平位置和垂直度都要嚴(yán)格控制。
　　3.1.3 出料口及運(yùn)輸通道的設(shè)計(jì)
　　由于逆作法是先施工結(jié)構(gòu)的梁板在進(jìn)行土方的開挖，因此暗挖土方的出土效率對(duì)逆作施工的影響較大。出料口的選擇要根據(jù)地下工程基坑周圍的交通情況結(jié)合出入口開口、樓梯口等永久開口位置預(yù)留空間較大的出土口或在結(jié)構(gòu)的板上預(yù)留臨時(shí)的出土口待結(jié)構(gòu)完成后在作封堵，滿足地下工程土方開挖的要求。
　　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，應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)的情況而定。一般首先在主體結(jié)構(gòu)外側(cè)進(jìn)行注漿以加固土體。然后做地下連續(xù)墻。待圍護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到強(qiáng)度后，施工主體結(jié)構(gòu)頂板、梁和柱的預(yù)留插筋。待上述主體結(jié)構(gòu)施工完，作為結(jié)構(gòu)的支撐系統(tǒng)。在做好的主體結(jié)構(gòu)下做地下工程施工，如挖土方，下部結(jié)構(gòu)的施工。施工人員作業(yè)轉(zhuǎn)為地下施工，不影響地面上的正常交通。
　　整個(gè)工程的施工劃分為三大施工階段進(jìn)行，各階段的安排如下：
　　第一階段：
　　☆施工區(qū)域封閉，區(qū)域內(nèi)鉆孔灌注樁、基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻施工，同時(shí)搬遷部分管線。
　　☆開挖首層土方，搬遷剩余管線，頂板結(jié)構(gòu)及中間支撐施工。
　　☆修筑擋土墻，將搬遷管線鋪設(shè)到位后回填土，恢復(fù)局部兩側(cè)機(jī)動(dòng)車道通行。
　　第二階段
　　☆暗挖下層土方，開挖順序?yàn)橄葍蓚?cè)后中間。
　　☆地下樓板、結(jié)構(gòu)柱及中間支撐施工。
　　☆在施工地下二層時(shí)，利用立柱作為結(jié)構(gòu)的支撐系統(tǒng)。
　　第三階段
　　☆拆除頂板中間支撐，埋設(shè)中間管線后覆土并恢復(fù)路面，進(jìn)行內(nèi)部裝飾施工。其施工工藝流程如下圖4、5、6

　　3.2.2 逆作法的施工特點(diǎn)
　　逆作法的施工過程其實(shí)質(zhì)就是地下工程結(jié)構(gòu)的樓板代替普通支撐的一個(gè)深基坑的施工過程，它具有深基坑施工的一切特點(diǎn)。但與一般的深基坑施工相比較逆作法又具有不同的特點(diǎn)：
　　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護(hù)周邊的建構(gòu)筑物,反過來周邊環(huán)境又給逆作法施工提出更高要求,比如降水，土方開挖的措施要求更嚴(yán),工程監(jiān)測(cè)的報(bào)警值要求更高,信息化施工反應(yīng)要更快。
　　⑵土方施工為暗挖法土方暗挖要考慮到通風(fēng)和照明,對(duì)通風(fēng)和照明要求高。
　　⑶支撐為正式工程支撐為正式工程,要按正式工程的要求施工,預(yù)埋好各種預(yù)埋管、鐵件等,預(yù)留好柱的插筋。
　　3.2.3 施工注意幾點(diǎn)問題
　　⑴格構(gòu)式、H型鋼架或鋼管柱與主體結(jié)構(gòu)的樓板、梁及底板鋼筋的連接形式處理。
　　⑵地下圍護(hù)墻與主體結(jié)構(gòu)的內(nèi)襯墻的連接方式處理。
　　⑶澆注混凝土?xí)r要嚴(yán)格控制樓板，底板標(biāo)高，并處理好梁和板交接處，梁與柱交接以及柱腳處的施工處理。
　　3.2.4 公共管線保護(hù)的內(nèi)容及具體措施
　　⑴施工人員進(jìn)入現(xiàn)場必須進(jìn)行管線保護(hù)安全技術(shù)交底，加強(qiáng)職工管線保護(hù)意識(shí)，牢固樹立“安全第一”的觀念；
　　⑵對(duì)施工周邊管線及建筑物保護(hù)實(shí)行晝夜監(jiān)測(cè)。一旦發(fā)現(xiàn)異常，要增加檢測(cè)頻率，及時(shí)上報(bào)，同時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，調(diào)整施工流向，采取有效的施工措施后再進(jìn)行施工；
　　⑶在周邊建筑物上設(shè)置沉降觀察點(diǎn)，在施工前做好起始測(cè)量數(shù)據(jù)，在施工期間做到每天監(jiān)測(cè)，以確保建筑物安全；
　　⑷嚴(yán)禁在有管線埋設(shè)的地面及附近地區(qū)，用空壓機(jī)、風(fēng)鎬等振動(dòng)機(jī)械施工；
　　⑸進(jìn)入施工現(xiàn)場，主動(dòng)協(xié)助甲方到各管線主管部門辦好施工綠卡；
　　⑹重車進(jìn)出道口，按有關(guān)規(guī)定做好地面保護(hù)硬地坪，或在道路口鋪設(shè)鋼板；
　　⑺鉆機(jī)施工時(shí)，鉆機(jī)機(jī)架與高架電纜間的安全距離必須保持5m以上。
　　4 逆做法施工技術(shù)要求
　　4.1 結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)要求
　　⑴優(yōu)化施工方案，積極采用先進(jìn)的施工工藝，科學(xué)安排施工進(jìn)度，合理調(diào)配勞動(dòng)力。
　　⑵做好技術(shù)交底及圖紙會(huì)審。
　　⑶機(jī)械挖土前，先做好地下工程的管道和電纜等管線的搬遷和保護(hù)，防止在施工時(shí)破壞管線影響居民的正常生活，如有損壞軍事光纖后果就更加嚴(yán)重。
　　⑷機(jī)械挖土?xí)r，保留20cm以上土體采用人工開挖，防止超深開挖和因此而破壞原狀土。
　　⑸基坑開挖時(shí)，兩人操作間距應(yīng)大于2.5m，反鏟間距離10m以上。
　　⑹挖土部署應(yīng)注意路線優(yōu)化,避免挖土機(jī)械設(shè)備重復(fù)行走，可能造成主體結(jié)構(gòu)的損壞。
　　⑺土方開挖基坑內(nèi)挖土應(yīng)遵循分區(qū)、分層、分塊、對(duì)稱盆式的原則開挖，基坑內(nèi)嚴(yán)禁相鄰多區(qū)域大面積同時(shí)開挖，每區(qū)開挖至基底標(biāo)高后及時(shí)澆筑墊層及基礎(chǔ)底板，以減少基坑大面積暴露時(shí)間，控制基坑的回彈隆起。基坑周邊土方應(yīng)分段間隔對(duì)稱開挖，分段長度不宜過長，每段開挖至基底并應(yīng)立刻澆筑混凝土，方可開挖相臨段土方。
　　⑻地下開挖土方的臨時(shí)堆放點(diǎn)要設(shè)在預(yù)留洞口附近，便于上邊的機(jī)械設(shè)備把土運(yùn)出，節(jié)省施工時(shí)間。同時(shí)，預(yù)留洞口也是便于結(jié)構(gòu)施工運(yùn)輸材料的主要通道。
　　⑼土方開挖過程中嚴(yán)禁機(jī)械碰撞圍護(hù)體、工程樁、支撐、立柱及降水井點(diǎn)。挖土?xí)r宜先掏空立柱，避免承受不均勻的側(cè)向土壓力。
　　⑽由于混凝土澆注時(shí)內(nèi)襯墻的不能一次打完，需要留施工縫。接縫處模板的高度應(yīng)超過接縫的位置，超過的高度以100～200mm，以確保砼接縫的質(zhì)量，但要留出澆搗口。
　　⑾上下兩次砼澆灌時(shí)，施工縫處應(yīng)進(jìn)行鑿毛，清除浮漿和松動(dòng)的砂石層，并用清水沖洗干凈，在施工縫處安裝鋼板止水帶或膨脹橡膠止水條。在施工縫處的模板，外傾45度，并高于施工縫200mm，這樣砼澆灌時(shí)可保證施工縫的砼密實(shí)。砼澆灌前用賽諾漿料接漿處理，施工縫處理必須認(rèn)真，防止?jié)B漏水的發(fā)生。鄭州賽諾建材，專業(yè)從事工程內(nèi)防水技術(shù)咨詢，具有20年的工程水密封經(jīng)驗(yàn)，及10年的世界500強(qiáng)的國際工程咨詢背景。
　　4.2 工程監(jiān)測(cè)
　　⑴水平垂直位移的量測(cè)
　　主要用于觀測(cè)地下連續(xù)墻頂、立柱頂端、地下管線及鄰近建筑物的水平位移及沉降。
　　⑵測(cè)斜主要目的是觀測(cè)基坑開挖過程中地下連續(xù)墻及土體位移。
　　⑶圍護(hù)墻外側(cè)的土體測(cè)斜監(jiān)測(cè)
　　⑷基坑隆起在基坑內(nèi)布置一定數(shù)量的觀測(cè)點(diǎn)，主要目的是觀測(cè)基坑開挖過程中基底土體的隆起。作好現(xiàn)場各專業(yè)的協(xié)調(diào)工作，確保觀測(cè)點(diǎn)在挖土過程中不被破壞。
　　5 安全措施
　　5.1 安全要求
　　⑴施工現(xiàn)場夜間施工時(shí)，必須確保足夠亮度的夜間照明燈光，現(xiàn)場電工加強(qiáng)值班巡視及時(shí)修復(fù)損壞的照明設(shè)備及燈具，確保施工部位的照明需要。
　　⑵出土?xí)r進(jìn)出車輛較多，要有專人指揮作業(yè)，作到井然有序以防忙中出錯(cuò)。
　　⑶機(jī)械與人工挖土保持大于機(jī)械大臂回轉(zhuǎn)半徑以上的安全距離，嚴(yán)禁人機(jī)同區(qū)工作，挖掘機(jī)械之間應(yīng)保持一定的安全距離。
　　⑷土方施工機(jī)械和運(yùn)輸車輛在進(jìn)場前要徹底的檢修和保養(yǎng)，保證施工期間的正常運(yùn)行。
　　⑸吊機(jī)放斗時(shí)要注意下面的施工人員安全。
　　⑹要在施工完的頂板上設(shè)安全保護(hù)欄桿，避免人員跌落。
　　⑺施工中如遇有地下障礙物（包括古墓、各種管道、管溝、電纜）和文物等立即暫停施工，及時(shí)上報(bào)有關(guān)部門，待妥善處理后方可繼續(xù)施工。
　　5.2 安全預(yù)防措施
　　5.2.1 防止物體打擊的措施
　　①進(jìn)入現(xiàn)場的人員戴安全帽；
　　②交叉作業(yè)通道搭護(hù)頭棚；
　　5.2.2 防止機(jī)械傷害事故的措施
　　①起重機(jī)的基礎(chǔ)、安裝和使用須符合生產(chǎn)廠家的規(guī)定，使用前應(yīng)經(jīng)檢驗(yàn)合格，使用中定期檢測(cè)；
　　②圓鋸的傳動(dòng)部份應(yīng)裝防護(hù)罩。
　　③砂輪機(jī)應(yīng)使用單向開關(guān)，砂輪須裝不少于108°的防護(hù)罩和牢固的工件插架、嚴(yán)禁使用不圓、有裂紋和剩余部分不足25mm的砂輪；
　　④各種施工機(jī)械的安全防護(hù)裝置必須齊全有效；
　　⑤經(jīng)常保養(yǎng)機(jī)具，按規(guī)定潤滑或換配件，所用刀具必須匹配，換夾具、刀具時(shí)一定要拔下電源插頭；
　　⑥注意著裝,不穿寬松服裝操作電動(dòng)工具，留長發(fā)者應(yīng)帶工作帽，不能帶手套操作；
　　⑦打開機(jī)械的電源開關(guān)前，檢查調(diào)整刀具的扳手是否取下，插頭插入插座前先檢查工具的開關(guān)是否關(guān)著；
　　⑧操作施工機(jī)具必須注意力集中，嚴(yán)禁疲勞操作；
　　5.2.3 防止高空墜落措施
　　⑴洞口、臨邊防護(hù)
　　①1.5m×1.5m以下的孔洞，應(yīng)預(yù)埋長鋼筋網(wǎng)或加固定蓋板；1.5m×1.5m以上的孔洞，四周須設(shè)兩道護(hù)身欄桿（高度大于1m），中間掛水平安全網(wǎng)；
　　②電梯井口須設(shè)刻度不低于1.2m的金屬防護(hù)門，井道內(nèi)首層和以上每隔四層設(shè)一道水平安全網(wǎng)封嚴(yán)；
　　③在安裝正式樓梯欄桿、扶手前，須設(shè)兩道防護(hù)欄或立掛安全網(wǎng)；回轉(zhuǎn)式樓梯間中央的首層和以上每隔四層設(shè)一道水平安全網(wǎng)；
　　⑵室內(nèi)施工高處作業(yè)防護(hù)：
　　①移動(dòng)式操作平臺(tái)應(yīng)按相關(guān)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，臺(tái)面滿鋪木板，四周按臨邊作業(yè)要求設(shè)防護(hù)欄桿，并安裝登高爬梯；
　　②凳上操作時(shí)，單凳只準(zhǔn)站一人，雙凳搭跳板，兩凳間距不超過2m，只準(zhǔn)站二人，腳手板上不準(zhǔn)放灰桶；
　　③梯子不得缺檔，不得墊高，橫檔間距以30cm為宜。
　　6 結(jié) 語
　　逆作法施工技術(shù)在一定的條件下有它的優(yōu)越性，特別是在修筑地下工程。施工方面，特別是在洞內(nèi)各層結(jié)構(gòu)和土方開挖的施工中，完全是在圍護(hù)墻和頂板結(jié)構(gòu)掩護(hù)下作業(yè)，安全可靠，進(jìn)度快，并且施工期間地面不會(huì)產(chǎn)生下沉現(xiàn)象。同時(shí)，由于自上而下的逆作法施工結(jié)構(gòu)，所以可完成一層交付使用一層，發(fā)揮效益快，但頂板是在地面施工，不可避免會(huì)引起地下管線或地面建筑物的拆遷或改移，在一定的程度上可能影響地面的交通。
　　逆作法作為地下工程一種施工技術(shù)，設(shè)計(jì)和施工息息相關(guān)，必須密切配合，設(shè)計(jì)是施工的依據(jù)，施工是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的保證，只有相輔相成，才能保證施工的順利進(jìn)行。
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