1、地基与基础建 筑 技 术 开 发162 Foundation and BasementBuilding Technology Development第50卷第2期2023年2月逆作法在绿地外滩中心基坑围护设计中的应用张洋洋（上海绿地青颂置业有限公司，上海 201700）摘要 基坑围护逆作法特别适用于对市区建筑密度高、周边环境复杂、施工场地紧张的多层地下室。以绿地外滩中心项目为基础，介绍了基坑围护逆作法的应用，结合项目情况，总结了深基坑逆作法的设计要点。关键词 基坑围护；逆作法；设计管控 中图分类号TU 753.1 文献标志码B 文章编号1001-523X(2023)02-0162-03APPL
2、ICATION OF THE REVERSE METHOD IN THE DESIGN OF THE FOUNDATION PIT IN THE CENTER OF THE GREEN LAND BUNDZhang Yang-yang AbstractThe top-down method of foundation pit retaining is especially suitable for multi-storey basements with high building density,complex surrounding environment and tight constru
3、ction site.This paper introduces the application of the top-down construction method for foundation pit support of the greenbelt Bund Center project.Combined with the project situation,the design points of the top-down construction method for deep foundation pit are summarized.Keywordsfoundation pit
4、 enclosure;reverse method;design control1 项目概况绿地外滩中心项目位于上海中心城区，紧邻黄浦江，将开发建设成为集办公、商业、酒店、住宅于一体的综合体建筑群，总建筑面积约113.7万m2，其中地下建筑面积约43.7万m2，地下室为24层（图1）。图1 鸟瞰图本项目基坑总面积达到14.3万m2，基坑深度11.525.9 m；且基坑周边环境复杂，需要保护的对象包括：场地内文物保护建筑、中山南路地下通道、民宅、大直径市政管线等，基坑围护设计、施工难度均较大。2 逆作法简介逆作法是一种超常规的施工方法，一般是在深基础、地质复杂、地下水位高等特殊情况下采用。先沿建
5、筑物地下室轴线或周围施工地下连续墙或其他支护结构，同时建筑物内部的有关位置浇筑或打下中间支承桩和柱，作为施工期间于底板封底之前承受上部结构自重和施工荷载的支撑。然后开挖土方至第一层地下室底面标高，并完成该层的梁板楼面结构，作为地下连续墙刚度很大的支撑，随后逐层向下开挖土方和浇筑各层地下结构，直至底板封底。同时，由于地面一层的楼面结构已完成，为上部结构施工创造了条件，所以可以同时向上逐层进行地上结构的施工。如此地面上、下同时进行施工，直至工程结束。3 基坑维护设计概况3.1 实施逆作法的总体考量本工程由10个地块组成，由董家渡路分为南地块与北地块两部分。北地块包括董家渡路以北的A、F、L、J、G
6、 5个地块，N地块为历史保护建筑保留地块，如图2所示。其中，G、L地块基坑围护采用逆 作法。G、L地块基坑面积28 784 m2，若采用顺序施工，需要划分为两个基坑，工期延长。G地块均为绿地，无地上结构；L地块北侧地上结构仅为5层裙房，收稿日期：20230120作者简介：张洋洋（1986），男，河南洛阳人，工程师，主要研究方向为结构设计。地基与基础建 筑 技 术 开 发 163Foundation and BasementBuilding Technology Development第50卷第2期2023年2月GLJ1A1T1GLF1KHIB1B3C图2 基坑开挖示意G、L地块之间的规划定福路
7、、公义码头街亦无地上结构。因而考虑将地下4层区域除T1塔楼外其余部分合并为GL分区，逆作实施，以确保在较大面积条件下地下4层基坑的开挖安全。同时可利用地库顶板（兼做第一道内支撑）作为T1塔楼的施工场地，加快工程的整体进度。引入逆作法施工增强基坑安全性；同时可加快施工整体进度，提供施工场地。3.2 总体实施方案由于本工程南北地块部分分区同步施工，本工程将各地块基坑统一进行筹划，同时考虑了南北地块的基坑分区及施工时序。GL分区开挖深度23.6 m，逆作法总体设计方案如下。（1）逆作法施工分区待周边地下室完成后再行开挖首层楼板以下土方。（2）基坑周边均设置1200 mm厚地墙。地墙一般区采用“两墙合
8、一”地下连续墙形式，邻董家渡路侧因先行施工原因采用复合墙。（3）开挖阶段逆作施工的4层地下室结构梁板全部作为围护结构的内支撑系统，利用结构梁板上的楼梯、坡道及下沉广场等开口作为土方开挖阶段的出 土口。（4）逆作阶段采用钢管混凝土柱（行车、堆载区域一柱一桩）及钢格构柱（非行车、堆载区域一柱一桩及临时立柱）作为各层结构楼板以及支撑体系的竖向支承构件。（5）基坑实施过程为从上往下依次逆作各层地下室结构梁板和各道临时内支撑；待挖至基底浇筑基础底板后拆除临时支撑，即完成了整体地下结构的 施工。（6）逆作施工阶段，GL区地上裙房结构暂不向上施工。3.3 维护结构3.3.1 围护结构GL分区基坑开挖深度23
9、.6 m，选用1200 mm厚度的地下连续墙，地墙受力段长度40.0 m，外侧地墙下部设置14.0 m止水地墙，如图3所示。图3 围护设计剖面示意3.3.2 水平支撑体系本工程利用地下结构4层结构梁板作为开挖阶段的内支撑系统。结构楼板替代支撑整体性好、刚度大，可以有效控制围护结构的变形。由于地下4层结构板面与坑底高差达到6.6 m，为控制开挖至底的基坑变形，在底板位置增设一道临时钢斜撑，完成中央底板浇筑后再行开挖邻边土方。利用首层结构梁板作为施工机械的挖土平台及车辆运作通道，考虑使用荷载为25 kPa。为方便逆作施工时土方开挖，结构板设置一定数量出土口，结合地下室结构梁板布置特点，出土口主要设
10、置在以下 位置：（1）下沉式广场等挑空区。（2）汽车坡道、电梯等后施工区域。3.3.3 竖向支撑系统逆作施工阶段一柱一桩竖向支承系统在最不利工况时承受地下4层结构梁板和施工荷载。竖向支承系统由钢立柱和立柱桩组成，钢立柱根据上部荷载采用钢管混凝土柱或角钢格构柱两种。一柱一桩钢立柱在地下室逆作施工完成后，外包混凝土形成框架柱，框架柱的截面设计中充分考虑了内包钢管混凝土柱及钢格构柱的作用。4 技术要点（1）逆作法施工土方开挖工期相对较长，无形中增大了基坑风险。为有效控制基坑变形，提高土方开挖效率，多采取盆式开挖方式。根据类似工程经验，本工程盆式挖土坑边留土宽度为20 m，留土区域超挖至梁板下0.8
11、m，中间区域超挖至梁板下1.5 m。在满足逆作结构梁板施工的同时，尽量提高出土 效率。（2）主体楼层结构采用短排架支模时，应严格地基与基础建 筑 技 术 开 发164 Foundation and BasementBuilding Technology Development第50卷第2期2023年2月控制超挖深度，避免对围护结构造成不利影响，有条件时，应尽量减小超挖深度。（3）一柱一桩的沉降控制。一柱一桩与结构梁板直接相连，因此桩端必须进入相对稳定的持力层，尽可能减少施工阶段产生的不均匀沉降，确保逆作施工的结构梁板的施工质量。一柱一桩作为基坑开挖阶段，逆作结构梁板的竖向支承构件，承担施工过程
12、中的全部竖向荷载，其沉降量直接关系到其连接的结构梁板的竖向变形，由变形产生的次应力可能导致结构梁板的开裂，影响施工质量。依据大量工程实践，一柱一桩的沉降控制指标为差异沉降小于2 cm且不大于结构梁跨的1/400。本工程一柱一桩钻孔灌注立柱桩以2/层粉细砂层作为持力层，在施工中要控制灌注桩的沉渣厚度，采用滤砂器清除孔底沉渣。同时采用了桩端后注浆工艺，改善桩端持力层的力学性质，进一步提高桩基承载力及减小桩与桩之间差异沉降。（4）一柱一桩的倾斜度控制。一柱一桩钢立柱在地下室逆作施工完成后，外包混凝土形成框架柱。因此，钢立柱垂直度的偏差会导致主体柱位偏差，影响建筑功能。本项目采用专用的垂直度动态监测设
13、备，对下方钢管及浇筑桩身混凝土的全施工过程进行垂直度监测。（5）首层结构加强。地下首层梁板作为围护内支撑结构使用，需要承受施工车辆及材料堆放的施工荷载。对于不满足施工荷载区域，需要协调主体设计单位对主体进行加强处理，但应注意复核构件截面加大后是否满足后期建筑室内、设备安装的要求。当主体结构自身的加强仍不能满足要求时，可以采用双梁或增加临时立柱的方式解决。（6）梁柱连接节点。本工程拟对上部结构下承载力较高的立柱采用钢管混凝土立柱，荷载较小区域采用钢格构立柱。本方案钢格构立柱考虑采用已在若干逆作法工程中得到大量成功应用的渐变式宽梁节点。钢管立柱一般情况采取钢管周边设置钢托座的连接形式，当钢筋焊接量
14、较大不方便施工时，考虑采取环梁连接形式，如图4所示。（a）（b）图4 梁柱节点作法示意（a）钢管混凝土柱与B1B3层结构主梁连接节点；（b）环梁配筋5 逆作法总结5.1 适用性逆作法适用于以下几种情况：（1）扩大一次性基坑开挖面积；（2）施工场地紧张，利用逆作的地下首层楼板作为施工平台；（3）减小对周边居民的开挖视觉冲击；（4）工期进度要求高，采用上下部结构同时施工全逆作法。逆作法通常适用框架结构，一般不适用于剪力墙结构；邻地铁一般不用逆作法。5.2 造价逆作法的造价通常略高于顺作法。逆作法增加的成本主要源于以下几个方面：土方需要暗挖；采用一柱一桩，增加桩基成本；作为支撑功能的永久结构通常需要
15、采取加固措施；施工地下楼面结构时，由于土体强度不足以支撑脚手架立杆，需在地面浇筑混凝土垫层；楼板洞口处需加临时支撑。5.3 工期当地上地下结构同时施工时，一般地上可施工约3层，可节约工期。当先施工地下室时逆作法的工期优势不显著。5.4 基坑变形控制逆作法控制变形的效果不一定优于顺作法。逆作法控制变形的优势在于永久结构的楼层刚度大于一般支撑的刚度。不利的方面包括：逆作法利用楼面结构作为内支撑，层高较大时不利于变形控制；逆作法楼板施工时需要进行超挖；逆作法施工时间偏长。参考文献1 佚名.深基坑工程设计施工手册M.北京：中国建筑工业出版社，1998.2 逆作法施工技术规程：DG/TJ 0821132012S.
