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摘要：本文分析了高层建筑地下室结构逆作法工法的特点、工艺原理，详细介绍了其施工工艺，并提出了施工质量标准及安全保证措施，供大家参考。
关键词：高层建筑;逆作法;施工工艺，
Abstract: this paper analyzes the high-rise building basement structure characteristics of the top down construction methods, process principle, detailed introduces the construction technology, and put forward the construction quality standard and safety guarantee measures for your reference.
Keywords: high building; Top down; The construction technology,
中圖分类号：TU984 文献标识码：A文章编号：
1前言
逆作法是施工高层建筑多层地下室和其他多层地下结构的有效方法。逆作法是相对于建筑物施工的常规顺序而言的，建筑物施工的常规顺序是先开挖基坑，然后从基础开始。逐层向上施工．基坑开挖所需的支护，属于施工的措施，与建筑物的地下结构各不相干。而地下结构逆作法施工是利用地下结构的楼盖、梁、板、柱和外墙作为基坑围护结构和基础施工的支撑结构．在坑内的水平支撑体系和围护体系由上而下进行地下结构的施工．与此同时可进行上部结构的施工，其施工顺序是自上而下进行的。随着高层和超高层建筑的发展，基坑工程不仅数量增多，深度增大，且大量深基础工程集中在市区，工期紧，施工场地狭小，施工条件复杂。为减小基坑开挖对四周构筑物、道路和地下管线的影响，逆作法施工得到了广泛的应用。
2施工工艺
2.1 逆作法施工的施工工艺
逆作法施工应当遵从当地的实际工况条件, 并且不要完全从逆作法施工理论上去刻意安排正负零为逆作法与顺作法施工的分界线,要根据工程特点、基础标高, 业主要求、地质状况, 以施工便利合理为原则。根据具体的若地下水位高于则必须首先采取降水措施,然后再进行逆作法施工。
2. 2 逆作法施工的关键技术
逆作法施工很好地解决了基坑周期长、对周围环境影响大、支护费用高的现状, 但逆作法本身也存在许多亟待解决的问题。
( 1) 差异沉降问题
在施工基础底板前, 全部的结构和施工荷载主要依靠中柱桩和地下连续墙承担。但是, 随着上部结构施工层数的增加, 对中柱桩和地下连续墙的荷载也增加, 而中柱桩和地下连续墙的承载能力在减少, 势必导致相邻中柱桩之间的差异沉降, 这种差异又反过来改变上部结构和地下室的内力分布, 引起附加应力。
因此, 逆作法施工中, 在地下室基础底板完成前, 地下连续墙和中柱桩直接受力, 未直接受力的工程桩之间的相互影响依然存在, 如果各根中柱桩之间或地下连续墙之间有较大的差异沉降, 已浇筑的楼板与梁系就会产生裂缝,将危及上部结构的安全。所以, 逆作法设计和施工中, 必须计算中柱桩间和边桩与地下连续墙间的沉降, 以及如何通过实测控制他们的差异沉降。
根据目前的施工经验整个结构相邻两跨的中柱桩沉降差不超过2cm, 可确保结构的安全, 也有以L/ 400 ( L为柱跨距) 作为控制差异沉降的标准。由此可见, 对软土地基, 逆作法的设计和施工关键就是如何设计和控制沉降差的问题, 同时也涉及上下部结构的共同作用问题。研究表明差异沉降的控制设计可能是比沉降控制的设计更重要、更待研究的方面。
( 2) 桩承载力问题
当前高层建筑桩( 筏) 基础与地基工同作用的理论可分为, 高层建筑桩箱( 筏) 基础的常规设计理论—强度设计理论和高层建筑桩( 筏) 基础变形控制设计理论。逆作法施工期间基坑开挖土体应力释放, 坑内土体回弱, 带动立柱桩上移: 地下室及上部结构施工后, 桩身承担的向下荷载增加。整个过程中, 桩身所承受的荷载包括桩身自重、上部荷载、正摩阻力、负摩阻力、桩端阻力, 这些力共同作用的结果, 使桩发生沉降与抬升的变形。这是一个复杂的受力过程, 为分析方便, 可将桩身受力分成2 部分, 即不考虑桩身自重及上部荷载的作用与只考虑桩身自重及上部外荷载的作用, 然后运用叠加原理求得基坑开挖对立柱桩竖向位移的影响结果。不考虑桩身自重及下部荷载的作用, 进桩好像“浮”在土中。
基坑开挖后, 坑底应力释放, 坑内土体回弹, 带动听立柱桩上移, 桩身上部承受向上的正摩阻力, 桩被抬升，桩身下部土体阻止桩的上移, 对桩产生向下的负摩阻力, 正、负摩阻力最终达到平衡。桩在正、负摩阻力的作用下, 产生弹性伸长。下部土体对桩产生向下的负摩阻力, 由反作用力, 桩对下部土体有向上的作用力, 致使桩周与桩端土体垂直应力减小, 导致桩端土体应力释放, 产生膨胀, 桩也随之上升。
( 3)在逆作法设计和施工的配合方面
目前设计单位不直接参与逆作法施工过程的结构受力分析和设计, 只能依靠施工单位自身的力量进行研究分析, 而施工单位由于人员配备的局限性, 往往没有强大的结构分析设计队伍, 因此在进行逆作法的分析和设计时只能半经验半理论, 没有正规的理论设计依据:同时设计单位也不参与工程的施工组织设计,因此设计单位和施工单位常常因为设计思路和施工进程发生矛盾。
逆作法施工过程中, 施工缝的留设问题也是设计和施工单位争论的焦点, 梁柱接头的设计必须满足设计要求, 然而设计方往往对施工单位提出的施工缝留设位置以及接头方式产生质疑, 在双方的讨论中设计方由于缺乏逆作法的专业设计经验又不能提供强有力的设计方案。施工设计一体化是目前国际上比较流行的设计施工管理方式, 但是我国目前的工程管理模型还处于设计与施工分开的阶段。逆作法作为一种特殊的施工工艺对设计的要求比较高, 如果设计合理经常能节省工程造价,节约施工工期。
(4)施工安全
严格遵守国务院发布《建筑安装工程安全技术规程》、市建委《关于加强施工现场安全生产管理若干规定》、《安全制度汇编》、《建筑机械使用安全技术规程》外，还应根据“逆作法”施工的特点，编制施工组织设计，提出安全的注意事项及具体措施。
1)逆作法施工的周边环境的安全保护，应对基坑周边围护墙按强度要求与变形要求进行设计验算，在施工过程中，对墙体的挠曲变形、位移进行观察。此外，还应根据基坑周边环境条件，分别对地下管线、邻近建筑、构筑物进行位移观察，发现异常应立即采取有效措施，以确保周边环境的安全。
2)“逆作法”施工，从地面转入地下施工用电220 v～380 V．临时输电线路要固定位置，并采用专用防水电箱。
3)操作人员做好安全交底工作，而且人员相应固定。
4)定制取土设备，应有专人操作，上岗做好培训交底，并设专人指挥。
3结束语
总之．利用逆作法施工开挖深度大的多层地下结构是十分有效的。随着经济的发展，高层建筑越来越多，基坑深度越来越大．逆作法施工技术作为一种十分有效的深基坑支护技术必将得到越来越广泛的应用。
关键词：高层建筑;逆作法;施工工艺，
Abstract: this paper analyzes the high-rise building basement structure characteristics of the top down construction methods, process principle, detailed introduces the construction technology, and put forward the construction quality standard and safety guarantee measures for your reference.
Keywords: high building; Top down; The construction technology,
中圖分类号：TU984 文献标识码：A文章编号：
1前言
逆作法是施工高层建筑多层地下室和其他多层地下结构的有效方法。逆作法是相对于建筑物施工的常规顺序而言的，建筑物施工的常规顺序是先开挖基坑，然后从基础开始。逐层向上施工．基坑开挖所需的支护，属于施工的措施，与建筑物的地下结构各不相干。而地下结构逆作法施工是利用地下结构的楼盖、梁、板、柱和外墙作为基坑围护结构和基础施工的支撑结构．在坑内的水平支撑体系和围护体系由上而下进行地下结构的施工．与此同时可进行上部结构的施工，其施工顺序是自上而下进行的。随着高层和超高层建筑的发展，基坑工程不仅数量增多，深度增大，且大量深基础工程集中在市区，工期紧，施工场地狭小，施工条件复杂。为减小基坑开挖对四周构筑物、道路和地下管线的影响，逆作法施工得到了广泛的应用。
2施工工艺
2.1 逆作法施工的施工工艺
逆作法施工应当遵从当地的实际工况条件, 并且不要完全从逆作法施工理论上去刻意安排正负零为逆作法与顺作法施工的分界线,要根据工程特点、基础标高, 业主要求、地质状况, 以施工便利合理为原则。根据具体的若地下水位高于则必须首先采取降水措施,然后再进行逆作法施工。
2. 2 逆作法施工的关键技术
逆作法施工很好地解决了基坑周期长、对周围环境影响大、支护费用高的现状, 但逆作法本身也存在许多亟待解决的问题。
( 1) 差异沉降问题
在施工基础底板前, 全部的结构和施工荷载主要依靠中柱桩和地下连续墙承担。但是, 随着上部结构施工层数的增加, 对中柱桩和地下连续墙的荷载也增加, 而中柱桩和地下连续墙的承载能力在减少, 势必导致相邻中柱桩之间的差异沉降, 这种差异又反过来改变上部结构和地下室的内力分布, 引起附加应力。
因此, 逆作法施工中, 在地下室基础底板完成前, 地下连续墙和中柱桩直接受力, 未直接受力的工程桩之间的相互影响依然存在, 如果各根中柱桩之间或地下连续墙之间有较大的差异沉降, 已浇筑的楼板与梁系就会产生裂缝,将危及上部结构的安全。所以, 逆作法设计和施工中, 必须计算中柱桩间和边桩与地下连续墙间的沉降, 以及如何通过实测控制他们的差异沉降。
根据目前的施工经验整个结构相邻两跨的中柱桩沉降差不超过2cm, 可确保结构的安全, 也有以L/ 400 ( L为柱跨距) 作为控制差异沉降的标准。由此可见, 对软土地基, 逆作法的设计和施工关键就是如何设计和控制沉降差的问题, 同时也涉及上下部结构的共同作用问题。研究表明差异沉降的控制设计可能是比沉降控制的设计更重要、更待研究的方面。
( 2) 桩承载力问题
当前高层建筑桩( 筏) 基础与地基工同作用的理论可分为, 高层建筑桩箱( 筏) 基础的常规设计理论—强度设计理论和高层建筑桩( 筏) 基础变形控制设计理论。逆作法施工期间基坑开挖土体应力释放, 坑内土体回弱, 带动立柱桩上移: 地下室及上部结构施工后, 桩身承担的向下荷载增加。整个过程中, 桩身所承受的荷载包括桩身自重、上部荷载、正摩阻力、负摩阻力、桩端阻力, 这些力共同作用的结果, 使桩发生沉降与抬升的变形。这是一个复杂的受力过程, 为分析方便, 可将桩身受力分成2 部分, 即不考虑桩身自重及上部荷载的作用与只考虑桩身自重及上部外荷载的作用, 然后运用叠加原理求得基坑开挖对立柱桩竖向位移的影响结果。不考虑桩身自重及下部荷载的作用, 进桩好像“浮”在土中。
基坑开挖后, 坑底应力释放, 坑内土体回弹, 带动听立柱桩上移, 桩身上部承受向上的正摩阻力, 桩被抬升，桩身下部土体阻止桩的上移, 对桩产生向下的负摩阻力, 正、负摩阻力最终达到平衡。桩在正、负摩阻力的作用下, 产生弹性伸长。下部土体对桩产生向下的负摩阻力, 由反作用力, 桩对下部土体有向上的作用力, 致使桩周与桩端土体垂直应力减小, 导致桩端土体应力释放, 产生膨胀, 桩也随之上升。
( 3)在逆作法设计和施工的配合方面
目前设计单位不直接参与逆作法施工过程的结构受力分析和设计, 只能依靠施工单位自身的力量进行研究分析, 而施工单位由于人员配备的局限性, 往往没有强大的结构分析设计队伍, 因此在进行逆作法的分析和设计时只能半经验半理论, 没有正规的理论设计依据:同时设计单位也不参与工程的施工组织设计,因此设计单位和施工单位常常因为设计思路和施工进程发生矛盾。
逆作法施工过程中, 施工缝的留设问题也是设计和施工单位争论的焦点, 梁柱接头的设计必须满足设计要求, 然而设计方往往对施工单位提出的施工缝留设位置以及接头方式产生质疑, 在双方的讨论中设计方由于缺乏逆作法的专业设计经验又不能提供强有力的设计方案。施工设计一体化是目前国际上比较流行的设计施工管理方式, 但是我国目前的工程管理模型还处于设计与施工分开的阶段。逆作法作为一种特殊的施工工艺对设计的要求比较高, 如果设计合理经常能节省工程造价,节约施工工期。
(4)施工安全
严格遵守国务院发布《建筑安装工程安全技术规程》、市建委《关于加强施工现场安全生产管理若干规定》、《安全制度汇编》、《建筑机械使用安全技术规程》外，还应根据“逆作法”施工的特点，编制施工组织设计，提出安全的注意事项及具体措施。
1)逆作法施工的周边环境的安全保护，应对基坑周边围护墙按强度要求与变形要求进行设计验算，在施工过程中，对墙体的挠曲变形、位移进行观察。此外，还应根据基坑周边环境条件，分别对地下管线、邻近建筑、构筑物进行位移观察，发现异常应立即采取有效措施，以确保周边环境的安全。
2)“逆作法”施工，从地面转入地下施工用电220 v～380 V．临时输电线路要固定位置，并采用专用防水电箱。
3)操作人员做好安全交底工作，而且人员相应固定。
4)定制取土设备，应有专人操作，上岗做好培训交底，并设专人指挥。
3结束语
总之．利用逆作法施工开挖深度大的多层地下结构是十分有效的。随着经济的发展，高层建筑越来越多，基坑深度越来越大．逆作法施工技术作为一种十分有效的深基坑支护技术必将得到越来越广泛的应用。