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摘要：本文主要论述了某大厦基坑支护设计采用排桩支护半逆作法，施工中通过对土方开挖方法及施工技术的研究，确保了工程施工质量和周边环境的安全，供大家一同参考。
关键词：基坑支护；土方开挖；半逆作法
1 工程概况
某大厦工程占地面积为5078.6m， 建筑面积为32872.6m2，地上部分为21层，结构质式为钢筋混凝土框架剪力墙结构。地下室2层，建筑面积为9676.91m2，层高分别为3.65m、4.20m。本工程桩基采用钻孔灌注桩，桩长约30m，单桩承载力为2600～3200kN。
2 围护结构方案选定
2.1 基坑四周的环境
根据工程所处的地理位置，东向相邻仅4m的朝西庙是50年代建造的有一定影响力的砖木结构建筑物，基础为条形基础设在填土层上，对围护结构变位限制要求较严。南侧5—6m处有市政管线及市政道路。
2.2基坑支护方案的选定
本工程地下最大开挖深度9m，根据地质勘察报告基坑开挖范围内土层为：
(1)杂填土层厚1.2 ～5.1m；
(2)细砂层0.7 ～1.9m；
(3)卵石层0.90～2.58m；
(4)粉质粘土层6.5m。
为了最大限度地减少在基坑施工中对东侧朝西庙和南侧市政管线及市政道路的影响，并尽可能地节约投资，在经过多种方案比较，特别是对地下连续墙支护体系，常规的二道钢筋混凝土支撑体系，钢管支撑体系等进行比较分析后，本工程采用的围护结构是：围护桩为+730静压沉管桩，靠朝西庙一侧为+700mm钻孔灌注桩，桩长15～16m，桩问距均为950mm，在桩顶设一道300×800mm压顶梁。水平撑只设一道，设在标高-3.65m处，并利用地下一层周边梁板和部分水平支撑梁做内撑，局部加设角撑。
同时为了减少因地表杂填土层地下水的流失而引起人朝西庙不均匀沉降，在靠朝西庙一侧围护桩外设一道水泥搅拌桩。地下一层周边结构梁板的竖向支撑采用工程桩上接钢构柱作为支撑柱。
2.3基坑支护体系的特点
(1)由于利用结构的地下一层周边梁板作为水平支撑，其平面刚度较大，可以有效地约束土方开挖后围护桩变形位移，减少基坑开挖对四周建筑的影响。
(2)合理布置水平支撑位置，两层地下室(开挖深达8m多)只设一道水平支撑。
(3)采用这一支护体系，仅有极少部分水平支撑梁需拆除，可以达到节约工程投资费用的目的，加快施工工期，减少建筑垃圾对城市环境的影响。
3 半逆作法施工要点
3.1半逆作法施工工序
围护桩施工—围护桩压顶梁、护坡及排水沟施工→开挖地下—层土方至胎模垫层底→土胎模施工→地下室一层周边结构梁板(水平支撑梁板)及部分水平支撑梁施工→混凝土养护→开挖地下二层土方至设计标高→封底→地下室底板施工→地下二层墙柱结构施工→拆除标高→3.65m处少部分水平支撑梁→地下一层中心梁板结构施工→地下一层墙柱结构施工→地下室顶板结构施工。
3.2 地下一层周边梁板土胎模施工
为保证土胎模的施工质量，施工中采取了下述施工方案：
(1)为预防土胎模受压沉陷变形，对所处的土层(淤泥质填土)进行了承载力验算，采用200厚毛石灌砂作垫层，C20细石凝土50厚找平层，面层20厚水泥砂浆找平一次抹光。(如图1)腰粱
图1 连梁胎模作法图
(2)为了能够顺利脱模，采用在20厚水泥砂浆抹光层上涂刷上混凝土脱模剂。
(3)在胎模的各棱边采用木方楞作边框，以防胎模缺棱掉角。
实践表明，采取上述施工措施，有效地控制梁板几何尺寸，保证结构处于正常受力状态，提高梁板混凝土成型外观质量，减少脱模费用。
3.3土方开挖
(1)本工程土方开挖分两次进行，第一次开挖至标高一3.65m。地下一层土方及地下二层中间部分土方采用机械开挖。地下一层周边梁板下的二层土方，依照设计要求沿基坑周边留下5m宽的土带采用人工开挖。第二次土方开挖时，若全部采用人工开挖不但施工工期长，且施工费用大。因此为了最大可能地利用机械开挖，必须在水平支撑面设一临时土方开挖车道，而该临时车道不能直接压在水平支撑梁上，为此我们采取了构造措施。
(2)根据基坑平面形状及水平内撑布置、现场情况，土方开挖顺序采取沿基坑东西向分层开挖，由西向东呈阶梯状逐层退出。沿东西向中轴开挖进度稍快些，而南北两侧稍微滞后，这样有利于围护体系的稳定，同时有利于人工挖取的土方堆御在土坡上，进而利用机械驳取。
3.4地下二层墙柱插筋、混凝土施工
3.4.1墙柱插筋施工
本工程因采用“半逆作法”施工工艺，墙柱插筋定位的准确
性是保证上下结构连接质量的关键，它直接影响结构工程施工
质量。由于地下室墙柱筋数量、规格较多，为保证施工质量，施工
中我们采取了以下保证措施:
(1)严格按设计要求进行施工;
(2)先进行地下一层底板钢筋施工，待底板钢筋绑扎完毕，进行仔细放样，确定插筋位置再行施工;
(3)为了防止施工过程中插筋偏位，我们在处理柱插筋时放置了井字形钢筋网，按放样位置安装插筋，将每根插筋与钢筋网焊接，而后再套入箍筋，箍筋与井字筋、插筋点焊，每个节点固定两道(如图2) ;
图2柱筋插筋的示意图
(4)浇筑混凝土时，派人看护钢筋，纠正可能出现的偏位;
（5）为了减少土体对插筋的腐蚀，对插筋加套临时套管加以保护，套管为下端封闭的钢管。
3.4.2混凝土施工
采用“半逆作法”施工工艺，虽然大部分墙柱仍可按正常施工顺序进行，但有部分劲性柱，内墙要按逆作施工。对于混凝土的浇筑而言“半逆作法”施工存在柱和墙顶混凝土如何浇筑及保证其密实性问题。对此在施工中分别采取了措施:
（1）劲性柱混凝土施工
作为支承地下一层梁板的劲性柱是由4根L110×10角钢组成450×450mm实心混凝土钢构柱。当地下二层土方开挖后需在
该柱外侧加浇175—325mm钢筋混凝土对该钢构柱进行防火保护和截面加强，但该部分混凝土浇筑难度大，在参考了其他项目半逆作法施工的经验之后，在浇筑地下一层梁板混凝土时，采用在劲性柱四周预留200×200mm浇筑洞，做为地下二层该柱的混凝土浇筑及振捣时使用。由于劲性柱加配钢筋而形成的结构柱尺寸较小，配筋较密(特别是四周外墙壁柱)，而层高又较高，不利于混凝土的浇筑。因而在施工中采用了高流动性细石混凝土，用泵车从浇筑洞送入，振动采用直径35mm的振动棒内振动外侧敲打，保证了混凝土浇注的密实性。
（2）内墙混凝土施工
①在浇筑地下二层内墙顶梁时，每隔700mm预留一个直径70mm的振捣洞，地下二层内墙混凝土浇筑时，用φ35mm的振动棒由此插入进行振动。
②内墙模板一次安装到位，内墙混凝土从地下一层预留洞往下浇筑，预留洞每隔2m设一个，尺寸为200×200mm，由于内墙厚度大都为200mm，为此，混凝土采用高流动性细石混凝土，浇筑时从预留洞处向下泵送。保证了内墙在顶梁处混凝土具有较好的密实性。
③为了达到该部分内墙在梁处新舊混凝土良好连接，在混凝土浇筑前将顶梁底混凝土面打麻，并冲水湿润。
3.5支护体系换撑处理
当地下室外墙施工至-3.65m后，需对部分临时角撑、水平撑梁进行拆除和换撑。为了便于换撑的施工和换撑时支护体系的稳定，施工中采用在长500mm、直径48mm、壁厚3.5m的钢管内，预埋钢筋并浇灌石混凝土作为换撑梁，按间距950mm(即每一根围护桩设一道)布置一根该支撑梁，该支撑梁一端顶紧支护桩的腰梁上，而另一端支承点焊在地下一层梁板四周外梁预埋钢板上，将水平力传给梁板，水平支撑体系形成后再将原钢筋混凝土支撑拆除(如图3) 。
图3 支护桩连梁钢管支撑
4支护体系及四周相邻建筑物的监测
为了确保地下结构的顺利施工和周边构筑物、管道的安全，对基坑开挖和整个地下结构施工的全过程进行现场监测。根据监测结果可以看出，基坑西侧最大位移22mm、南侧最大位移38mm、东侧朝西庙最大沉降18mm水平最大位移25mm、该基坑支护体系是安全、可靠的。
5半逆作法施工的实施效果比较与分析
本工程采用半逆作法施工与分别采用钢筋混凝土梁式支撑体系和钢管支撑体系的两个情况大至相同的地下室施工效果作了比较:①基坑围护的稳定性达到了采用钢筋混凝土梁式水平面支撑体系相同的效果;②在土方工期、围护体系造价、土方造价几项指标上明显优于采用钢筋混凝土梁式支撑和钢管支撑两种围护体系，其综合效果比较突出;③采用半逆作法施工经济效益比较显著，与采用钢筋混凝土梁式支撑和钢管支撑两种围护体系相比，本工程节约80万元。
6总结
本工程采用的半逆作法施工，达到了预期目的。在节省围护造价的前提下，又能满足围护体系的安全与稳定，得到建设单位、监理单位、市质量监督站的赞誉和肯定，产生了良好的社会影响。该方法的成功应用，为设计、施工积累了宝贵的实践经验。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：基坑支护；土方开挖；半逆作法
1 工程概况
某大厦工程占地面积为5078.6m， 建筑面积为32872.6m2，地上部分为21层，结构质式为钢筋混凝土框架剪力墙结构。地下室2层，建筑面积为9676.91m2，层高分别为3.65m、4.20m。本工程桩基采用钻孔灌注桩，桩长约30m，单桩承载力为2600～3200kN。
2 围护结构方案选定
2.1 基坑四周的环境
根据工程所处的地理位置，东向相邻仅4m的朝西庙是50年代建造的有一定影响力的砖木结构建筑物，基础为条形基础设在填土层上，对围护结构变位限制要求较严。南侧5—6m处有市政管线及市政道路。
2.2基坑支护方案的选定
本工程地下最大开挖深度9m，根据地质勘察报告基坑开挖范围内土层为：
(1)杂填土层厚1.2 ～5.1m；
(2)细砂层0.7 ～1.9m；
(3)卵石层0.90～2.58m；
(4)粉质粘土层6.5m。
为了最大限度地减少在基坑施工中对东侧朝西庙和南侧市政管线及市政道路的影响，并尽可能地节约投资，在经过多种方案比较，特别是对地下连续墙支护体系，常规的二道钢筋混凝土支撑体系，钢管支撑体系等进行比较分析后，本工程采用的围护结构是：围护桩为+730静压沉管桩，靠朝西庙一侧为+700mm钻孔灌注桩，桩长15～16m，桩问距均为950mm，在桩顶设一道300×800mm压顶梁。水平撑只设一道，设在标高-3.65m处，并利用地下一层周边梁板和部分水平支撑梁做内撑，局部加设角撑。
同时为了减少因地表杂填土层地下水的流失而引起人朝西庙不均匀沉降，在靠朝西庙一侧围护桩外设一道水泥搅拌桩。地下一层周边结构梁板的竖向支撑采用工程桩上接钢构柱作为支撑柱。
2.3基坑支护体系的特点
(1)由于利用结构的地下一层周边梁板作为水平支撑，其平面刚度较大，可以有效地约束土方开挖后围护桩变形位移，减少基坑开挖对四周建筑的影响。
(2)合理布置水平支撑位置，两层地下室(开挖深达8m多)只设一道水平支撑。
(3)采用这一支护体系，仅有极少部分水平支撑梁需拆除，可以达到节约工程投资费用的目的，加快施工工期，减少建筑垃圾对城市环境的影响。
3 半逆作法施工要点
3.1半逆作法施工工序
围护桩施工—围护桩压顶梁、护坡及排水沟施工→开挖地下—层土方至胎模垫层底→土胎模施工→地下室一层周边结构梁板(水平支撑梁板)及部分水平支撑梁施工→混凝土养护→开挖地下二层土方至设计标高→封底→地下室底板施工→地下二层墙柱结构施工→拆除标高→3.65m处少部分水平支撑梁→地下一层中心梁板结构施工→地下一层墙柱结构施工→地下室顶板结构施工。
3.2 地下一层周边梁板土胎模施工
为保证土胎模的施工质量，施工中采取了下述施工方案：
(1)为预防土胎模受压沉陷变形，对所处的土层(淤泥质填土)进行了承载力验算，采用200厚毛石灌砂作垫层，C20细石凝土50厚找平层，面层20厚水泥砂浆找平一次抹光。(如图1)腰粱
图1 连梁胎模作法图
(2)为了能够顺利脱模，采用在20厚水泥砂浆抹光层上涂刷上混凝土脱模剂。
(3)在胎模的各棱边采用木方楞作边框，以防胎模缺棱掉角。
实践表明，采取上述施工措施，有效地控制梁板几何尺寸，保证结构处于正常受力状态，提高梁板混凝土成型外观质量，减少脱模费用。
3.3土方开挖
(1)本工程土方开挖分两次进行，第一次开挖至标高一3.65m。地下一层土方及地下二层中间部分土方采用机械开挖。地下一层周边梁板下的二层土方，依照设计要求沿基坑周边留下5m宽的土带采用人工开挖。第二次土方开挖时，若全部采用人工开挖不但施工工期长，且施工费用大。因此为了最大可能地利用机械开挖，必须在水平支撑面设一临时土方开挖车道，而该临时车道不能直接压在水平支撑梁上，为此我们采取了构造措施。
(2)根据基坑平面形状及水平内撑布置、现场情况，土方开挖顺序采取沿基坑东西向分层开挖，由西向东呈阶梯状逐层退出。沿东西向中轴开挖进度稍快些，而南北两侧稍微滞后，这样有利于围护体系的稳定，同时有利于人工挖取的土方堆御在土坡上，进而利用机械驳取。
3.4地下二层墙柱插筋、混凝土施工
3.4.1墙柱插筋施工
本工程因采用“半逆作法”施工工艺，墙柱插筋定位的准确
性是保证上下结构连接质量的关键，它直接影响结构工程施工
质量。由于地下室墙柱筋数量、规格较多，为保证施工质量，施工
中我们采取了以下保证措施:
(1)严格按设计要求进行施工;
(2)先进行地下一层底板钢筋施工，待底板钢筋绑扎完毕，进行仔细放样，确定插筋位置再行施工;
(3)为了防止施工过程中插筋偏位，我们在处理柱插筋时放置了井字形钢筋网，按放样位置安装插筋，将每根插筋与钢筋网焊接，而后再套入箍筋，箍筋与井字筋、插筋点焊，每个节点固定两道(如图2) ;
图2柱筋插筋的示意图
(4)浇筑混凝土时，派人看护钢筋，纠正可能出现的偏位;
（5）为了减少土体对插筋的腐蚀，对插筋加套临时套管加以保护，套管为下端封闭的钢管。
3.4.2混凝土施工
采用“半逆作法”施工工艺，虽然大部分墙柱仍可按正常施工顺序进行，但有部分劲性柱，内墙要按逆作施工。对于混凝土的浇筑而言“半逆作法”施工存在柱和墙顶混凝土如何浇筑及保证其密实性问题。对此在施工中分别采取了措施:
（1）劲性柱混凝土施工
作为支承地下一层梁板的劲性柱是由4根L110×10角钢组成450×450mm实心混凝土钢构柱。当地下二层土方开挖后需在
该柱外侧加浇175—325mm钢筋混凝土对该钢构柱进行防火保护和截面加强，但该部分混凝土浇筑难度大，在参考了其他项目半逆作法施工的经验之后，在浇筑地下一层梁板混凝土时，采用在劲性柱四周预留200×200mm浇筑洞，做为地下二层该柱的混凝土浇筑及振捣时使用。由于劲性柱加配钢筋而形成的结构柱尺寸较小，配筋较密(特别是四周外墙壁柱)，而层高又较高，不利于混凝土的浇筑。因而在施工中采用了高流动性细石混凝土，用泵车从浇筑洞送入，振动采用直径35mm的振动棒内振动外侧敲打，保证了混凝土浇注的密实性。
（2）内墙混凝土施工
①在浇筑地下二层内墙顶梁时，每隔700mm预留一个直径70mm的振捣洞，地下二层内墙混凝土浇筑时，用φ35mm的振动棒由此插入进行振动。
②内墙模板一次安装到位，内墙混凝土从地下一层预留洞往下浇筑，预留洞每隔2m设一个，尺寸为200×200mm，由于内墙厚度大都为200mm，为此，混凝土采用高流动性细石混凝土，浇筑时从预留洞处向下泵送。保证了内墙在顶梁处混凝土具有较好的密实性。
③为了达到该部分内墙在梁处新舊混凝土良好连接，在混凝土浇筑前将顶梁底混凝土面打麻，并冲水湿润。
3.5支护体系换撑处理
当地下室外墙施工至-3.65m后，需对部分临时角撑、水平撑梁进行拆除和换撑。为了便于换撑的施工和换撑时支护体系的稳定，施工中采用在长500mm、直径48mm、壁厚3.5m的钢管内，预埋钢筋并浇灌石混凝土作为换撑梁，按间距950mm(即每一根围护桩设一道)布置一根该支撑梁，该支撑梁一端顶紧支护桩的腰梁上，而另一端支承点焊在地下一层梁板四周外梁预埋钢板上，将水平力传给梁板，水平支撑体系形成后再将原钢筋混凝土支撑拆除(如图3) 。
图3 支护桩连梁钢管支撑
4支护体系及四周相邻建筑物的监测
为了确保地下结构的顺利施工和周边构筑物、管道的安全，对基坑开挖和整个地下结构施工的全过程进行现场监测。根据监测结果可以看出，基坑西侧最大位移22mm、南侧最大位移38mm、东侧朝西庙最大沉降18mm水平最大位移25mm、该基坑支护体系是安全、可靠的。
5半逆作法施工的实施效果比较与分析
本工程采用半逆作法施工与分别采用钢筋混凝土梁式支撑体系和钢管支撑体系的两个情况大至相同的地下室施工效果作了比较:①基坑围护的稳定性达到了采用钢筋混凝土梁式水平面支撑体系相同的效果;②在土方工期、围护体系造价、土方造价几项指标上明显优于采用钢筋混凝土梁式支撑和钢管支撑两种围护体系，其综合效果比较突出;③采用半逆作法施工经济效益比较显著，与采用钢筋混凝土梁式支撑和钢管支撑两种围护体系相比，本工程节约80万元。
6总结
本工程采用的半逆作法施工，达到了预期目的。在节省围护造价的前提下，又能满足围护体系的安全与稳定，得到建设单位、监理单位、市质量监督站的赞誉和肯定，产生了良好的社会影响。该方法的成功应用，为设计、施工积累了宝贵的实践经验。
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