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摘要：本文根据多年的工作经验，结合实例对比基坑开挖的逆作法施工具有一定的优越性，并针对逆作法施工中常见的问题，提出一些解决办法，仅供参考。
关键词：基坑开挖，逆作法，立柱桩，梁柱
Abstract: in this paper, according to many years of work experience, and combined with the top down construction of the foundation pit excavation contrast has certain advantages, and in the light of the problem of common top down construction, and puts forward some solutions, only supplies the reference.
Keywords: foundation pit excavation, top down, column pile, beam
中图分类号：TV551.4文献标识码：A 文章编号：
1工程概况
某工程项目总建筑面积近8万m2，地上总高度99.80m：其中基坑开挖面积9000m2，开挖深度达10m。地上为两栋35层高层及5层裙房组成，地下室为两层，平时作为汽车库，战时为六级人防设施。该工程地处市核心商业圈，场地条件受限制很大，其中地下室外墙西侧及南侧距现有市政道路仅10m，有较多的市政管线通过，北侧距现有建筑的距离基本也在10m左右，仅留东侧可以作为出入口。两栋高层塔楼采用框一剪结构体系，裙房采用框架结构体系。结构的基础布置如图l，其中工程桩采用高强预应力管桩，两塔楼下采用桩筏基础，筏板厚1.8m；裙房部分采用承台桩基础，防水底板500厚。
2围护桩体的设计
本工地质属于软弱场地土，III类建筑场地。考虑到基坑距周围建筑物较近，按《建筑基坑技术规范》安全等级为一级。围护桩体采用钻孔灌注桩，￠800@1000,桩长按计算确定，计算采用中国建筑科学研究院编制的PKPM安全计算系列软件。计算时认为地下室两层楼板处各为围护桩体的支撑点，考虑梁高等影响将计算点定在楼面标高下500处，支撑刚度接近无穷大。
3 基坑开挖方案的选择
基坑开挖人部分都选择顺作法，本工程因场地的限制，无法满足提供足够的施工场地，在经济、技术等多方面考虑的条件下，我方提出逆做的施工方案，以下是两种基坑开挖方案的技术、经济比较：
基坑开挖方案的技术、经济比较
顺作法 逆作法
施工方法 两道钢筋混凝土支撑 基本不需要支撑
围护桩选择 钻孔桩直径800长18mm 钻孔桩直径800长18mm
技术比较 需要支撑，立柱桩 不需要支撑，利用工程桩做立柱桩
坑内立柱桩不可以利用，需拆除 坑内桩利用工程桩，上节用钢管混凝土进行桩柱转换
立柱桩和支撑的混凝土施工需养护时间，拆除时间长，难度大 直接利用地下室楼板，地下人防顶板强度大，满足施工荷载需求
换撑，施工周期长 无换撑时间
需要较大的施工场地 节省施工场地
露天作业，雨季施工难度大 除取土口外均在楼板下施工，雨季影响很小。
施工作业面需求大 一层楼面先做，能解决材料加工等场地问题。解决施工场地狭窄问题
经济比较 支撑刚度小，造成围护钻孔村弯矩大主筋20￠25 楼板平面内刚度接近无穷大，围护钻孔桩弯矩小主筋14￠25
立柱桩及钢筋混凝土支撑造价约300万 立柱桩采用工程桩，立柱采用钢管混凝土，约80万
换撑、支撑爆破拆除费用 基本不需要支撑和换撑的费用
由两种方案的技术经济比较可以看出，采用逆作法在解决人空间、深基坑、场地条件受限制的基坑开挖方面有较大的优势，并能取得较好的技术经济效果。
4逆作法需解决的几个技术难点及解决办法
当采用逆作法施工时，因施工顺序与传统施工工艺的不同，部分节点需要专门处理。
4.1立柱桩的选择
从国内已有的逆作法设计文献来看，大多数立柱桩均采用钻孔桩，转换柱用格构钢柱，本工程采用的工程桩为高强预应力管桩，如果采用钻孔桩必然存在同一承台内两种桩型的问题，对于同一承台下挤土和非挤土桩的混用是不合理的，因此本工程采用600直径的高强混凝土管桩，上节转换柱采用同直径的钢管混凝土，截面厚度根据逆作阶段柱受力来选择。
由于钢管混凝土柱是作为永久性使用的柱，对施工精度的要求非常高，经与施工单位多次探讨，拟采用双经纬仪控位的静压桩施工方法，确保施工误差控制在20mm以内。目前国内使用预制桩作为逆作法施工的桩柱还较少，某工程的地下室施工时立柱桩采用了预制桩，上部为钢管混凝土。
4.2梁柱节点的连接问题
采用钢管混凝土柱的梁柱连接，一般可按钢管混凝土结构构造图集(06SG524)的作法，但某些特殊部位的作法必须实际情况可另行处理，如与承台连接处一般须增加传力靴保证与同承台其他桩的受力传递，增加环型钢板用于止水。与梁连接时增加剪力键来保证梁柱结合部位的受剪。相对格构钢柱，钢管混凝土桩柱的节点构造较为复杂，施工精度要求较高，但由于采用静压式预制桩，人人缩短了工期，且桩均结合工程桩使用，满足甲方对工期和经济效益的要求。
4.3逆作与顺做施工的结合
当施工场地受到限制、地下室开挖较深等时候，逆作法施工工艺在技术经济上有很大优势，但逆作法因其施工工艺方面的原因，对地下室的结构形式也有所选择，一般用于框架部位，因为剪力墙是薄壁构件，墙肢较长，不宜采用逆作施工，而高层建筑在结构形式上大部分是框剪结构或者是剪力墙结构，这也是逆作法在建筑工程上不是很普及的原因之一。
4.4 外墻节点处理
地下室楼板取代支撑，可认为其支撑刚度无穷大，按此计算围护桩的弯矩比顺作法时能降低较多，为满足计算的假设，楼板应延伸到围檩处，而不应该采用临时支撑。当然为满足地下室开挖采光和后期回填土的需求，适当做一些洞口处理是必须的。后浇外墙的防水及如何保证混凝土振捣密实的方案：在地卜室外墙顺做施工时，地下室的楼板位置因已经施工完成，施工缝处的防水处理及外墙在梁下部分混凝士的振捣密实是需要解决的问题，为此本工程提出如下方案解决。（图2）
图2 外墙振捣及止水做法节点
4.5 沉降缝、后浇带处的转换撑的处理
高层建筑中的沉降缝和后浇带设置是常见的，在逆作法中如不处理，无异于将承受压力的支撑从中一分为二，使水平力无法传递，因此必须解决水平力传递的问题。对于沉降缝，一般结合抗震缝的作法，是有一定宽度的，两侧的结构完全独立无连接，为实现逆作阶段水平力的传递，又保证沉降缝在结构永久使用阶段的作用，可在缝两侧预留埋件，上下部焊接一定间距的型钢，以达到逆作阶段的水平力的传递，待地下室结构整体形成后割除型钢恢复结构的沉降缝。后浇带是永久结构的一部分，只是在施工阶段防止温度变形而设，后浇带的传力问题可以计算在框架或者次梁内没置小截面的型钢，后浇带内设置型钢可以传递水平力，但型钢的抗弯刚度相对混凝土梁的抗弯刚度要小的多(本工程中用 30#工字钢，其抗弯刚度为500×700混凝土梁的1/100)，因此不会约束后浇带两侧单体的自由变形。后浇带两侧楼板在逆作法中，须内退一定距离增加两道边梁，对自由的一边楼板进行收口，以改善楼板的受力状态，防止因重型施工机械荷载引起裂缝。
4.6逆作法设计阶段考虑的荷载
逆作阶段立柱和立柱桩承受的竖向荷载包括梁板自重、板面活荷载以及结构梁板施工平台上的施工超载等，计算时根据规范要求考虑动、静荷载的分项系数及车辆的动力系数。
(1)在围护结构方案设汁阶段，可以按不直接作用施工机械区域2～3kPa，直接作用施工机械的区域按每台挖土机自重40～60t，运土机械自重30～40t，混凝土泵车30～35t进行估算。
(2)施工图阶段按施工单位提供的施工机械参数表、施工机械运行布置方案图，材料堆放，钢筋加工、设备堆放等详细核算原设计的人防梁板能否满足施工阶段使用要求。
(3)本工程在方案设计阶段考虑地下两层楼板作为基坑逆作开挖阶段的支撑体系，因未考虑地上、地下同时施工。
5逆作法应用前景
随着我国经济的发展，大规模的高层建筑地下室、地下商场的建设，大规模的市政建设如大型停车库、地铁、地下变电站、污水处理工程等地下工程的施工都面临深基坑的开挖问题，基坑工程朝着大、深、挤及环保等方向发展，而近几年大城市兴建的地铁工程几乎都面临这老建筑保护的问题，这些为基坑开挖的逆作法施工工艺提供了广阔的舞台。而且逆作法的施工工艺结合结构的主体，避免了为外挖基坑而投入的大量临时支撑，达到节能环保的效益。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：基坑开挖，逆作法，立柱桩，梁柱
Abstract: in this paper, according to many years of work experience, and combined with the top down construction of the foundation pit excavation contrast has certain advantages, and in the light of the problem of common top down construction, and puts forward some solutions, only supplies the reference.
Keywords: foundation pit excavation, top down, column pile, beam
中图分类号：TV551.4文献标识码：A 文章编号：
1工程概况
某工程项目总建筑面积近8万m2，地上总高度99.80m：其中基坑开挖面积9000m2，开挖深度达10m。地上为两栋35层高层及5层裙房组成，地下室为两层，平时作为汽车库，战时为六级人防设施。该工程地处市核心商业圈，场地条件受限制很大，其中地下室外墙西侧及南侧距现有市政道路仅10m，有较多的市政管线通过，北侧距现有建筑的距离基本也在10m左右，仅留东侧可以作为出入口。两栋高层塔楼采用框一剪结构体系，裙房采用框架结构体系。结构的基础布置如图l，其中工程桩采用高强预应力管桩，两塔楼下采用桩筏基础，筏板厚1.8m；裙房部分采用承台桩基础，防水底板500厚。
2围护桩体的设计
本工地质属于软弱场地土，III类建筑场地。考虑到基坑距周围建筑物较近，按《建筑基坑技术规范》安全等级为一级。围护桩体采用钻孔灌注桩，￠800@1000,桩长按计算确定，计算采用中国建筑科学研究院编制的PKPM安全计算系列软件。计算时认为地下室两层楼板处各为围护桩体的支撑点，考虑梁高等影响将计算点定在楼面标高下500处，支撑刚度接近无穷大。
3 基坑开挖方案的选择
基坑开挖人部分都选择顺作法，本工程因场地的限制，无法满足提供足够的施工场地，在经济、技术等多方面考虑的条件下，我方提出逆做的施工方案，以下是两种基坑开挖方案的技术、经济比较：
基坑开挖方案的技术、经济比较
顺作法 逆作法
施工方法 两道钢筋混凝土支撑 基本不需要支撑
围护桩选择 钻孔桩直径800长18mm 钻孔桩直径800长18mm
技术比较 需要支撑，立柱桩 不需要支撑，利用工程桩做立柱桩
坑内立柱桩不可以利用，需拆除 坑内桩利用工程桩，上节用钢管混凝土进行桩柱转换
立柱桩和支撑的混凝土施工需养护时间，拆除时间长，难度大 直接利用地下室楼板，地下人防顶板强度大，满足施工荷载需求
换撑，施工周期长 无换撑时间
需要较大的施工场地 节省施工场地
露天作业，雨季施工难度大 除取土口外均在楼板下施工，雨季影响很小。
施工作业面需求大 一层楼面先做，能解决材料加工等场地问题。解决施工场地狭窄问题
经济比较 支撑刚度小，造成围护钻孔村弯矩大主筋20￠25 楼板平面内刚度接近无穷大，围护钻孔桩弯矩小主筋14￠25
立柱桩及钢筋混凝土支撑造价约300万 立柱桩采用工程桩，立柱采用钢管混凝土，约80万
换撑、支撑爆破拆除费用 基本不需要支撑和换撑的费用
由两种方案的技术经济比较可以看出，采用逆作法在解决人空间、深基坑、场地条件受限制的基坑开挖方面有较大的优势，并能取得较好的技术经济效果。
4逆作法需解决的几个技术难点及解决办法
当采用逆作法施工时，因施工顺序与传统施工工艺的不同，部分节点需要专门处理。
4.1立柱桩的选择
从国内已有的逆作法设计文献来看，大多数立柱桩均采用钻孔桩，转换柱用格构钢柱，本工程采用的工程桩为高强预应力管桩，如果采用钻孔桩必然存在同一承台内两种桩型的问题，对于同一承台下挤土和非挤土桩的混用是不合理的，因此本工程采用600直径的高强混凝土管桩，上节转换柱采用同直径的钢管混凝土，截面厚度根据逆作阶段柱受力来选择。
由于钢管混凝土柱是作为永久性使用的柱，对施工精度的要求非常高，经与施工单位多次探讨，拟采用双经纬仪控位的静压桩施工方法，确保施工误差控制在20mm以内。目前国内使用预制桩作为逆作法施工的桩柱还较少，某工程的地下室施工时立柱桩采用了预制桩，上部为钢管混凝土。
4.2梁柱节点的连接问题
采用钢管混凝土柱的梁柱连接，一般可按钢管混凝土结构构造图集(06SG524)的作法，但某些特殊部位的作法必须实际情况可另行处理，如与承台连接处一般须增加传力靴保证与同承台其他桩的受力传递，增加环型钢板用于止水。与梁连接时增加剪力键来保证梁柱结合部位的受剪。相对格构钢柱，钢管混凝土桩柱的节点构造较为复杂，施工精度要求较高，但由于采用静压式预制桩，人人缩短了工期，且桩均结合工程桩使用，满足甲方对工期和经济效益的要求。
4.3逆作与顺做施工的结合
当施工场地受到限制、地下室开挖较深等时候，逆作法施工工艺在技术经济上有很大优势，但逆作法因其施工工艺方面的原因，对地下室的结构形式也有所选择，一般用于框架部位，因为剪力墙是薄壁构件，墙肢较长，不宜采用逆作施工，而高层建筑在结构形式上大部分是框剪结构或者是剪力墙结构，这也是逆作法在建筑工程上不是很普及的原因之一。
4.4 外墻节点处理
地下室楼板取代支撑，可认为其支撑刚度无穷大，按此计算围护桩的弯矩比顺作法时能降低较多，为满足计算的假设，楼板应延伸到围檩处，而不应该采用临时支撑。当然为满足地下室开挖采光和后期回填土的需求，适当做一些洞口处理是必须的。后浇外墙的防水及如何保证混凝土振捣密实的方案：在地卜室外墙顺做施工时，地下室的楼板位置因已经施工完成，施工缝处的防水处理及外墙在梁下部分混凝士的振捣密实是需要解决的问题，为此本工程提出如下方案解决。（图2）
图2 外墙振捣及止水做法节点
4.5 沉降缝、后浇带处的转换撑的处理
高层建筑中的沉降缝和后浇带设置是常见的，在逆作法中如不处理，无异于将承受压力的支撑从中一分为二，使水平力无法传递，因此必须解决水平力传递的问题。对于沉降缝，一般结合抗震缝的作法，是有一定宽度的，两侧的结构完全独立无连接，为实现逆作阶段水平力的传递，又保证沉降缝在结构永久使用阶段的作用，可在缝两侧预留埋件，上下部焊接一定间距的型钢，以达到逆作阶段的水平力的传递，待地下室结构整体形成后割除型钢恢复结构的沉降缝。后浇带是永久结构的一部分，只是在施工阶段防止温度变形而设，后浇带的传力问题可以计算在框架或者次梁内没置小截面的型钢，后浇带内设置型钢可以传递水平力，但型钢的抗弯刚度相对混凝土梁的抗弯刚度要小的多(本工程中用 30#工字钢，其抗弯刚度为500×700混凝土梁的1/100)，因此不会约束后浇带两侧单体的自由变形。后浇带两侧楼板在逆作法中，须内退一定距离增加两道边梁，对自由的一边楼板进行收口，以改善楼板的受力状态，防止因重型施工机械荷载引起裂缝。
4.6逆作法设计阶段考虑的荷载
逆作阶段立柱和立柱桩承受的竖向荷载包括梁板自重、板面活荷载以及结构梁板施工平台上的施工超载等，计算时根据规范要求考虑动、静荷载的分项系数及车辆的动力系数。
(1)在围护结构方案设汁阶段，可以按不直接作用施工机械区域2～3kPa，直接作用施工机械的区域按每台挖土机自重40～60t，运土机械自重30～40t，混凝土泵车30～35t进行估算。
(2)施工图阶段按施工单位提供的施工机械参数表、施工机械运行布置方案图，材料堆放，钢筋加工、设备堆放等详细核算原设计的人防梁板能否满足施工阶段使用要求。
(3)本工程在方案设计阶段考虑地下两层楼板作为基坑逆作开挖阶段的支撑体系，因未考虑地上、地下同时施工。
5逆作法应用前景
随着我国经济的发展，大规模的高层建筑地下室、地下商场的建设，大规模的市政建设如大型停车库、地铁、地下变电站、污水处理工程等地下工程的施工都面临深基坑的开挖问题，基坑工程朝着大、深、挤及环保等方向发展，而近几年大城市兴建的地铁工程几乎都面临这老建筑保护的问题，这些为基坑开挖的逆作法施工工艺提供了广阔的舞台。而且逆作法的施工工艺结合结构的主体，避免了为外挖基坑而投入的大量临时支撑，达到节能环保的效益。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。