逆作法施工工藝

逆作法施工工藝、應(yīng)用與實踐章履遠前言：國內(nèi)，深基坑逆作法施工的應(yīng)用與研究發(fā)展已比較成熟，尤其是大城市中的深基坑采用逆作法施工技術(shù)越來越多。從發(fā)展與應(yīng)用眼光來看，筆者有必要對關(guān)心逆作法施工技術(shù)或即將承擔(dān)逆作法施工的工程技術(shù)管理人員，作一次系統(tǒng)性的講解，是很有必要的。據(jù)此，本人收集到的有關(guān)資料經(jīng)整理后作如下的講解。由于地區(qū)局限性和本人水平有限，不當(dāng)之處容當(dāng)指正。一、概況：改革開放以來，我國城市建設(shè)發(fā)展迅速。建筑物不斷向空中發(fā)展，與此同時，各類用途的地下空間和設(shè)施也得到空前的發(fā)展，包括高層建筑地下室、地鐵、越江隧道、地下商業(yè)街、地下車庫、地下變電站等各種類型。要建設(shè)這些地下設(shè)施，就必須進行深基坑的開挖。大家知道，傳統(tǒng)的多層地下室施工方法是敞開式開挖，先做圍護，在逐層支撐情況下，垂直向下開挖，至設(shè)計標(biāo)高后澆筑鋼筋混凝土底板，再由下而上逐層施工地下室結(jié)構(gòu)，地下結(jié)構(gòu)完成后再進行地上結(jié)構(gòu)的施工，即典型的順作法施工。（見以下示意圖）這種順筑施工方法為大家所熟悉，在城市中大量應(yīng)用。然而，順筑法施工也帶來了不少問題。地下結(jié)構(gòu)施工工期長，占整個高層建筑總工期的1/4，甚至1/3；支護費用高，據(jù)統(tǒng)計地下深基礎(chǔ)工程造價為整幢高層建筑總價20％～30％，其中基坑的支護費用約占工程總價的10％左右。其次，有些圍護結(jié)構(gòu)在整個地下室施工過程中只作為臨時結(jié)構(gòu)，僅為地下結(jié)構(gòu)施工提供安全保證。待地下結(jié)構(gòu)施工完畢，其作用隨之消失，而為此發(fā)生的圍護費用是可觀的。當(dāng)在繁華商業(yè)街下修建地鐵車站時，為少影響商業(yè)活動和交通、再有業(yè)主要求在盡可能短的時間內(nèi)造好大樓時，那么用敞開式順筑法施工就難以滿足。在這些背景下，產(chǎn)生了逆作法施工。逆作法施工與傳統(tǒng)順作法正好相反，即在圍護施工、基樁施工完成后，首先施工±0.00層樓板，并留出出土口，向下開挖地下第一層土方，再施工地下一層樓板，開挖地下二層土方，再施工地下二層樓板，重復(fù)以上過程，直至地下室底板。地下土方開挖時，作為剛度很大的各層樓板就作為圍護結(jié)構(gòu)的水平支撐、很多圍護結(jié)構(gòu)就作為地下室外墻。在地下土方開挖、地下樓板施工同時，上部結(jié)構(gòu)層也逐層向上施工。因此逆作法施工與順作法施工相比較，可以縮短工期、節(jié)省成本、減少周圍環(huán)境危害。（見下圖示意）目前，肯定的是，城市用地不斷緊縮，施工場地局促，開挖深度增加，環(huán)境要求嚴格。大城市深基坑施工，出現(xiàn)逆作法施工趨勢十分明顯。作為基礎(chǔ)施工工作者，應(yīng)該及早、主動掌握逆作法施工技術(shù)，為今后逆作法施工工作打好基礎(chǔ)，看來十分必要。逆作法施工早在70多年前，發(fā)達國家已經(jīng)有了應(yīng)用。1935年日本就提出了“逆作法工藝”并在高層、超高層建筑的多層地下室、地下商場、地下車庫、地鐵車站等建筑構(gòu)筑物中應(yīng)用。如日本東京八重洲地下商業(yè)街；莫斯科切爾坦沃住宅區(qū)地下商業(yè)街；芬蘭伐利桑地下娛樂中心；挪威奧斯陸地下體育中心；地下六層的德國慕尼黑卡爾斯廣場綜合體；美國芝加哥水塔廣場大廈（地下四層）；法國巴黎拉弗埃特百貨大樓（地下六層）。上述工程都采用了逆作法施工技術(shù)，均取得很好效果。我國的臺灣和香港地區(qū)也有很多應(yīng)用。我國從1955年哈爾濱地下人防工程中首次采用了逆作法施工；1985年上?；A(chǔ)公司科研樓償試了逆作法施工；上海第二建筑公司在1993年上海地鐵1號線陜西南路站完成了較大規(guī)模逆作法施工；以后上海長途電信大樓（1987年）、恒積大廈（1995年）、明天廣場（1999年）、長峰商城（2004年）、人民廣場地下變電站（2007年）等也采用了逆作法施工。并在此基礎(chǔ)上，對逆作法信息化施工技術(shù)、柱墻沉降控制技術(shù)、逆作挖土技術(shù)、逆作柱梁板與柱墻連接技術(shù)等奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。逆作法施工技術(shù)被人們接受，不斷獲得發(fā)展，2000年～2013年，除了上海以外，在廣州、北京、天津、杭州、廈門、深圳、?？凇⒏Ｖ?、南京、昆明、珠海等大中城市獲得應(yīng)用與發(fā)展。在此基礎(chǔ)上，上海、廣洲、天津制定了逆作法工法。（廣州市地下室逆作法施工工法YJGF07-98、上海市高層建筑多層地下室結(jié)構(gòu)逆作法施工工法）2011年，建設(shè)部發(fā)布了《地下建筑工程逆作法技術(shù)規(guī)程》（JGJ165—2010），上海市經(jīng)過十余年以來逆作法基坑工程的實踐經(jīng)驗，2012年上海市制訂了《逆作法施工技術(shù)規(guī)程》（DG/TJ08-2113-2012），逆作法施工得到了進一步規(guī)范。經(jīng)過多年的實踐和研究，逆作法施工所面臨的主要施工技術(shù)為：基坑的圍護方式、豎向支承樁的施工、基坑降水、水平結(jié)構(gòu)施工、出土口、土方逆作開挖施工、豎向結(jié)構(gòu)施工、地下地上同步施工、基坑監(jiān)測、安全施工及作業(yè)環(huán)境等內(nèi)容。以下作有重點的介紹。二、逆作法施工的程序：按圖2-1所示逆作法施工程序如下：1、按基礎(chǔ)外圍面積、先施工四周的支護結(jié)構(gòu)、支護體系采用地下連續(xù)墻或排樁支護，排樁采用鉆孔樁或挖孔樁；2、按設(shè)計圖施工中間支承柱和基礎(chǔ)樁。中間支承柱大都采用鋼管柱或型鋼柱支承，挖土完成后再作外包鋼筋混凝土。3、利用地下室一層的土方夯實修正后作地模，澆灌地下室±0.00層的頂層鋼筋混凝土梁板，并在此層預(yù)留挖土方的出土洞若干個；4、進行地下室一層土方的挖土，移到出土口，提升到室外卸土；5、重復(fù)程序3進行地下室二層梁板混凝土的澆筑，同樣在樓板中留出出土洞；6、重復(fù)程序4進行地下二層土方外運；7、重復(fù)程序3、5，作地下三層梁板混凝土的澆筑，同樣在樓板中留出出土洞；8、重復(fù)程序4、6進行地下三層土方外運；9、重復(fù)程序3、5、7進行地下室底板混凝土的澆筑。逆作法施工工藝流程框圖如下：三、逆作法施工的圍護方法：目前，逆作法施工圍護結(jié)構(gòu)主要形式是：“兩墻合一”地下連續(xù)墻、鉆孔灌注樁排樁、型鋼水泥土攪拌墻和咬合樁等形式。以地下連續(xù)墻為首選。地下連續(xù)墻施工，必須制定與逆作法施工相關(guān)的詳細施工方案。由于圍護結(jié)構(gòu)作為地下室結(jié)構(gòu)一部分，地下連續(xù)墻施工有一定要求：1、地下連續(xù)墻槽段間連接方式有園型鎖口管接頭、十字鋼鈑接頭、工字鋼接頭、鋼筋混凝土預(yù)制接頭等多種形式；2、在地下連續(xù)墻槽段接頭外側(cè)，根據(jù)地質(zhì)條件及防滲要求采取高壓噴射注漿等加強措施；3、應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求，在地下墻內(nèi)正確預(yù)埋鋼筋、鋼筋接駁器、設(shè)置剪力槽及其他埋件，并對止水等方面要有針對性措施（地下室底板處）；4、地下連續(xù)墻的墻底必須進行墻底注漿；5、地下連續(xù)墻的垂直度≤1/300。四、豎向支承樁柱施工：逆作法地下結(jié)構(gòu)的豎向樁、柱作為地下室結(jié)構(gòu)的一部分，將上部結(jié)構(gòu)的荷載傳給地下室底板;施工過程中，豎向中間支承樁、柱還需承受地上和地下各層結(jié)構(gòu)的自重和施工荷載。因此，逆作法工程的豎向支承樁、柱需在結(jié)構(gòu)施工前完成，無法與樓板結(jié)構(gòu)同步施工;尤其是逆作范圍(地下室結(jié)構(gòu))支承柱的施工與樁基施工相結(jié)合，即在工程樁施工的同時安裝支承柱。又由于其為地下結(jié)構(gòu)柱的一部分與地下梁板連成整體，所以對垂直度要求特別嚴格。往往要求樁位的定位偏差≤5mm、樁的垂直度偏差要滿足設(shè)計要求（常提出1/500H，最高要求甚至達到1/1000H）。因此采用普通的立柱按裝方法肯定不能滿足要求。另一方面，結(jié)構(gòu)設(shè)計時，樁基的混凝土標(biāo)號（C30～C40）與鋼管內(nèi)灌注的混凝土標(biāo)號（C50～C60）不一樣，澆灌時要求解決低、高標(biāo)號混凝土的含接問題。多年來，各地根據(jù)當(dāng)?shù)赝临|(zhì)、地下水情況和施工經(jīng)驗，創(chuàng)造了許多行之有效的施工方法。這里在介紹支承鋼管柱之前，首先說明一個共性問題是關(guān)于鋼管柱制作問題。鋼管柱的直徑、壁厚、長度是根據(jù)工程要求而確定的。常用規(guī)格尺寸：直徑Φ500mm～Φ2000mm，壁厚16mm～25mm，長度16m～37m。由于加工精度高，鋼管柱均在鋼結(jié)構(gòu)廠廠內(nèi)分段加工制作（對接的接口平面用車床整平剖口），再運到施工現(xiàn)場拼裝。為保證現(xiàn)場拼裝的鋼管柱平直度滿足設(shè)計要求，施工場地必須硬化處理，以便在上面搭設(shè)拼裝胎架（也稱支承架）。分段制作的鋼管柱現(xiàn)場對接，對接面平直，采用剖口，二氧化碳氣體保焊同步對稱施焊（焊接前接口兩端30cm內(nèi)還要進行預(yù)熱），防止變形。焊接完成后即進行探傷和平直度檢驗。鋼管柱的設(shè)計柱頂標(biāo)高常在一層地面層以下，為按放鋼管柱需要常將鋼管柱頂接長處理，接長鋼管長度不一，稱為工具管，工具管與鋼管柱的連接一般用法蘭盤連接，以便拆卸重復(fù)利用。圖4-1為鋼管柱現(xiàn)場拼接示意。圖4-1鋼管柱拼接示意其次，鋼管柱由平臥轉(zhuǎn)為吊直均使用兩臺起重機同時起吊，空中豎直方法。鋼管柱在吊入樁孔時要求垂直向下慢慢插入，常在工具管的上口留有左右對稱的耳環(huán)。主機的吊鉤吊住比鋼管稍寬的鐵扁擔(dān)，鐵扁擔(dān)下鋼絲繩平衡吊住二個耳環(huán)，使直立鋼管柱處于垂直狀態(tài)下插入樁孔內(nèi)。以下介紹一些鋼管柱的常見施工法：1、鋼管柱后安裝施工法：①、天津軌道換乘中心，地下四層，開挖深32m。逆作施工。鋼管柱下鉆孔樁直徑Φ2200mm，鉆孔深85m、樁頂距地面-27.5m、有效樁長48m～56m。C30混凝土；鋼管柱Φ1000mm，長25.8～29.8m，鋼管內(nèi)灌C50混凝土，鋼管柱根部要求錨入樁內(nèi)2.5m。第一步：鉆孔樁采用旋挖鉆機帶管鉆進，外套管到地面下-32.5m后不再跟進。為控制垂直度，采用桅桿有自動調(diào)垂裝置的旋挖鉆機。為保證地面以下30m內(nèi)垂直精度達1/1000要求，旋挖期間采用超聲波不斷檢驗，過程糾偏等14項操作工藝。第二步：鉆孔樁成孔完成后灌入C30水下混凝土，水下混凝土面澆灌到地面下30.8m即停止（超灌0.8m），即混凝土面高出跟進套管底2.5m距離。第三步：在水下混凝土澆灌結(jié)束后8～10小時，混凝土初凝后抽去套管內(nèi)泥漿，工人下入樁孔內(nèi)，鑿去0.8m浮漿，暴露C30新鮮混凝土面。用7～10kg吊錘，將地面上放出的樁位中心引到地下30m處樁頂上。用鋼尺將地面標(biāo)高引到安裝定位板標(biāo)高以上50cm的套管壁上。第四步：在地面下30m樁頂處安裝由引渡板、定位板、托架組成的鋼管柱安裝定位器（見圖4-2），在中心及標(biāo)高定位好后再用早強高標(biāo)號混凝土固定、墊平。圖4-2定位器第五步：3天后，將制作好的鋼管柱吊入樁孔內(nèi)，由于定位器中引渡板斜面作用，將樁管底部安放到設(shè)計位置。其定位器安放誤差為±5mm，定位器與樁管內(nèi)壁間隙5mm，其最后最大誤差僅10mm，高于設(shè)計要求平面位移誤差＜20mm要求。樁管上部通過十字交叉校正器，校正到正確位置后固定在護筒上。第六步：向樁管外套管之間四周均勻澆灌C50混凝土。5小時后再向樁管柱內(nèi)灌入C50高強混凝土。澆灌的辦法采用串桶式自落式澆灌密實法。要求串桶底距澆筑面高度在2.5m左右，既能沖擊密實又不使混凝土離析。樁管頂以下4.0m范圍的混凝土振搗密實。第七步：樁管柱與套管之間墊進黃砂后拔除外套管。本工程經(jīng)開挖后復(fù)測，無論樁柱垂直度和定位偏差均滿足設(shè)計要求。②、北京地鐵4號線菜市口車站與7號線換乘站。7號線為明挖施工，4號線在7號線下，采用蓋挖逆作法。工程共設(shè)Φ800×16mm鋼管柱30根，鋼管柱長19.55m。施工技術(shù)要求為鋼管柱定位偏差±5mm、垂直度1/1000H，并≤15mm。鋼管柱下采用挖孔樁支承。施工步驟如下：第一步：挖孔樁成孔后灌注混凝土；第二步：灌注后12h，清除樁頂以上1.8m高浮漿；第三步：下通風(fēng)管、低壓照明、下人清理整平安裝定位器，并澆筑C40早強混凝土，固定定位器。2h后混凝土強度可達20Mpa、20h達到C25；第四步：吊裝鋼管柱入樁孔內(nèi)，可以認為鋼管柱下口定位正確，上口定位用十字交叉花蘭螺絲校正后固定在上口護筒上。（見圖4-3）圖4-3鋼管柱頂部定位第五步：澆灌鋼管柱下口外與挖孔樁壁四周杯口混凝土，高度宜超出底板底以上20cm。（開挖到底板底面時鑿除）；第六步；用串桶法澆灌鋼管柱內(nèi)混凝土直至柱頂；第七步：鋼管柱與挖孔樁內(nèi)壁之間填上黃砂。本工程經(jīng)開挖后復(fù)測檢驗均滿足設(shè)計要求。工程是成功的?！顸c評：采用鋼管柱后安裝施工法的技術(shù)特點，是要在樁孔中下人先清理、再定位（樁中心、樁標(biāo)高）后安裝定位器這一工序，所以首先要滿足下人這一必須條件。當(dāng)?shù)叵滤坏陀谑┕ぷ鳂I(yè)面，可采用挖孔樁作為支承拄的樁基；當(dāng)?shù)叵滤缓芨咔闆r下就要使用鋼套管，來制造一個下人操作的條件。當(dāng)大面積施工時，為了保證工程進度，將使用大量的鋼套管（一個樁柱從成孔、下鋼筋籠、澆混凝土、初凝養(yǎng)護、抽漿清理、定位安裝、定位器固定養(yǎng)護、吊放鋼管柱、校正固定、鋼管柱內(nèi)外灌混凝土灌砂、拔出套管等一個工作循環(huán)約6～7天），工期不能保證、相對工程成本增加。因此，采用鋼管柱后安裝施工法，雖然施工質(zhì)量能滿足設(shè)計要求，但一定要有環(huán)境條件（低地下水位）。就不能大面積推廣。2、鋼管柱與樁一體化成型施工法：一體化成型施工法說的是，當(dāng)鉆孔樁成孔下放鋼筋籠后馬上吊放鋼管柱（有的施工法鋼筋籠下放到孔口，鋼管柱與鋼筋籠在孔口連接后再一起下放就位），再下導(dǎo)管二次清底后，鉆孔樁水下混凝土和鋼管柱管內(nèi)高標(biāo)號混凝土連續(xù)澆灌一次成型的施工法。①、上海世博500KV地下變電站一柱一樁的施工技術(shù)：鉆孔樁成孔深90m、直徑Φ950mm，樁身混凝土C35，有效樁長55.8m。鉆孔樁上插入的鋼管柱Φ550mm×16mm，管內(nèi)混凝土C60。鋼管柱中心定位偏差≤10mm、垂直度為1/600。第一步：為保證鋼管柱垂直度要求必須先保證鉆孔樁的垂直度。選用GPS-20A型鉆機，鉆頭上加裝配重塊，以提高鉆頭穩(wěn)定性和垂直精度，并采用減壓鉆進。鉆孔垂直精度達1/500。第二步：鋼管柱長33.045m＋加4.0m工具管＝37.045m。鋼管柱頂設(shè)吊耳，用鐵扁擔(dān)起吊以確保鋼管柱在自由狀態(tài)下的垂直度。（圖4-4）圖4-4鐵扁擔(dān)圖4-5地面調(diào)節(jié)裝置第三步：地面設(shè)置由定位架、千斤頂、校正桿組成的地面調(diào)節(jié)系統(tǒng)，可對鋼管柱垂直度進行調(diào)整并固定（見圖4-5）。采用雙向經(jīng)緯儀校正（圖4-6）。下放完成后采用井徑測斜議進行垂直度檢測。第四步：鋼管柱和鋼筋籠的連接。采用了鋼絲繩把鋼筋籠連接起來的鉸接方法。保證了鋼筋籠和鋼管柱在重力懸吊狀態(tài)之下的垂直度（見圖4-7）。第五步：樁和柱在不同標(biāo)號混凝土換澆施工。具體為：水下低標(biāo)號混凝土至標(biāo)高－37.7m時改灌高標(biāo)號混凝土（樁頂標(biāo)高－36.5m），直至－30.0m時暫停高標(biāo)號混凝土澆灌，確保鋼管柱插入樁身深度（柱底標(biāo)高為－33.7m）。圖4-6雙向經(jīng)緯儀校正圖4-7鋼管柱與鋼筋籠連接②、南京青奧中心逆作法鋼管柱施工：南京青奧中心為雙塔樓加裙房，面積35萬m2，采用逆作法施工。逆作鋼管柱下鉆孔灌注樁為變截面設(shè)計，樁長95m，上口Φ2.7m，插入直徑為Φ2.0m×23m鋼管柱，以下為Φ1.2m鉆孔樁。鋼管柱的定位偏差±5mm、垂直度1/500。施工步驟如下：第一步：變截面鉆孔樁的施工采用先用Φ1.2m鉆頭鉆3.0m深后換2.7m鉆頭擴孔鉆3.0m，再換Φ1.2m鉆頭鉆3.0m，如此循環(huán)，直至變截面標(biāo)高下再用1.2m鉆頭鉆到底后成孔。第二步：長23.0m、Φ2.0m直徑鋼管柱在工廠預(yù)制、現(xiàn)場拼接，完成后在管外裝上長10.0m的測斜管（用專用抱箍與鋼管固定）。第三步：完成變截面鉆孔樁吊放鋼筋籠及拼接鋼管柱之后，即在孔口吊放上鋼支架，以校正和固定鋼管柱。鋼支架分為兩部分：下部支架橫梁用于支撐鋼管柱，調(diào)整標(biāo)高；上部支架橫梁高2.1m，用于調(diào)節(jié)鋼管柱垂直度。鋼支架四肢用M16膨脹螺栓固定在硬地坪上。先調(diào)鋼管柱定位軸線和標(biāo)高，并用下部橫梁上的千斤頂和定位螺桿固定好，以作為調(diào)垂的支點。用測斜儀測定傾斜度方向后再調(diào)上橫梁的千斤頂，直至滿足1/500要求后再固定在上橫梁上（見圖4-8）。圖4-8鋼管柱調(diào)節(jié)支架第四步：在第二次清底后澆灌混凝土。先在調(diào)節(jié)鋼支架上方架上澆筑平臺，平臺與鋼支架不接觸，以免澆灌混凝土?xí)r沖撞鋼管柱。當(dāng)混凝土澆灌到-17.0m（承臺底標(biāo)高-17.5）時，在管內(nèi)澆灌混凝土同時同步向管外與樁壁之間四周均勻灌入碎石，直至管內(nèi)混凝土從溢漿口溢出混凝土。第五步：微調(diào)，當(dāng)混凝土澆灌至鋼管柱底前和柱外碎石反壓及混凝土澆灌完成時，均應(yīng)根據(jù)監(jiān)控數(shù)據(jù)通過上橫梁千斤頂或螺桿對鋼管柱進行微調(diào)，以使鋼管柱滿足垂直度要求。③、南京德基廣場逆作法超深支撐樁柱的施工：南京德基廣場挖深23.7～27.9m，有鋼管柱136根，長26.0m以上，直徑Φ700～Φ1100mm不等。鋼管柱分三節(jié)工廠預(yù)制現(xiàn)場硬地坪搭設(shè)胎架現(xiàn)場拼接，二臺吊車起吊。其步驟如下：第一步：旋挖鉆機成孔（32～36m），沖擊鉆機終孔，入巖2.0m。所有樁孔垂直度用超聲波檢測議進行100％檢測，垂直度均在1/400以內(nèi)。第二步：鋼筋籠整體制作，包括注漿管、超聲波管、樁體預(yù)埋件。六點起吊安放，吊筋及懸掛器均固定于護筒上，鋼筋籠底懸于樁底50～100mm，確保鋼筋籠垂直。鋼柱易于進入鋼筋籠。第三步：安放鋼管柱支撐架（高×長×寬＝2.2×2.0×2.0m）。用膨脹螺拴固定在硬地坪上，精度±2mm。支撐架上部四角設(shè)有調(diào)節(jié)螺桿。第四步：起吊鋼管柱，向孔口慢慢插入，并用雙向經(jīng)緯儀調(diào)直，直至鋼管柱工具管上預(yù)裝的四個耳板擱置在支撐架上口橫梁上，并立即調(diào)整鋼管柱標(biāo)高，達到初調(diào)目的。當(dāng)鋼柱標(biāo)高、中心位移與垂直度均調(diào)整到位后，采用精密超聲波檢測儀（精度為0.1mm）對鋼柱垂直度進行復(fù)測，鋼柱上口固定后澈去起重機。第五步：在鋼柱支撐架外再放置一個混凝土澆筑平臺支撐架，二架之間不接觸。開始澆灌混凝土。當(dāng)混凝土澆灌到樁頂標(biāo)高以下4.0m時開始置換高標(biāo)號混凝土。當(dāng)混凝土面上升到樁頂以上2.0m時，開始同步向鋼柱外四周灌入碎石，直至鋼管內(nèi)混凝土面上升，管外碎石面不再上升時停止碎石回填。鋼管內(nèi)混凝土澆灌到地面溢出為止。第六步：自主開發(fā)了一套逆作法鋼柱實時調(diào)垂系統(tǒng)（調(diào)垂議）。工作原理為利用先進的監(jiān)測技術(shù)、人機交互技術(shù)以及液壓傳動裝置等，對鋼柱混凝土澆筑過程中鋼拄垂直度實時監(jiān)測并實時糾偏調(diào)垂。整個系統(tǒng)由液壓油缸、液壓泵站、傾斜傳感器、控制器等組成（見下圖）。傾斜傳感器監(jiān)測到鋼柱傾斜的實時變化，通過數(shù)據(jù)線傳輸?shù)饺藱C交互界面（控制器），并通過該界面的自動或手動狀態(tài)進行鋼柱實時調(diào)垂。從而保證了鋼管柱在混凝土澆筑過程中，導(dǎo)管提升、碎石回填對鋼管柱側(cè)向推移引起垂直度變化得到及時糾正?；油练介_挖后，136根鋼管柱垂直度均滿足1/600設(shè)計要求。（本項目為國家自然科學(xué)資金資助項目。中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所項目）④、杭州環(huán)北絲綢服裝城：采用逆作法施工，Φ625mm×25mm鋼管柱126根，定位偏差≤20mm、垂直度≤1/500。施工步聚如下：第一步：降低地下水位到地面以下4.5m。在一柱一樁位置上挖一個3.5m×3.5m深3.2m工作坑。并在工作坑內(nèi)吊放進Φ2.5m直經(jīng)，高3.0m護筒，四周土方回填壓實，面上鋪設(shè)路基板。第二步：在工作井內(nèi)按正常工藝進行鉆孔灌注樁施工,終孔后進行一次清孔,然后提鉆,移機,下鋼筋籠。第三步：安裝型鋼校正支架,采取先下后上的程序,通過全站儀使校正支架中心與樁位中心重合,分別與鋼護筒及路基板點焊連接固定型鋼支架由井字形布置的H型鋼及4根穿過型鋼可從各個方向調(diào)節(jié)行程的螺桿組成。型鋼校正支架布置如下圖所示：第四步：鋼管柱起吊自然垂直后入孔,通過水準(zhǔn)儀調(diào)整鋼管柱的水平標(biāo)高,通過上下兩套型鋼校正支架上的螺桿行程進行微調(diào),校正鋼管柱垂直度,使其中心和樁位中心重合后焊接固定。第五步：設(shè)計要求樁身內(nèi)鋼管柱下3m即標(biāo)高-22.400m處為兩種不同強度混凝土的交界面,交界面以下混凝土強度等級C35,以上則為C60。灌注鉆孔樁C35混凝土至標(biāo)高-19.400m,同時保證導(dǎo)管埋入深度不小于3m后,開始灌注C60混凝土。當(dāng)C60混凝土將C35混凝土全部置換出樁頂標(biāo)高后,沿鋼管外圈四周回填級配砂石至工作井底標(biāo)高,繼續(xù)灌注C60混凝土直至混凝土從鋼管立柱溢漿口排出。待混凝土終凝后(約24h),拆除上下型鋼支架,移走鋼護筒。3、鋼管柱后插施工法：鋼管柱后插施工法與前二種施工法不同點是，先施工鉆孔灌注樁，樁內(nèi)灌入緩凝混凝土，然后將鋼管柱垂直插入樁內(nèi)一定錨固深度，再在鋼管柱內(nèi)灌入高標(biāo)號混凝土的施工法。其主要關(guān)鍵點是：緩凝混凝土、HPE或HDC液壓垂直插入機、測斜議等。①、武漢地鐵中南路站為2號線4號線換乘站，采用逆作法施工。樁為Φ1800mm全液壓可視可控擴底灌注樁（擴大盤3.6m），鋼管柱Φ800mm，共147根。采用HPE液壓垂直插入機施作鋼管柱工藝。其工藝流程如下：工藝的關(guān)鍵點有：、為保證鋼管柱插入垂直度滿足設(shè)計要求，旋挖鉆成孔精度必須控制在1/300以內(nèi)，當(dāng)用超聲波檢測儀檢測到垂直度不能滿足要求時，必須進行修正；鋼筋籠安放必須保證在樁孔中心，最好在鋼筋籠頂部做成喇叭口，以確保鋼管柱插入順利；鉆孔樁內(nèi)灌入的混凝土要用緩凝混凝土，一般要求緩凝時間不小于36h。因為混凝土運輸、澆灌、HPE液壓垂直插入機就位對中調(diào)平、鋼管柱起吊就位插入糾偏等均需要時間，保證鋼管柱順利插入混凝土中；鋼管柱開始插入時能以靠自重自由插入，插入一定深度時，當(dāng)浮力大于鋼管柱自重時，最好在鋼管內(nèi)灌入清水加重，確保插入過程順利；當(dāng)鋼管柱柱底剛好插入混凝土面時，應(yīng)停止插入操作。立即檢測鋼管柱的垂直度，地面以上鋼管用經(jīng)緯儀、地面以下用垂直儀，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)來調(diào)整鋼管柱垂直度，直至滿足要求后再下插到位；由于鋼管柱的柱頂標(biāo)高常在地面以下，為方便鋼管柱插入操作，鋼管柱頂必須附加一節(jié)工具管，工具管要求與鋼管柱等直徑、連接可靠、可重復(fù)利用。武漢地鐵中南路站采用HPE液壓垂直插入機施工的147根鋼管柱經(jīng)超聲波檢測，樁身完整性良好。開挖后垂直度全部滿足設(shè)計要求。②、天津濱海國際機場交通中心工程，采用逆作法施工。共有鋼管柱106根，Φ1100mm和Φ1200mm直徑。采用AM擴孔灌注樁，Φ2200mm（擴底直徑3200mm）。鉆孔垂直度≤1/300。鋼管柱長23.53m，加上工具管長達32.0m，垂直度要求≤1/500。采用HPE全液壓垂直插入機插入鋼管柱?！鳤M樁的施工流程如下：施工現(xiàn)場準(zhǔn)備—AM旋挖鉆機定位—埋設(shè)鋼護筒—等徑樁成孔至設(shè)計深度—測量孔深—擴底成孔開始—擴底成孔結(jié)束，測量孔深—利用擴孔鉆頭第一次清孔—安裝鋼筋籠—安裝導(dǎo)管—檢測沉渣—如沉渣超標(biāo)進行二次清孔—灌注混凝土—混凝土灌注完畢—拔除鋼護筒—回填樁孔?！鳫PE全液壓垂直插入機插入鋼管柱：（鉆孔灌注樁或AM擴底灌注樁）澆筑至基坑底標(biāo)高后，在混凝土初凝前，將底端封閉的永久性鋼管柱垂直插入支承樁混凝土中，直到插入至設(shè)計標(biāo)高的施工方法。其工藝流程如下：HPE垂直插入機就位—調(diào)整HPE垂直插入機水平度—吊裝鋼管柱—HPE插入機垂直插入鋼管柱—鋼管柱四周回填碎石并排漿—鋼管柱內(nèi)澆筑鋼筋混凝土—拆除工具柱并回填孔口—HPE插入機移位—回填孔口—拔除鋼護筒?！摴苤迦脒^程如下：鋼管柱吊放至HPE垂直插入機內(nèi)，根據(jù)自重下入孔內(nèi)一定深度后，安裝定位抱緊裝置，由HPE垂直插入機抱緊鋼管柱，采用2臺經(jīng)緯儀雙向復(fù)測鋼管柱垂直度，滿足設(shè)計要求后，為絕對保證鋼管柱的垂直度偏差≤1/500，在鋼管柱上再安裝一個垂直傳感器，雙重監(jiān)測鋼管柱垂直插入精度。鋼管柱下部安裝的垂直儀傳感器反映到電腦上的信號來檢測鋼管柱的垂直度，保證插入鋼管柱的垂直度符合要求，垂直度偏差可達1/500～1/1200，保證了施工質(zhì)量?！摴苤鶅?nèi)混凝土的澆筑：鋼管柱四周回填碎石，排漿完成即可進行鋼管柱內(nèi)下放鋼筋籠澆筑混凝土，此時需由HPE液壓垂直插入機抱緊鋼管柱，防止鋼管柱灌注混凝土后下沉，為便于割除工具柱，鋼管柱內(nèi)的混凝土不易灌注過高，至鋼管柱頂標(biāo)高以下200～300mm即停止灌注；鋼管柱內(nèi)的混凝土采用水下混凝土灌注。▲關(guān)于鋼管柱插入時的浮力：鋼管混凝土柱底部是封閉的，當(dāng)鋼管柱下至一定深度后泥漿的浮力大于鋼管柱自重時無法繼續(xù)下沉，必須采取措施增加鋼管柱內(nèi)的自重，確保重力下放使鋼管柱垂直插入樁頂以下混凝土一定深度。泥漿密度應(yīng)按灌注后最大密度1500kg/m3計算浮力。但需考慮HPE垂直插入機抱緊鋼管柱繼續(xù)下壓插入混凝土?xí)r產(chǎn)生浮力過大，產(chǎn)生水平位移時，需在鋼管柱插入至樁頂混凝土前向鋼管柱內(nèi)加入配重，配重加入重量為超過最大浮力3～5噸，采取的措施為向鋼管柱內(nèi)注水。AM工法和HPE工法在軟土地質(zhì)地區(qū)施工效果良好，AM工法和HPE工法的產(chǎn)生和推廣應(yīng)用，必將使蓋挖逆作中間樁柱的施工速度和施工質(zhì)量得到很大的提高，具有廣闊的實用價值和應(yīng)用前景。以下是HPE全液壓垂直插入機的全貌和插入示意：③、上海國際金融中心。上海國際金融中心工程位于浦東新區(qū)，逆作法施工。一柱一樁198根，鉆孔樁直徑1200mm，孔深61.5m。鋼管柱Φ550mm×16mm，插入樁身5.0m。鉆孔樁垂直度≤1/300、鋼管柱垂直度≤1/500。采用后插法施工。后插法施工利用特制的HDC液壓調(diào)直架，對鋼管柱的中心位置、垂直度及深度進行調(diào)控，從而達到設(shè)計要求。其施工步驟如下：(a)樁身混凝土澆注完成移走鉆機,清理孔口;(b)在護筒內(nèi)安裝導(dǎo)向糾偏裝置;(c)安設(shè)HDC液壓調(diào)直設(shè)備,定位、調(diào)平、對中;(d)吊運鋼管柱,于調(diào)直架孔口位置對中;(e)通過導(dǎo)向糾偏裝置限位,利用2層抱箍將鋼管柱下放至下部混凝土面;(f)調(diào)整鋼管柱垂直度;(g)將鋼管柱下放至設(shè)計深度;(h)再次測量鋼管柱垂直度;(i)鋼管柱孔口固定,移走調(diào)直架;(j)割除工具管、下導(dǎo)管、澆灌鋼管柱混凝土至設(shè)計高度;(k)樁孔回填、注漿。其步聚和方法與HPE工法基本相同，在此不再傲述。五、降低地下水位：逆作法施工與順筑施工一樣，存在著基坑開挖時地下水水位必須低于開挖面以下1.0m這一原則。為此，逆作法施工方案中降低地下水位是施工方案中不能少的重要部分?！瓷虾Ｊ械哪孀鞣ㄊ┕ひ?guī)程，疏干井和降壓井均要求用4～6mm鋼鈑卷成的筒身來做降水井，以保證施工期間降水的可靠性?！叵逻B續(xù)墻圍護的基坑可視為不漏水的封閉狀態(tài)，坑內(nèi)抽水量可參照：W＝μAH式估算，μ為含水層的給水系數(shù)（經(jīng)驗值為0.1～0.15），A為基坑開挖面積，H為降水深度（常為基坑下1.0m）。▲降水井?dāng)?shù)量可按經(jīng)驗公式每130m2～200m2一口井來設(shè)置?！牟贾脩?yīng)避開坑底攪拌樁加強區(qū)，避開工程樁、圍護支撐立柱及主體結(jié)構(gòu)梁部位。管井和抽水管路要有保護措施?！贾靡欢〝?shù)量的觀察井，掌握基坑降水實況。▲滲透系數(shù)較差的土層（如粘性土）要用真空輔助降水?！油饨邓畱?yīng)視周圍環(huán)境決定與否。土質(zhì)差周圍環(huán)境惡劣可不降少降；土質(zhì)好周圍環(huán)境好可多降，以減小圍護結(jié)構(gòu)的土壓力。六、土方開挖：逆作法施工的土方開挖涉及到：土方從支撐樓板預(yù)留洞口中從下垂直提升到地面的方法；從二個預(yù)留洞口中間挖出的土方在地下水平運輸問題；地面層為地下土方開挖所必須的預(yù)留洞口大小、位置、數(shù)量如何設(shè)置問題；洞口出土后的裝土外運方法；地下挖土的施工方法；地下土方開挖的注意事項和大型基坑的盆式開挖、盆邊土、抽條開挖等問題。以下分別敘述。1、逆作法施工土方的垂直提升：逆作法施工地下土方的出土常在樓板上預(yù)留出土洞，垂直提升設(shè)備在洞口把地下土方提升到地面，再裝車外運。常采用的垂直提升方法有：垂直取土架（見圖6-1）、抓斗、長臂挖掘機、伸縮臂抓斗、皮帶輸送機等方法。選用那一種垂直提升設(shè)備取決于現(xiàn)場環(huán)境、層高限制、地下土方性質(zhì)、要求施工工期、出土成本、出土效率等因素決定的。以伸縮臂抓斗法為最常用。圖6-1取土架圖6-2長臂挖機杭州環(huán)北絲綢服裝城逆作法施工挖土的垂直提升采用了皮帶輸送機的方法也獲得成功（為粉土與粉砂這一條件）。見圖6-3圖6-3皮帶輸送機提升土方2、出土洞口的預(yù)留：▲逆作法施工首層樓板要預(yù)留一定數(shù)量的出土洞口，出土洞口原則上應(yīng)該避開圍護墻邊，宜在挖土區(qū)域的中間部分?？梢詼p少位移（先挖中間后挖邊上），減少土方開挖的水平駁運距離，以提高挖土效率；▲出土洞口的水平距離不宜大于30m，以減少土方開挖的水平駁運距離，提高挖土效率；▲出土洞口應(yīng)結(jié)合結(jié)構(gòu)予留洞口，如樓梯口、電梯井。各層樓板洞口要上下對應(yīng)；▲出土洞留出的面積150m2～600m2，其長度不小于9.0m，以便鋼筋模板挖土設(shè)備等送到地下；▲出土洞口預(yù)留位置還應(yīng)該考慮運土車輛進出方便，盡量便于土方運出基坑；▲每個挖土分區(qū)至少要有一個出土口。通常一個出土口可承擔(dān)的挖土范圍為500m2。圖6-3～圖6-5為某些逆作法施工工程出土口設(shè)置情況：圖6-4出土口設(shè)置之一圖6-3出土口設(shè)置之二圖6-5出土口設(shè)置之三3、地下土方開挖方法：逆作法施工地下土方開挖的原則與順作法施工一樣，挖土施工必須嚴格執(zhí)行“分層、分段、分塊留土護壁，限時、對稱、平衡開挖”的原則，減少圍護結(jié)構(gòu)的無支撐暴露時間，以減少圍護結(jié)構(gòu)的變形。分區(qū)分塊的原則是按結(jié)構(gòu)的后澆帶、變形縫來設(shè)置分區(qū)的大小。應(yīng)優(yōu)先施工邊角區(qū)域，以便發(fā)揮圍護在邊角上的剛度，減少施工中的變形，而邊角范圍的結(jié)構(gòu)一旦形成，也就形成了類似于角支撐的形式，使后續(xù)施工中圍護變形相對減少；出土洞口的土可以用長臂挖機直接挖取，二個出土洞口之間的土方常用0.5m3小挖機下洞，在二層樓板之間的高度內(nèi)挖土，洞口與洞口之間挖出的土向出土洞口集中，再由長臂挖掘機提升到地面裝車外運。當(dāng)然有許多死角小挖機是挖不到的，此時常配備人工輔助挖土。地鐵車站逆作法施工的出土洞口只能在車站邊旁出土（不影響馬路上車輛通形），出土口較少，地下土方的水平運輸可采用樓板底預(yù)埋鋼鈑，安裝規(guī)道電動葫蘆進行土方水平運輸。也有使用手扶推車或小型推土機進行?？傊?，地下土方的開挖，應(yīng)以地下結(jié)構(gòu)狀況，以現(xiàn)有挖土設(shè)備，以效率最高，成本最少的辦法進行。當(dāng)前逆作法施工應(yīng)用越來越多，許多單位呼吁有關(guān)單位研究開發(fā)適合地下土方開挖的專用設(shè)備。4、土方的裝車外運：逆作法施工的工程往往集中在市區(qū)人口密集區(qū)，交通條件差，對土方裝車外運必須事前設(shè)計好。即出土口設(shè)置與土方裝車外運路線、路線寬度等要根據(jù)現(xiàn)場和地下室結(jié)構(gòu)預(yù)先設(shè)計好，對結(jié)構(gòu)樓板按施工運輸機械通行要求進行專門設(shè)計，施工時不得更改。（見圖6-5）5、關(guān)于盆式開挖和盆邊土及盆邊土的抽條開挖：▲關(guān)于盆式挖土：當(dāng)基坑面積較大且長寬比合適時，為了加塊土方開挖速度，常在地下一層土方采用敞開式盆式開挖，基坑中間部分挖至地下一層樓面，四周挖去地下一層層高的1/2土層高度（挖取土層高度應(yīng)由周圍環(huán)境和土質(zhì)好壞決定），在圍護邊留出8～10m盆邊土后再按1：1～1：2.5坡放到盆底；盆底部分整平并澆筑墊層?！谂柚形恢弥?，澆筑盆中位置的地面樓板結(jié)構(gòu)層；▲盆邊土的抽條開挖：當(dāng)盆中地面樓板結(jié)構(gòu)達設(shè)計要求強度時即對盆邊土進行對稱抽條開挖。抽條開挖土方的寬度視結(jié)構(gòu)和土質(zhì)情況常為2.5m～6.0m。要求中間向圍護邊開挖，并立即澆筑墊層（有些工程澆筑配筋墊層），使圍護墻通過墊層與中間結(jié)構(gòu)連接，墊層混凝土要加早強劑。這種開挖方式其目的就是為了減少圍護的變形。典型的盆式開挖見圖6-7、6-8。圖6-7盆式開挖之一圖6-8盆式開挖之二6、土方開挖時注意點：▲挖土?xí)r，支承柱二邊的土方高差不要超過1.5m?！呁谕吝吳謇斫Y(jié)構(gòu)樓板的模板和支撐?！谕?xí)r要保護好支承柱、降水井、監(jiān)測元件和預(yù)留鋼筋。七、水平結(jié)構(gòu)和豎向結(jié)構(gòu)的施工：水平結(jié)構(gòu)施工即地下室梁板結(jié)構(gòu)的施工。目前根據(jù)現(xiàn)場條件及地下結(jié)構(gòu)情況有二種施工法：1、利用地基土直接立模澆筑法：地下室土方挖到標(biāo)高后，在主次梁位置上人工開挖溝槽，槽的底標(biāo)高為梁底標(biāo)高加模板厚度加C20混凝土墊層高度（常為100mm），再加砂石找平層厚度（常為30～50mm）；槽的寬度以能立側(cè)模即可。同樣板面挖土深度為板底標(biāo)高＋模板厚＋混凝土墊層厚＋找平層厚。挖土完成后立即找平打墊層，過24～36h后即可放線立模扎筋澆筑混凝土。（見下圖所示）2、立模澆筑法：適用于盆式開挖的逆作法施工。由于立摸澆筑要求，其盆式挖土的標(biāo)高要求在支模高度不小于1.8m來決定盆底挖土標(biāo)高（當(dāng)然也包括支模墊層厚度）。第二種狀況是盆式開挖，樓板一次性澆筑，其中間盆底常為地下一層高度，盆邊土下挖高度則至少保持梁底下1.2m～1.8m支模高度。對于坡面要求做成臺階，以利支模需要。3、無論是利用地基土澆筑還是立模澆筑水平結(jié)構(gòu)，有一個事都要做好，就是在澆筑混凝土?xí)r，在柱子位置的對角線兩邊用塑料管預(yù)留Φ120mm～Φ200mm直徑的預(yù)留孔，用于豎向構(gòu)件由下而上澆灌需要。同理，對樓板下有墻體位置上，置中或墻邊每隔1.2m～2.0m預(yù)留Φ120mm澆灌孔，用于墻體回筑澆搗。4、柱子的澆筑：在鋼管柱的四周樓板面和樓板底在澆筑水平結(jié)構(gòu)時已預(yù)埋了鋼筋，在此基礎(chǔ)上扎好柱身鋼筋，用對拉螺桿立好柱身模板。柱身模板的上口近上層樓板底約30cm～40cm做成喇叭口，混凝土澆灌即從喇叭口灌入，喇叭口的下口正好是柱子與頂梁接觸處，當(dāng)混凝土澆灌時保證喇叭口把柱梁接觸處包圍起來，使混凝土澆筑不留空隙。柱身模板兩邊一定高度應(yīng)該留出插入振動器的振搗口，保證柱身混凝土的密實。待2～3d后混凝土有一定強度后再拆除模板，鑿除喇叭口多余混凝土。（見下圖所示）5、墻身的澆筑：墻身混凝土的澆筑與柱子澆筑是一樣的，就是由于墻身薄上部留出的喇叭口僅為單向即可。6、施工縫的處理方法：柱身、墻身與頂梁、樓板之間由于頂梁樓板先澆，柱身、墻身后澆而形成了施工縫，會出現(xiàn)少許空隙，空隙存在將影響到上部結(jié)構(gòu)荷載的傳遞，先澆和后澆混凝土之間其處理方法如下：▲直接法：漏斗口壓注法，稱再振法。即澆筑結(jié)束后等上0.5h～1h，在上層樓板上預(yù)留的澆灌孔內(nèi)插入振動棒再振一次；▲充填法：下部柱身、墻身澆筑到距柱底、板底約5～10cm時停止?jié)补?，立即處理上部浮漿，再填入膨脹混凝土。這種處理方法效果尚可；▲注漿法：柱身、墻身澆筑結(jié)束，在新老混凝土面預(yù)埋注漿管。拆除模板混凝土強度到后，在新老混凝土面有裂縫處用環(huán)氧樹脂封閉后，預(yù)留注漿管內(nèi)注入超細水泥漿或環(huán)氧樹脂填充縫隙。此方法應(yīng)用較多，就是成本較高。八、柱梁、板墻的節(jié)點處理：指的是支承柱與水平結(jié)構(gòu)縱橫梁的連接，水平結(jié)構(gòu)與外墻（二墻合一）的連接。這二種連接在逆作法施工設(shè)計的一個重點，有許多連接方法，現(xiàn)介紹常用方法：1、支承柱與梁的連接：▲雙梁法和環(huán)梁法：雙梁法即樓板梁一分為二，梁上鋼筋在鋼管柱邊上穿過，不發(fā)生交叉。而環(huán)梁是梁的鋼筋通過柱頂環(huán)梁再傳遞過去。（見圖8-1）圖8-1雙梁節(jié)點和環(huán)梁節(jié)點▲接點加腋法：當(dāng)梁鋼筋經(jīng)過支承鋼管柱時將鋼筋擴大通過，柱頂梁身截面放大。（見圖8-2）圖8-2加腋法▲、園弧形環(huán)板連接法：主次梁通過鋼管柱時，鋼管柱本身用弧形鋼板加強，鋼管柱在主次梁鋼筋標(biāo)高處焊接園弧形環(huán)板，主次梁鋼筋與環(huán)板焊接，鋼筋應(yīng)力通過環(huán)板鋼管柱傳到對面。（見圖8-3、8-4）圖8-3園弧形環(huán)板連接法之一圖8-4加勁環(huán)板連接法之二2、水平結(jié)構(gòu)與外墻的連接：▲梁板與地下墻的連接：地下連續(xù)墻預(yù)先埋設(shè)鋼筋，待基坑開挖后，將地下連續(xù)墻剝皮，鋼筋掰直，地下連續(xù)墻上做寬250mm、深100mm的預(yù)留剪力槽，清理干凈，確保有效連接。（見圖8-5）圖8-5地下墻與梁板連接▲底板與地下墻的連接：地下連續(xù)墻預(yù)先按設(shè)計要求及標(biāo)高埋設(shè)接駁器，土方開挖后，地下連續(xù)墻先剝皮，取出剪力槽內(nèi)的木絲板，用高壓水槍清理干凈，找出接駁器，位置誤差太大的，要經(jīng)設(shè)計同意，采用植筋與底板鋼筋連接，剪力槽內(nèi)放置遇水膨脹止水條，保證底板不出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。（見圖8-6）圖8-3地下墻與底板連接▲地下墻與上部墻體的連接：主要是防止墻外滲水。地下連續(xù)墻施工完畢后，將上部浮碴鑿除，按設(shè)計要求施工壓頂梁，壓頂梁上埋設(shè)外墻柱插筋和上部柱鋼筋，并在壓頂梁上做300～500mm高外墻，中間安放300mm寬的鋼板止水板和遇水膨脹止水條，也可用企口縫達到防水要求。見（圖8-7）圖8-7地下墻與上部墻體連接九、逆作法施工的照明與通風(fēng)：逆作法施工由于頂層板先施工，地下土方后開挖，土方開挖出的空間除洞口區(qū)域外其他區(qū)域陽光不能直接照射，光線暗影響挖土操作及后續(xù)的結(jié)構(gòu)施工；同樣，地下土方開挖，新鮮空氣進不去，挖掘機產(chǎn)生廢氣排不出，人員無法工作。通風(fēng)、照明和用電安全是逆作法施工措施中重要的組成部分。這方面稍有不慎將會釀成事故,給工程施工帶來嚴重影響,必須予以充分注意。由此逆作法施工必須對地下空間的照明和通風(fēng)預(yù)先做好施工設(shè)計。1、照明方法與要求：▲逆作法施工地下室的照明有一般照明、局部照明和混合照明。在一個工作場地內(nèi)不能只設(shè)局部照明（探照燈）?！捎梅辣⒎莱?、亮度大的燈具。▲照明線路采用防水線路。也有采用低壓（36V）絕緣線路?！彰骶€路預(yù)先設(shè)計好，在上一層樓板澆筑時已經(jīng)預(yù)埋好，隨著挖土方向前進，燈具安裝及時跟進。一般20m2▲應(yīng)該設(shè)置單獨線路的應(yīng)急照明通道，以便于施工人員在發(fā)生意外事故導(dǎo)致停電時從現(xiàn)場撤離。▲地下照明注意點：照明線路預(yù)先設(shè)置好，嚴禁將線路架設(shè)在腳架、鋼支承柱及其他設(shè)施上：臨時增加的照明要有燈架并固定在支承柱上部或樓板底部。嚴禁亂拉亂放。2、地下室的通風(fēng)：逆作法工程廢氣的來源有施工機械排出的廢氣、施工人員的呼吸換氣、有機土壤與淤泥質(zhì)土壤釋出沼氣、焊接或熱切割作業(yè)產(chǎn)生不利人體健康的煙氣,以及其他施工作業(yè)產(chǎn)生的粉塵、煤煙和廢氣等。逆作法工程通風(fēng)排氣設(shè)計流程:計算地下室容積→確定換氣量→合并通風(fēng)排氣→選擇通風(fēng)設(shè)備,確定數(shù)量并合理配置?！捎幂S流式鼓風(fēng)機向下強制送風(fēng)，出土口排風(fēng)。在澆筑地下室各層樓板時,按挖土行進路線應(yīng)預(yù)先留設(shè)通風(fēng)口，通風(fēng)口的間距8～10m。隨著下挖土工作面的推進,當(dāng)露出通風(fēng)口后即應(yīng)及時安裝大功率渦流風(fēng)機,并啟動風(fēng)機向地下施工操作面送風(fēng),清新空氣向各送風(fēng)口流入,經(jīng)地下施工操作面再從取土孔中流出,形成空氣流通循環(huán),保證了施工作業(yè)面的安全。圖9-1軸流風(fēng)機送風(fēng)▲采用離心風(fēng)機將室內(nèi)廢氣抽排出來，即出土口進風(fēng)?，F(xiàn)介紹上海某逆作法施工通風(fēng)方法：本工程基坑面積22600m2，采用以下通風(fēng)方式:將風(fēng)機布置在頂板上，豎向通風(fēng)管道為800mm×800mm白鐵皮方管，在每個挖土階段標(biāo)高設(shè)2個∮300mm風(fēng)口，接出內(nèi)配螺旋筋的塑料軟管，該軟管可人工移動和接長，采用抽吸的方式直接抽出廢氣排放集中區(qū)的污濁空氣，盡快在廢棄擴散前排除，可以大大降低對風(fēng)機通風(fēng)量的要求。當(dāng)挖土到下一個標(biāo)高時，上面的風(fēng)口封閉，塑料軟管移至該標(biāo)高。當(dāng)上面施工區(qū)域也有大量電焊機工作時，可打開該標(biāo)高風(fēng)口，做臨時通風(fēng)。該通風(fēng)系統(tǒng)不能直接作用的上部施工區(qū)域，可布置水平向小功率通風(fēng)機。根據(jù)以往施工經(jīng)驗，現(xiàn)場布置7～8臺T4-726A十、逆作法施工的監(jiān)測：逆作法基坑監(jiān)測應(yīng)按基坑安全等級為一級、相應(yīng)的環(huán)境保護等級和設(shè)計施工技術(shù)要求等條件編制監(jiān)測方案。監(jiān)測方案應(yīng)包括以下內(nèi)容:▲工程概況;▲監(jiān)測項目、測點布置和監(jiān)測方法;▲監(jiān)測元件和儀器;▲監(jiān)測頻率和警戒值;▲資料整理方法及監(jiān)測成果形式等。逆作法施工監(jiān)測包含以下內(nèi)容：逆作法施工監(jiān)測項目表▲當(dāng)同步施工時（地下、地上），必須監(jiān)測支承樁和支承柱的內(nèi)力?！g的差異沉降＜1/400柱距并＜20mm?！P(guān)于支承柱的沉降觀測：在逆作施工階段,支承柱的豎向變形主要包括兩個方面,一方面為基坑開挖卸荷引起的支承柱向上的回彈隆起,另一方面為在已施工完成的水平結(jié)構(gòu)和施工荷載等豎向荷重加載作用下發(fā)生的沉降。支承柱豎向位移的不均勻會引起水平結(jié)構(gòu)梁板或支承體系的次生應(yīng)力。若支承柱間或支承柱與圍護墻間有較大的沉降差,會使支承體系偏心受壓,從而引發(fā)工程事故。因此支承柱豎向位移的監(jiān)測特別重要。監(jiān)測點應(yīng)布置在支承柱受力、變形較大和容易發(fā)生差異沉降的部位。逆作法基坑的支承柱差異沉降或者支承柱與圍護墻差異沉降過大,會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)梁板產(chǎn)生裂縫,甚至結(jié)構(gòu)破壞。因此對于支承柱沉降監(jiān)測點總數(shù)量的要求更高一些。▲關(guān)于遠程監(jiān)控管理：遠程監(jiān)控系統(tǒng)是通過對計算機技術(shù)的運用,能夠同時把正在施工的所有工地信息聯(lián)系在一起,實現(xiàn)了分散工程集中管理，提高了工程管理的水平。遠程監(jiān)控系統(tǒng)宜在基坑圍護結(jié)構(gòu)施工之前完成遠程監(jiān)控系統(tǒng)的安裝、調(diào)試工作,具備遠程監(jiān)控系統(tǒng)正常運行條件。監(jiān)測單位應(yīng)在每次現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)量測完成后2h內(nèi)把監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳至遠程監(jiān)控系統(tǒng);上傳監(jiān)測數(shù)據(jù)時,必須有工況信息。遠程監(jiān)控系統(tǒng)對上傳的監(jiān)測數(shù)據(jù)自動分析、生成歷時曲線，預(yù)報警。當(dāng)發(fā)生預(yù)報警事件時，工程處于預(yù)報警狀態(tài)時,遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)應(yīng)自動向相關(guān)各方人員發(fā)出預(yù)報警信息,并且在遠程監(jiān)控管理平臺上及時發(fā)布預(yù)報警事件的最新信息,從而使相關(guān)各方人員能共享信息,及時協(xié)調(diào)處理和閉合預(yù)報警事件。十一、逆作法施工展望：隨著施工機械設(shè)備、工藝以及施工管理的不斷更新與進步，高層建筑深基坑逆作法總體水平大幅度提高;同時，逆作法施工技術(shù)的發(fā)展進一步有效延伸和寬泛了地下工程的施工理論與工程實踐。隨著國內(nèi)各大城市建設(shè)發(fā)展初具規(guī)模，城市建筑格局基本成型，城市中心區(qū)見縫插針式用地的建筑以及老城區(qū)改造必將成為城市建筑的新特點;場地狹小、周邊建構(gòu)筑物復(fù)雜且沉降變形要求高，而逆作法具備施工占用場地小、基坑開挖對四周建(構(gòu))筑物、道路和地下管線及市政設(shè)施影響小等特點將越來越引起人們進一步地關(guān)心和重視。逆作法技術(shù)的理論和實踐也將得到進一步發(fā)展和提高，在設(shè)計理論和施工技術(shù)上應(yīng)著重研究以下幾點。⑴、逆作法中地下室豎向支承結(jié)構(gòu)、外墻等均提前施作，底板水平結(jié)構(gòu)與豎向結(jié)構(gòu)防水節(jié)點的處理難度大;地下連續(xù)墻作為結(jié)構(gòu)外墻，其槽段接縫的防水控制難度大;底板大體積混凝土澆筑可能產(chǎn)生的裂縫等易滲水。因此，應(yīng)從防水理論、防水材料以及細部節(jié)點設(shè)計等方面進行著重研究。⑵、施工機械設(shè)備的更新，由于逆作法土方工程是在地下室結(jié)構(gòu)樓板施工完成后形成的封閉體系下進行的，土方提升、鋼筋等材料的垂直運輸?shù)仁鞘┕そM織的難題。目前，已出現(xiàn)高效提升土方伸縮臂抓斗、高速電動葫蘆、傳送帶等新型設(shè)備應(yīng)用于逆作法施工中，還需進一步研發(fā)針對性設(shè)備以提高逆作法施工效率。⑶、地下結(jié)構(gòu)與地上結(jié)構(gòu)同步施工全逆作法向更高、更深發(fā)展。南京德基廣場工程二期地下5層、地上8層同步施工是逆作法工程高度、深度同步施工的目前國內(nèi)雙向施工層數(shù)最多的工程，通過結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化、施工組織協(xié)調(diào)進一步擴大雙向施工層數(shù)，有利于增加建設(shè)用地開發(fā)價值并節(jié)約工期。⑷、逆作法施工過程當(dāng)中，涉及降水、開挖以及支護等工程問題。因此地下水水－土體應(yīng)力變化、土體支護結(jié)構(gòu)接觸變形以及基坑土體差異沉降等問題均需要采用三維數(shù)值模擬的方法進行理論計算，同時結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)來調(diào)整逆作施工過程，從而保證逆作法施工的安全。《逆作法施工工藝、應(yīng)用與實踐》全文完介紹有關(guān)基坑圍護、逆作法施工的新技術(shù)一、等厚度水泥土攪拌墻（TRD工法）：作為一種新型圍護結(jié)構(gòu)，TRD（trenchcuttingre-mixingdeepwall）工法技術(shù)是日本在20世紀90年代開發(fā)的一種新施工法。在被引進到國內(nèi)后得到了一定的應(yīng)用和發(fā)展。傳統(tǒng)的水泥土攪拌是采用垂直軸上螺旋葉在鉆桿轉(zhuǎn)動時土層水平分層攪拌方式。TRD工法變革為水平軸鋸鏈?zhǔn)角懈钕溲貕w深度垂直整體攪拌方式。液壓動力系統(tǒng)驅(qū)動鋸鏈?zhǔn)角懈钕?分段接長切割箱,挖掘至設(shè)計墻底標(biāo)高后,再橫向推進,同時在切割箱底部注入挖掘液(以膨潤土為主的漿液)或固化液(以水泥為主的漿液),使其與原位土體強制混合攪拌成墻。該技術(shù)的核心是通過一種專用的機械設(shè)備，將一個具有切割功能的帶狀的刀頭先鉆入地基，在插入地基過程中鏈鋸式刀具與主機連接，回旋刀鏈鋸可豎向垂直或橫向水平移動進行對地下土體的切削，同時以水泥作為硬化劑，通過刀具在施工現(xiàn)場按照設(shè)計深度和護壁設(shè)計寬度將土體切割，在刀具端頭噴出水泥漿硬化劑注入土體的同時，注入高壓空氣使水泥漿與原位土體充分混合、攪拌，將原位土體固結(jié)從而在地下形成一道等厚度的防滲水泥土連續(xù)墻。見以下示意圖切割箱切削土體的操作詳見下圖采用TRD工法構(gòu)建的水泥土攪拌墻中內(nèi)插型鋼可形成等厚度型鋼水泥土攪拌墻圍護結(jié)構(gòu)。所以TRD工法也可以稱為水泥加固土地下連續(xù)墻工法。與傳統(tǒng)的圓形截面水泥土攪拌樁相比，由TRD工法構(gòu)建的等厚度水泥土攪拌墻適用范圍更廣，隔水性能更可靠。不僅適用于黏性土、砂土、直徑小于100mm的砂礫及礫石層，也適用于標(biāo)貫值大于30擊的密實砂層和無側(cè)限抗壓強度不大于5MPa的軟巖地層。其最大成墻深度可達60m，垂直度偏差不大于1/250。由于采用切削刀具在整個成墻深度范圍內(nèi)進行攪拌混合，成墻質(zhì)量均勻、水泥摻量均一;其水平向連續(xù)直線推進的成墻工藝，避免了深層開叉問題，墻體的隔水性能可靠;形成的墻體為等厚度矩形截面，墻厚范圍為450～850mm，并可按50mm模數(shù)調(diào)整;內(nèi)插型鋼間距可均勻布置，圍護體剛度更加均勻。傳統(tǒng)園形截面與等厚水泥土攪拌墻對比該工法的優(yōu)點是實現(xiàn)了挖掘、攪拌成墻施工水泥土質(zhì)量的全過程實時監(jiān)控。工程墻體漿液取樣及鉆孔取芯檢測表明:試塊、芯樣28d強度相對穩(wěn)定,攪拌均勻,不同地層墻體強度離散性小,完全滿足設(shè)計要求。地下室施工期間,坑壁水泥土墻體平直無滲漏,基坑及周圍環(huán)境變形量在允許范圍以內(nèi)。等厚度水泥土攪拌墻施工技術(shù)在天津、南昌、上海、杭州、廣州等地不同地質(zhì)條件下的工程項目的開發(fā)和推廣應(yīng)用,為滿足復(fù)雜地層地下空間開發(fā)提供了一種可供選擇的施工新技術(shù)。施工的主機機型除引進的TRD–Ⅲ型機外,還開發(fā)了采用電力驅(qū)動、步履式移位的TRD-E型機和改進型的TRD-CMD型機,目前均已投入等厚度水泥土攪拌連續(xù)墻復(fù)合圍護結(jié)構(gòu)的施工。綜上所述，由于TRD工法垂直度保證、不開叉、強度均勻、止水效果好。需要大深度（大于30m）的止水、截水的工程，本工法優(yōu)選；又由于能插入型鋼（型鋼在工程完工后可以拔出再使用），承受彎距、剪力，既受力又止水，作圍護使用可降低成本。再之，TRD工法能適合各種軟硬復(fù)雜土層，受到大家歡迎。TRD工法所具有的施工深度大、安全性高、成墻精度高、連續(xù)性好、止水效果佳的優(yōu)勢是其它水泥土成墻方法所達不到的。目前，TRD的施工設(shè)備已經(jīng)由遼寧撫挖重工機械股份有限公司、上海工程機械廠，國產(chǎn)化并投入使用，從而降低由純進口帶來的高成本，因此，TRD工法在我國止水防滲、基坑支護工程中的應(yīng)用前景良好?！鳷RD工法的應(yīng)用，在南昌綠地廣場基坑圍護施工中較為完滿。綠地廣場地處南昌紅谷灘中心區(qū)，A1區(qū)2棟60層塔樓和4層裙房，三層地下室，開挖深17.5m，圍護周長440m。地質(zhì)情況為地面下10m填土和粘性土、10～22m以次為細砂、中砂和礫砂，再下為礫石層、強、中、微風(fēng)化礫砂巖。細砂、中砂與礫砂系承壓含水層并與贛江相通。圍護結(jié)構(gòu)必須止水、截承壓水（到中風(fēng)化礫砂巖，單軸抗壓強度為8.8Mpa）。當(dāng)?shù)亟?jīng)驗采用高壓旋噴止水，中風(fēng)化要預(yù)鉆孔，效果差，成本高。決定采用厚800mmTRD工法構(gòu)建的等厚度水泥土攪拌墻作為隔水帷幕，并內(nèi)插型鋼，利用等厚度型鋼水泥土攪拌墻作為圍護墻，可同時滿足受力和隔水兩方面的要求（墻底嵌入⑥2中風(fēng)化砂礫巖500mm）。一方面充分利用了TRD工法施工設(shè)備在密實砂層、軟巖地層中隔水性能可靠、工效快的特點，另一方面內(nèi)插型鋼可拔出回收，經(jīng)濟性較好。支護結(jié)構(gòu)設(shè)計剖面、圍護平面、平面節(jié)點、施工現(xiàn)場照片、現(xiàn)場側(cè)壁照片見圖12-1～12-5。圖12-1支護結(jié)構(gòu)設(shè)計剖面圖圖12-2基坑圍護平面圖圖12-3圍護平面節(jié)點圖圖12-4施工現(xiàn)場照片圖12-5現(xiàn)場側(cè)壁照片▲天津中鋼國際廣場基坑，由于地基中有承壓水，采用了TRD工法700mm厚45m深截水墻；▲天津魯能綠蔭里項目，占地8.8萬m2，基坑周長1338m，用鉆孔灌注樁圍護，考慮截止承壓水，采用TRD工法施工0.8m厚、36m深等厚水泥土連續(xù)墻，墻體抗?jié)B系數(shù)達10-7cm/s；▲天津民園體育場改造工程，采用850mm等厚水泥土地下連續(xù)墻593m，插入700mm×300×13×24H型鋼，間距600mm，開挖后墻面平整，防滲效果好。在基坑工程中，TRD工法插入型鋼用于基坑圍護外，可代替需要高壓旋噴或三軸攪拌止水的防滲墻（因為止水效果好，地質(zhì)適應(yīng)性強）。也可用于土質(zhì)較差地段地下墻的槽壁加固。在水利工程中，水庫防滲墻、堤壩加固。港灣設(shè)施、鐵路公路路基抗滑加固等也有應(yīng)用。國外成功應(yīng)用已有上千個工程項目。應(yīng)用前景看好。二、大直徑雙高壓旋噴樁：三重管高壓旋噴樁是大家用得較多，比較熟悉的施工法，用于土體加固、圍護體止水堵漏。然而，傳統(tǒng)的三重管高壓旋噴樁要加固超過30m以下的土層，無論是垂直度或加固直徑都不能滿足設(shè)計要求。并且，傳統(tǒng)高壓旋噴工藝中水泥用量約為需加固體體積的50%以上或更多，施工時間較長，且排泥量較多。因此，傳統(tǒng)的高壓旋噴攪拌工藝在地基加固工法中價格是最高的。較深的地基加固又無能為力。為此，引進了RJP雙高壓旋噴工法。RJP雙高壓旋噴工法也是采用的三重管構(gòu)造，高壓水、壓縮空氣、再加超高壓水泥流體噴射（傳統(tǒng)高壓旋噴僅為高壓水、壓縮空氣和低壓水泥流），此外RJP雙高壓旋噴工法和傳統(tǒng)的工藝不同點是采用了摩擦阻力極小的噴嘴使噴射損失率減小，并使地基切削能力提高了10%左右。另外，在上段和下段都配備了噴射口，和傳統(tǒng)的大口徑加固工藝相比總體效率上升了30%。下圖為RJP工法的噴射模式。上段超高壓水噴射的防護切削產(chǎn)生一定空間，在加固體造成時發(fā)生的排泥能更順暢的排出并伴有內(nèi)部壓力釋放效果。下段超高壓硬化材噴射和空氣噴射流可以進一步對加固土層可以有效的進行切削，來形成加固體。RJP雙高壓旋噴工法比傳統(tǒng)工藝相比能進行更高效更快速施工，經(jīng)濟且加固質(zhì)量高。RJP雙高壓旋噴的特點：△經(jīng)費、工期的縮短：RJP雙高壓旋噴工法通過使用極小摩擦阻力的噴射頭，獨立的噴射攪拌原理，能提高噴射攪拌效率并加快施工速度。和傳統(tǒng)的高壓旋噴相比，最大能減少約40%的成本，縮短約60%的工期；△低排泥、低位移的實現(xiàn)：由于旋噴攪拌效率的提高，針對加固體體積所投入的水和混合泥漿的總體注入量減少了20%～25%左右，從而減少了排泥量。同時也解決了傳統(tǒng)旋噴攪拌工藝中水泥用量大于加固體積的50%以上的難題。另外，通過減少注入量操作使得對周邊環(huán)境的擾動影響減小。RJP雙高壓旋噴工法具有低排泥，低位移的兩大優(yōu)點，實現(xiàn)了對周邊施工環(huán)境的保護。雙高壓旋噴工法常用施工參數(shù)如下表：▲上海靜安嘉里中心，基坑開挖深度23～25.8m，局部開挖深達30.7m。而上海地區(qū)第一承壓水層埋置深度-34～-50.7m（⑦層灰色砂性土）對基坑開挖有影響。周圍環(huán)境復(fù)雜不能采用降壓井降壓，圍護地下連續(xù)墻深-47.5m，若要隔斷承壓水，地下連續(xù)墻加深6m到⑧1灰色粉質(zhì)粘土，使圍護成本增加，地下連續(xù)墻施工難度增加。對比后決定采用雙高壓旋噴樁加雙高壓定向擺噴，代替加深地下連續(xù)墻。實際施工后既降低成本，又取得了隔斷承壓水的效果。為上海類似工程提供榜樣。（見下圖所示）三、全方位高壓噴射工法—MJS工法：現(xiàn)有的地基加固方法如雙軸攪拌、三軸攪拌、高壓旋噴、壓密注漿等，工程上用得很多。然而，隨著城市開發(fā)建設(shè)不斷深入，地下建（構(gòu)）筑物埋置深度越來越深，地下三、四層很普遍，五、六層也經(jīng)常出現(xiàn)。而現(xiàn)有的地基加固方法很難滿足新狀況下的地基加固要求。為此從國外引進了適用于大深度地下地基加固的新辦法，MJS工法（MeyroJetSystem）。也稱為全方位高壓噴射工法。該工法也是在傳統(tǒng)的高壓噴射注漿工藝的基礎(chǔ)上開發(fā)出來。利用高壓水、高壓空氣、高壓水泥漿液等介質(zhì)，通過多孔管鉆具，以高壓射流切割破壞周圍土體，并使水泥漿液與土體混合攪拌，水泥漿液凝固后形成土體改良體。其MJS的鉆頭，除有水泥漿噴射外還設(shè)有壓力傳感器和排泥出口，以使噴射攪拌區(qū)壓力可控，土體加固范圍擴大，對環(huán)境影響小。MJS工法采用的鉆管為15孔管(1個高壓漿孔、4個螺絲孔、1個信號線孔、3個空氣孔、2個排泥閥門油路孔、1個排泥孔、1個高壓水孔、1個切削水孔、1個備用孔)。除了水、空氣、水泥漿、電纜管、傳感器等的通道外,還有2個孔為專門用于吸泥的通道(減小地