逆作法技術的超全介紹

省工期、省造價，對周邊建築影響小，阻隔噪音，減少揚塵，這麼牛的技術，作為工程人怎麼能不知道？

這項技術就是——逆作法。

但是，廣大求知若饑的工地人表示，這還不夠！所以，今天就來給大家詳細介紹一下逆作法的應用。準備好了嗎？

首先，來看一則視頻，簡單明了介紹了逆作法：

逆作法原理

先沿建築物地下室軸線或周圍施工地下連續牆或其他支護結構，同時建築物内部的有關位置澆築或打下中間支承樁和柱，作為施工期間于底闆封底之前承受上部結構自重和施工荷載的支撐。

然後施工地面一層的梁闆樓面結構，作為地下連續牆剛度很大的支撐，随後逐層向下開挖土方和澆築各層地下結構，直至底闆封底。同時，由于地面一層的樓面結構已完成，為上部結構施工創造了條件，所以可以同時向上逐層進行地上結構的施工。如此地面上、下同時進行施工，直至工程結束。

逆作法作為一種新型施工技術，形成于日本。上世紀90年代初，由上海建工二建集團在地鐵車站施工中引進。

适用工程

1.深基坑

2.周邊環境比較複雜，

比如毗鄰保護建築、交通樞紐等等。

3.工期緊張

4.環保要求高

根據工程情況不同，逆作法可以分為三類：

逆作法分類

1.全逆作法

利用地下各層鋼筋混凝土肋形樓闆對四周圍護結構形成水平支撐。樓蓋混凝土為整體澆築，然後在其下方掏土，通過樓蓋中的預留孔洞向外運土并向下運入建築材料。

2.半逆作法

利用地下各層鋼筋混凝土肋形樓闆中先期澆築的交叉格形肋粱，對圍護結構形成框格式水平支撐，待土方開挖完成後再二次澆築肋形樓闆。

3.部分逆作法

用基坑内四周暫時保留的局部土方對四周圍護結構形成水平抵擋，抵消側向壓力所産生的一部分位移。

逆作法優缺點

優點：

逆作法最大優點就是節省工期，相對于順作法，可節省工時1/3。其次，節省造價。一般可節省地下結構總造價的25%~35%。

（1）可使建築物上部結構的施工和地下基礎結構施工平行立體作業，在建築規模大、 上下層次多時，大約可節省工時1/3。

（2）受力良好合理，圍護結構變形量小，因而對鄰近建築的影響亦小。

（3）施工可少受風雨影響，且土方開挖可較少或基本不占總工期。

（4）最大限度利用地下空間，擴大地下室建築面積。

（5）一層結構平面可作為工作平台，不必另外架設開挖工作平台與内撐，這樣大幅度削減了支撐和工作平台等大型臨時設施，減少了施工費用。

（6）由于開挖和施工的交錯進行，逆作結構的自身荷載由立柱直接承擔并傳遞至地基，減少了大開挖時卸載對持力層的影響，降低了基坑内地基回彈量。

缺點：

（1）支撐位置受地下室層高的限制，無法調整高度，如遇較大層高的地下室，有時需另設臨時水平支撐或加大圍護牆的斷面及配筋。

（2）挖土作業空間狹小，不利于規模機械化施工、土方施工困難。

（3）結構接頭處理多。

（4）對圍護結構施工精度要求高。

那麼在具體施工中如何利用逆作法呢？來看一個經典案例：

1 工程概況

1.1 結構概況

上海恒積大廈于1994年~1996年建設，工程地處上海淮海東路、西藏南路的東南角。建設基地北面為淮海東路，西面為西藏南路，南面為桃源路，東面為桃源新村。

本工程地下4層、地上22層，其中裙房5層，總建築面積約70000m²。大樓的主要功能為商業和辦公，柱網軸線尺寸為8.4m×8.4m，結構形式為典型的框架核心筒結構，基坑面積約4000m²，地下4層，開挖挖深約17m。工程地質條件為上海地區典型的軟土地基，自地面以下約30m為軟粘土、砂土，含水量較豐富，地下承壓水在層面位于30m的第⑦層砂土中。

本工程的基坑圍護牆為800mm厚地下連續牆，地下連續牆長度為35m，工程樁為Φ800鑽孔灌注樁，灌注樁的樁尖持力層為第⑨層土，樁尖深度為84m，有效樁長為67m。

根據業主要求，本工程必須在16個月内裙房交付裝修，在24個月内全部竣工。因此要求施工單位采取必要的措施加快施工進度。

上海恒積大廈平面圖及效果圖

1.2 工程環境

本工程地處鬧市中心，周邊環境複雜，西側的西藏南路與北面的淮海東路交通繁忙，地下各類管線較為密集。其中北側的自來水管距基坑邊為5～8m；東面的桃源新村為上一世紀50年代所建5層混合結構，無樁基，其距基坑邊約為8m；南面的桃源路路幅較窄，桃源路南側的民房為上世紀三十年代所建的二層石庫門磚木結構，房屋相當陳舊，其與基坑隔街相距約10m左右。

2 工程難點

本工程開工前，施工方與業主磋商，為滿足工期要求，拟采用逆作法施工。當時在逆作法施工方面的成功工程實例較少，可借鑒經驗不多，施工中需要解決的文圖及技術難點主要有以下幾方面：

①對周邊環境的保護；

②逆作法一柱一樁的形式确定，以及一柱一樁在施工期間的各工況的承載力計算，相鄰柱之間差異沉降的控制；

③逆作法的挖土施工方法及如何提高挖土效率；

④逆作法的地下室柱梁闆節點設計及施工方法；

⑤地下室梁闆、柱的支模與澆混凝土方式。

3 本工程逆作法施工

根據本工程的結構平面布置，其電梯井筒在建築物的中心，這種結構平面布置也是一般商辦樓結構平面布置較為典型的方式，即外框内筒的結構受力形式。電梯内筒為剪力牆結構，若剪力牆采用逆作法，必須在其筒體剪力牆布置相當的工程樁，并且在逆作法施工過程中要進行牆體置換法施工。這種方法施工速度受到一定的制約，且技術措施費用較貴。因此，針對該工程的結構特點，在逆作法設計與施工中采取了相關的技術措施。

3.1 逆作法總體施工技術路線

除電梯井筒剪力牆外，其餘框架部分地上、地下結構同步逆作施工。在地下室基礎底闆封底時，上部結構施工計劃施工至5層裙房。

其逆作法工況如圖所示。

上海恒積大廈逆作法施工工況圖

（1）逆作法的柱樁選型

由于逆作法施工需要部分工程樁作為一柱一樁的立柱樁來承載施工階段的豎向結構荷載，因此當主體結構設計完成樁位與樁型後，施工單位應根據以下原則對結構設計的工程樁進行調整，以滿足工程在進行逆作法施工階段的受力需要。

原則一：應不改變建築物的使用功能，如層高、柱網軸線、柱、牆的截面外型尺寸等；

原則二：應不削弱原結構樁基的承載力，不改變其合力重心；

原則三：應方便逆作法的各項施工工藝，使現有的施工工藝手段基本滿足施工規範與結構設計規範的質量要求；

原則四：能滿足施工階段各工況的承載力要求，即在各施工工況下，結構有足夠的安全度；

原則五：盡可能不增加或少增加因逆作法而引起的施工成本。

在以上原則下，若主體結構設計為鑽孔樁、PHC樁等樁型時，則逆作法施工設計盡可能不改變其樁型，一柱一樁的立柱可選用鋼管混凝土柱或鋼格構柱。其中鋼管混凝土柱的承載力大，而鋼格構柱的柱梁節點較容易處理（鋼格構柱在遇到有主梁處時其主筋較容易穿過格構柱），因此能較好地滿足結構設計要求。

鋼立柱的選用均應進行施工驗算，滿足逆作法施工各工況的承載力。具體選用哪類柱型可根據工程情況而定。

（2）逆作法一柱一樁的平面布置

在軟土地區，對主體結構的框架柱基礎設計一般布置為多樁承台，而逆作法施工設計一般隻利用一根樁，因此在施工設計時可按如下原則進行調整：

原則一：逆作法施工設計不改變原結構設計的工程樁合力大小。

原則二：逆作法施工設計不改變原結構設計的工程樁合力重心的平面位置。

依上述原則，若原設計承台為多樁承台，則可以按下列方式調整多樁承台的平面布置。

多樁承台調整示意圖

若為二樁承台，則可将原設計的樁形作适當調整，加大樁徑或樁長，改為單樁承載形式；或減小樁徑或樁長，形成如圖所示的三樁承台。

3.2 一柱一樁的選型

一柱一樁可采用Φ800鑽孔灌注樁，其上端不采用格構柱，直接由Φ800樁施工至±0.000标高（圖4-2-4），用工程樁兼作為支撐力柱，此種方式費用較省，但為保證梁柱節點處梁的鋼筋布置，其外包柱的截面尺寸較大，往往要達到1400mm×1400mm。

一柱一樁示意圖

本工程Φ800一柱一樁的持力層設在第⑨層土，根據靜載試樁，其承載力可達到12000kN，沉降值僅為24mm，而實際施工時隻需滿足單樁荷載為7200KN的承載要求（地下4層地上5層），故單樁承載力滿足施工階段的要求，因此最終設計采用了這一方法。工程實施中根據施工監測結果，相鄰兩樁（柱）的沉降差不大于6mm，遠小于設計要求的20mm。

3.3 柱梁節點的設計與施工

（1）柱梁節點

地下室臨時立柱由于直接采用Φ800灌注樁，因此，梁的主筋在節點處貫通帶來一定困難。本工程采用了的解決方法見下圖。該方法是在箍筋上加焊連接鋼闆，并将梁的縱向鋼筋焊接在連接鋼闆上。但這一方法應保證梁的縱向鋼筋有一定數量在柱的節點處貫通，這也是采用這種方法的外包柱截面尺寸較大的原因。

用灌注樁作臨時立柱的梁柱節點示意圖

（2）外包柱的支模及澆混凝土

外包柱的混凝土澆築可在樓闆上留設Φ100澆搗孔進行施工。柱子頂部的模闆設置為倒八字形形成柱帽，在模闆四周設置若幹振搗器，利用柱帽位置的空間由澆搗孔澆灌外包柱（下圖）。

柱頂預留澆搗孔

（3）逆作法梁闆模闆施工方法

逆作法的地下室梁闆結構模闆的支模形式，若采用常用的主次梁結構形式，施工模闆比較複雜。因此，本工程施工單位提議，采用了密肋闆的形式。其密肋闆的受力性能與經濟性比主次梁闆形式更好，而且密肋闆的高度較小，本工程設計為500mm，而梁闆結構一般梁的高度要達700～800mm，因此采用密肋闆結構的地下室樓層淨空高度可增加200～300mm。這給地下室的電纜橋架、消防管道等布置提供了方便。另外，密肋闆的支模材料為塑料殼而非木材，因此以環保角度來看，更加綠色環保。本工程密肋闆支模方法見下圖。

逆作法密肋梁闆支模方法

從以上看，在“逆作法”施工中，密肋樓闆比一般主次梁闆施工更加方便，而且地下室挖土因支撐而超挖的深度更小，因此對基坑圍護牆的變形控制效果更好。

（4）逆作法的挖土方法

基坑的挖土方法是逆作法施工工藝的關鍵技術之一，尤其是上、下結構同步施工時，由于上部結構的柱網軸線一般為8～10m，層高在5～6m，因此若采用傳統的液壓挖土機或鋼索抓鬥挖土機在±0.00闆上垂直取土的方法，因其把杆高度及把杆的回轉半徑遠超過柱網軸線，該方法會影響逆作法的上部結構施工。為此恒積大廈的逆作法挖土方法首次研制專用提升土方的機械——專用取土架（下圖）。專用取土架設置在取土口上方，其高度滿足土方運輸車輛和土鬥作業高度，取土架上方架設行車軌道，鋼索抓鬥通過滑車組可在行車軌道開行。抓鬥的上、下運動和挖土、卸土作業通過鋼索控制，而水平向則可沿行車軌道開行

取土架挖土方法示意圖

4 實施效果

4.1 對周邊環境的影響

由于采用逆作法，本工程在整個施工期間西藏南路及淮海東路的地下管線的位移（沉降）在10mm左右，桃源小區臨近基坑一側的煤氣管位移小于10mm，桃源路對面的二層民居（磚木結構）房屋無明顯沉降。逆作法施工對周邊環境的保護達到了預期目标。

4.2 施工工期

1994年11月1日至1995年4月30日，基坑圍護牆、工程樁施工（約6個月）

1995年5月1日至1995年10月5日，地下4層、地上5層主體結構施工（約5個月）

1995年10月6日至1996年5月10日，地上22層主體結構全部施工完成（約7個月）

1996年5月11日至1996年10月15日，二結構、裝飾施工（約5個月）

從以上工程實施情況來看，滿足了24個月總工期的要求，尤其是地下四層與地上五層裙樓施工的逆作法施工僅用了5個月的工期，體現了逆作法施工的優越性。

4.3 經濟方面

在施工措施費用上，由于采用地下室樓闆作為水平支撐，替代基坑順作法的四道水平支撐，其節省費用測算為：

4000m²（基坑面積）×4（道支撐）×400元/道•m²= 640萬元

扣除逆作法措施費等320萬元左右，實際節約約320萬元。

4.4 社會效益

通過本工程的逆作法施工不僅在環境保護方面取得良好的社會效益。同時，在當時的施工條件下，創立了一系列新的施工工藝，為以後逆作法的推廣應用打下了良好的基礎。

其中“逆作法挖土技術”、“逆作法支模方法”、“逆作法柱梁節點的設計與施工”、“逆作法一柱一樁施工方法與質量控制”等施工技術經以後多項工程的應用，逐漸發展，日趨成熟與完善。

5 工程模拟分析

5.1 計算模型說明

以下介紹本工程地下室三、四層頂闆的計算。有關計算參數和計算模型如下：

荷載：土壓力500 kN/m，樓面施工荷載2.0 kPa。

柱截面為Φ800灌注樁，長度為8 m，柱底假定為鉸接。

假定基坑周邊地下連續牆為800mm×3000mm的邊梁。

計算模型

5.2 計算結果

闆XY平面變形

（50KN/m水平土圍壓荷載，最大值4.63mm）

闆Z豎向變形

（2 KN/m²等效施工荷載，最大值-3.95mm）

闆單元X方向軸向應力

（最大值-10.15 N/mm²）

闆單元Y方向軸向應力

（最大值-13.14 N/mm²）

闆單元最大有效應力

（最大值17.61 N/mm²）

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!