《地下建（構）築物逆作法施工工法》上海市第二建築有限公司完成的建築類施工工法；作者是鄧文龍、朱靈平、吳獻、周樂敏、尤根良；該工法的適用範圍是高層建築、多層地下室結構施工及類似於地下室結構的地下構築物的結構施工。尤其適用於工期緊，環境保護要求高，施工場地狹小的建（構）築物工程。地下工程可採用地下連續牆、排樁等作為圍護體系。
《地下建（構）築物逆作法施工工法》主要的工法特點是縮短工程施工的總工期，地上地下結構可同步施工時，地下結構層數越多，用逆作法施工工期優勢越明顯。
2008年1月31日，《地下建（構）築物逆作法施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2005-2006年度國家一級工法。
基本介紹
- 中文名：地下建（構）築物逆作法施工工法
- 工法編號：YJGF02-96
- 主要榮譽：國家一級工法（2005-2006年度）
- 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
- 完成單位：上海市第二建築有限公司
- 主要完成人：鄧文龍、朱靈平、吳獻、周樂敏、尤根良
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,施工工藝,工藝流程,操作要點,材料設備,質量控制,安全措施,環保措施,效益分析,套用實例,榮譽表彰,
形成原因
上海市第二建築有限公司經過恆積大廈、陝西路南捷運、住業京沙大廈、河南路捷運等工程的成功實踐，於1996年獲得了國家級工法《高層建築多層地下室結構逆作法施工工法》YJGF096，1996年到現在，經過這幾年在超大超深複雜環境下眾多工程實踐（上海市規劃展示館、四明里城市綠化、上海由由國際廣場、上海機場城市航站樓、明天廣場、上海興業大廈、明珠二號線東安路車站、上海瑞嘉花苑、上海長峰商城、上海廖創興金融中心大廈對《地下建（構）築物逆作法施工工法》施工技術進行了不斷的實踐，並不斷對《地下建（構）築物逆作法施工工法》施工工藝進行改善和提高，取得了一系列的部級科技進步獎、部市級獎、專利成果。由於《地下建（構）築物逆作法施工工法》施工技術得到了發展，特對原工法進行重新修訂。
工法特點
《地下建（構）築物逆作法施工工法》的工法特點是：
1.縮短工程施工的總工期，地上地下結構可同步施工時，地下結構層數越多，用逆作法施工工期優勢越明顯。
2.地下多層逆作法挖土採用地下室首層樓板結構完成後，由多種專用的挖取土設備進行暗挖施工。
3.封閉式施工，降低施工受氣候條件的影響，及操作面產生的噪聲、揚塵、光污染對周邊居民和環境的影響。
4.逆作階段樓板結構支撐柱及圍護牆垂直度要求高，需採用特定的施工工藝和措施。
5.減小基坑變形。樓板作為支撐的剛度遠遠大於傳統支撐系統的剛度，因此基坑變形比傳統支護體系小，相鄰建（構）築物、管線的沉降也相對小。
6.結構設計與施工方案關係密切。不同的施工工況直接影響到結構構件的受力狀況。施工方案與結構設計在工程實施前期需緊密協調。
操作原理
適用範圍
《地下建（構）築物逆作法施工工法》適用於高層建築、多層地下室結構施工及類似於地下室結構的地下構築物的結構施工。尤其適用於工期緊，環境保護要求高，施工場地狹小的建（構）築物工程。地下工程可採用地下連續牆、排樁等作為圍護體系。
工藝原理
《地下建（構）築物逆作法施工工法》的工藝原理敘述如下：地下多層建（構）築物逆作法施工是建築深基坑施工中，主體地下結構與基坑支護結構相結合的一種施工方法。即永久地下室外牆與基坑圍護結構相結合、永久結構豎向構件與基坑支撐臨時立柱相結合、永久結構梁板與基坑水平支撐相結合。在完成地下連續牆或鑽孔灌注樁圍護結構以及工程樁和逆作支撐柱樁後，地下室結構自上而下施工，利用已完成的圍護結構和樓板結構自身的能力對基坑形成支護能力，地上結構在完成±0.000結構後向上施工。
施工工藝
工藝流程
《地下建（構）築物逆作法施工工法》的施工工藝流程（見圖1）。
圖1 施工工藝流程圖
操作要點
《地下建（構）築物逆作法施工工法》的操作要點如下：
1.逆作法方案準備在逆作法圍護結構設計階段就必須確定以下一系列的逆作法施工方案：圍護形式的選擇、上下同步施工的層數、樁柱的形式和布置、模板體系的選擇、首層樓板行車路線及加固、逆作施工節點形式的設計、土方和材料垂直運輸系統以及取土孔布置。
2.逆作法總體設計在逆作法工程的設計中，首先應根據施工的具體要求進行逆作法的總體設計，即先確定逆作法施工的時間順序和空間順序；然後根據逆作法的施工流程，分析結構在不同施工階段的受力及變形機理，進行總體概念設計。逆作法設計既要滿足使用階段的受力要求，又要滿足施工階段的承載力要求
3.地下連續牆、鑽孔灌注樁等圍護結構施工圍護結構需滿足作為永久結構使用的垂直度、沉降以及抗滲等性能的設計要求。施工時可採用牆底注漿、接頭注漿、控制泥漿指標等施工技術措施來滿足逆作法施工要求與逆作結構相連線的連線鋼筋、接駁器須在圍護結構施工時預留，其預留標高和水平位置須滿足永久結構施工偏差要求。
4.逆作支撐柱樁及工程樁施工
採用專用的垂直度監測系統和調垂系統確保逆作支撐柱的垂直度，施工時可採用樁底注漿等施工技術措施來減少逆作支撐柱的不均勻沉降。
5.基坑降水基坑降水方案設計必須考慮井點管穿越樓板、抽水引起的逆作支撐柱的附加沉降等問題。
6.逆作土方開挖採用小型挖機進行逆作暗挖土方開挖，在樓板結構上合理布置取土孔，採用專用取土設備（見圖2）進行土方垂直運輸，確保土方開挖順利進行。結構樓板需滿足特定的施工荷載要求。
圖2 專用取土設備示意圖
7.逆作結構施工逆作法結構施工關鍵在於解決已完成的支撐柱和圍護牆（樁）與樓板結構的連線以及已完成樓板結構與後澆豎向結構的連線，合理設計節點系統使結構形成整體達到設計要求。
8.模板體系的設計採用專門的無排吊模體系（見圖3）和短排模板體系。首先將基坑內的土按施工組織設計要求挖至標高，做好混凝土墊層，然後搭設模板結構達到設計規定的強度後，進行下皮土方開挖的推進，當樓板底的模板外露後，即可將模板拆除，如果採用吊模體系可以待施工人員能夠進入該空間後進行模板拆除。
圖3 無排吊模體系示意圖
9.柱、梁、板、牆的節點施工逆作法施工需要解決柱、梁、板、牆之間的連線問題，節點形式既要滿足設計受力要求，同時又要簡單容易施工。施工單位在逆作節點上已經形成了一系列成熟的節點體系：傳力板法、雙梁節點法、擴梁加腋法等。
10.逆作法通風系統地下施工通風措施：在各層地下室樓板上預留通風口，洞口平面按挖土工作面的推進路線設定，隨著地下挖土工作面的推進，當露出通風口後，及時安裝軸流風機，進行強制排風，清新空氣通過個取土孔自然進風，形成空氣流通，保證施工安全。
11.逆作法照明系統電線採用預留暗管安放於結構內，由專業人員負責實施，在照明度達不到要求的地方可以在支撐柱一定高度範圍內另行補充照明設施地下挖土和其他後期施工時必須安裝一路低壓應急照明線路，以防電路發生故障熄滅而造成地下無法施工和操作人員無法行走，並且低壓燈必須安裝在上下扶梯通道處。
12.實時動態監控系統對基坑圍護結構、周邊環境的位移、傾斜、沉降、應力、地面開裂、基底隆起、相鄰逆作支撐柱差異沉降以及地下水位的動態變化、土層空隙水壓力變化等進行綜合監測。比較設計所預期的性狀與監測結果的差別，對原設計成果進行評價並判斷施工方案的合理性。通過實踐取得的數據合現場描述，並預測下一施工階段可能出現的性狀，當有異常情況時立即採取必要的工程措施，將問題抑制在萌芽狀態，確保工程順利進行。
材料設備
《地下建（構）築物逆作法施工工法》所用的材料及設備明細如下：
1.逆作法臨時支承柱垂直度控制系統。
（1）第一代：上部校正架法垂直度控制系統。
（2）第二代：氣囊法垂直度控制系統。
（3）第三代：套管法垂直度控制系統。
（4）第四代：無線傳導鋼立柱調垂監測系統，精度達到了1/1000。
2.挖取土設備自製取土設備：根據基坑面積1台/1500~200平方米，且不少於2台小型挖機。
3.廢氣監控及排放設備由於挖深較大，地下可能會出現有毒有害如硫化氫（H2S）或不明廢氣泄出，嚴重影響地下施工人員的健康與作業，所以現場必須設定“地下有害氣體自動報警系統”和“廢氣強制排放系統”。
質量控制
《地下建（構）築物逆作法施工工法》的質量控制要求如下：所有鋼筋混凝土結構質量必須符合國家標準《鋼筋混凝土結構施工及驗收規範》（GBJ 942002）要求。另各項控制指標如下：挖土標高±50毫米水平儀檢測混凝土墊層標高±15毫米水平儀檢測砂漿找平層標高±15毫米水平儀及靠尺檢測降水水位控制為每次開挖面以下0.5~10米，設定水位觀測井及測繩檢測樁柱垂直度控制滿足設計和規範要求專用調垂監控系統。
安全措施
《地下建（構）築物逆作法施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：嚴格遵守國務院發布《建築安裝工程安全技術規程》、上海市建委《關於加強施工現場安全生產管理若干規定》、上海建築工程局《安全制度彙編》、《建築機械使用安全技術規程》，還應根據“逆作法”施工的特點，編制施工組織設計，提出安全的注意事項及具體措施逆作法施工的周邊環境的安全保護，應對基坑周邊圍護牆進行設計驗算，在施工過程中，對牆體變形，地面沉降等進行實時觀測。對基坑周邊地下管線、鄰近建築（構築物）進行位移觀測，發現異常立即採取有效措施，以確保周邊環境安全。逆作法施工操作人員做好安全交底工作，而人員相對固定。定製取土設備，專人操作管理，上崗做好培訓交底，並設專人指揮。
環保措施
《地下建（構）築物逆作法施工工法》的環保措施如下：地下封閉作業環境必須設定通風系統，確保人員作業環境達到環保要求有控制的進行降排水及回灌，控制周邊地面沉降。
效益分析
《地下建（構）築物逆作法施工工法》的效益分析是：
1.經濟效益：由於採用“二牆合一”、“以板代撐”、“以永久結構柱作為豎向支撐構件”等技術，與傳統支護體系相比，可以降低造價10%左右。
2.工期：採用地上地下結構同步施工，可以縮短工期，地下結構的施工基本不占施工總工期。
3.安全文明：以地下室各層樓板結構作為水平支撐系統，提高了支撐系統的剛度，減少圍護結構的水平變形和周邊環境的沉降，提高了施工的安全可靠性；在進行地下各層結構施工之前首層樓板結構已經完成，因此工程完成實現硬地坪化施工，同時操作面下移，降低了噪聲、廢氣和風塵的對環境的污染。
4.環保節能：與傳統支護體系相比，逆作法施工以永久結構樓板取代了支撐系統，節約了資源。同時也省去了拆除支撐帶來的能耗和廢棄物產生。
套用實例
《地下建（構）築物逆作法施工工法》的套用實例如下：
1.上海長峰商城逆作施工
長峰商城作為中國國內較深、較大面積逆作施工工程，工程採用了逆作法進行施工。2004年8月3日，長峰商城完成了最後一塊主樓大底板混凝土的澆搗，而上部結構有兩區已經施工至地上三框，比採用常規順作法縮短了工期降低了工期成本，並保證了基坑安全確保了捷運二號線的安全營運，降低了工期成本80萬元。工程施工中採用了無排吊模施工工藝即避免超挖，保護環境安全模板支撐與結構吊拉相結合，達到先挖土再拆模，減少逆作挖土期間因拆模板與挖土交叉施工的安全隱患，加快施工進度，節省了排架搭設費用降低施工成本。該工程基坑總面積為22000平方米，估計節約將近24.3萬元。在結構梁與鋼管柱處理上採用了工廠加工預製鋼管，如採用現場加工必然會增加節點焊縫、鋼牛腿或接駁器、因焊接廢氣而產生的地下通風成本。而採用工廠預製鋼管節約了工期，確保了工程質量。採用該方法共節約了成本近32萬元。長峰商城工程式在施工技術上，突破了傳統的施工方法，針對大面積基坑採用逆作法施工技術並開創性的發明了逆作法無排吊模施工工藝逆作法施工中的預製鋼管。
2.上海500千伏世博輸變電工程逆作法施工
上海500千伏世博輸變電工程是2008年1月30日前施工單位正在實施的中國國內開挖深度較深的逆作法工程。工程位於上海市靜安區北京西路、成都北路、山海關路和大田路的合圍處。為全地下四層筒形結構，地下建築直徑（外徑）為130米，基坑開挖深度達34米。2008年1月30前工程已經完成地下連續牆、鑽孔灌注樁單位工程的施工，結構首層樓板的混凝土澆築已經完成。工程地下連續牆深57.5米，厚1.2米，設計地下連續牆成槽垂直度控制要求小於1/600，2008年1月30日前工程地下連續牆單位工程已經全部完成，80幅地下連續牆的垂直度均達到了設計要求，垂直度最小達到了1/1000工程一柱一樁直徑Φ950鑽孔灌注樁，有效樁長55.8米，樁底標高為一89.200，並採用樁端後注漿施工工藝，樁身混凝土強度為C35，上插Φ500/16的鋼管，工程樁垂直度控制小於1/300，鋼管垂直度小於1/600，2008年1月30日前工程鑽孔灌注樁單位工程已經全部完成，所有均滿足了設計要求。從設計的角度分析，工程採用逆作法施工技術，不僅縮短了地下連續牆的厚度和深度，而且減少了至少5道支撐，為建設單位減少了巨大的建設投資從基坑施工安全形度分析，工程採用逆作法施工技術，提高了支撐的剛度，減少了基坑的變形，提高了工程施工的安全可靠性。
3.上海廖創興金融中心大廈逆作施工
上海廖創興金融中心大廈位於上海市黃浦區南京西路與新昌路交叉口。基地占地面積約5151平方米五層地下室，基坑挖深度為22.4米，局部深坑挖深達28.4米。上部三層裙房，主樓34層，建築總高度161.5米，為一類超高層建築。工程結構為現澆鋼筋混凝土框架、勁性鋼結構及混凝土樓板結構。其中核心心筒為混凝土筒體，外框架梁為勁性鋼柱混凝土梁。上部鋼結構與下部混凝土結構以16根勁性鋼柱作為連線的主要受力柱工程採用逆作法施工技術，但又與傳統的逆作法施工技術有所區別，即工程鋼柱施工中採用勁性鋼柱分段預埋逆作施工工藝，而非在工程樁施工時同時勁性鋼柱。勁性鋼柱分段預埋逆作施工工藝已通過上海市科學技術委員會鑑定；且經過中華人民共和國技術部的科技成果登記和查新，查新結果：超深地下五層勁性鋼柱逆作法，較之於中國國內外同類工程實踐具有新穎性。
4.上海明天廣場逆作施工
明天廣場位於上海南京西路、黃陂北路路口，工程包括主樓和裙房兩部分，均為地下三層，主樓基礎底板厚3.8米，裙房基礎底板厚15米，之間設定後澆帶。地下室頂板結構採用梁板體系，地下層、二層採用無樑樓蓋。由於主樓和裙房以後澆帶形式連線，並且主樓的8根大柱為超高層主樓的向重要受力構件，因此採用以後澆帶為界的一順一逆的施工方案，即主樓採用順作法，裙房採用逆作法。在裙房逆作法中作為支承水平樓板用的中間支承柱，採用一柱多樁的方案，即中間支承柱以3根或4根為一組的鋼格構柱通過預埋件嵌固在混凝土承台內支承樓板結構，在逆作法施工完成後即拆除，並被永久鋼筋混凝土柱所替換。採用厚1米的地下連續牆作為圍護結構，地下各層永久性結構的樓蓋作為水平支撐，部分工程樁為中間支承柱的承重樁。裙房逆作法先施工地下室頂板，作為逆作法的始點然後向下施工地下一層樓蓋，並施工頂板及地下一層之間的鋼筋混凝土柱待形成整體後從頂板樓蓋開始向上施工上部結構，同時向下施工地下二層樓蓋，最後完成底板施工。在底板完成之前，裙房上部結構可施工至地上五層，當底板完成並達到強度後，上部結構可繼續施工。而主樓順作法是從裙房封底板後才開始的。
明天廣場從1997年4月22日開始挖土到1997年11月底大底板完成，裙房上部結構已完成4層（結構封頂），總工期僅為7個月，其中還包括八運會、國慶節無法施工的時間。根據同等條件的工程，有地下三層、地上六層，採用順作法施工其施工周期一般為1年儘管明天廣場引入逆作法的時間相對較晚，但仍取得了較好的經濟效益。通過與原順作法施工方案的比較，採用逆作法可減少基坑支護費用10%左右。如果明天廣場能夠從圍護結構就開始考慮採用逆作法，地下連續牆厚度可相對減小（由於實測地下連續牆變形較小），同時也可以採用二牆合一的施工方案，增加建築物的有效使用面積，可以使投資方做到少投入多產出。針對明天廣場工程我們曾做過分析，如果從一開始就採用逆作法施工方案，該工程可節省地下結構造價的12%左右同時，逆作法具有施工周期相對較短的特點。
5.上海城市規劃展示館逆作法施工
上海城市規劃展示館位於人民大道、西藏路路口，建成後主要向觀眾介紹上海城市的發展以及規劃、樹立上海對外開放的國際性大都市形象。工程地下室共兩層，其地下一層為美食一條街，為將捷運內的人流引入美食街，在城市規劃展示館地下一層與人民廣場捷運車站之間，需建造一捷運連線通道，將城市規劃展示館與捷運車站相連線，進一步便利展示館與外界的聯繫。通道採用鋼筋混凝土結構，總長20米，頂板水平，頂標高-3.05，底板傾斜，整個通道淨高度為3~3.66米，頂板、側牆以及底板均厚600毫米。通道正位於運行捷運的上方，離捷運隧道最近處距離僅180毫米，周邊管線密布，在通道頂還有一根11萬伏電纜橫穿通道，施工條件非常惡劣。施工採用了在通道兩端明挖土中間暗作業的逆作法施工方案。展示館捷運連線通道採用了傳統圍護及挖土施工的施工技術，再結合2008年1月30日前較為先進的逆作法施工工藝，在此高風險、高難度的運行隧道上方施工，在施工當中利用體的時空效應結合鋼支撐與預應力施工方法，利用在通道頂板上回填土調節隧道變形，從而比較經濟化的安全完成了通道的施工。相比之下，若在此處採用其他施工措施（比較理想的為採用沉井，用頂管法施工），不但施工的難度及風險未降低，而且總的投資將增加許多。展示館捷運通道施工中，圍護及基坑加固費用總計120萬元結構施工費用僅80萬元（包括支撐費用），總計耗用200多萬元，而採用頂管施工，預計費用將高達500萬元左右，遠遠超出採用逆作法施工所耗用的費用，而且隧道可能會產生較大的變形。
6.上海由由國際廣場逆作施工
由由國際廣場工程基坑面積大，採用了鑽孔灌注樁+結構梁板替代水平支撐+主樓順做+裙樓逆做的施工方法，整個工程地下二層，基坑面積達3.5萬平方米，整個建築面積近2萬平方米，基坑平均開挖深度約為10米由由國際廣場從2004年9月開始樁基施工，11月開始挖土施工B0板，到2005年5月20日完成整個工程的大底板澆搗工作，僅9個月就完成了整個工程的地下結構施工，給整個工程定於2006年底竣工打下了紮實的基礎。地下結構施工按照順作施工至少要12個月左右，提前3個月，按契約要求超出工期每天罰款5萬計算，相當於創利40萬。同時如順作施工至少需採用2道支撐體系，僅支撐體系就將耗費800萬元。另外由由國際廣場北側有捷運四號線，採用逆作施工保證了基坑的變形控制，從而確保了基坑施工安全以及周邊環境的安全，收到了良好的社會效益。由由國際廣場基坑圍護打破傳統採用地下連續牆施工的方法，以每層結構梁板作為水平支撐，很好地將主體工程地下結構與基坑支護結構相結合，利用結構梁板的強大剛度，既可有效控制變形還省去了大量內支撐的設定和拆除，再加上出土口大，加快了整個工程的出土速度為後續順作施工創造了極大的時間效益採用灌注樁擋土，梁板作為水平支撐的施工方法，因2008年1月30日前灌注樁施工單價較低，每平方施工約1400元左右，總造價為2400萬元，而地下連續牆施工單價較高，2008年1月30日前一般為1800元/平主米，按地下連續牆施工深度20米，厚度800毫米計算，需耗費2900萬元，比灌注樁施工多500萬元。由由國際廣場從2005年5月20日大底板澆完成後，即刻展開3大主樓的順作施工，當地下結構全部完成並回填結束時，三大主樓已施工至18層，加快了整個工程的施工工期由由國際廣場工程在施工技術上，突破了傳統的施工方法，針對在上海軟土地基施工超大基坑，採用以灌注樁作為擋土，結構梁板作為水平支撐的逆作法施工技術，在地下施工過程中採用合理的施工方法，例如對不同部位土體採用不同的加固方法，裙房逆作、主樓順作施方法，充分利用時空效應的盆式挖土方法等，確保了整個基坑的安全。同時由於採用各合理的施工技術措施，比常規施工方法節約了近1000萬元。
註：施工費用以2005-2006年施工材料價格計算
榮譽表彰
2008年1月31日，中華人民共和國住房和城鄉建設部以“建質[2008]22號”檔案發布《關於公布2005-2006年度國家級工法的通知》，《地下建（構）築物逆作法施工工法》被評定為2005-2006年度國家一級工法。
