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摘 要 在河南焦作某公司车间厂房内钢筋混凝土地坑施工中，利用逆作法结合钢筋混凝土地坑的受力特点，合理进行结构设计及施工，有效解决了因场地狭小不能进行正常深基坑作业的难题。
关键词 超深钢筋混凝土地坑；逆作法；结构设计；施工
中图分类号 TU 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)082-0133-02
对于深度大的多层地下室结构，传统的方法是开敞式自下而上施工，即放坡开挖或支护结构维护后垂直开挖，挖土至设计标高后，浇注混凝土底板，然后自下而上逐层施工各层地下室结构，出地面后再逐层进行地上结构施工。逆作法从施工顺序上看，是自上而下的地下室结构施工方法。根据地下一层的顶板结构封闭还是敞开，分为“封闭式逆作法”和“敞开式逆作法”。前者在地下一层的顶板结构完成后，上部结构和地下结构可以同时进行施工，有利于缩短总工期；后者上部结构和地下结构不能同时进行施工，只是地下结构自上而下的逆向逐层施工（本次施工属于敞开式逆作法）。逆作法一般适用于在周围施工环境比较恶劣，场地四周邻近建筑物、道路及地下管线，不能因任何施工原因而遭到破坏的工程。
结合本次钢筋混凝土地坑设计及施工实例，对逆作法设计及施工工艺进行论述。
1工程概况
本工程根据生产需要，在原有厂房内增加一个8.0m×10.0m，地坑边缘尺寸达到9.5m×11.5m，深10.0m（底板底标高-10.0m）钢筋混凝土地坑；但是原车间跨度只有18.0m，地坑底板顶标高-9.0m；砼采用Ⅰ级耐碱C30砼，防水等级S6，地坑墻壁厚+0.3～-6.0m壁厚0.6m，-6.0～-9.0m壁厚0.75m，砼底板厚度1.0m，钢筋采用HRB335，钢筋保护层70mm。
新增地坑施工特点：原车间基础底标高-3.0m，地坑边缘距原基础不足3.0m，无法采用正常的大开挖深基坑施工，如采取普通的排桩或锚杆支护的施工方法，一方面施工工期不能保证，另一方面施工及生产使用的安全性业难以保证，同时也将加大施工成本。为了保证原车间的结构安全，决定采取逆作法进行施工。
2地质资料
①层素填土：土质不均，结构疏密不均。厚度0.7～0.8m。
②-1层卵石：卵石含量一般50～60%，砾石含量30～40%，颗粒大小混杂分选性差，局部地段含较多粉土，中密。厚度1.3～1.6m。
②层粉土：稍湿，稍密～中密。厚度2.2～2.5m。
③层卵石：卵石含量一般50～70%，砾石含量20～40%，漂石含量一般小于10%，砂含量一般20～40%，中密～密实。厚度1.5～2.5m。
④层粉土：稍湿，中密，厚度11.5m。
3结构设计
由于施工场地狭小，成槽空间已很紧张，成槽机械更无处立足，所以本工程的逆作法没有采用地下连续墙的设计方法，而是根据实际情况大胆借用沉井的设计原理保证坑壁摩阻力大于结构自重使结构自身不会下滑，同时结合内支撑的做法确保土体的稳定，从而确保基坑施工的安全性。
1）地坑砼壁与土壁之间滑移计算：
砼坑壁自重标准值：Gk=39.0×0.6×4×25=2340（KN）
按《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》CECS137：2002，表6.1.1取单位摩阻力标准值fk=25Kpa。
坑壁与土接触面积：S=42.0×4.0=168.0m2。
砼壁的总摩擦阻力标准值：Ffk=25×168.0=4200KN。
根据《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》CECS137：2002公式（6.1.2-2）Kst=（Gk-Ffw,k）/Ffk得Kst=2340/4200=0.557＜1.0，满足要求。
2）分段施工时滑移力计算，以4.0m为一施工段计算（该厂房基础为桩基础，可不考虑基底受力的扩散）。
根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002），计算公式
该值作为内支撑的水平荷载，内支撑的设计略。
3）池壁荷载及配筋计算：
竖筋需按全高考虑土压力的作用：根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002），计算公式 （6.6.3-1）
墙身底截面设计弯矩：M=10×4.5×1.3+315.6×3×1.2=1194.6KN·m
750mm厚板查表后配筋需双排φ25@100
地面堆载产生的地面处的水平压力
qa=γ·hO·ka=19.5×10/19.5×0.333=3.33（Kpa）
墙身底截面处的水平压力
qb=19.5×（10/19.5+9）×0.333=61.77（Kpa）
qa＜＜qb，近似按三角形荷载，三边固定一边自由计算水平钢筋：
0.0329×61.77×10.62=228KN·m
查表后配筋需φ25@200。
4）裂缝宽度验算（由于工期限制，完全达到C30再进行下一步施工则工期将延误较多）按混凝土强度达到C20验算裂缝宽度：
底板配筋略。
4施工部署
基坑工程是设计与施工，理论与实践密切相关的一门学科，基坑工程的成败，首先与计算理论有关，但亦与施工方案的正确与否，是否严格按施工组织设计采用的施工工况进行施工，施工质量的好坏，土方的正确开挖与外运措施等密切相关。
厂房内施工场地狭小，原基础底标高-3.0m，以上土质基本为回填土，-3.0m～-7.0m为卵石层，重度测定19.5（KN/m3）；将地坑从上向下分成三个施工段进行组织施工；即：第一段+0.3～-3.0m,，第二段-3.0～-7.0m,第三段-7.0～-10.0m。
5施工方法
5.1土方施工
第一段土方机械开挖到位后，立即进行边坡的检查，对边坡松动塌落的部位，利用C10砼进行填补护壁，厚度50mm；第二段开始采用机械开挖人工修理边坡，利用30t汽车吊将土方吊出地坑，装入自卸汽车运出厂外；在第三段土方开挖前，利用φ219钢管在地坑长边（10m）中部-5.0m和-6.0m处进行支撑形成桁架结构，见附图；然后进行开挖，挖土时先挖坑中心土方，然后开挖坑壁下土方。因为坑壁采用土带模，要用吊线锥及时检查坑壁垂直度，在坑壁土方开挖过程中，如果发现土质不符合要求，应及时清理，并利用与坑壁相同标号砼进行填补。开挖中要有专人进行边坡检查，对松软、开裂的部位，采用竹胶板和钢管水平支撑进行加固；确保施工安全。
6采用逆作法总结
由于采用了利用逆作法施工，解决了在狭小施工区域因开挖深度大影响地下结构安全的问题。同时加快了施工进度，降低了施工作业成本。随着经济的发展需要进行扩建改造的工程项目越来越多，基坑深度越来越大，逆作法施工技术作为一种十分有效的深基坑支护技术必将得到越来越广泛的应用
参考资料
[1]CECS137给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程.2002.
[2]GB50007-2002建筑地基基础设计规范.
关键词 超深钢筋混凝土地坑；逆作法；结构设计；施工
中图分类号 TU 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)082-0133-02
对于深度大的多层地下室结构，传统的方法是开敞式自下而上施工，即放坡开挖或支护结构维护后垂直开挖，挖土至设计标高后，浇注混凝土底板，然后自下而上逐层施工各层地下室结构，出地面后再逐层进行地上结构施工。逆作法从施工顺序上看，是自上而下的地下室结构施工方法。根据地下一层的顶板结构封闭还是敞开，分为“封闭式逆作法”和“敞开式逆作法”。前者在地下一层的顶板结构完成后，上部结构和地下结构可以同时进行施工，有利于缩短总工期；后者上部结构和地下结构不能同时进行施工，只是地下结构自上而下的逆向逐层施工（本次施工属于敞开式逆作法）。逆作法一般适用于在周围施工环境比较恶劣，场地四周邻近建筑物、道路及地下管线，不能因任何施工原因而遭到破坏的工程。
结合本次钢筋混凝土地坑设计及施工实例，对逆作法设计及施工工艺进行论述。
1工程概况
本工程根据生产需要，在原有厂房内增加一个8.0m×10.0m，地坑边缘尺寸达到9.5m×11.5m，深10.0m（底板底标高-10.0m）钢筋混凝土地坑；但是原车间跨度只有18.0m，地坑底板顶标高-9.0m；砼采用Ⅰ级耐碱C30砼，防水等级S6，地坑墻壁厚+0.3～-6.0m壁厚0.6m，-6.0～-9.0m壁厚0.75m，砼底板厚度1.0m，钢筋采用HRB335，钢筋保护层70mm。
新增地坑施工特点：原车间基础底标高-3.0m，地坑边缘距原基础不足3.0m，无法采用正常的大开挖深基坑施工，如采取普通的排桩或锚杆支护的施工方法，一方面施工工期不能保证，另一方面施工及生产使用的安全性业难以保证，同时也将加大施工成本。为了保证原车间的结构安全，决定采取逆作法进行施工。
2地质资料
①层素填土：土质不均，结构疏密不均。厚度0.7～0.8m。
②-1层卵石：卵石含量一般50～60%，砾石含量30～40%，颗粒大小混杂分选性差，局部地段含较多粉土，中密。厚度1.3～1.6m。
②层粉土：稍湿，稍密～中密。厚度2.2～2.5m。
③层卵石：卵石含量一般50～70%，砾石含量20～40%，漂石含量一般小于10%，砂含量一般20～40%，中密～密实。厚度1.5～2.5m。
④层粉土：稍湿，中密，厚度11.5m。
3结构设计
由于施工场地狭小，成槽空间已很紧张，成槽机械更无处立足，所以本工程的逆作法没有采用地下连续墙的设计方法，而是根据实际情况大胆借用沉井的设计原理保证坑壁摩阻力大于结构自重使结构自身不会下滑，同时结合内支撑的做法确保土体的稳定，从而确保基坑施工的安全性。
1）地坑砼壁与土壁之间滑移计算：
砼坑壁自重标准值：Gk=39.0×0.6×4×25=2340（KN）
按《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》CECS137：2002，表6.1.1取单位摩阻力标准值fk=25Kpa。
坑壁与土接触面积：S=42.0×4.0=168.0m2。
砼壁的总摩擦阻力标准值：Ffk=25×168.0=4200KN。
根据《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》CECS137：2002公式（6.1.2-2）Kst=（Gk-Ffw,k）/Ffk得Kst=2340/4200=0.557＜1.0，满足要求。
2）分段施工时滑移力计算，以4.0m为一施工段计算（该厂房基础为桩基础，可不考虑基底受力的扩散）。
根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002），计算公式
该值作为内支撑的水平荷载，内支撑的设计略。
3）池壁荷载及配筋计算：
竖筋需按全高考虑土压力的作用：根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002），计算公式 （6.6.3-1）
墙身底截面设计弯矩：M=10×4.5×1.3+315.6×3×1.2=1194.6KN·m
750mm厚板查表后配筋需双排φ25@100
地面堆载产生的地面处的水平压力
qa=γ·hO·ka=19.5×10/19.5×0.333=3.33（Kpa）
墙身底截面处的水平压力
qb=19.5×（10/19.5+9）×0.333=61.77（Kpa）
qa＜＜qb，近似按三角形荷载，三边固定一边自由计算水平钢筋：
0.0329×61.77×10.62=228KN·m
查表后配筋需φ25@200。
4）裂缝宽度验算（由于工期限制，完全达到C30再进行下一步施工则工期将延误较多）按混凝土强度达到C20验算裂缝宽度：
底板配筋略。
4施工部署
基坑工程是设计与施工，理论与实践密切相关的一门学科，基坑工程的成败，首先与计算理论有关，但亦与施工方案的正确与否，是否严格按施工组织设计采用的施工工况进行施工，施工质量的好坏，土方的正确开挖与外运措施等密切相关。
厂房内施工场地狭小，原基础底标高-3.0m，以上土质基本为回填土，-3.0m～-7.0m为卵石层，重度测定19.5（KN/m3）；将地坑从上向下分成三个施工段进行组织施工；即：第一段+0.3～-3.0m,，第二段-3.0～-7.0m,第三段-7.0～-10.0m。
5施工方法
5.1土方施工
第一段土方机械开挖到位后，立即进行边坡的检查，对边坡松动塌落的部位，利用C10砼进行填补护壁，厚度50mm；第二段开始采用机械开挖人工修理边坡，利用30t汽车吊将土方吊出地坑，装入自卸汽车运出厂外；在第三段土方开挖前，利用φ219钢管在地坑长边（10m）中部-5.0m和-6.0m处进行支撑形成桁架结构，见附图；然后进行开挖，挖土时先挖坑中心土方，然后开挖坑壁下土方。因为坑壁采用土带模，要用吊线锥及时检查坑壁垂直度，在坑壁土方开挖过程中，如果发现土质不符合要求，应及时清理，并利用与坑壁相同标号砼进行填补。开挖中要有专人进行边坡检查，对松软、开裂的部位，采用竹胶板和钢管水平支撑进行加固；确保施工安全。
6采用逆作法总结
由于采用了利用逆作法施工，解决了在狭小施工区域因开挖深度大影响地下结构安全的问题。同时加快了施工进度，降低了施工作业成本。随着经济的发展需要进行扩建改造的工程项目越来越多，基坑深度越来越大，逆作法施工技术作为一种十分有效的深基坑支护技术必将得到越来越广泛的应用
参考资料
[1]CECS137给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程.2002.
[2]GB50007-2002建筑地基基础设计规范.