1   工程概况

北京某邻地铁织补项目，是集商业文化、餐饮、地下车库和地铁设施于一体的大型公共建筑。项目南侧离地铁6号线28.5m，东侧离地铁5号线48m，距离周边构筑物均非常近，场地亦狭小，为此，采用逆作法施工便成了解决该项目唯一方法。

项目总占地面积约1.2万㎡，总建筑面积53524㎡，地下4层，基坑深达25m，地上3层，屋檐最高约22m，设计±0.000标高相对于绝对标高45.400m。负4层为人防、地下车库、设备用房及地铁设施，负3层为地下车库、设备用房及地铁设施，负2层与地下一层设商业区、设备用房等，地上一层为商业文化，地上2~3层为商业文化、餐饮。

2   逆作法关键施工技术

2.1   一桩一柱后插法施工技术

本工程逆作支撑柱为800mm的钢管混凝土柱是地下室永久结构柱，安装钢管柱的标高、轴线位置、垂直度的控制是逆作法施工的关键点。根据规范要求，对于长度大于10m钢管柱的垂直度偏差不大于l/1?000且不大于25mm，轴线偏差小于5mm，标高偏差小于10mm。

近年来，也有施工项目在钢管柱安装施工中采用全回转钻机技术，但该设备主要用于桩基清障作业，只有一套夹紧装置，存在安装精度不高、施工效率低、配套设备多、施工费用高等问题。吸收总结传统的盖挖逆作法钢管柱就位的工艺及经验，本工程引入了钢管柱安装植入机设备——DAG钢立柱植入机，并采用后插法施工技术，即先浇筑竖向支撑桩混凝土，在混凝土初凝前用该设备插入竖向支撑桩柱的施工方法，其核心在于在钢管柱下插过程中能够有效地保证钢管柱的垂直度、中心位置及柱顶标高等参数符合要求。

（1）桩基超缓凝混凝土材料选择及配合比确定。

考虑到超缓凝混凝土超长的初凝终凝时间对混凝土强度的影响，对混凝土的凝结时间、强度增长曲线及坍落度、扩展度的损失变化情况进行相关的配合比设计与拌合物试验。超缓凝混凝土需水下桩混凝土浇筑后有足够的初凝时间和良好的流动性，以保证钢管柱顺利插入桩混凝土中。

1）特点和要求。超缓凝混凝土要的初凝时间在30?h左右，且具有良好的流动性，强度为C30水下桩混凝土，保证钢管柱有足够时间进行安装和调整。

2）原材料的选用。

普通硅酸岩水泥：P·O42.5R。3d强度29.7MPa，28?d强度54.2MPa，初凝时间183min，终凝时间254min，标准稠度27.9，安定性雷氏法合格。

机制砂：细度模数2.8，亚甲蓝值MB值0.75g/压碎指标值14.1%，石粉含量3.2%，泥块含量0.4%。

山碎石：碎石5~25mm连续级配含泥量0.4%，泥块含量0.2%，针片状含量4%，压碎指标4.7%。

粉煤灰：II粉煤灰烧失量2.59%，细度19.7%，需水量比99%。

矿渣粉：矿渣粉S95级，密度2.85g/cm3，比表面积413㎡/kg，流动度比100%，活性指数7d 83%，28d103%，烧失量0.44%。

缓凝高效减水剂：PCA-Ⅰ(T)聚羧酸高性能减水剂缓凝型，减水率28%，含固量27.13%，密度1.061g/cm3，pH值6.8，坍落1h经时变化量5mm。含气量2.6%，抗压强度比7d160%，28d148%。

3）配合比试配。混凝土的技术要求：C30水下灌注桩混凝土的性能，坍落度220~240mm扩展度550~600mm；粘聚性好。混凝土初凝时间不小于30h；混凝土抗28d压强度36.0MPa。

（2）桩位测量控制。

根据场区平面控制网用全站仪放样，确定桩中心点，后安置钢柱固定平台与桩中心点重合并调平，钢柱固定平台4个角用12根膨胀螺栓固定；钢柱固定平台验收合格后，安置植入机并调平。

（3）钢管柱垂直度控制技术。

垂直度采用双测双控，控制钢管柱垂直度：施工中通过在钢管柱顶端安装倾角仪及两台全站仪互成90°来测量钢管柱垂直度。这种双测双控的测量方法确保了钢管柱安装的垂直度达到设计要求，具体做法如下。

1）在工具柱顶端安放倾角传感器，通过36?V电压与地面的倾角显示仪连接，可直观地看到倾斜数据，每个钢管柱下压行程校准仪一次，要求倾角仪数据不大于0.1°。

2）在两个垂直的方向各架设一台全站仪，利用全站仪的测距功能，测量工具段上互成90°角的两直线上各3个点的距离，以此来校准钢管柱垂直度，每个钢管柱下压行程校准一次。要求工具段4m线上每个测站三个点的测距允许偏差不大于5mm。

（4） 钢管柱标高测量控制。

1）根据场区高程控制点，用水准仪观测下压植入过程中工具段上已标记好的钢管柱顶标高。钢管柱压到设计标高后，固定平台及植入机共同加紧，保证其固定牢固。

2）桩混凝土初凝后回填石子到达要求标高后，松开植入机固定夹后观测工具段的沉降（与原观测点位置对比），混凝土终凝后（及再次回填石子到达要求标高后）松开钢柱固定平台固定夹，复测其标高。

（5）钢管柱垂直度复测控制。

钢管柱施工过程的垂直度控制虽然是采用双测双控的测量方法，但对钢管柱施工完成后的垂直度复测只能等到钢柱挖出来后才能进行，一旦有问题很难处理。针对此问题，项目部研发一种钢管柱垂直度测量仪——自动安平激光铅锤仪。利用该技术复测钢管柱垂直度，能及时直观地反映钢管柱垂直度情况，并可以根据反映的情况在混凝土初凝前对钢管柱进行垂直度纠偏，进而确保钢管柱垂直度控制的可靠性。

本工程研究的自动安平激光铅锤仪是在钢立柱还有100mm余量就压至设计标高时安放工具段顶部的激光铅锤仪，该铅锤仪通过激光对准钢管柱底部中心直接测钢管柱垂直度，受干扰因素小，很直观地测量钢管柱垂直度。

（6）钢管柱内混凝土后置浇筑施工控制以往在植入机移走前就开始安装钢管柱内钢筋笼和浇筑钢管柱内混凝土，若采用传统的植入机固定钢管柱并在固定的过程中浇筑钢管柱内混凝土，将会导致旋挖钻施工出现间歇，进而增加工期、加大成本，在植入机上部浇筑钢管柱内混凝土，由于钢管柱内混凝土为C60高性能混凝土，在狭窄的工具段内进行操作工效较差，即使采用钢管柱内下导管的方式进行管内混凝土浇筑，实际操作会出现工具段内严重充满浮浆，进而影响工具段的拆除。这种方法不仅会扰动已安装钢管柱，影响钢管柱安装进度，而且还占用植入机有效工作时间，降低钢管柱安装效率。为改变这种状况，将钢管柱内混凝土浇筑后置，即改为植入机移走后，待桩混凝土到达一定强度后再浇筑钢管柱内混凝土。

为提高平台的使用效率，又不因为固定平台的吊移影响钢柱安装质量，采取在桩混凝土强度达到100%后浇筑钢管柱内混凝土。根据桩混凝土强度增长曲线可知，其强度达到100%需10d。因此，在固定平台吊移情况下，选定在桩混凝土浇筑完成10d后浇筑钢管柱内混凝土。

2.2   基坑降水施工技术

确保基坑干槽作业是明挖施工的要点，更是盖挖逆作施工的关键。基于绝大部分城市对自然环境保护的要求，大量降水将导致水土流水的方法已将成为过去。现逆作施工中大部分采用基坑内疏干与坑外降水相结合的方式控制坑内水位，这种方法一般都会在土方开挖前进行基坑帷幕止水，比较常见的3种止水方法有高压旋喷桩、SMW工法桩及地下连续墙，其中地下连续墙止水最适用于逆作法基坑，逆作施工过程中不仅起到围护结构及止水效果，也可以兼做地下室永久墙的作用。

而对于前两种止水方法，一般适用于工期周期短、造价低、地下水位较深的情况，逆作施工过程中仅有上层滞水与潜水的情况能起到较好的止水效果。

根据本工程地质水文情况，逆作施工中存在上层滞水与潜水，地下承压水水头位于地下室底板以下3m，基于这种水文地质情况，该基坑降水采取了基坑明沟排水+自渗井点（每30m布置）降水方法得到了较好的效果。

2.3   土方开挖与运输施工技术

土方施工是区分逆作法与顺作法的重要施工工艺之一。

对于顺作法，土方施工通常在基坑内部设置马道进行“明挖”，而逆作法中的土方进行“盖挖”施工，其土方外运速度直接影响逆作施工的效率，土方外运速度不仅需要考虑周边施工环境及土方消纳场所等因素，且场区土方开挖的水平运输及竖向运输才是决定土方外运效率的关键所在。

传统的盖挖土方采用小型机械与人工相结合的方式，盖挖土方水平运输采用推土机、挖掘机、铲车，甚至人工手推车的形式。盖挖土方竖向运输是通过结构预留出土口进行竖向提升，其使用的设备主要有提升架、门式起重机、抓斗、传送带、长臂挖机、长臂伸缩挖掘机等设置在预留出土口。对于大型逆作基坑，可以采用整体逆作与局部顺作相结合的办法来加快土方外运速度。本工程由于场地狭小，不仅无法设置坡道直通地下，且地下室顶板无场地储存 土方。

因此，为加快土方外运速度，在基坑平面上将土方分为6块，每块对应的施工段面积为1000~1500㎡；在基坑竖向分层情况上，根据基坑变形计算、边梁高度、边墙预留下甩钢筋长度及结构盘扣架体的模数将逆作施工中的土胎膜转换为地下结构顺作模架的思路进行中心岛式分层开挖土方；最终采取了小型挖掘机+小型铲车相互配合将土运至出土口的方式来提高盖挖土方水平运输的速度（两个出土口同时出土量可达到2000m3/晚），并在地下室顶板预留出土口位置设置长臂伸缩挖掘机进行取土直接装运的方法来加快盖挖出土竖向运输的效率，同时解决现场无存土场的难题。

2.4   板下竖向结构施工技术（防水节点、下返深度）

相比顺作施工，逆作法施工中的板下竖向结构施工是在其对应位置的上下结构板混凝土浇筑完成后进行的，竖向结构的钢筋可以通过预埋、螺纹套筒或者钻孔植筋等方法连接上下结构板，而通常的混凝土浇筑方法就不再适用了。混凝土材料特性是在凝固过程中会产生收缩，这种收缩会造成竖向结构与上层结构板之间产生裂缝间隙，影响结构受力。

本工程采用直接法施工，将下返墙体施工缝设置在梁下200mm或板下500mm，并要求施工缝留置为斜茬，高低差为80~100mm，为确保该处施工缝后期不漏水，对该处位置的施工缝设置止水胶并埋设注浆管，所有竖向结构施工完成14d后对该处的施工缝进行的自下而上注浆处理，后期检查该处施工缝无渗漏，止水效果显著。

2.5   梁柱节点施工技术

逆作施工中的梁柱柱节点种类较多，比如设置钢筋混凝土环梁、变宽梁、钢托座等节点措施，而混凝土梁与逆作钢管柱的连接方式决定了逆作施工的效率。

对于局部边跨空洞位置，为确保基坑整体稳定，边跨钢管柱必须设置临时支撑对顶至外墙上。为优化逆作施工中的梁柱节点施工，本工程在钢管柱下插前就在工厂加工完成加劲环钢托座，并设置构造筋加强了梁柱节点。

2.6   监控量测技术

施工过程中利用监控量测信息指导设计与施工是地下工程逆作施工工序的重要组成部分，以便精准了解各工况的实际情况，及时修正设计与施工参数。这种基坑监测分施工监测与第三方监测，第三方监测是由建设单位直接委托有资质的第三方监测单位进行监测。

本工程采用全自动监测仪器进行支承柱的施工全过程的变形监测，可以实现数据实时上传功能，建立网络平台，随时掌握监测信息，及时了解风险情况。