0 引言

　　近年来，逆作法应用范围越来越广，罗智勇^[1]和康志军等^[2]依托上海市地铁工程，对软土地层下逆作法深基坑变形规律及周边环境响应规律进行研究，得到地表沉降及基坑最大水平位移与基坑开挖深度的关系;曾晓晓等^[3]根据上海地区23个软土逆作法基坑监测数据，分析支护结构最大水平位移与开挖深度的关系，发现底板对基坑变形的影响较小;应宏伟等^[4]、陈益等^[5]和王晓锋等^[6]发现逆作法可在一定程度上弥补传统施工的不足。

　　受理论和技术限制，目前逆作法基坑施工案例较少。为此，依托民福房地产公司待建办公楼项目，介绍逆作法基坑桩柱一体化施工技术。

　　1 工程概况

　　本工程为民福房地产公司待建办公楼，办公楼基坑大致呈长方形，东西向长约55m，南北向长约15m，地下室拟定为3层，基坑总开挖深度约14m。该基坑靠近市中心，周边建筑物较多，可用场地狭小，基坑北侧邻近民福房地产公司，最小间距约5.7m;西侧邻近居民楼，最小间距约8.0m;南侧邻近商业街，最小间距约6.8m;东侧邻近青少年活动中心，最小间距约2.7m。基坑围护结构采用1m厚地下连续墙+内支撑。

　　根据勘察资料，该处地层自上而下分别为填土层(厚约2m)、粉质黏土层(厚约4m)、淤泥质黏土层(厚约5m)、黏土层(厚约20m)，力学参数如表1所示。场区内地下稳定水位距地表约3m，水位年变幅1.0～3.0m。

　　表1 土层力学参数 

　　表1 土层力学参数

　　2 施工重难点

　　1)建筑物密集，施工场地狭窄，地下未知管线多且复杂。

　　2)基坑距周边建筑物较近，对基坑变形的要求较高。

　　3)地下水位较高，由基坑开挖导致的地下水位变化极易对周边建筑物造成影响。

　　4)场地浅层土体主要为黏土等软土，土层承压性较差，施工风险较高。

　　5)考虑周边居民居住及办公需求，工期不能太长，且施工期间需严格控制噪声和粉尘。

　　3 关键施工技术

　　3.1 总体施工方案

　　基坑施工标准段围护结构剖面如图1所示，临时钢支撑采用609mm、壁厚16mm的钢管，根据基坑变形情况施加一定预应力。支撑立柱采用400mm钢管混凝土柱，垂直度偏差控制为<1/1 000，施工后期外包混凝土形成永久框架柱。立柱下部钻孔桩直径1m，嵌入土体深度为35m。基坑底部采用旋喷桩进行加固处理，施工流程如图2所示。

　　图1 基坑围护结构剖面  

　　图2 施工流程  

　　3.2 桩柱一体化施工

　　桩柱一体化施工关键在于钻孔桩和钢管混凝土柱共同浇筑，具体流程为:场地平整、地面硬化→钻孔点放样、制作护筒→钻孔、吊装钢筋笼→钢管定位、吊装、顶端固定→施作混凝土浇筑平台→插入导管、二次调整钢管→浇筑钻孔桩→回填碎石、浇筑钢管混凝土柱→达到设计强度后拆除设备，开挖土方。

　　3.2.1 地面硬化及制作护筒

　　施工前应平整场地、硬化地面，在地表浇筑200mm厚混凝土(孔口附近混凝土待护筒模板施作完成后浇筑)。钻孔前，应在钻孔位置设置护筒，防止孔口坍塌，同时防止泥浆或表面水流入钻孔内。护筒直径应较钻孔桩桩径大20～40cm，护筒埋深约2m，需预留泥浆沟，如图3所示，护筒强度达设计强度的80%后可钻孔。

　　图3 护筒设计  

　　3.2.2 钻孔

　　钻孔过程中应时刻关注钻机仪表盘显示的垂直度，确保钻杆垂直，同时利用2个经纬仪复核垂直度。钻孔时应严格控制钻头升降速度，使带钻头升降速度<0.7m/s，空钻头升降速度<0.8m/s。成孔后应及时利用导管清孔，导管底部距孔底1.0m，孔底泥浆密度过大时，可适当调整底部距离。

　　3.2.3 钢管吊装与验收

　　钢管吊装前根据GB 50202—2018《建筑地基基础工程施工质量验收标准》测量长度、平整度、倾斜度和弯曲度。钢管外表面焊接4块工字钢，并在地表对应位置设置4个固定支座，用于钢管临时摆放，方便调整钢管垂直度和插入深度。钢管吊装过程中，利用线锤和经纬仪从多个垂直方向进行测量，及时纠偏。护筒内壁设置4台液压千斤顶用于纠偏，确保钢管混凝土柱垂直度满足规范要求。

　　3.2.4 桩柱一体化浇筑

　　1)浇筑平台安装浇筑平台采用钢平台，钢平台浇筑口应高于钢管混凝土柱≥300mm，且独立受力，防止对钢管混凝土柱最终垂直度造成影响。

　　2)导管安装导管应与孔口中心线平行，且距孔底约500mm。导管直径250mm，壁厚5mm。

　　3)二次清孔采用密度1.2g/cm³泥浆进行二次清孔，确保沉渣厚度满足设计要求。

　　4)浇筑钻孔桩基础混凝土混凝土强度等级为C45，采用塔式起重机+导管的方式垂直浇筑，浇筑过程中应严格控制导管提升速度，确保导管埋入混凝土>800mm，不得中途停止浇筑。

　　5)浇筑钢管混凝土柱当混凝土表面接近钢管混凝土柱底部时，应放缓浇筑速度，减少浮力扰动，避免影响浇筑完成后的钢管混凝土柱垂直度。当混凝土面高于钢管混凝土柱柱底2m后，在柱外部及时回填碎石，碎石厚度应保证柱内部混凝土正常抬升，而外部混凝土不再抬升。浇筑过程中应时刻利用线锤和经纬仪确保钢管混凝土柱垂直度满足规范要求，如不满足，及时使用千斤顶进行调整。

　　3.3 土方开挖

　　逆作法施工时，当地下室B0板完成浇筑后，基坑开挖较困难，需优化土方开挖方案，否则影响施工工期。为解决土方运输问题，本工程在西北侧和东南侧设计2个出土口，利用电梯、楼梯等位置既有设计孔洞通过长臂挖掘机垂直运输土体，必要时在楼板上临时开洞，保证出土效率。

　　第1次土方开挖深度为1.5m，开挖完成后施作垫层，垫层强度达80%设计强度后浇筑B0板;第2次土方开挖按1∶2坡度由东向西按盆式开挖，并设计一级平台，平台深4.0m，坡底深5.5m，及时施作内支撑1，然后浇筑B1板;第3次土方开挖按1∶2坡度由东向西按盆式开挖，并设计一级平台，平台深8.5m，坡底深10.0m，拆除内支撑1并将其移至内支撑2，然后浇筑B2板;第4次土方开挖按1∶2坡度由东向西按盆式开挖，并设计一级平台，平台深12.5m，坡底深14.0m，拆除内支撑2并将其移至内支撑3，然后浇筑底板。

　　4 监测数据分析

　　变形监测结果如图4～6所示，由图4可知，基坑最大水平位移约为20mm，发生位置靠近坑底。由图5可知，基坑周边地表最大沉降约为3.6mm，沉降曲线呈凹槽形，靠近基坑及远离基坑位置地表沉降较小，最大沉降发生在距基坑10m处。由图6可知，基坑周边建筑物最大沉降约为2.3mm。综上所述，开挖过程中基坑最大水平位移和沉降均在允许范围内，周边地表及建筑物变形也较小，表明本工程采取的施工技术合理可行。

　　图4 基坑最大水平位移  

　　图5 基坑周边地表最大沉降  

　　图6 基坑周边建筑物最大沉降 

　　5 结语

　　1)本工程施工场地有限，通过综合比选后选择逆作法工艺，由监测数据可知，逆作法对周边环境的影响较小，沉降控制效果明显。

　　2)通过肋板+地面支座+千斤顶的方式确保桩柱一体化施工时可动态调整钢管混凝土柱垂直度，提高施工效率和质量。同时采用阶梯式盆式开挖，确保施工安全。

　　3)桩柱一体化施工时，内支撑可重复利用，临时构件设置少，从而大大缩短施工工期，降低施工成本。