建筑工程基坑支护总体方案优选浅论

吴兴洋

【摘要】基坑支护总体方案的选择直接关系到工程造价、施工进度及周围环境的安全。总体方案主要有顺作法、逆作法和顺逆相结合等三种基本形式，它们具有各自鲜明的特点。在同一个基坑工程中，顺作法和逆作法也可以在不同的基坑區域组合使用，从而在特定条件下满足工程的技术经济性要求。

【关键词】土建施工 基坑支护 方案优选

1顺作法基坑支护方案

基坑支护结构通常由围护墙、隔水帷幕、水平内支撑系统（或锚杆系统）以及支撑的竖向支承系统组成。所谓顺作法，是指先施工周边围护结构，然后由上而下分层开挖，并依次设置水平支撑（或锚杆系统），开挖至坑底后，再由下而上施工主体地下结构基础底板、竖向墙柱构件及水平楼板构件，并按一定的顺序拆除水平支撑系统，进而完成地下结构施工的过程。当不设支护结构而直接采用放坡开挖时，则是先直接放坡开挖至坑底，然后自下而上依次施工地下结构。

顺作法是基坑工程的传统开挖施工方法，施工工艺成熟，支护结构体系与主体结构相对独立，相比逆作法，其设计、施工均比较便捷。由于是传统工艺，对施工单位的管理和技术水平的要求相对较低，施工单位的选择面较广。另外顺作法相对于逆作法而言，其基坑支护结构的设计与主体设计关联性较低，受主体设计进度的制约小，基坑工程有条件尽早开工。

顺作法常用的总体方案包括放坡开挖、直立式围护体系和板式支护体系三大类;其中直立式围护体系又可分为水泥土重力式围护、土钉支护和悬臂板式支护;板式支护又包括围护墙结合内支撑系统和围护墙结合锚杆系统两种形式。

2逆作法基坑支护方案

相对于顺作法，逆作法则是每开挖一定深度的土体后，即支设模板浇筑永久的结构梁板，用以代替常规顺作法的临时支撑，以平衡作用在围护墙上的土压力。因此当开挖结束时，地下结构即已施工完成。这种地下结构的施工方式是自上而下浇筑，同常规顺作法开挖到坑底后再自下而上浇筑地下结构的施工方法不同，故成为逆作法。当逆作地下结构的同时还进行地上结构的施工，则称为全逆作法，如图11 所示;当仅逆作地下结构而并不同步施工地上结构时，则称为半逆作法，如图12 所示。由于逆作法的梁板重量较常规顺作法的临时支撑要大得多，因此必须考虑立柱和立柱桩的承载能力问题。尤其是采用全逆作法时，地上结构所能同时施工的最大层数应根据立柱和立柱桩的承载力确定。

逆作法通常采用支护结构与主体结构相结合，根据支护结构与主体结构相结合的程度，逆作法可以有两种类型，即周边临时围护体结合坑内水平梁板体系替代支撑采用逆作法施工、支护结构与主体结构全面相结合采用逆作法施工。

逆作法的主要优点：楼板刚度高于常规顺作法的临时支撑，基坑开挖的安全度得到提高，且一般而言基坑的变形较小，因而对基坑周边环境的影响较小。当采用全逆作法时，地上和地下结构同时施工，因此可缩短工程的总工期。地面楼板先施工完成后，可以为施工提供作业空间，因此可以解决施工场地狭小的问题。逆作法采用支护结构与主体结构相结合，因此可以节省常规顺作法中大量临时支撑的设置和拆除，经济性好，且有利于降低能耗、节约资源。

逆作法不足：技术复杂，垂直构件续接处理困难，接头施工复杂。对施工技术要求高，例如对一柱一桩的定位和垂直度控制要求高，立柱之间及立柱与连续墙之间的差异沉降控制要求高等。采用逆作暗挖，作业环境差，结构施工质量易受影响。逆作法设计与主体结构设计的关联度大，受主体结构设计进度的制约。

当工程具有以下特征或技术经济要求时，可以考虑选用逆作法方案：大面积的深基坑工程，采用逆作法方案，节省临时支撑体系费用。基坑周边环境条件复杂，且对变形敏感，采用逆作法有利于控制基坑的变形。施工场地紧张，利用逆作的地下首层楼板作为施工平台。工期进度要求高，采用上下部结构同时的全逆作法设计方案，施工缩短总工期。

3顺逆结合基坑支护方案

3.1主楼先顺作、裙楼后逆作方案

一般来说主楼为超高层建筑工期控制的主导因素，在施工场地紧张的情况下，可先采用顺作法施工主楼地下室，而裙楼暂时作为施工场地，待主楼进入上部结构施工的某一阶段，再逆作施工裙楼地下室，这种顺逆结合的方案即为主楼先顺作、裙楼后逆作方案。主楼先顺作、裙楼后逆作具有其特有的优点：该方案一方面解决了施工场地狭小、操作困难的问题;另一方面塔楼顺作基坑面积较小，可加快施工速度;裙楼逆作施工不占用绝对工期，缩短了总工期，并可减少前期投资额。裙楼地下室逆作能够有效地控制基坑的变形，可减小对周边环境的影响;同时又由于省去了常规顺作法中支设和拆除大量的临时支撑，经济性较好。

3.2裙楼先逆作、主楼后顺作方案

对于由塔楼和裙楼组成的超高层建筑，有时裙楼的工期要求非常高（例如裙楼作为商业建筑时往往希望能尽快投入商业运营）而塔楼工期要求相对较低，此时裙楼可先采用全逆作法地上地下同时施工，以节省工期，并在主楼区域设置大空间出土口（主楼由于其构件的重要性不适合采用逆作法），待裙楼地下结构施工完成后，再顺作施工主楼区地下结构，从而形成裙楼先逆作、主楼后顺作的方案。该方案具有以下特点：主楼区域设置的大空间出土口出土效率高，可加快裙楼逆作的施工速度;裙楼区域在地下结构首层结构梁板施工完成后，有条件立即向地上施工，可大大缩短裙楼上部结构的工期;裙楼区域结构梁板代支撑，支撑刚度大，对基坑的变形控制有利;在逆作阶段主楼区域的大空间出土口可以显著地改善裙楼逆作区域地下作业的通风和采光条件;由于主楼区域需要在裙楼区域逆作完成后再施工，因此一般情况下将会增加主楼的工期与工程的总工期。

3.3中心顺作、周边逆作方案

该方案具有以下几个显著特点：将整个基坑分为中心顺作区和周边逆作区两部分，周边部分采用结构梁板作为水平支撑，而中心部分则无需设置支撑，从而节省了大量临时支撑。同时由于中部采用敞开式施工，出土速度较快，大大加快了整体施工进度。在基坑周边首先施工一圈具有一定水平刚度的结构环板，中心区域施工过程中利用被动区多级放坡留土和结构环板约束围护体的位移，从而达到控制基坑变形、保护周围环境的目的。由于仅周边环板采用逆作法施工，可仅对首层边跨结构梁板和一柱一桩进行加固，作为施工行车通道，并利用周边围护体作为施工行车通道的竖向支承构件，减少了常规逆作法中施工行车通道区域结构梁板和支承立柱和立柱桩的加固费用。