超深基坑地下结构半逆作法施工工法

超深基坑地下结构半逆作施工工法

1.前言

随着近年城市建设的不断发展以及城市土地资源紧缺，城市建筑物越来越密集，深基坑工程越来越多,对于繁华地段的超深基坑，由于距离已有楼体较近，往往采用逆作法或半逆作法施工。但是逆作法或半逆作法较传统顺作法施工难度大大增加。为解决施工技术难题，中建六局建设发展有限公司对宁汇大厦项目超深基坑地下结构半逆作施工进行了技术攻关，提出了一种全新的施工方法，即第一道钢筋混凝土水平支撑为临时支撑，后期进行拆除，第二、三道临时水平支撑兼作正式梁板结构，不再拆除，在支撑腰梁施工阶段提前预埋外墙插筋及混凝土浇筑导管，在地下室外墙施工前先在基坑支护桩侧立面做好外墙防水，接着进行外墙钢筋安装（即与插筋连接封闭），然后在内侧单面支模板，利用提前预埋在腰梁中的混凝土浇筑导管进行地下室外墙混凝土浇筑。通过实践，不仅解决了技术难题，而且，地下室外墙混凝土质量里实外光，外墙无渗漏，施工过程安全可靠，第二、三道临时水平支撑兼作正式梁板结构，不再拆除，取得了显著的经济和环保效益。因此，对成功施工经验进行总结，形成本工法，可为今后类似工程施工提供借鉴。

2.工法特点

2.0.1节约场地，增大地下室空间：与传统的顺作法比较，缩小了地下室外墙与支护桩的间距，在同等用地面积情况下可以增加地下室建筑面积。

2.0.2解决地下结构半逆作施工外墙施工难题：在基坑支护二、三道水平支撑结构不拆除的情况下，通过在腰梁导墙上预留钢筋及预留混凝土浇筑导管，来完成半逆序施工下的地下室外墙施工。

2.0.3节约材料、环保效果显著：第二、三道临时水平支撑兼作正式梁板结构，大幅度节省了支撑混凝土、钢筋及模板用量，省去拆撑工序，对控制扬尘及噪声污染有利，大幅度节约材料，从而节约资源，降低成本。

2.0.4防水效果好：通过外墙卷材防水、止水胶条、止水钢板、橡胶止水环、结构自防水多道防水措施，防水效果好，能确保地下室无渗漏。

3.适用范围

本工法适用于基坑开挖深度大、水平支撑兼做正式结构梁板且地下室外墙与支护结构间空间狭小条件下的地下结构半逆作施工，其它类似工程可以参考。

4.工艺原理

基坑支护体系采用钻孔灌注桩+止水帷幕+水平钢筋混凝土支撑，水平支撑结构竖向采用钢格构立柱及托桩支顶，钢格构柱顶部锚入支撑梁及环梁内。每道支撑与支护桩之间设置一道封闭腰梁，不设帽梁，其中第二、三道水平支撑兼作正式结构楼板，第一道水平支撑在施工正式楼板前需要拆除，地下结构施工采用半逆作。在基坑水平支撑不拆除的情况下，支撑腰梁及导墙施工时，在腰梁及导墙上提前预埋地下室外墙插筋及混凝土浇筑导管，在地下室外墙施工前先在基坑支护

桩侧立面做好外墙防水，接着进行外墙钢筋安装（即与插筋连接封闭），然后在内侧单面支模板，利用提前预埋在腰梁中的混凝土浇筑导管进行地下室外墙混凝土浇筑，从而完成地下室外墙施工。为确保导墙施工缝的防水效果，在导墙上设置连续封闭的止水钢板，止水钢板遇混凝土浇筑导管处利用电焊焊接封闭，二次浇筑地下室外墙混凝土前，紧贴止水钢板设置遇水膨胀止水条。

5.工艺流程及操作要点

5.1工艺流程

第一步土方开挖（至第一道支撑梁底）→第一道支撑梁施工→第二步土方开挖（至第二道支撑梁底下2.2m）→第二道支撑梁板结构施工→第三步土方开挖（至第三道支撑梁底下2.2m）→第三道支撑梁板结构施工→第四步土方开挖（至地下室底板底标高）→底板下防水及地下室底板结构施工→地下室外墙防水施工→负三层外墙、框架柱施工→负三层环梁内梁板结构封闭→负二层外墙、框架柱施工及环梁内梁板结构封闭→第一道支撑拆除→负一层结构及以上结构施工→地下结构半逆作完成 5.2操作要点

5.2.1支撑结构施工

本工法所述工艺，深基坑支撑体系采用钻孔灌注桩+止水帷幕+水平钢筋混凝土支撑（三道），第一道水平支撑为临时支撑，后期进行拆除，第二、三道临时水平支撑兼作正式梁板结构，设计标高与正式结构梁板相同。

1、腰梁与支护桩连接

为保证腰梁能与支护桩可靠连接，腰梁施工前，采用在每根支护桩上植入直径为25mm钢筋的方式与腰梁进行连接，植入深度为250mm，预留450mm锚入腰梁。每个支护桩上腰梁高度范围上、中、下共3处，均匀布置。

2、支撑结构模板安装

支撑结构模板采用15mm厚多层木模板，支撑体系采用钢管支撑体系，按常规搭设，确保足够强度、刚度和稳定性。为方便外墙竖向钢筋预留，按照设计钢筋直径及间距在支设完成的腰梁底模上打孔。

3、支撑结构钢筋安装

1）支撑结构模板安装完毕，按常规安装、绑扎水平支撑结构钢筋，确保符合设计图纸及验收规范要求。

2）支撑结构施工时，对应于主体结构剪力墙、框架柱等位置，在支撑结构上下需提前预留插筋，插筋位置应准确，保证后期钢筋连接长度及接头面积百分率符合要求，同时应采取防锈措施。

3）地下室外墙插筋安装：本工法所述施工工艺为第二、三道水平支撑兼作临时梁板结构，第二、三道水平支撑不进行拆除，所以在施工支撑结构时，需在腰梁上提前预留外墙插筋。按照设计钢筋直径及间距要求，在支设模板上打孔，然后进行腰梁钢筋绑扎，待一周腰梁钢筋绑扎完成后，进行外墙钢筋上下插筋施工，同一根预留钢筋上下两端分别采用机械连接和绑扎搭接连接方式，分别按50%布置。甩筋长度按照规范要求满足搭接长度。腰梁预留外墙钢筋见下图：5.2.1-1。

图5.2.1-1 腰梁预留外墙钢筋

4、地下结构外墙混凝土浇筑导管预留

因为第二、三道水平支撑不拆除，为解决腰梁下地下室外墙混凝土浇筑问题，在第二、三道支撑结构施工时，需提前在外墙导墙上预留砼浇筑钢导管,导管可选用直径200mm钢管，下口伸出腰梁底模板2cm，上口预留高出导墙0.5m，导管间距不大于2m，方便后期地下外墙混凝土浇筑。

图5.2.1-2 腰梁处混凝土浇筑钢导管预埋

5、导墙上止水钢板安装

为保证导墙施工缝处防水密闭性，在腰梁导墙上设置4mm厚止水钢板，止水钢板宽300mm，埋入导墙150mm，止水钢板与混凝土浇筑导管密封焊接。

6、混凝土浇筑

混凝土采用商品混凝土，泵送入模浇筑，浇筑过程中注意振捣密实，严禁碰撞钢筋、模板等，确保插筋及预埋钢管、止水钢板位置准确。

7、支撑结构施工时，应注意做好支护桩与腰梁节点处防水，保证防水完整性。同时，对植筋部位采用防水圈等处理方式，避免地下室外墙漏水。

5.2.2竖向钢格构柱施工

支承结构竖向承重构件主要为钢立柱，在整体的支撑结构系统中钢格构柱施工质量尤为关键，同时，立柱悬挑高度较高，尤其应确保立柱垂直度及平面定位位置准确。

1、格构柱材质要求

为保证钢格构柱质量，制作前对现场钢材的种类、钢号及规格进行严格检查验收，每种钢材附有质量证明书，如对钢材的质量存在疑义时，立即进行现场抽样检验，检验结果符合要求即可使用。钢材表面的锈蚀、麻点或划痕的深度不得大于钢材厚度负偏差值的一半，断口处不得有分层缺陷。

2、格构柱施工流程

加工场地平整硬化→角钢、钢板进场→角钢、钢板下料→角钢焊接固定→缀板焊接→冷却焊渣清除→立柱吊运安装就位→标高、轴线垂直度复核→吊筋焊接、下导管 3、格构柱的制作及焊接要求

放样、号料及下料根据材料厚度和工艺要求预留适当焊接收缩余量和切割余量。钢材切割前，清除钢材表面切割区域的铁锈、油垢，切割后，断口上不得有裂纹和大于5mm的缺棱，并清除边缘上的飞溅物。

4、格构柱组装

因本工程格构柱长度大，不便于运输，采用分节组装焊接。单节格构柱采用模具定位进行拼装，以保证格构柱垂直度。

组装前，清除角钢、钢板表面污垢、锈蚀。然后将角钢利用模具固定牢靠，再将制作好的缀板点焊定位在角钢上。

5、格构柱的定位、吊装

1）使用全站仪在每个孔口边测出3个格构柱安装定位点，对格构柱安装方位进行控制，测点前观察孔口周边地形，以便定位点布置最佳位置。

2）采用25t汽车吊将制作好的格构柱，按两点吊法吊至孔位附近，吊车停靠在距离孔位18m范围内，尽量靠近孔位，在预留的吊点预留U型环进行吊装。

3）格构柱缓慢起吊，待吊至钢筋笼顶端时停止下放，使其处于静止自由悬吊状态，并用全站仪校对格构柱悬吊垂直度。垂直度满足要求后，缓慢深入钢筋笼内，与钢筋笼牢固焊接，钢筋笼主筋与格构柱焊接接头不少于4个，搭接长度满足规范要求。

4）格构柱下放过程中采用全站仪控制垂直度，均匀缓慢下放，每下放3m即对格构柱方位校正一次，至吊索下端距离地面0.5m时，通过钢筋吊环将格构柱悬吊于孔口的枕木上。

5）吊筋焊接完毕，松开吊索挂于吊筋环上起吊后检查格构柱定位情况，必要时采用扶正器扶正定位，并缓慢下放至设计标高固定在钢板上。

6）混凝土浇筑完成后，要重新测定格构柱位置并固定。 5.2.3支护桩间砌筑抹灰找平

因外墙防水需连续铺贴，搭接长度不小于10cm，支护桩桩间留下的土体需先进行清理找平，然后采用砌筑“T字形”、240mm、120mm厚页岩砖墙并进行3cm厚抹灰找平处理，砖墙与支护桩之间采用碎砖及灰土填实。砖墙与支护桩交接处及与腰梁阴角接口处采用“八字角”抹灰处理。砌墙做法平面图见下图：5.2.3-1。

图5.2.3-1支护桩间砌墙做法平面图

5.2.4地下室外墙防水施工

外墙防水做法按图纸设计要求，此处以聚乙烯高分子丙纶防水卷材防水为主，配合预水膨胀橡胶止水条、止水钢板、止水胶环多项工序交接完成地下室外墙防水施工。

1、聚乙烯高分子丙纶卷材防水

1.2mm聚乙烯高分子丙纶卷材防水共设三道，搭接满足10cm，上下层、相邻两幅卷材的搭接缝及主防水层与附加层搭接缝应错开1/3幅宽以上。

胶浆的配比：水泥与专用胶粉重量比为100（水泥）：1（胶粉）：50（水适量）。 卷材竖向粘贴，上下层卷材不得相互垂直铺贴。

涂胶铺设的方法：首先将卷材裁剪，平铺展开，再将配制好的胶用小容器倒在卷材上均匀涂抹，胶要连续适量均匀，不露底不堆积，厚度应保持在1mm，然后粘贴至找平层，卷材预铺完后用刮板排气压实，排出多余的胶剂。

2、细部节点处理

正式梁板兼做临时支撑结构时地下室外墙防水做法剖面图见下图。

图5.2.4-1地下室外墙防水做法剖面图

（1）导墙施工缝处节点处理

支撑腰梁及导墙施工时，为了确保导墙水平施工缝处防水效果，在导墙1/2厚度部位周圈连续预埋4mm厚300 mm宽止水钢板，止水钢板埋入先施工导墙中150mm，并与箍筋焊接固定牢固。腰梁及导墙施工完成后，地下室外墙施工前，在导墙上紧贴止水钢板粘贴2cm×6cm遇水膨胀止水胶条，为保证止水胶条安装牢固，采用钢钉固定，钢钉间距约20cm一个。止水胶条接头处、靠紧搭接不小于20cm。

（2）支护桩上植筋根部节点处理

由于支护桩上模板加固用的植筋穿透地下室外防水层，所以，为确保地下室外防水的密闭性，在植筋根部，需做防水处理。具体作法为：植筋根部加设200mm边长的方形聚乙烯丙纶高分子防水卷材两道，利用剪刀在卷材中间裁剪一个植筋大小的孔，再粘贴到支护桩上，粘贴过程将钢筋根部密封可靠，再套橡胶止水环一个，保证支护植筋处的防水要求。

图5.2.4-2支护桩植筋处根部卷材防水处理

5.2.5化学植筋施工

为保证腰梁能与支护桩可靠连接，采用在每根支护桩上植筋的方式与腰梁进行连接，每个支

护桩上腰梁高度范围上、中、下共3处，均匀布置。另外，为进行地下室外墙单侧模板加固，需在支护桩上提前植筋，植筋直径16mm，间距600mm网格布置。此两处植筋均采用化学粘合法施工，施工要点如下：

1、钻孔

按图纸要求，计算出植筋数量，放好样，利用墨斗弹出植筋钻孔中心线，标出每个孔的位置，利用电锤钻孔（严禁使用气锤钻孔，防止出现混凝土局部疏散、开裂），钻头始终与桩身保持垂直钻孔作业。

2、清理孔洞（除尘、干燥） 钻孔成批量后，逐个清除孔内灰尘。 3、钢筋处理

主要对钢筋表面进行清锈，无锈蚀钢筋则可不进行除锈工序。 4、配胶和注胶

配置植筋胶现配现用，注胶一次完成。注胶时，将搅拌头插入孔的底部开始注胶，注入孔内约2/3。每次扣动胶枪后，停顿5－6秒钟，再扣动下一次胶枪。注射下一个孔时，按下胶枪后面的舌头，因为胶枪为自动加压，避免胶继续流出，造成浪费。

5、插筋

缓缓插入加工处理好的钢筋，使胶与钢筋全面粘结，并防止孔内胶外溢。待植筋胶养生期结束后再进行钢筋焊接、绑扎及其他各项工作。插筋、养护期间，植筋附近墙面避免震动的影响。

6、养护固化

在室外温度下自然养护，养生时间在24小时以上。养护期间不对植筋进行扰动。通过实验室检测单位进行拉拔试验。

5.2.6地下室外墙单侧支模施工

1、超深基坑半逆作法下外墙外侧与支护桩间距离不具备双面支模施工条件，因此，在支护桩上植筋完成后，首先进行外墙钢筋的安装，然后支设内侧模板。内侧模板加固首先采用在内侧楼板处预埋钢筋地锚，作为外墙单侧支模斜向支撑地锚，同时，考虑外墙较厚，采用止水对拉螺栓与事先在支护桩上的植筋焊接，做为模板加固拉锚。

2、在外墙内侧模板加固用对拉螺栓焊接时，一定要确保对拉螺栓上的止水环位于墙中后再与植筋焊接，且保证焊接处搭接长度及焊接质量，确保牢固。模板打孔位置要精确，孔的大小不易过大。

3、在外墙内侧结构楼板上适当位置预埋两排直径为25mm的地锚钢筋，两排地锚钢筋间距1m，作为单侧支模斜支撑的受力点。模板立面斜撑钢管与模板横楞钢管接头部位采用顶丝连接。

4、模板接缝要严密，不应漏浆，在浇筑混凝土前，木模板应浇水湿润，且模板内不应有积水；模板与混凝土的接触面应清理干净并涂刷隔离剂；浇筑砼前检查加固钢管及斜撑的牢固性。

5、模板拼装配合，相关责任工程师及质量工程师逐一检查模板垂直度，确保垂直度不超过

2mm，平整度不超过2mm。

6、浇筑混凝土前，模板内的杂物应清理干净。

具体模板支设示意图见：图5.2.6-1、图5.2.6-2、图5.2.6-3。

图5.2.6-1单侧支模平面图

图5.2.6-2单侧支模立面图

止水对拉螺栓与植筋焊接@600mm腰梁 木方 三道斜向支撑支护桩外墙外墙单侧模板钢管 楼 板 双排地锚筋

图5.2.6-3单侧支模侧立面图

5.2.7地下结构外墙砼浇筑施工

1、通过在腰梁上预留的混凝土浇筑导管进行砼浇筑，混凝土一般为抗渗自密实砼。 2、浇筑墙板混凝土时须分期分层，并放慢混凝土的浇筑速度，控制在每小时浇筑2m高左右，与计算工况相吻合，以减缓混凝土对模板的侧压力，减小支撑系统的荷载，从而减少模板体系位移引起的垂直度偏差。

3、混凝土浇筑过程中质检员和木工需经常用吊垂检查模板变形情况，以随时纠正模板偏位。 5.2.8外墙模板拆除

（1）模板拆除时，防止口角损坏并保证安全。

（2）用火焊将对拉螺栓齐根割掉，用聚合物水泥砂浆修补压实抹光。

6.材料与设备

6.1工程材料

除工程主才外主要应用材料有：100%固化环氧胶粘剂植筋胶，300×4（mm）止水钢板。φ48×3.5钢管用于砼浇筑。聚乙烯高分子丙纶防水卷材：其延伸性、不透水性、柔软性、抗穿刺性、 耐低温性能较好，拉伸强度大于60，抗渗透性0.3兆帕，30分钟，低温180度的对折，无裂纹等。静水膨胀率%≥250遇水膨胀止水胶条。砼采用塌落度为200，抗渗等级为P12，具有流动性、填充性好的自密实砼。

6.2机具设备

平刨机、圆盘锯、压刨机、电焊机、焊条、钢卷尺、线坠、锤子、胶枪

7.质量控制

7.1质量标准及验收规范

《地下防水工程质量验收规范》GB 50208—2011 《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008 《混凝土结构加固设计规范》GB50367－2006 《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2011 《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2011）

7.2质量控制措施

7.2.1模板安装质量标准

（1）模板的接缝不应漏浆；在浇筑混凝土前，木模板应浇水湿润，但模板内不应有积水； （2）模板与混凝土的接触面应清理干净并涂刷隔离剂； （3）浇筑混凝土前，模板内的杂物应清理干净；

（4）模板就位前，检查主、次龙骨及木方间距是否满足要求； （5）现浇结构模板安装的偏差应符合下表规定。 （6）模板安装允许偏差复核规范要求

（7）模板安装时基层找平，接缝处粘贴海绵条。 7.2.2模板垂直度控制

（1）对模板垂直度严格控制，模板安装就位前，必须对每一块模板线进行复测，无误后，方可模板安装。

（2）模板拼装配合，相关责任工程师及质量工程师逐一检查模板垂直度，确保垂直度不超过2mm，平整度不超过2mm。

7.2.3模板成品保护

（1）上操作面前模板上的脱模剂不流坠，防污染结构成品。

（2）为防止破坏模板，重物禁止冲击已支好模板、支撑；禁止在模板上任意拖拉钢筋。 （3）拆下的模板，有变形的及时进行修理。

（4）进场后的模板临时堆放时，放稳垫平，用编织布临时遮盖，使用前，涂刷水性脱模剂，遇雨时，及时覆盖塑料布。

（5）模板拆除时，防止口角损坏并保证安全。

（6）模板上的螺栓孔及水电管线盒孔洞位置要准确，浇筑混凝土前对孔洞进行封堵严密，防止漏浆。

7.2.4 防水主、辅料的施工要求

（1）胶浆的配比：水泥与专用胶粉重量比为100（水泥）：1（胶粉）：50（水适量）。 （2）配比方法：先将胶粉放入容器内，再加水泥边搅拌，待拌合均匀后，加水搅拌成糊状流体后方可使用。

（3）阴阳角处理:在阴阳角处，先铺贴增强附加层，附加层宽度为500mm，在附加层验收合格后方可进行大面积第一遍施工，第一遍验收合格后方可进行第二遍施工，长短向搭接不得小于100；对于穿墙管洞处应先做附加层两遍，而后再大面施工时，对洞口处剪成四瓣插入洞内粘贴，待管道安装完成后再用密封膏对管周缝隙进行填充封闭。

(4)水泥粘结剂涂刮后应随即铺贴卷材，防止时间过长胶中的水份散失影响粘接质量。 (5)卷材必须平整粘贴于找平层上，不得打皱、翘边，粘贴面积应达85%以上。

(6)卷材施工温度高于25℃时，应立即向施工后的卷材表面喷水降温和遮盖养护，防止卷材变形起鼓。

7.2.5植筋与焊接技术要求

（1）植筋满足建筑物耐久性要求，选取的植筋材料具有耐热，抗焊性能的合格证和检查报告。

（2）在植筋前，我方对所用钢筋及植筋胶进行了现场拉拔试验，确定钢筋及植筋胶符合设计要求。

（3）根据钢筋直径不同，依据规范要求确定钻孔深度及钻孔直径。

8.安全措施

8.0.1必须注意部分未剔除完成的第三道支撑梁底垫层，防止垫层脱落砸伤人员。 8.0.2施工周边基坑安全隐患较多，施工时施工人员禁止在架体底部休息。所有参加人员必须佩带好安全帽，施工前对参加施工人员进行安全交底，明确安全事故多发事项，班组长应交代安全注意事项，严格按施工现场安全技术规范进行施工。

8.0.3浇筑混凝土前必须检查支撑是否可靠、扣件是否松动。浇筑混凝土时必须由模板支设班组设专人看模，随时检查支撑是否变形、松动，并组织及时恢复。

8.0.4木工机械必须严格使用倒顺开关和专用开关箱，一次线不得超过3m，外壳接保护零线，且绝缘良好。电锯必须具备皮带防护罩、锯片防护罩、分料器和护手装置。使用木工多用机械时严禁电锯和电刨同时使用；使用木工机械严禁戴手套；长度小于50cm 或厚度大于锯片半径的木料严禁使用电锯；两人操作时相互配合，不得硬拉硬拽；机械停用时断电加锁。

8.0.5现场用电必须符合安全规范要求：做到线路架设安全合理，绝缘良好，严禁私拉乱接； 所有用电均设漏电保护器，一律配备铁壳开关箱，保证做到一机一闸。

8.0.6全体施工人员要认真执行本安全计划和要求外，还要严格遵守各自专业工种的安全操作规程。

8.0.7施工用电的运行及维护班组应配备足够的绝缘工具。绝缘工具定期按有关要求试验。

9.环境措施

9.0.1严格执行国家颁布的《环境保护法》、《绿色施工导则》(建质[2007]223号)、《建筑工程绿色施工评价标准》（GB/T50640-2010）及天津市有关环保的规章制度。

9.0.2在工地设置有关环境保护的标示标牌。 9.0.3现场模板加工垃圾及时清理，做到工完场清。

9.0.4整个模板堆放场地与施工现场要达到整齐有序、干净无污染、低噪声、低扬尘。 9.0.5施工时采用合理的工序和工艺，杜绝浪费，尽量减少垃圾的产生。 9.0.6建筑垃圾、渣土在指定地点堆放，每日进行清理。

9.0.7清理时在垃圾表面适量洒水或用彩条布覆盖，防止刮风引起扬砂和扬尘，垃圾池满后应及时清运，清运时应适量洒水以减少扬尘。

9.0.8在施工现场的出口处，设车轮冲洗池，确保车辆出场前清洗掉车轮上的泥土。 9.0.9设专人及时清扫车辆运输过程中遗洒至现场的物料；松散的易飞扬的物料（外加剂、白灰）均采取封闭式贮存措施（袋装、进库）。

9.0.10施工现场的施工污水经过沉淀后,再排入市政污水管网

1、结构梁板兼做内支撑半逆做法施工

2、支护桩植筋，腰梁止水钢板及砼浇筑导管预留

3、腰梁钢筋绑扎

4、支护桩间砌筑、抹灰找平

5、外墙预留钢筋

6、外墙防水施工样板