逆作法施工工艺.docx

逆作法施工工艺、应用与实践章履远前言：国内，深基坑逆作法施工的应用与研究发展已比较成熟，尤其是大城市中的深基坑采用逆作法施工技术越来越多。从发展与应用眼光来看，笔者有必要对关心逆作法施工技术或即将承担逆作法施工的工程技术管理人员，作一次系统性的讲解，是很有必要的。据此，本人收集到的有关资料经整理后作如下的讲解。由于地区局限性和本人水平有限，不当之处容当指正。一、概况：改革开放以来，我国城市建设发展迅速。建筑物不断向空中发展，与此同时，各类用途的地下空间和设施也得到空前的发展，包括高层建筑地下室、地铁、越江隧道、地下商业街、地下车库、地下变电站等各种类型。要建设这些地下设施，就必须进行深基坑的开挖。大家知道，传统的多层地下室施工方法是敞开式开挖，先做围护，在逐层支撑情况下，垂直向下开挖，至设计标高后浇筑钢筋混凝土底板，再由下而上逐层施工地下室结构，地下结构完成后再进行地上结构的施工，即典型的顺作法施工。（见以下示意图）这种顺筑施工方法为大家所熟悉，在城市中大量应用。然而，顺筑法施工也带来了不少问题。地下结构施工工期长，占整个高层建筑总工期的1/4，甚至1/3；支护费用高，据统计地下深基础工程造价为整幢高层建筑总价2030，其中基坑的支护费用约占工程总价的10左右。其次，有些围护结构在整个地下室施工过程中只作为临时结构，仅为地下结构施工提供安全保证。待地下结构施工完毕，其作用随之消失，而为此发生的围护费用是可观的。当在繁华商业街下修建地铁车站时，为少影响商业活动和交通、再有业主要求在尽可能短的时间内造好大楼时，那么用敞开式顺筑法施工就难以满足。在这些背景下，产生了逆作法施工。逆作法施工与传统顺作法正好相反，即在围护施工、基桩施工完成后，首先施工±0.00层楼板，并留出出土口，向下开挖地下第一层土方，再施工地下一层楼板，开挖地下二层土方，再施工地下二层楼板，重复以上过程，直至地下室底板。地下土方开挖时，作为刚度很大的各层楼板就作为围护结构的水平支撑、很多围护结构就作为地下室外墙。在地下土方开挖、地下楼板施工同时，上部结构层也逐层向上施工。因此逆作法施工与顺作法施工相比较，可以缩短工期、节省成本、减少周围环境危害。（见下图示意）目前，肯定的是，城市用地不断紧缩，施工场地局促，开挖深度增加，环境要求严格。大城市深基坑施工，出现逆作法施工趋势十分明显。作为基础施工工作者，应该及早、主动掌握逆作法施工技术，为今后逆作法施工工作打好基础，看来十分必要。逆作法施工早在70多年前，发达国家已经有了应用。1935年日本就提出了“逆作法工艺”并在高层、超高层建筑的多层地下室、地下商场、地下车库、地铁车站等建筑构筑物中应用。如日本东京八重洲地下商业街；莫斯科切尔坦沃住宅区地下商业街；芬兰伐利桑地下娱乐中心；挪威奥斯陆地下体育中心；地下六层的德国慕尼黑卡尔斯广场综合体；美国芝加哥水塔广场大厦（地下四层）；法国巴黎拉弗埃特百货大楼（地下六层）。上述工程都采用了逆作法施工技术，均取得很好效果。我国的台湾和香港地区也有很多应用。我国从1955年哈尔滨地下人防工程中首次采用了逆作法施工；1985年上海基础公司科研楼偿试了逆作法施工；上海第二建筑公司在1993年上海地铁1号线陕西南路站完成了较大规模逆作法施工；以后上海长途电信大楼（1987年）、恒积大厦（1995年）、明天广场（1999年）、长峰商城（2004年）、人民广场地下变电站（2007年）等也采用了逆作法施工。并在此基础上，对逆作法信息化施工技术、柱墙沉降控制技术、逆作挖土技术、逆作柱梁板与柱墙连接技术等奠定了技术基础。逆作法施工技术被人们接受，不断获得发展，2000年2013年，除了上海以外，在广州、北京、天津、杭州、厦门、深圳、海口、福州、南京、昆明、珠海等大中城市获得应用与发展。在此基础上，上海、广洲、天津制定了逆作法工法。（广州市地下室逆作法施工工法YJGF07-98、上海市高层建筑多层地下室结构逆作法施工工法）2011年，建设部发布了地下建筑工程逆作法技术规程（JGJ1652010），上海市经过十余年以来逆作法基坑工程的实践经验，2012年上海市制订了逆作法施工技术规程（DG/TJ08-2113-2012），逆作法施工得到了进一步规范。经过多年的实践和研究，逆作法施工所面临的主要施工技术为：基坑的围护方式、竖向支承桩的施工、基坑降水、水平结构施工、出土口、土方逆作开挖施工、竖向结构施工、地下地上同步施工、基坑监测、安全施工及作业环境等内容。以下作有重点的介绍。二、逆作法施工的程序：按图2-1所示逆作法施工程序如下：1、按基础外围面积、先施工四周的支护结构、支护体系采用地下连续墙或排桩支护，排桩采用钻孔桩或挖孔桩；2、按设计图施工中间支承柱和基础桩。中间支承柱大都采用钢管柱或型钢柱支承，挖土完成后再作外包钢筋混凝土。3、利用地下室一层的土方夯实修正后作地模，浇灌地下室±0.00层的顶层钢筋混凝土梁板，并在此层预留挖土方的出土洞若干个；4、进行地下室一层土方的挖土，移到出土口，提升到室外卸土；5、重复程序3进行地下室二层梁板混凝土的浇筑，同样在楼板中留出出土洞；6、重复程序4进行地下二层土方外运；7、重复程序3、5，作地下三层梁板混凝土的浇筑，同样在楼板中留出出土洞；8、重复程序4、6进行地下三层土方外运；9、重复程序3、5、7进行地下室底板混凝土的浇筑。逆作法施工工艺流程框图如下：三、逆作法施工的围护方法：目前，逆作法施工围护结构主要形式是：“两墙合一”地下连续墙、钻孔灌注桩排桩、型钢水泥土搅拌墙和咬合桩等形式。以地下连续墙为首选。地下连续墙施工，必须制定与逆作法施工相关的详细施工方案。由于围护结构作为地下室结构一部分，地下连续墙施工有一定要求：1、地下连续墙槽段间连接方式有园型锁口管接头、十字钢钣接头、工字钢接头、钢筋混凝土预制接头等多种形式；2、在地下连续墙槽段接头外侧，根据地质条件及防渗要求采取高压喷射注浆等加强措施；3、应根据设计要求，在地下墙内正确预埋钢筋、钢筋接驳器、设置剪力槽及其他埋件，并对止水等方面要有针对性措施（地下室底板处）；4、地下连续墙的墙底必须进行墙底注浆；5、地下连续墙的垂直度1/300。四、竖向支承桩柱施工：逆作法地下结构的竖向桩、柱作为地下室结构的一部分，将上部结构的荷载传给地下室底板;施工过程中，竖向中间支承桩、柱还需承受地上和地下各层结构的自重和施工荷载。因此，逆作法工程的竖向支承桩、柱需在结构施工前完成，无法与楼板结构同步施工;尤其是逆作范围(地下室结构)支承柱的施工与桩基施工相结合，即在工程桩施工的同时安装支承柱。又由于其为地下结构柱的一部分与地下梁板连成整体，所以对垂直度要求特别严格。往往要求桩位的定位偏差5mm、桩的垂直度偏差要满足设计要求（常提出1/500H，最高要求甚至达到1/1000H）。因此采用普通的立柱按装方法肯定不能满足要求。另一方面，结构设计时，桩基的混凝土标号（C30C40）与钢管内灌注的混凝土标号（C50C60）不一样，浇灌时要求解决低、高标号混凝土的含接问题。多年来，各地根据当地土质、地下水情况和施工经验，创造了许多行之有效的施工方法。这里在介绍支承钢管柱之前，首先说明一个共性问题是关于钢管柱制作问题。钢管柱的直径、壁厚、长度是根据工程要求而确定的。常用规格尺寸：直径500mm2000mm，壁厚16mm25mm，长度16m37m。由于加工精度高，钢管柱均在钢结构厂厂内分段加工制作（对接的接口平面用车床整平剖口），再运到施工现场拼装。为保证现场拼装的钢管柱平直度满足设计要求，施工场地必须硬化处理，以便在上面搭设拼装胎架（也称支承架）。分段制作的钢管柱现场对接，对接面平直，采用剖口，二氧化碳气体保焊同步对称施焊（焊接前接口两端30cm内还要进行预热），防止变形。焊接完成后即进行探伤和平直度检验。钢管柱的设计柱顶标高常在一层地面层以下，为按放钢管柱需要常将钢管柱顶接长处理，接长钢管长度不一，称为工具管，工具管与钢管柱的连接一般用法兰盘连接，以便拆卸重复利用。图4-1为钢管柱现场拼接示意。图4-1钢管柱拼接示意其次，钢管柱由平卧转为吊直均使用两台起重机同时起吊，空中竖直方法。钢管柱在吊入桩孔时要求垂直向下慢慢插入，常在工具管的上口留有左右对称的耳环。主机的吊钩吊住比钢管稍宽的铁扁担，铁扁担下钢丝绳平衡吊住二个耳环，使直立钢管柱处于垂直状态下插入桩孔内。以下介绍一些钢管柱的常见施工法：1、钢管柱后安装施工法：、天津轨道换乘中心，地下四层，开挖深32m。逆作施工。钢管柱下钻孔桩直径2200mm，钻孔深85m、桩顶距地面-27.5m、有效桩长48m56m。C30混凝土；钢管柱1000mm，长25.829.8m，钢管内灌C50混凝土，钢管柱根部要求锚入桩内2.5m。第一步：钻孔桩采用旋挖钻机带管钻进，外套管到地面下-32.5m后不再跟进。为控制垂直度，采用桅杆有自动调垂装置的旋挖钻机。为保证地面以下30m内垂直精度达1/1000要求，旋挖期间采用超声波不断检验，过程纠偏等14项操作工艺。第二步：钻孔桩成孔完成后灌入C30水下混凝土，水下混凝土面浇灌到地面下30.8m即停止（超灌0.8m），即混凝土面高出跟进套管底2.5m距离。第三步：在水下混凝土浇灌结束后810小时，混凝土初凝后抽去套管内泥浆，工人下入桩孔内，凿去0.8m浮浆，暴露C30新鲜混凝土面。用710kg吊锤，将地面上放出的桩位中心引到地下30m处桩顶上。用钢尺将地面标高引到安装定位板标高以上50cm的套管壁上。第四步：在地面下30m桩顶处安装由引渡板、定位板、托架组成的钢管柱安装定位器（见图4-2），在中心及标高定位好后再用早强高标号混凝土固定、垫平。图4-2定位器第五步：3天后，将制作好的钢管柱吊入桩孔内，由于定位器中引渡板斜面作用，将桩管底部安放到设计位置。其定位器安放误差为±5mm，定位器与桩管内壁间隙5mm，其最后最大误差仅10mm，高于设计要求平面位移误差20mm要求。桩管上部通过十字交叉校正器，校正到正确位置后固定在护筒上。第六步：向桩管外套管之间四周均匀浇灌C50混凝土。5小时后再向桩管柱内灌入C50高强混凝土。浇灌的办法采用串桶式自落式浇灌密实法。要求串桶底距浇筑面高度在2.5m左右，既能冲击密实又不使混凝土离析。桩管顶以下4.0m范围的混凝土振捣密实。第七步：桩管柱与套管之间垫进黄砂后拔除外套管。本工程经开挖后复测，无论桩柱垂直度和定位偏差均满足设计要求。、北京地铁4号线菜市口车站与7号线换乘站。7号线为明挖施工，4号线在7号线下，采用盖挖逆作法。工程共设800×16mm钢管柱30根，钢管柱长19.55m。施工技术要求为钢管柱定位偏差±5mm、垂直度1/1000H，并15mm。钢管柱下采用挖孔桩支承。施工步骤如下：第一步：挖孔桩成孔后灌注混凝土；第二步：灌注后12h，清除桩顶以上1.8m高浮浆；第三步：下通风管、低压照明、下人清理整平安装定位器，并浇筑C40早强混凝土，固定定位器。2h后混凝土强度可达20Mpa、20h达到C25；第四步：吊装钢管柱入桩孔内，可以认为钢管柱下口定位正确，上口定位用十字交叉花兰螺丝校正后固定在上口护筒上。（见图4-3）图4-3钢管柱顶部定位第五步：浇灌钢管柱下口外与挖孔桩壁四周杯口混凝土，高度宜超出底板底以上20cm。（开挖到底板底面时凿除）；第六步；用串桶法浇灌钢管柱内混凝土直至柱顶；第七步：钢管柱与挖孔桩内壁之间填上黄砂。本工程经开挖后复测检验均满足设计要求。工程是成功的。点评：采用钢管柱后安装施工法的技术特点，是要在桩孔中下人先清理、再定位（桩中心、桩标高）后安装定位器这一工序，所以首先要满足下人这一必须条件。当地下水位低于施工作业面，可采用挖孔桩作为支承拄的桩基；当地下水位很高情况下就要使用钢套管，来制造一个下人操作的条件。当大面积施工时，为了保证工程进度，将使用大量的钢套管（一个桩柱从成孔、下钢筋笼、浇混凝土、初凝养护、抽浆清理、定位安装、定位器固定养护、吊放钢管柱、校正固定、钢管柱内外灌混凝土灌砂、拔出套管等一个工作循环约67天），工期不能保证、相对工程成本增加。因此，采用钢管柱后安装施工法，虽然施工质量能满足设计要求，但一定要有环境条件（低地下水位）。就不能大面积推广。2、钢管柱与桩一体化成型施工法：一体化成型施工法说的是，当钻孔桩成孔下放钢筋笼后马上吊放钢管柱（有的施工法钢筋笼下放到孔口，钢管柱与钢筋笼在孔口连接后再一起下放就位），再下导管二次清底后，钻孔桩水下混凝土和钢管柱管内高标号混凝土连续浇灌一次成型的施工法。、上海世博500KV地下变电站一柱一桩的施工技术：钻孔桩成孔深90m、直径950mm，桩身混凝土C35，有效桩长55.8m。钻孔桩上插入的钢管柱550mm×16mm，管内混凝土C60。钢管柱中心定位偏差10mm、垂直度为1/600。第一步：为保证钢管柱垂直度要求必须先保证钻孔桩的垂直度。选用GPS-20A型钻机，钻头上加装配重块，以提高钻头稳定性和垂直精度，并采用减压钻进。钻孔垂直精度达1/500。第二步：钢管柱长33.045m加4.0m工具管37.045m。钢管柱顶设吊耳，用铁扁担起吊以确保钢管柱在自由状态下的垂直度。（图4-4）图4-4铁扁担图4-5地面调节装置第三步：地面设置由定位架、千斤顶、校正杆组成的地面调节系统，可对钢管柱垂直度进行调整并固定（见图4-5）。采用双向经纬仪校正（图4-6）。下放完成后采用井径测斜议进行垂直度检测。第四步：钢管柱和钢筋笼的连接。采用了钢丝绳把钢筋笼连接起来的铰接方法。保证了钢筋笼和钢管柱在重力悬吊状态之下的垂直度（见图4-7）。第五步：桩和柱在不同标号混凝土换浇施工。具体为：水下低标号混凝土至标高37.7m时改灌高标号混凝土（桩顶标高36.5m），直至30.0m时暂停高标号混凝土浇灌，确保钢管柱插入桩身深度（柱底标高为33.7m）。再在钢管柱与钻孔桩孔壁之间回填碎石黄砂，阻止管外混凝土面上升。继续浇灌管内高标号混凝土直至钢管柱顶。图4-6双向经纬仪校正图4-7钢管柱与钢筋笼连接、南京青奥中心逆作法钢管柱施工：南京青奥中心为双塔楼加裙房，面积35万m2，采用逆作法施工。逆作钢管柱下钻孔灌注桩为变截面设计，桩长95m，上口2.7m，插入直径为2.0m×23m钢管柱，以下为1.2m钻孔桩。钢管柱的定位偏差±5mm、垂直度1/500。施工步骤如下：第一步：变截面钻孔桩的施工采用先用1.2m钻头钻3.0m深后换2.7m钻头扩孔钻3.0m，再换1.2m钻头钻3.0m，如此循环，直至变截面标高下再用1.2m钻头钻到底后成孔。第二步：长23.0m、2.0m直径钢管柱在工厂预制、现场拼接，完成后在管外装上长10.0m的测斜管（用专用抱箍与钢管固定）。第三步：完成变截面钻孔桩吊放钢筋笼及拼接钢管柱之后，即在孔口吊放上钢支架，以校正和固定钢管柱。钢支架分为两部分：下部支架横梁用于支撑钢管柱，调整标高；上部支架横梁高2.1m，用于调节钢管柱垂直度。钢支架四肢用M16膨胀螺栓固定在硬地坪上。先调钢管柱定位轴线和标高，并用下部横梁上的千斤顶和定位螺杆固定好，以作为调垂的支点。用测斜仪测定倾斜度方向后再调上横梁的千斤顶，直至满足1/500要求后再固定在上横梁上（见图4-8）。图4-8钢管柱调节支架第四步：在第二次清底后浇灌混凝土。先在调节钢支架上方架上浇筑平台，平台与钢支架不接触，以免浇灌混凝土时冲撞钢管柱。当混凝土浇灌到-17.0m（承台底标高-17.5）时，在管内浇灌混凝土同时同步向管外与桩壁之间四周均匀灌入碎石，直至管内混凝土从溢浆口溢出混凝土。第五步：微调，当混凝土浇灌至钢管柱底前和柱外碎石反压及混凝土浇灌完成时，均应根据监控数据通过上横梁千斤顶或螺杆对钢管柱进行微调，以使钢管柱满足垂直度要求。、南京德基广场逆作法超深支撑桩柱的施工：南京德基广场挖深23.727.9m，有钢管柱136根，长26.0m以上，直径7001100mm不等。钢管柱分三节工厂预制现场硬地坪搭设胎架现场拼接，二台吊车起吊。其步骤如下：第一步：旋挖钻机成孔（3236m），冲击钻机终孔，入岩2.0m。所有桩孔垂直度用超声波检测议进行100检测，垂直度均在1/400以内。第二步：钢筋笼整体制作，包括注浆管、超声波管、桩体预埋件。六点起吊安放，吊筋及悬挂器均固定于护筒上，钢筋笼底悬于桩底50100mm，确保钢筋笼垂直。钢柱易于进入钢筋笼。第三步：安放钢管柱支撑架（高×长×宽2.2×2.0×2.0m）。用膨胀螺拴固定在硬地坪上，精度±2mm。支撑架上部四角设有调节螺杆。第四步：起吊钢管柱，向孔口慢慢插入，并用双向经纬仪调直，直至钢管柱工具管上预装的四个耳板搁置在支撑架上口横梁上，并立即调整钢管柱标高，达到初调目的。当钢柱标高、中心位移与垂直度均调整到位后，采用精密超声波检测仪（精度为0.1mm）对钢柱垂直度进行复测，钢柱上口固定后澈去起重机。第五步：在钢柱支撑架外再放置一个混凝土浇筑平台支撑架，二架之间不接触。开始浇灌混凝土。当混凝土浇灌到桩顶标高以下4.0m时开始置换高标号混凝土。当混凝土面上升到桩顶以上2.0m时，开始同步向钢柱外四周灌入碎石，直至钢管内混凝土面上升，管外碎石面不再上升时停止碎石回填。钢管内混凝土浇灌到地面溢出为止。第六步：自主开发了一套逆作法钢柱实时调垂系统（调垂议）。工作原理为利用先进的监测技术、人机交互技术以及液压传动装置等，对钢柱混凝土浇筑过程中钢拄垂直度实时监测并实时纠偏调垂。整个系统由液压油缸、液压泵站、倾斜传感器、控制器等组成（见下图）。倾斜传感器监测到钢柱倾斜的实时变化，通过数据线传输到人机交互界面（控制器），并通过该界面的自动或手动状态进行钢柱实时调垂。从而保证了钢管柱在混凝土浇筑过程中，导管提升、碎石回填对钢管柱侧向推移引起垂直度变化得到及时纠正。基坑土方开挖后，136根钢管柱垂直度均满足1/600设计要求。（本项目为国家自然科学资金资助项目。中国科学院地质与地球物理研究所项目）、杭州环北丝绸服装城：采用逆作法施工，625mm×25mm钢管柱126根，定位偏差20mm、垂直度1/500。施工步聚如下：第一步：降低地下水位到地面以下4.5m。在一柱一桩位置上挖一个3.5m×3.5m深3.2m工作坑。并在工作坑内吊放进2.5m直经，高3.0m护筒，四周土方回填压实，面上铺设路基板。第二步：在工作井内按正常工艺进行钻孔灌注桩施工,终孔后进行一次清孔,然后提钻,移机,下钢筋笼。第三步：安装型钢校正支架,采取先下后上的程序,通过全站仪使校正支架中心与桩位中心重合,分别与钢护筒及路基板点焊连接固定型钢支架由井字形布置的H型钢及4根穿过型钢可从各个方向调节行程的螺杆组成。型钢校正支架布置如下图所示：第四步：钢管柱起吊自然垂直后入孔,通过水准仪调整钢管柱的水平标高,通过上下两套型钢校正支架上的螺杆行程进行微调,校正钢管柱垂直度,使其中心和桩位中心重合后焊接固定。第五步：设计要求桩身内钢管柱下3m即标高-22.400m处为两种不同强度混凝土的交界面,交界面以下混凝土强度等级C35,以上则为C60。灌注钻孔桩C35混凝土至标高-19.400m,同时保证导管埋入深度不小于3m后,开始灌注C60混凝土。当C60混凝土将C35混凝土全部置换出桩顶标高后,沿钢管外圈四周回填级配砂石至工作井底标高,继续灌注C60混凝土直至混凝土从钢管立柱溢浆口排出。待混凝土终凝后(约24h),拆除上下型钢支架,移走钢护筒。3、钢管柱后插施工法：钢管柱后插施工法与前二种施工法不同点是，先施工钻孔灌注桩，桩内灌入缓凝混凝土，然后将钢管柱垂直插入桩内一定锚固深度，再在钢管柱内灌入高标号混凝土的施工法。其主要关键点是：缓凝混凝土、HPE或HDC液压垂直插入机、测斜议等。、武汉地铁中南路站为2号线4号线换乘站，采用逆作法施工。桩为1800mm全液压可视可控扩底灌注桩（扩大盘3.6m），钢管柱800mm，共147根。采用HPE液压垂直插入机施作钢管柱工艺。其工艺流程如下：工艺的关键点有： 、为保证钢管柱插入垂直度满足设计要求，旋挖钻成孔精度必须控制在1/300以内，当用超声波检测仪检测到垂直度不能满足要求时，必须进行修正； 钢筋笼安放必须保证在桩孔中心，最好在钢筋笼顶部做成喇叭口，以确保钢管柱插入顺利； 钻孔桩内灌入的混凝土要用缓凝混凝土，一般要求缓凝时间不小于36h。因为混凝土运输、浇灌、HPE液压垂直插入机就位对中调平、钢管柱起吊就位插入纠偏等均需要时间，保证钢管柱顺利插入混凝土中； 钢管柱开始插入时能以靠自重自由插入，插入一定深度时，当浮力大于钢管柱自重时，最好在钢管内灌入清水加重，确保插入过程顺利； 当钢管柱柱底刚好插入混凝土面时，应停止插入操作。立即检测钢管柱的垂直度，地面以上钢管用经纬仪、地面以下用垂直仪，根据检测数据来调整钢管柱垂直度，直至满足要求后再下插到位； 由于钢管柱的柱顶标高常在地面以下，为方便钢管柱插入操作，钢管柱顶必须附加一节工具管，工具管要求与钢管柱等直径、连接可靠、可重复利用。武汉地铁中南路站采用HPE液压垂直插入机施工的147根钢管柱经超声波检测，桩身完整性良好。开挖后垂直度全部满足设计要求。、天津滨海国际机场交通中心工程，采用逆作法施工。共有钢管柱106根，1100mm和1200mm直径。采用AM扩孔灌注桩，2200mm（扩底直径3200mm）。钻孔垂直度1/300。钢管柱长23.53m，加上工具管长达32.0m，垂直度要求1/500。采用HPE全液压垂直插入机插入钢管柱。AM桩的施工流程如下：施工现场准备AM旋挖钻机定位埋设钢护筒等径桩成孔至设计深度测量孔深扩底成孔开始扩底成孔结束，测量孔深利用扩孔钻头第一次清孔安装钢筋笼安装导管检测沉渣如沉渣超标进行二次清孔灌注混凝土混凝土灌注完毕拔除钢护筒回填桩孔。HPE全液压垂直插入机插入钢管柱：（钻孔灌注桩或AM扩底灌注桩）浇筑至基坑底标高后，在混凝土初凝前，将底端封闭的永久性钢管柱垂直插入支承桩混凝土中，直到插入至设计标高的施工方法。其工艺流程如下：HPE垂直插入机就位调整HPE垂直插入机水平度吊装钢管柱HPE插入机垂直插入钢管柱钢管柱四周回填碎石并排浆钢管柱内浇筑钢筋混凝土拆除工具柱并回填孔口HPE插入机移位回填孔口拔除钢护筒。钢管柱插入过程如下：钢管柱吊放至HPE垂直插入机内，根据自重下入孔内一定深度后，安装定位抱紧装置，由HPE垂直插入机抱紧钢管柱，采用2台经纬仪双向复测钢管柱垂直度，满足设计要求后，为绝对保证钢管柱的垂直度偏差1/500，在钢管柱上再安装一个垂直传感器，双重监测钢管柱垂直插入精度。钢管柱下部安装的垂直仪传感器反映到电脑上的信号来检测钢管柱的垂直度，保证插入钢管柱的垂直度符合要求，垂直度偏差可达1/5001/1200，保证了施工质量。钢管柱内混凝土的浇筑：钢管柱四周回填碎石，排浆完成即可进行钢管柱内下放钢筋笼浇筑混凝土，此时需由HPE液压垂直插入机抱紧钢管柱，防止钢管柱灌注混凝土后下沉，为便于割除工具柱，钢管柱内的混凝土不易灌注过高，至钢管柱顶标高以下200300 mm即停止灌注；钢管柱内的混凝土采用水下混凝土灌注。关于钢管柱插入时的浮力：钢管混凝土柱底部是封闭的，当钢管柱下至一定深度后泥浆的浮力大于钢管柱自重时无法继续下沉，必须采取措施增加钢管柱内的自重，确保重力下放使钢管柱垂直插入桩顶以下混凝土一定深度。泥浆密度应按灌注后最大密度1500kg/m3计算浮力。但需考虑HPE垂直插入机抱紧钢管柱继续下压插入混凝土时产生浮力过大，产生水平位移时，需在钢管柱插入至桩顶混凝土前向钢管柱内加入配重，配重加入重量为超过最大浮力35吨，采取的措施为向钢管柱内注水。AM工法和HPE工法在软土地质地区施工效果良好，AM工法和HPE工法的产生和推广应用，必将使盖挖逆作中间桩柱的施工速度和施工质量得到很大的提高，具有广阔的实用价值和应用前景。以下是HPE全液压垂直插入机的全貌和插入示意：、上海国际金融中心。上海国际金融中心工程位于浦东新区，逆作法施工。一柱一桩198根，钻孔桩直径1200mm，孔深61.5m。钢管柱550mm×16mm，插入桩身5.0m。钻孔桩垂直度1/300、钢管柱垂直度1/500。采用后插法施工。后插法施工利用特制的HDC液压调直架，对钢管柱的中心位置、垂直度及深度进行调控，从而达到设计要求。其施工步骤如下：(a)桩身混凝土浇注完成移走钻机,清理孔口;(b)在护筒内安装导向纠偏装置;(c)安设HDC液压调直设备,定位、调平、对中;(d)吊运钢管柱,于调直架孔口位置对中;(e)通过导向纠偏装置限位,利用2层抱箍将钢管柱下放至下部混凝土面;(f)调整钢管柱垂直度;(g)将钢管柱下放至设计深度;(h)再次测量钢管柱垂直度;(i)钢管柱孔口固定,移走调直架;(j)割除工具管、下导管、浇灌钢管柱混凝土至设计高度;(k)桩孔回填、注浆。其步聚和方法与HPE工法基本相同，在此不再傲述。五、降低地下水位：逆作法施工与顺筑施工一样，存在着基坑开挖时地下水水位必须低于开挖面以下1.0m这一原则。为此，逆作法施工方案中降低地下水位是施工方案中不能少的重要部分。按上海市的逆作法施工规程，疏干井和降压井均要求用46mm钢钣卷成的筒身来做降水井，以保证施工期间降水的可靠性。地下连续墙围护的基坑可视为不漏水的封闭状态，坑内抽水量可参照：WAH式估算，为含水层的给水系数（经验值为0.10.15），A为基坑开挖面积，H为降水深度（常为基坑下1.0m）。降水井数量可按经验公式每130m2200m2一口井来设置。井的布置应避开坑底搅拌桩加强区，避开工程桩、围护支撑立柱及主体结构梁部位。管井和抽水管路要有保护措施。要布置一定数量的观察井，掌握基坑降水实况。渗透系数较差的土层（如粘性土）要用真空辅助降水。坑外降水应视周围环境决定与否。土质差周围环境恶劣可不降少降；土质好周围环境好可多降，以减小围护结构的土压力。六、土方开挖：逆作法施工的土方开挖涉及到：土方从支撑楼板预留洞口中从下垂直提升到地面的方法；从二个预留洞口中间挖出的土方在地下水平运输问题；地面层为地下土方开挖所必须的预留洞口大小、位置、数量如何设置问题；洞口出土后的装土外运方法；地下挖土的施工方法；地下土方开挖的注意事项和大型基坑的盆式开挖、盆边土、抽条开挖等问题。以下分别叙述。1、逆作法施工土方的垂直提升：逆作法施工地下土方的出土常在楼板上预留出土洞，垂直提升设备在洞口把地下土方提升到地面，再装车外运。常采用的垂直提升方法有：垂直取土架（见图6-1）、抓斗、长臂挖掘机、伸缩臂抓斗、皮带输送机等方法。选用那一种垂直提升设备取决于现场环境、层高限制、地下土方性质、要求施工工期、出土成本、出土效率等因素决定的。以伸缩臂抓斗法为最常用。图6-1取土架图6-2长臂挖机杭州环北丝绸服装城逆作法施工挖土的垂直提升采用了皮带输送机的方法也获得成功（为粉土与粉砂这一条件）。见图6-3图6-3皮带输送机提升土方2、出土洞口的预留：逆作法施工首层楼板要预留一定数量的出土洞口，出土洞口原则上应该避开围护墙边，宜在挖土区域的中间部分。可以减少位移（先挖中间后挖边上），减少土方开挖的水平驳运距离，以提高挖土效率；出土洞口的水平距离不宜大于30m，以减少土方开挖的水平驳运距离，提高挖土效率；出土洞口应结合结构予留洞口，如楼梯口、电梯井。各层楼板洞口要上下对应；出土洞留出的面积150m2600m2，其长度不小于9.0m，以便钢筋模板挖土设备等送到地下；出土洞口预留位置还应该考虑运土车辆进出方便，尽量便于土方运出基坑；每个挖土分区至少要有一个出土口。通常一个出土口可承担的挖土范围为500m2。图6-3图6-5为某些逆作法施工工程出土口设置情况：图6-4出土口设置之一图6-3出土口设置之二图6-5出土口设置之三3、地下土方开挖方法：逆作法施工地下土方开挖的原则与顺作法施工一样，挖土施工必须严格执行“分层、分段、分块留土护壁，限时、对称、平衡开挖”的原则，减少围护结构的无支撑暴露时间，以减少围护结构的变形。分区分块的原则是按结构的后浇带、变形缝来设置分区的大小。应优先施工边角区域，以便发挥围护在边角上的刚度，减少施工中的变形，而边角范围的结构一旦形成，也就形成了类似于角支撑的形式，使后续施工中围护变形相对减少；出土洞口的土可以用长臂挖机直接挖取，二个出土洞口之间的土方常用0.5m3小挖机下洞，在二层楼板之间的高度内挖土，洞口与洞口之间挖出的土向出土洞口集中，再由长臂挖掘机提升到地面装车外运。当然有许多死角小挖机是挖不到的，此时常配备人工辅助挖土。地铁车站逆作法施工的出土洞口只能在车站边旁出土（不影响马路上车辆通形），出土口较少，地下土方的水平运输可采用楼板底预埋钢钣，安装规道电动葫芦进行土方水平运输。也有使用手扶推车或小型推土机进行。总之，地下土方的开挖，应以地下结构状况，以现有挖土设备，以效率最高，成本最少的办法进行。当前逆作法施工应用越来越多，许多单位呼吁有关单位研究开发适合地下土方开挖的专用设备。4、土方的装车外运：逆作法施工的工程往往集中在市区人口密集区，交通条件差，对土方装车外运必须事前设计好。即出土口设置与土方装车外运路线、路线宽度等要根据现场和地下室结构预先设计好，对结构楼板按施工运输机械通行要求进行专门设计，施工时不得更改。（见图6-5）5、关于盆式开挖和盆边土及盆边土的抽条开挖：关于盆式挖土：当基坑面积较大且长宽比合适时，为了加块土方开挖速度，常在地下一层土方采用敞开式盆式开挖，基坑中间部分挖至地下一层楼面，四周挖去地下一层层高的1/2土层高度（挖取土层高度应由周围环境和土质好坏决定），在围护边留出810m盆边土后再按1：11：2.5坡放到盆底；盆底部分整平并浇筑垫层。在盆中位置支模，浇筑盆中位置的地面楼板结构层；盆边土的抽条开挖：当盆中地面楼板结构达设计要求强度时即对盆边土进行对称抽条开挖。抽条开挖土方的宽度视结构和土质情况常为2.5m6.0m。要求中间向围护边开挖，并立即浇筑垫层（有些工程浇筑配筋垫层），使围护墙通过垫层与中间结构连接，垫层混凝土要加早强剂。这种开挖方式其目的就是为了减少围护的变形。典型的盆式开挖见图6-7、6-8。图6-7盆式开挖之一图6-8盆式开挖之二6、土方开挖时注意点：挖土时，支承柱二边的土方高差不要超过1.5m。边挖土边清理结构楼板的模板和支撑。挖土时要保护好支承柱、降水井、监测元件和预留钢筋。七、水平结构和竖向结构的施工：水平结构施工即地下室梁板结构的施工。目前根据现场条件及地下结构情况有二种施工法：1、利用地基土直接立模浇筑法：地下室土方挖到标高后，在主次梁位置上人工开挖沟槽，槽的底标高为梁底标高加模板厚度加C20混凝土垫层高度（常为100mm），再加砂石找平层厚度（常为3050mm）；槽的宽度以能立侧模即可。同样板面挖土深度为板底标高模板厚混凝土垫层厚找平层厚。挖土完成后立即找平打垫层，过2436h后即可放线立模扎筋浇筑混凝土。（见下图所示）2、立模浇筑法：适用于盆式开挖的逆作法施工。由于立摸浇筑要求，其盆式挖土的标高要求在支模高度不小于1.8m来决定盆底挖土标高（当然也包括支模垫层厚度）。第二种状况是盆式开挖，楼板一次性浇筑，其中间盆底常为地下一层高度，盆边土下挖高度则至少保持梁底下1.2m1.8m支模高度。对于坡面要求做成台阶，以利支模需要。3、无论是利用地基土浇筑还是立模浇筑水平结构，有一个事都要做好，就是在浇筑混凝土时，在柱子位置的对角线两边用塑料管预留120mm200mm直径的预留孔，用于竖向构件由下而上浇灌需要。同理，对楼板下有墙体位置上，置中或墙边每隔1.2m2.0m预留120mm浇灌孔，用于墙体回筑浇捣。4、柱子的浇筑：在钢管柱的四周楼板面和楼板底在浇筑水平结构时已预埋了钢筋，在此基础上扎好柱身钢筋，用对拉螺杆立好柱身模板。柱身模板的上口近上层楼板底约30cm40cm做成喇叭口，混凝土浇灌即从喇叭口灌入，喇叭口的下口正好是柱子与顶梁接触处，当混凝土浇灌时保证喇叭口把柱梁接触处包围起来，使混凝土浇筑不留空隙。柱身模板两边一定高度应该留出插入振动器的振捣口，保证柱身混凝土的密实。待23d后混凝土有一定强度后再拆除模板，凿除喇叭口多余混凝土。（见下图所示）5、墙身的浇筑：墙身混凝土的浇筑与柱子浇筑是一样的，就是由于墙身薄上部留出的喇叭口仅为单向即可。6、施工缝的处理方法：柱身、墙身与顶梁、楼板之间由于顶梁楼板先浇，柱身、墙身后浇而形成了施工缝，会出现少许空隙，空隙存在将影响到上部结构荷载的传递，先浇和后浇混凝土之间其处理方法如下：直接法：漏斗口压注法，称再振法。即浇筑结束后等上0.5h1h，在上层楼板上预留的浇灌孔内插入振动棒再振一次；充填法：下部柱身、墙身浇筑到距柱底、板底约510cm时停止浇灌，立即处理上部浮浆，再填入膨胀混凝土。这种处理方法效果尚可；注浆法：柱身、墙身浇筑结束，在新老混凝土面预埋注浆管。拆除模板混凝土强度到后，在新老混凝土面有裂缝处用环氧树脂封闭后，预留注浆管内注入超细水泥浆或环氧树脂填充缝隙。此方法应用较多，就是成本较高。八、柱梁、板墙的节点处理：指的是支承柱与水平结构纵横梁的连接，水平结构与外墙（二墙合一）的连接。这二种连接在逆作法施工设计的一个重点，有许多连接方法，现介绍常用方法：1、支承柱与梁的连接：双梁法和环梁法：双梁法即楼板梁一分为二，梁上钢筋在钢管柱边上穿过，不发生交叉。而环梁是梁的钢筋通过柱顶环梁再传递过去。（见图8-1）图8-1双梁节点和环梁节点接点加腋法：当梁钢筋经过支承钢管柱时将钢筋扩大通过，柱顶梁身截面放大。（见图8-2）图8-2加腋法、园弧形环板连接法：主次梁通过钢管柱时，钢管柱本身用弧形钢板加强，钢管柱在主次梁钢筋标高处焊接园弧形环板，主次梁钢筋与环板焊接，钢筋应力通过环板钢管柱传到对面。（见图8-3、8-4）图8-3园弧形环板连接法之一图8-4加劲环板连接法之二2、水平结构与外墙的连接：梁板与地下墙的连接：地下连续墙预先埋设钢筋，待基坑开挖后，将地下连续墙剥皮，钢筋掰直，地下连续墙上做宽250mm、深100mm的预留剪力槽，清理干净，确保有效连接。（见图8-5）图8-5地下墙与梁板连接底板与地下墙的连接：地下连续墙预先按设计要求及标高埋设接驳器，土方开挖后，地下连续墙先剥皮，取出剪力槽内的木丝板，用高压水枪清理干净，找出接驳器，位置误差太大的，要经设计同意，采用植筋与底板钢筋连接，剪力槽内放置遇水膨胀止水条，保证底板不出现渗漏现象。（见图8-6）图8-3地下墙与底板连接地下墙与上部墙体的连接：主要是防止墙外渗水。地下连续墙施工完毕后，将上部浮碴凿除，按设计要求施工压顶梁，压顶梁上埋设外墙柱插筋和上部柱钢筋，并在压顶梁上做300500mm高外墙，中间安放300mm宽的钢板止水板和遇水膨胀止水条，也可用企口缝达到