深基坑混凝土支撐腰梁和結(jié)構(gòu)墻體二合一施工技術(shù)的應(yīng)用

□文/王稹筠 張志威 吳天凱

1 工程概況

天津西站交通樞紐市政配套公用工程軌道交通地鐵4號(hào)線西站站明挖段B區(qū)為地下3層，基坑最深達(dá)到28.5 m。圍護(hù)結(jié)構(gòu)為1 m厚地下連續(xù)墻，2道鋼筋混凝土支撐，4道鋼支撐，鋼支撐采用壁厚14 mm直徑609和800 mm的鋼支撐管件，在土壓力最大的-19 m的第5道支撐位置設(shè)置周圈1 500 mm×1 200 mm的混凝土腰梁和混凝土支撐梁。

混凝土腰梁全長(zhǎng)151 m，緊貼地連墻設(shè)置，橫穿主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻，與1 m厚的外側(cè)墻結(jié)構(gòu)位置沖突。此種情況下需將腰梁底部的側(cè)墻施工完畢后換撐，破除此臨時(shí)腰梁后再向上繼續(xù)施做側(cè)墻，工序較多，施工周期較長(zhǎng)。

為了節(jié)省工期，加快施工進(jìn)度，在深基坑腰梁施工前，策劃將臨時(shí)腰梁在保證腰梁設(shè)計(jì)和功能要求的同時(shí)，還滿足側(cè)墻設(shè)計(jì)要求，作為永久結(jié)構(gòu)施工，使腰梁與側(cè)墻合二為一，即二合一的做法使得腰梁和該處側(cè)墻一次性施工，不但避免了拆除腰梁結(jié)構(gòu)后施工側(cè)墻的工序，還縮短了工期。

2 施工難點(diǎn)

腰梁與側(cè)墻合二為一，一次性施工完畢，腰梁下部混凝土墻體單側(cè)支模逆做1 m厚側(cè)墻結(jié)構(gòu)，施工起來難度非常大，同時(shí)腰梁寬度比側(cè)墻厚度大500 mm，使得下部側(cè)墻混凝土的澆筑更加困難。

腰梁設(shè)置在基坑19 m深處，正處于地質(zhì)6層微承壓水范圍，給結(jié)構(gòu)防水帶來更高的要求，腰梁與地連墻之間的防水處理、腰梁底部和下部側(cè)墻頂部的防水處理，是施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

腰梁既要滿足基坑的支撐功能，又要滿足永久結(jié)構(gòu)側(cè)墻的設(shè)計(jì)，使得此腰梁既有梁主筋和箍筋，又有墻體的豎向鋼筋和拉鉤密集，加上與原有地連墻預(yù)留相接鋼筋，鋼筋非常密集，使得鋼筋綁扎和預(yù)留工藝復(fù)雜。

3 腰梁下部側(cè)墻施工方案

由于混凝土腰梁的存在，使得腰梁以下的側(cè)墻在明挖基坑內(nèi)需要逆作施工。腰梁下部側(cè)墻采用單側(cè)支模體系進(jìn)行混凝土模板支設(shè)。腰梁寬度1.5 m，側(cè)墻寬1 m，既有0.5 m的腰梁懸于側(cè)墻模板外。側(cè)墻混凝土必須一次性澆筑至腰梁下并保證側(cè)墻混凝土與腰梁下部混凝土充分咬合。對(duì)于腰梁下部側(cè)墻混凝土的澆筑方案需要選擇優(yōu)化。

1）方案1。根據(jù)蓋挖的施工經(jīng)驗(yàn)，在模板與上部結(jié)構(gòu)保留一定距離不安裝模板。在此段距離內(nèi)斜一定角度支設(shè)喇叭口。喇叭口上邊緣要高于要澆筑的墻頂標(biāo)高30 cm，保證多澆筑的混凝土有足夠的壓力使下部接茬處混凝土密實(shí)。澆筑時(shí)振搗棒順著喇叭口垂直深入側(cè)墻內(nèi)部，從下至上振搗。澆筑完畢后將喇叭口處多余的混凝土剔鑿，見圖1。

圖1 腰梁下側(cè)墻采用喇叭口形式澆筑

根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，采用喇叭口方式的施工缺點(diǎn)是材料損耗大，工序繁雜，后期修補(bǔ)麻煩且表觀質(zhì)量不佳，在B區(qū)采用喇叭口的方案，喇叭口高度將達(dá)到1.2 m，混凝土損耗嚴(yán)重，后期破除時(shí)間長(zhǎng)。

2）方案2。在腰梁施工過程中預(yù)埋供側(cè)墻混凝土澆筑的澆筑管。澆筑管為3 mm厚薄壁鋼管，長(zhǎng)1.5 m，直徑0.2 m，在腰梁和側(cè)墻重合的位置每隔1.5 m安裝一個(gè)，見圖2。

圖2 腰梁內(nèi)預(yù)埋澆筑管形式澆筑

側(cè)墻混凝土澆筑時(shí)，只需將混凝土泵管插入澆筑管內(nèi)，混凝土隨澆筑管流入側(cè)墻內(nèi)。用兩只振搗棒通過兩側(cè)的澆筑管進(jìn)行墻內(nèi)振搗。混凝土將澆筑管筑滿后使用振搗棒插入澆筑口，插入深度2 m上下振搗，保證接茬處混凝土密實(shí)。此方案的混凝土澆筑密實(shí)性好，節(jié)省工及相關(guān)工序和材料，模板拆除后即可進(jìn)行下步工序。

根據(jù)對(duì)比，在如此緊張的工期壓力下，選用方案1即耗時(shí)又耗力且材料浪費(fèi)嚴(yán)重。方案2施工速度快，澆筑效果好且不影響后序施工，此方法區(qū)別于往常的蓋挖側(cè)墻施工，有所創(chuàng)新，不但大大提高了施工速度，還可以有效地增收節(jié)支。因此選擇施工方案2在腰梁內(nèi)預(yù)埋澆筑管進(jìn)行本工程腰梁側(cè)墻二合一的施工。

4 施工流程

開挖至第5道混凝土支撐底標(biāo)高→剔鑿腰梁位置地下連續(xù)墻并清理墻內(nèi)接駁器→地下連續(xù)墻墻面涂刷水泥基滲透結(jié)晶→平整夯實(shí)腰梁下場(chǎng)地→開挖填砂槽→側(cè)墻插筋槽填砂子→在地下連續(xù)墻接駁器上連接腰梁鋼筋→綁扎腰梁→支撐鋼筋→在腰梁內(nèi)插入側(cè)墻內(nèi)皮水平筋→放線→在腰梁內(nèi)插入側(cè)墻縱向主筋→在腰梁內(nèi)埋設(shè)澆筑管→安裝腰梁→支撐模板→澆筑腰梁混凝土→腰梁及支撐上強(qiáng)度后開挖下部土方到基底→清理剔鑿腰梁下部砂土至露出混凝土施工面→在腰梁底部固定注漿管和遇水膨脹止水條→腰梁下部鋼筋綁扎→安裝側(cè)墻模板并封堵接茬處縫隙→使用在腰梁上預(yù)留的澆筑管澆筑下部側(cè)墻混凝土。

5 施工要點(diǎn)

5.1 墻面及基層處理

由于土方是分部開挖，當(dāng)基坑局部開挖標(biāo)高已達(dá)到腰梁位置且具備工作面時(shí)，便開始腰梁位置地下連續(xù)墻接駁器的清理。使用風(fēng)鎬將地下連續(xù)墻墻面鑿毛并鑿出預(yù)留的接駁器。接駁器上下兩排，每個(gè)接駁器相距20 cm。遇到接駁器位置不符合腰梁位置的，須及時(shí)在地下連續(xù)墻上植筋。將墻面清理干凈，涂刷1.5 mm厚水泥基滲透結(jié)晶。夯實(shí)腰梁下土方并在側(cè)墻兩排縱向主筋的位置刨挖20 cm的溝槽，腰梁下部機(jī)構(gòu)槽內(nèi)回填中砂。

5.2 腰梁鋼筋綁扎

將腰梁鋼筋與地下連續(xù)墻接駁器連接并綁扎腰梁鋼筋。水平主筋按照從外到內(nèi)的順序綁扎，同時(shí)將側(cè)墻內(nèi)側(cè)水平筋提前綁扎，預(yù)留好澆筑管的位置。經(jīng)過放線確定側(cè)墻輪廓線，然后根據(jù)定位線在腰梁上插入側(cè)墻縱向主筋。側(cè)墻縱向主筋上下兩端均套絲并配戴保護(hù)帽，插入下部回填中砂的溝槽，砂子可以保護(hù)鋼筋不受混凝土和濕土的污染并保持順直。側(cè)墻主筋插入完畢后焊接固定牢靠。

5.3 安裝澆筑管

鋼筋綁扎完畢后，將預(yù)先切割好的澆筑管在腰梁鋼筋上每隔1.5 m一個(gè)插入，插入下部土壤5 cm，上部露出腰梁頂20 cm并焊接固定。澆筑管采用直徑20 cm、壁厚3 mm的鋼管。

5.4 腰梁混凝土澆筑

澆筑管埋設(shè)完畢后便可進(jìn)行后序腰梁的模板安裝和混凝土澆筑。在澆筑腰梁混凝土的時(shí)候要注意保護(hù)腰梁上部的側(cè)墻鋼筋不受污染，同時(shí)要采用廢木板將澆筑口蓋嚴(yán)，以免混凝土流入。澆筑后完成了混凝土支撐腰梁與結(jié)構(gòu)側(cè)墻二合一施工，待腰梁和混凝土支撐達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后便可進(jìn)行下部的土方開挖。

5.5 結(jié)構(gòu)墻體施工

土方開挖完畢后，進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)底板的施工。底板混凝土澆筑完畢后，將腰梁底部的殘留砂子清除并鑿毛處理，綁扎側(cè)墻的鋼筋。側(cè)墻鋼筋上部與之前預(yù)埋的側(cè)墻鋼筋通過正反絲口直螺紋套筒機(jī)械連接。在腰梁下側(cè)安裝遇水膨脹止水膠條和注漿管并涂刷水泥基滲透結(jié)晶。封模后，在模板與腰梁的接縫處采用泡沫條封堵嚴(yán)實(shí)。檢查合格后進(jìn)行側(cè)墻混凝土澆筑。側(cè)墻混凝土澆筑時(shí)，將混凝土泵管插入澆筑管內(nèi)，混凝土隨澆筑管流入側(cè)墻內(nèi)。用兩只振搗棒通過兩側(cè)的澆筑管進(jìn)行墻內(nèi)振搗，同時(shí)使用振搗進(jìn)行外振?；炷翆仓苤M后使用振搗棒插入澆筑口，插入深度2 m上下振搗，保證接茬處混凝土密實(shí)。

6 防水處理

為保證接茬處側(cè)墻結(jié)構(gòu)防水性能良好，除加強(qiáng)在接茬處混凝土振搗保證混凝土密實(shí)外，還需在接茬處增加一些防水措施。側(cè)墻混凝土、腰梁混凝土采用強(qiáng)度等級(jí)C45、抗?jié)B等級(jí)P10混凝土澆筑。將地下連續(xù)墻、腰梁上下面進(jìn)行鑿毛處理，側(cè)墻防水卷材做到腰梁后，向腰梁水平方向平鋪至側(cè)墻鋼筋根部，用密封膏密封收邊并在拐角處雙層加強(qiáng)。在側(cè)墻位置處，腰梁上方預(yù)留中埋式注漿止水帶，腰梁下側(cè)安裝遇水膨脹止水膠條并在上下面涂刷水泥基滲透結(jié)晶。同時(shí)，在腰梁上下安裝注漿管，見圖3。后期如有滲漏，可采用納米水泥通過注漿管進(jìn)行注漿堵漏。

圖3 混凝土支撐腰梁與結(jié)構(gòu)側(cè)墻二合一防水措施

7 總結(jié)

天津西站交通樞紐配套市政公用工程土建一標(biāo)段地鐵4號(hào)線西站站B區(qū)深基坑采用混凝土支撐腰梁和結(jié)構(gòu)墻體二合一做法，充分解決了復(fù)雜支撐體系中腰梁施工與主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻施工的矛盾?！岸弦弧钡淖龇ù蟠蠊?jié)省了破除臨時(shí)腰梁的費(fèi)用，使主體結(jié)構(gòu)施工不受拆除圍護(hù)結(jié)構(gòu)的制約，很有效地縮減了施工工期。此外“二合一”墻體節(jié)點(diǎn)處防水的處理，消除了結(jié)構(gòu)后期接茬處滲漏水的隱患，大大提高了側(cè)墻的施工質(zhì)量，施工效果良好。“二合一”的做法是二次設(shè)計(jì)的創(chuàng)新亮點(diǎn)，有別于傳統(tǒng)的支撐與結(jié)構(gòu)矛盾的處理做法，顯著地提高了施工速度，技術(shù)含量高，有效地節(jié)省開支，適用于深基坑設(shè)置腰梁的情況，在質(zhì)量要求高，工期緊的工程值得推廣實(shí)施，有較高地推廣意義。