大型地下停車庫施工方案優(yōu)化及工程實(shí)例

林夢凱，李海蓮

(蘭州交通大學(xué)，甘肅蘭州 730070)

0 引言

某地下停車庫工程面臨著“優(yōu)化方案，加大投入，科學(xué)組織，縮短工期”的施工要求。該工程施工單位在主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位、基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)單位的協(xié)助和指導(dǎo)下，組織工程技術(shù)人員，對施工方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)在工程總造價(jià)不增加的前提下，縮短施工工期。

1 工程概況

1.1 主體工程概況

該大型地下停車庫主體工程是由兩層地下室組成的鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，總建筑面積為30 224,14 m2,主體建筑高度為8.25 m，其功能布局為地下停車庫。地下一層占地面積15 323.54m2。地下停車庫建成后，上面恢復(fù)原來的中心花園。該地下停車庫的西側(cè)為另一地下停車庫，是一高層居民住宅小區(qū)工程的地下建筑部分，是由兩層地下室組成的鋼筋混凝土框剪結(jié)構(gòu)，地下室建筑總面積7 673.03 m2，高度為10.95 m，底層占地面積3 245.16 m2。地下停車庫建成后，才能開始上部25層主樓的建設(shè)。

1.2 設(shè)計(jì)基坑圍護(hù)工程概況

圍護(hù)的基坑由住宅小區(qū)項(xiàng)目和中心花園地下停車庫兩個(gè)兩層地下室組成。基坑面積20 250.4m2，開挖深度為12.75 m（承臺位置開挖深度大于12.75 m）。根據(jù)該場地的地質(zhì)水文條件，采用支護(hù)結(jié)構(gòu)和沖（鉆）孔灌注樁+高壓旋噴樁止水帷幕+兩道鋼筋混凝土水平內(nèi)撐。

工程圍護(hù)樁為沖（鉆）孔灌注樁，其樁徑為Φ1000@1300，Φ1200@1400，樁長約20 m，共有圍護(hù)樁527根，其中，中心花園382根，住宅小區(qū)145根。水平支撐系統(tǒng)的立柱共有120根，其中，中心花園93根，住宅小區(qū)27根，采用直徑Φ1000沖（鉆）孔灌注樁上接鋼格構(gòu)柱，樁身有效長度不小于25 m或柱端進(jìn)入中風(fēng)化巖層不小于1 m。

鋼筋混凝土水平內(nèi)支撐第一道內(nèi)支撐圈梁（鎖口梁）設(shè)置在標(biāo)高±0.0 m處，第二道內(nèi)支撐腰梁的自重由預(yù)應(yīng)力錨索傳遞到第一道內(nèi)支撐的圈梁上設(shè)置在標(biāo)高-5.0 m處，兩道水平內(nèi)支撐的鋼筋混凝土通過傳力帶分別與圈梁、腰梁連接。

高壓旋噴樁：圍護(hù)樁樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后開始止水高壓旋噴樁施工，旋噴樁樁徑為Φ600，樁中心距為1 300mm/1 400mm，樁長與圍護(hù)樁等長。

土方開挖過程，必須做好基坑降排水措施及止水措施，并對基坑邊坡和水平內(nèi)支撐體系實(shí)施監(jiān)測。

1.3 工程施工的主要內(nèi)容

作為臨時(shí)工程的基坑圍護(hù)工程，其主要內(nèi)容有：圍護(hù)灌注樁施工，高壓旋噴樁施工，兩道鋼筋混凝土水平內(nèi)支撐施工，兩道鋼筋混凝土水平內(nèi)支撐的高空作業(yè)拆除與外運(yùn)等。

主體結(jié)構(gòu)工程主要項(xiàng)目有：土方開挖工程，防水工程，承臺與底板鋼筋混凝土工程，地下二層柱、墻鋼筋混凝土工程，地下一層樓板鋼筋混凝土工程，地下一層柱、墻鋼筋混凝土工程，地下室頂板鋼筋混凝土工程，裝飾裝修工程，水電安裝工程，消防工程等。

由于工地現(xiàn)場施工范圍內(nèi)地基地質(zhì)較差，基坑圍護(hù)面積20 250.4 m2,基坑開挖深度為12.75 m，基坑圍護(hù)工程所占總造價(jià)的比重較大，基坑圍護(hù)的主要工序所占的施工工期比重也較大。

1.4 原方案優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

已經(jīng)通過設(shè)計(jì)論證，安全可靠，側(cè)墻與柱澆筑一次到頂。

缺點(diǎn)：

（1）5 000 m3鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)數(shù)量較大，投資較大，施工周期長（其中制作需要約80 d，拆除需要約 80 d）。

（2）對環(huán)境污染較大，有噪聲、揚(yáng)塵和固體廢棄物等。

（3）拆除桁架水平內(nèi)支撐是屬于高空作業(yè)，存在安全隱患。

（4）拆除中間臨時(shí)支撐時(shí)，會造成圍護(hù)樁體系應(yīng)力突變（重分配）的不利工況。

2 優(yōu)化施工方案，加快進(jìn)度的思路

根據(jù)相關(guān)要求，在不增加總造價(jià)的前提下，加快施工進(jìn)度，縮短工期。這個(gè)“不增加總造價(jià)”的前提，在客觀上要求，必須優(yōu)化施工方案，減少臨時(shí)措施（或代替），才能縮短施工工期。然而，住宅小區(qū)項(xiàng)目地面以下有大量舊樓基礎(chǔ)未拆除，其中，原有大樓樁基44根舊樁與該項(xiàng)目住宅小區(qū)地下室基礎(chǔ)樁基重合，還有大量的圈梁、底板等基礎(chǔ)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物。這些廢舊結(jié)構(gòu)物的處理使施工工期的縮短難上加難，而且還需要加大費(fèi)用。

為加快進(jìn)度，施工單位多次與主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單位和基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)單位溝通，深刻領(lǐng)會設(shè)計(jì)意圖，認(rèn)真分析工程的主體結(jié)構(gòu)和基坑支護(hù)的特點(diǎn)，借鑒國內(nèi)軟土地基多層地下室逆作法施工的成功經(jīng)驗(yàn)，通過科學(xué)的計(jì)算，提出以下三個(gè)優(yōu)化建議：

（1）將住宅小區(qū)基坑內(nèi)支撐由原設(shè)計(jì)的鋼筋混凝土支撐改為鋼結(jié)構(gòu)支撐，地下車庫結(jié)構(gòu)按照順作工法進(jìn)行；中心花園取消原設(shè)計(jì)的鋼筋混凝土支撐，先施作部分梁板做支撐，地下車庫結(jié)構(gòu)按中順邊逆的工法施工。

（2）將住宅小區(qū)和中心花園基坑原設(shè)計(jì)鋼筋混凝土支撐改為鋼結(jié)構(gòu)支撐，結(jié)構(gòu)布置與原設(shè)計(jì)相一致。

（3）住宅小區(qū)采用地面一層與地下一層做轉(zhuǎn)換層，地上高層結(jié)構(gòu)由底層向頂層順次施作，地下車庫則按地面向地下施作，兩者可同時(shí)施工；中心花園取消原設(shè)計(jì)的鋼筋混凝土支撐，先施作部分梁板做支撐，地下車庫結(jié)構(gòu)按中順邊逆的工法施工。

3 中心花園地下停車庫逆作法

中心花園地下車庫主體結(jié)構(gòu)施工與基坑支護(hù)施工相結(jié)合的“中順邊逆”施工方法，確保在總造價(jià)不增加和圍護(hù)結(jié)構(gòu)安全絕對有保障、主體結(jié)構(gòu)不變更的前提下，加快施工進(jìn)度，縮短工期。

中心花園地下停車庫“中順邊逆法”施工，就是在原設(shè)計(jì)基坑圍護(hù)“沖(鉆)孔灌注圍護(hù)樁+兩層鋼筋混凝土內(nèi)支撐+止水帷幕”的基礎(chǔ)上優(yōu)化為“沖(鉆)孔灌注樁+兩層主體結(jié)構(gòu)梁板（周邊部分）+止水帷幕”基坑圍護(hù)與主體結(jié)構(gòu)同時(shí)進(jìn)行的新方案，水平內(nèi)支撐是以周邊部分的主體結(jié)構(gòu)梁板代替原來的鋼筋混凝土水平內(nèi)支撐。

采用新的基坑支護(hù)和土方開挖方案有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）用主體結(jié)構(gòu)梁板代替基坑內(nèi)的鋼筋混凝土水平內(nèi)支撐體系，大大減少了臨時(shí)鋼筋和混凝土等建筑材料，同時(shí)也節(jié)約了資金；

（2）減少了鋼筋混凝土內(nèi)支撐施工作業(yè)的時(shí)間和拆除的時(shí)間；

（3）減少了因拆除、外棄混凝土廢料對環(huán)境的污染（噪聲、揚(yáng)塵和固體廢棄物等）；

（4）減少了拆除桁架水平內(nèi)支撐高空作業(yè)的安全隱患；

（5）避免了拆除中間臨時(shí)支撐造成圍護(hù)樁體系應(yīng)力突變（重分配）的不利工況。

4 中心花園地下停車庫逆作法主要施工方法

4.1 逆作法施工的工藝流程（見圖1）

圖1 逆作法施工的工藝流程圖

4.2 中心花園地下室施工

4.2.1 工程樁、圍護(hù)樁施工、高壓旋噴樁

工程樁：與原方案相同；

圍護(hù)樁：與原方案基本相同；

高壓選噴樁：與原方案相同。

4.2.2 中間支撐柱

中間支撐柱選用與原設(shè)計(jì)方案相同的格構(gòu)柱，基礎(chǔ)利用部分工程樁，格構(gòu)柱跟部嵌入灌注樁內(nèi)（澆灌樁混凝土前嵌入）。共布設(shè)10.05 m的鋼格構(gòu)柱178根。

4.2.3 首層梁板底以上土方開挖

土方開挖至板底下0.5m。

4.2.4 首層逆作梁板結(jié)構(gòu)

梁板支模將模板直接支在處理好的土方開挖面上，土方面上應(yīng)鋪設(shè)300 mm的砂墊層，平整振實(shí)，上鋪枕木作為底模的擱柵，以擴(kuò)大基底支承面積。首層梁板結(jié)構(gòu)根據(jù)主體結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行施工，周圍與圍護(hù)樁圈梁通過傳力帶連接，與住宅小區(qū)交接處無圍護(hù)樁，則通過傳力帶與住宅小區(qū)支撐系統(tǒng)連接。

逆作梁板預(yù)埋錨固鋼筋：在剪力墻和柱的位置，要預(yù)埋錨固插筋，預(yù)留鋼筋要保證施工縫足夠鋼筋搭接長度。

預(yù)留供工作澆灌混凝土直徑Φ100～150 mm的振搗孔，還必須在墻柱混凝土澆灌前預(yù)埋壓力注漿管，以便對施工縫隙和混凝土收縮能產(chǎn)生的縫隙進(jìn)行壓力灌漿。（梁板強(qiáng)度達(dá)到90%后才進(jìn)入下一步工序）

4.2.5 地下一層梁板以下土方開挖

地下一層梁板以下土方開挖至地下一層地板以下0.5 m，承臺依設(shè)計(jì)開挖。

4.2.6 地下一層逆作梁板混凝土結(jié)構(gòu)施工

方法與首層逆作梁板結(jié)構(gòu)施工相同。

4.2.7 土方開挖到基底

土方開挖至底板基礎(chǔ)底層，承臺土方開挖依設(shè)計(jì)施工。

4.2.8 主體結(jié)構(gòu)正作施工

主體結(jié)構(gòu)正作施工按正常施工順序進(jìn)行。

5 優(yōu)化建議方案比較（見圖2、圖3)

圖2 方案一支撐示意圖

圖3 方案二支撐示意圖

6 結(jié)論

該工程其關(guān)鍵工程（即：控制工期的工程）主要有鉆孔樁、內(nèi)支撐，以及挖土施工。為提前工期必須從這三個(gè)方面考慮。其中，由于挖土由于受運(yùn)土限制，優(yōu)化空間不大，主要考慮鉆孔樁及內(nèi)支撐的施工工期的優(yōu)化，如改變內(nèi)支撐形式，加快工期，若樁基變?yōu)閱螛秵沃?，可大大加快施工周期?/p>

綜上所述，采用方案一，即將住宅小區(qū)基坑內(nèi)支撐由原設(shè)計(jì)的鋼筋混凝土支撐改為鋼結(jié)構(gòu)支撐，地下車庫結(jié)構(gòu)按照順作工法進(jìn)行；中心花園取消原設(shè)計(jì)的鋼筋混凝土支撐，先施作部分梁板做支撐，地下車庫結(jié)構(gòu)按中順邊逆的工法施工。經(jīng)過對上述工程的實(shí)踐，工程采用逆作法施工，比順作施工減少了三個(gè)月的施工時(shí)間，減少了深基坑施工對周圍環(huán)境的影響，收到了良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

[1]劉國彬,王衛(wèi)東.基坑工程手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2009:16-26,124-130.

[2]GB50497-2009,建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范[S].

[3]孫立寶,章學(xué)軍.逆作法在地下工程施工中的應(yīng)用[J].建筑技術(shù),2013:513-516.

[4]吳剛.深基坑工程逆作法施工的監(jiān)測與變形分析[J].建筑技術(shù),2013:245-248.