局部加強(qiáng)型的整體換撐技術(shù)研究

孟憲忠 周 睿 熊 壯 胡志軍 于志剛

1. 中建一局集團(tuán)第五建筑有限公司 北京 100024；2. 臺(tái)州銀泰置業(yè)有限公司 臺(tái)州 318000

1 工程概況

某項(xiàng)目工程位于杭州市錢江新城核心CBD區(qū)塊，總建筑面積約9.97×104m2，主體結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的混合結(jié)構(gòu)。工程基坑平面形狀為不規(guī)則三角形，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻加3道水平支撐的形式（圖1），基坑設(shè)計(jì)開挖深度為-16.60 m，局部深度約-19.60 m?；游鱾?cè)為已建江干區(qū)體育場，基礎(chǔ)采用φ550 mm預(yù)應(yīng)力管樁，樁長14～15 m，懸于坑底以上；基坑南側(cè)緊鄰水岸帝景住宅樓，其底板面標(biāo)高-6.92 m，采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)；基坑?xùn)|側(cè)為錢塘江，東北方向?yàn)榫┖即筮\(yùn)河，水力補(bǔ)給豐富。工程周邊環(huán)境復(fù)雜多變，特別是西側(cè)體育館基礎(chǔ)懸于坑底以上，安全性要求極高。

圖1 深基坑平面

2 工程重難點(diǎn)

根據(jù)工程特點(diǎn)，為增大保險(xiǎn)系數(shù)，增加與相鄰建筑之間距離，減小基坑面積，設(shè)計(jì)上調(diào)整地下連續(xù)墻位置，將原設(shè)計(jì)與外墻距離900 mm改為距離100 mm（圖2、圖3），造成常規(guī)的換撐方式無法實(shí)施。因此，基坑施工重點(diǎn)為：

圖2 原兩墻間距900 mm

圖3 兩墻間距改為100 mm

1）周邊地質(zhì)條件復(fù)雜多變，換撐和拆撐的施工對基坑安全至關(guān)重要。

2）地下連續(xù)墻與外墻相距僅100 mm，給施工帶來了難度，因此換撐的選擇尤為重要。

3）為了保證荷載的有效傳遞，應(yīng)對汽車坡道、洞口等薄弱部位進(jìn)行加強(qiáng)處理。

4）墻體超高，局部高度達(dá)到7 m，普通設(shè)置排架對頂?shù)膯蚊嬷７绞剑瑹o論是從施工效果還是從成本控制上，都很難滿足要求。

5）外墻防水體系，不論是防水材料還是防水保護(hù)層的選擇，都異常關(guān)鍵。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 受力模型分析及換撐整體思路

通過模型對比分析（圖4、圖5），為減少無支撐高度，改變普通換撐構(gòu)件點(diǎn)、線的形式為面的形式，經(jīng)過周密計(jì)算，在地下連續(xù)墻與結(jié)構(gòu)外墻間空隙直接采用厚100 mm素混凝土填實(shí)作為工程的整體換撐（圖6），對于汽車坡道、局部洞口等薄弱部位，采取增加臨時(shí)梁板構(gòu)件作為加強(qiáng)處理，形成局部加強(qiáng)型整體換撐技術(shù)。該技術(shù)簡化了施工流程，降低了施工難度，避免了肥槽回填土的質(zhì)量通病，同時(shí)降低了地下連續(xù)墻漏水風(fēng)險(xiǎn)[1-3]。

圖4 點(diǎn)、線換撐受力模型示意

圖5 面換撐受力模型示意

圖6 設(shè)計(jì)整體換撐做法示意

坡道等部位局部加強(qiáng)采用700 mm×700 mm臨時(shí)鋼筋混凝土內(nèi)支撐，頂標(biāo)高同結(jié)構(gòu)樓板，相應(yīng)坡道傳力換撐梁、樓板混凝土澆筑完成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后才能夠拆除相應(yīng)臨時(shí)內(nèi)支撐。

3.2 施工重點(diǎn)

為保證整體換撐的實(shí)施，外墻模板采用單面支模方式，施工中通過在地下連續(xù)墻鋼筋上焊接止水螺桿形成單面支模的方法，一方面有效保證了整體換撐體系的形成，另一方面將地下連續(xù)墻與外墻形成整體受力體系，降低邊坡水土側(cè)壓力的影響，增加安全系數(shù)。

3.2.1 施工流程

地下連續(xù)墻鋼筋剔鑿→焊接止水螺桿→填實(shí)螺桿眼→基層順平→外墻防水施工→外墻鋼筋綁扎→外墻模板支設(shè)→整體換撐及外墻混凝土澆筑→拆模養(yǎng)護(hù)→施工完畢

3.2.2 施工要點(diǎn)

1）地下連續(xù)墻鋼筋剔鑿：螺桿眼的剔鑿必須準(zhǔn)確到位，剔到剛好露出墻筋為止，嚴(yán)禁剔不到位或者剔得過深，避免二次施工。

2）焊接止水螺桿：止水螺桿的焊接應(yīng)滿足要求的焊接長度，即焊接長度不小于100 mm，如圖7所示，并且要保證焊縫飽滿、焊接牢固。

3）螺桿眼填實(shí)：止水螺桿焊接完畢后，要用細(xì)石混凝土將之前剔鑿的螺桿眼填實(shí)，對于剔鑿較深的孔洞要進(jìn)行2～3遍抹灰，以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

4）基層順平：螺桿眼填實(shí)后，將地下連續(xù)墻上的泥沙處理干凈，抹上厚30 mm 、1∶3的水泥砂漿并找平，使地下連續(xù)墻具備防水基層條件（圖8）。

圖7 止水螺桿焊接長度示意

圖8 基層順平

5）防水施工：為了解決普通單面支模無法滿足特定條件下防水施工的問題，施工中采用CPS反應(yīng)黏結(jié)型外墻穿透式防水的施工方式來保證外墻的防水效果，具體做法為在有止水螺桿的部位增設(shè)1道200 mm×200 mm的防水卷材附加層，兩層防水形成封閉狀態(tài)，防水開口部位及止水螺桿根部用與防水卷材同種材質(zhì)的密封膏嵌縫密封，外側(cè)在止水螺桿的根部安放橡膠止水環(huán)（圖9）。

圖9 外墻單面支模及防水施工示意

6）外墻鋼筋綁扎：外墻防水施工完成后，進(jìn)行墻體鋼筋綁扎，為了保證地下連續(xù)墻與外墻之間100 mm間距的整體換撐，采取在止水螺桿上焊接定位筋的措施控制鋼筋偏位，鋼筋綁扎完成后撕掉防水卷材上的保護(hù)層（圖10）。

圖10 鋼筋定位措施

7）模板支設(shè)：為保證整體換撐時(shí)混凝土的澆筑質(zhì)量，內(nèi)側(cè)模板面板采用厚18 mm覆膜多層板，后背3道木方以確保模板剛度，第1道為50 mm×100 mm豎向木方與模板固定做成定型模板，間距300 mm；第2道為100 mm×100 mm橫向木方，間距300～500 mm；第3道為50 mm×100 mm豎向木方，間距500 mm。外墻模板支設(shè)過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制底口模板，嚴(yán)防跑模，模板小口應(yīng)低于外墻導(dǎo)墻100 mm，下邊沿墻長度方向釘100 mm×100 mm木方。同時(shí)為防止模板上浮，采用上口與圍檁梁反頂?shù)拇胧▓D11）。

圖11 模板抗浮措施

8）整體換撐及外墻混凝土澆筑：混凝土澆筑過程中需嚴(yán)格控制分層高度，降低模板側(cè)壓力；避免施工荷載對側(cè)模的影響，混凝土振搗時(shí)間不得過長；控制澆筑時(shí)間，避免冷縫產(chǎn)生[4,5]。

3.2.3 換撐體系的流水施工

局部加強(qiáng)整體型換撐的施工順序應(yīng)按照支撐梁的布置圖，將地下室對應(yīng)劃分成區(qū)域進(jìn)行流水換撐，并采用先角撐后對撐的換撐方式進(jìn)行施工（圖12）。

圖12 換撐施工平面布置示意

施工中采用對應(yīng)支撐梁分區(qū)域流水跳挖、加強(qiáng)基坑監(jiān)測、控制拆撐速度等措施來調(diào)整施工、控制基坑變形和減少對周邊土體的擾動(dòng)。變形監(jiān)測等數(shù)據(jù)顯示，基坑及相鄰建筑的變形均在可控范圍之內(nèi)。

3.2.4 內(nèi)支撐拆除

各流水段基礎(chǔ)底板（樓板）澆筑完畢并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%時(shí)即可進(jìn)行支撐梁的拆除施工，根據(jù)施工流程要求，拆除時(shí)人工加風(fēng)鎬機(jī)先將支撐與圍檁梁打斷，然后用鎬頭機(jī)拆除支撐梁，同時(shí)人工拆除圍檁梁。人工破碎時(shí)先將鋼筋外面的保護(hù)層混凝土剝除，將鋼筋剝出來，用氧氣乙炔將支撐梁上面及兩側(cè)梁鋼筋和箍筋割掉（支撐梁底部鋼筋暫時(shí)保留，待支撐梁全部破碎完后再割除），再從梁中間打斷，然后再把支撐梁全部破碎。拆除時(shí)應(yīng)注意對臨時(shí)內(nèi)支撐范圍內(nèi)的樓板等已施工部位做好成品保護(hù)措施。

4 質(zhì)量保證措施

1）按先角撐后對撐的順序進(jìn)行施工，并保證局部和整體施工質(zhì)量；

2）相應(yīng)坡道傳力換撐梁、樓板混凝土澆筑完成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后才能夠拆除相應(yīng)臨時(shí)內(nèi)支撐，嚴(yán)格控制拆除時(shí)間，避免強(qiáng)度沒有達(dá)到要求就拆除臨時(shí)內(nèi)支撐；

3）各流程相互配合，采取分步、分段式施工，每一步、每一段施工后都要進(jìn)行驗(yàn)收，并且保證在驗(yàn)收合格后才進(jìn)行下步、下段施工；

4）施工過程中質(zhì)檢員應(yīng)隨時(shí)、有序地進(jìn)行防水層質(zhì)量檢查，如發(fā)現(xiàn)有破損、扎破的地方要及時(shí)組織人員進(jìn)行正確、可靠的修補(bǔ)，避免隱患的產(chǎn)生；

5）單面支模支撐體系中應(yīng)在地錨旁鑲插1根φ25 mm的鋼筋，以使鋼筋和地錨可靠固定，防止立桿發(fā)生移位；

6）不得在已驗(yàn)收合格的防水層上打眼砸洞，所有預(yù)埋件均不得后鑿、后做；混凝土宜分層澆筑，振搗棒振搗時(shí)應(yīng)快插慢拔，由低到高進(jìn)行；

7）嚴(yán)禁在雪天、五級(jí)及以上大風(fēng)天、環(huán)境溫度低于5 ℃時(shí)進(jìn)行高分子卷材鋪設(shè)施工，若施工中途遇下雨、下雪，應(yīng)做好已鋪貼卷材周邊的防護(hù)工作[6-8]。

5 結(jié)語

本工程采用面換撐的方式代替常規(guī)構(gòu)件點(diǎn)、線換撐形式，解決了操作面狹小情況下的換撐施工的難點(diǎn)，提高了基坑施工安全性，并避免了普通換撐體系下肥槽回填土引發(fā)的質(zhì)量通病，為該環(huán)境下的基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)及施工提供了可靠的依據(jù)；此外，為保證局部加強(qiáng)型整體換撐形成而采用的地下室外墻單面支模加CPS反應(yīng)黏結(jié)型外墻穿透式防水的做法，一方面保證了地下室結(jié)構(gòu)外墻外觀平整、無脹?，F(xiàn)象，另一方面也使外墻防水得到了有效的保證。