地鐵車(chē)站與地產(chǎn)結(jié)建大跨度超深基坑蓋挖逆作施工技術(shù)

鐘誠(chéng)

1 前言

天津地鐵民權(quán)門(mén)車(chē)站和中國(guó)鐵建國(guó)際城1D地塊詩(shī)景廣場(chǎng)地下室結(jié)建形成一個(gè)大基坑，基坑總占地面積19100m2（其中地鐵3560m2，地塊15540m2），土方量約40萬(wàn)方；最大跨度160m，平均跨度140m。民權(quán)門(mén)車(chē)站為地下三層三跨框架結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)段開(kāi)挖深度21.41m，兩端盾構(gòu)井開(kāi)挖深度23.48m。詩(shī)景廣場(chǎng)地下室工程包括地鐵車(chē)站南側(cè)地下車(chē)庫(kù)與地鐵車(chē)站北側(cè)的自行車(chē)庫(kù)。地下車(chē)庫(kù)為地下四層結(jié)構(gòu)，地鐵與地塊車(chē)站合建后，基坑開(kāi)挖深度：地塊20.4m（兩棟塔樓22.4m、21.9m，局部落低坑27.3m），地鐵21.41m。自行車(chē)庫(kù)為地下二層結(jié)構(gòu)，基坑開(kāi)挖深度約14.1m；明挖順作。該項(xiàng)目周邊臨近多棟高層建筑，各種管線繁多，工期緊，場(chǎng)地狹小，極易產(chǎn)生各種施工危害。為有效的解決深大基坑施工工期長(zhǎng)、易變形、安全風(fēng)險(xiǎn)大等問(wèn)題，對(duì)地鐵車(chē)站與地產(chǎn)結(jié)建大跨度超深基坑蓋挖逆作施工技術(shù)進(jìn)行研究。

2 技術(shù)原理

沿基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工地下連續(xù)墻作為基坑開(kāi)挖的支護(hù)結(jié)構(gòu)，基坑內(nèi)為鉆孔灌注樁內(nèi)插格構(gòu)柱與鉆孔灌注樁抗拔相結(jié)合提供豎向支撐力，作為施工期間于底板封底之前承受上部結(jié)構(gòu)自重和施工荷載的支撐；逆作階段利用地鐵車(chē)站樓板及1D地塊地下一層～地下三層結(jié)構(gòu)梁板作為水平支撐。對(duì)于大跨度超深基坑，且地鐵底板與地塊底板高差1.1m，直接利用底板無(wú)法保證受力，在最下層處設(shè)置一道鋼支撐（地鐵為水平撐，地塊為斜拋撐），分步開(kāi)挖澆筑底板，控制圍護(hù)體變形。地鐵頂板高出地塊頂板，在二者結(jié)建部分采用斜坡板傳遞受力。制作專(zhuān)用格構(gòu)柱定位器，確保樁基定位準(zhǔn)確。采用木模板定位鋼筋，保證外墻、立柱垂直度和精度。

3 大跨度超深基坑蓋挖逆作施工技術(shù)

3.1 蓋挖逆作技術(shù)

（1）土方開(kāi)挖要求：蓋挖每層土方大面積開(kāi)挖前進(jìn)行地連墻接縫探挖，方法是在本層土方開(kāi)挖到板底標(biāo)高后，沿地連墻接縫位置繼續(xù)向下挖探坑，深度2m左右，探坑挖好觀察12h無(wú)異常后及時(shí)回填，進(jìn)行下道工序施工，遇到接縫滲漏及時(shí)進(jìn)行封堵。地連墻接縫探挖如圖1所示。

圖1 地連墻接縫探挖

（2）土方開(kāi)挖及主體結(jié)構(gòu)施工步驟

①第一層土方

分兩階段進(jìn)行；一階段主要開(kāi)挖地鐵表層土，完成土方外運(yùn)后，施作地鐵頂板結(jié)構(gòu)；二階段開(kāi)挖地塊表層土，完成土方外運(yùn)，施作地塊蓋挖區(qū)域負(fù)一層頂板（除明挖區(qū)域外）。

由于地鐵頂板與地塊頂板不在同一標(biāo)高，存在2.89m高差。因此在頂板結(jié)建高差處采用增加臨時(shí)傳力板進(jìn)行水平力傳遞。地鐵大里程結(jié)建處傳力板如圖2所示，地鐵小里程結(jié)建處傳力板如圖3所示。

圖2 地鐵大里程結(jié)建處傳力板

圖3 地鐵小里程結(jié)建處傳力板

②第二層土方開(kāi)挖地鐵負(fù)一層與地塊負(fù)一層土方，至負(fù)一層底板位置時(shí)，進(jìn)行人工清底、夯實(shí)地基，施做底模、地鐵負(fù)一層與地塊負(fù)一層底板（除明挖區(qū)域外）。

③第三層土方

開(kāi)挖地鐵負(fù)二層與地塊負(fù)二層土方，至負(fù)二層底板位置時(shí)，施作底板（除明挖區(qū)域外）。

④第四層土方

由于地鐵底板與地塊底板高差1.1m，且負(fù)三層凈空高度較高（地鐵7.56m，地塊6.6m），在土方開(kāi)挖至地鐵5m、地塊4m深度時(shí)增加一道支撐。支撐形式地鐵為鋼筋混凝土撐，間距9.75m；地塊為鋼支撐，間距4.5m。支撐施工完成達(dá)到設(shè)計(jì)要求后開(kāi)挖支撐下方土體。具體步驟為：

第一步：開(kāi)挖地鐵負(fù)三層與地塊負(fù)三層土方。地塊明挖區(qū)域及以北蓋挖區(qū)域土方開(kāi)挖至地塊底板下，地鐵開(kāi)挖寬度9m，采用兩層放坡，坡寬3m高2.9m，兩層坡中間放3m臺(tái)階。

將環(huán)明挖中心島東、南、西蓋挖區(qū)域土方采用預(yù)留距地下連續(xù)墻11.5m的方式開(kāi)挖到位，澆筑地塊底板以及鋼支撐牛腿（除明挖區(qū)域底板），施工斜拋撐用環(huán)梁，待底板強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后架設(shè)地塊底板斜拋撐。

第二步：將地塊環(huán)基坑余下11.5m土方開(kāi)挖到位，澆筑此段底板；地鐵土方開(kāi)挖至鋼支撐位置下方，并架設(shè)鋼支撐。

第三步：掏空地鐵鋼支撐下土方，完成地鐵底板施工。

⑤剩余主體施工

拆除地鐵混凝土支撐，從下往上依次澆筑負(fù)三層～負(fù)一層側(cè)墻；相應(yīng)地塊明挖區(qū)域依次澆筑底板、負(fù)三層～負(fù)一層立柱及結(jié)構(gòu)板。

拆除地塊鋼支撐，從下往上依次澆筑負(fù)三層～負(fù)一層地鐵立柱、地塊立柱及側(cè)墻，最后完成地塊零層立柱及結(jié)構(gòu)板施工。

3.2 格構(gòu)柱定位技術(shù)

（1）樁基施工準(zhǔn)確定位[1～2]。要求在樁機(jī)就位和鉆進(jìn)時(shí)檢查樁位，定位偏差不大于10mm；型鋼格構(gòu)柱插入垂直度不大于1/500，中心定位偏差不大于20mm。

（2）格構(gòu)柱加長(zhǎng)至地面。本工程格構(gòu)柱設(shè)計(jì)頂標(biāo)高跟頂板平，低于地面1.6m、4.0m，施工時(shí)無(wú)法控制，采用部分活接頭-利用4根絲桿與永久格構(gòu)柱連接，樁身混凝土澆筑24h后卸除，再次利用。

（3）制作專(zhuān)用定位器，定位格構(gòu)柱。格構(gòu)柱定位器如圖4所示，垂直度復(fù)驗(yàn)與調(diào)節(jié)如圖5所示。

圖4 格構(gòu)柱定位器

圖5 垂直度復(fù)驗(yàn)與調(diào)節(jié)

3.3 鋼筋定位技術(shù)

（1）梁、柱節(jié)點(diǎn)處梁主筋為避開(kāi)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有1：6局部擴(kuò)大腋角，按腋角尺寸預(yù)制端頭彎拐型主筋，梁筋綁扎時(shí)先綁扎特制筋再綁扎普通筋。

（2）外墻、立柱木模板定位施工[3～4]。外墻、立柱與剪力墻鋼筋預(yù)埋需人工操作，具體方法為將墻、柱部位挖低后回填細(xì)砂壓實(shí)找平，再細(xì)砂上鋪設(shè)定位模板后安插主筋。先在模板上鉆孔確定需預(yù)埋鋼筋位置，將模板墊于細(xì)砂之上，然后兩人操作插入下層，一人在上用錘砸入鋼筋，同時(shí)一人在下扶住鋼筋保持垂直度，預(yù)埋鋼筋時(shí)鋼筋頂端必須墊方木保護(hù)，不得直接打砸鋼筋或接駁器端頭。

（3）改進(jìn)節(jié)點(diǎn)處梁主筋與鋼結(jié)構(gòu)連接措施，在鋼結(jié)構(gòu)側(cè)面焊接肋板后再與梁主筋焊接，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況制定了兩種處理方式：

①梁端與鋼立柱節(jié)點(diǎn)位置豎向焊兩塊500mm×150mm×14mm鋼板，用來(lái)和梁上部、下部主筋彎折焊接，采用單面焊10d，焊縫高度不得小于10mm。

②以單跨梁長(zhǎng)度9m為例說(shuō)明，鋼筋下料下平直段長(zhǎng)度（不包括末端彎折錨固長(zhǎng)度）一根6m和一根3.2m+10d作為梁主筋，彎折部分分別與單跨兩端鋼結(jié)構(gòu)立柱焊接，跨中搭接10d進(jìn)行單面焊接，臨近主筋將兩根短料掉頭安裝，保證主筋接頭在跨內(nèi)50%錯(cuò)開(kāi)率，格構(gòu)柱的處理方式可以考慮在格構(gòu)柱鋼板面焊接駁器連接。

3.4 外包全包防水技術(shù)

本工程的防水采用外包防水和混凝土自防水相結(jié)合[5～6]。因結(jié)構(gòu)板施工時(shí)與地連墻存在連系梁，該連系梁作為結(jié)構(gòu)板的吊梁，下層結(jié)構(gòu)側(cè)墻施工完成后鑿除上層吊梁，吊梁鑿除后將側(cè)墻防水上下連接起來(lái)，形成外包全包防水，確保防水不間斷。

4 應(yīng)用實(shí)例

該技術(shù)成功應(yīng)用于民權(quán)門(mén)站與中國(guó)鐵建國(guó)際城詩(shī)景廣場(chǎng)地下室結(jié)建工程，地鐵車(chē)站與地產(chǎn)結(jié)建大跨度超深基坑蓋挖逆作施工工法縮短施工工期1/3，降低了工程成本，確保了施工的安全，避免了對(duì)周?chē)h(huán)境的影響，受到業(yè)內(nèi)人士的一致好評(píng)。

5 結(jié)論

由于逆作法在施工地下室時(shí)是采用先表層樓面整體澆筑，再向下挖土施工，故其在施工中的噪音因表層樓面的阻隔而大大降低，從而避免了因夜間施工噪音問(wèn)題而延誤工期。該技術(shù)特點(diǎn)主要體現(xiàn)在：①占地面積小，尤其在施工場(chǎng)地狹小的情況下，優(yōu)勢(shì)明顯；②施工可少受風(fēng)雨影響，縮短工程施工總工期；③基坑復(fù)雜，坑底多處存在高差，支撐形式復(fù)雜，板撐和臨時(shí)支撐相結(jié)合；④基坑變形小，減少坑底隆起，降低對(duì)周?chē)ǎ?gòu)）筑物的不利影響；⑤可節(jié)省總的施工費(fèi)用。蓋挖逆作法采用基坑本身支撐作為支護(hù)，省去了臨時(shí)支撐費(fèi)用。總工期的縮短，節(jié)省了人工費(fèi)用、機(jī)械費(fèi)用、場(chǎng)地費(fèi)用等。

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