臨近地鐵的深基坑反力樁支護(hù)結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

楊建明 劉 亙 王 震 陸德高

(中國建筑第五工程局有限公司，湖南 長沙 410000)

1 工程概況

1.1 建筑及結(jié)構(gòu)概況

恩瑞萬豪酒店項目位于長沙市岳麓區(qū)金星中路與楓林路交匯處東北角，龍王港河西岸，地上設(shè)計有1座附帶4層裙樓的149.8 m高酒店塔樓(地上35層)、1座65 m高的住宅12號棟(地上21層)。本工程總用地面積10 890.14 m2，總建筑面積約97 856.23 m2，地下3層，-3層局部為人防結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)埋深約15 m，采用筏板基礎(chǔ)。

1.2 工程難點

長沙軌道交通2號線從本項目南側(cè)地下穿過，基坑支護(hù)邊距地鐵隧道外側(cè)最近5.5 m，同時地鐵2號線處于運行狀態(tài)，對支護(hù)變形限值要求極高[1]，如圖1所示。

因有地鐵穿過，該側(cè)支護(hù)未設(shè)計錨索，支護(hù)設(shè)計為懸臂樁[2]，采用反力樁內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)[3]，共設(shè)計鋼管內(nèi)支撐23根，鋼管直徑A609 mm，間距為3 m時，壁厚采用10 mm，鋼管軸力1 950 kN；間距為4 m時，壁厚采用14 mm，鋼管軸力2 650 kN，鋼管內(nèi)施加的預(yù)應(yīng)力為1 600 kN。鋼管底部支撐通梁位于地下室筏板面，頂部支撐點為支護(hù)樁腰梁，施工技術(shù)難度較大，施工組織要求高。

若僅依靠反力支撐控制支護(hù)變形，反力支撐需在地下室結(jié)構(gòu)完成，并進(jìn)行肥槽回填后方可拆除，但同時，該區(qū)域地下室-3層為人防結(jié)構(gòu)，由于鋼管支撐穿過-2層樓面(人防區(qū)樓板)及-2層外剪力墻。施工時需要在樓板、外剪力墻留設(shè)大量的孔洞，既不利于人防結(jié)構(gòu)澆筑的整體性，也不利于外墻防水的施工質(zhì)量控制。

2 施工處理方法

為保證基坑變形在限值范圍內(nèi)，同時人防區(qū)域一次性施工，不留后澆洞口，本工程將1區(qū)南側(cè)-3層外剪力墻與支護(hù)樁間的空隙采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)與外剪力墻同時澆筑，總厚度不小于1 500 mm，外側(cè)配置豎向C28@100 mm，水平C16@200 mm，拆除鋼支撐前，剪力墻內(nèi)側(cè)使用16號工字鋼間距1 500 mm做換撐[4]。局部600 mm厚筏板處加厚筏板不小于墻體厚度，底板板底配筋不小于墻體配筋。待剪力墻混凝土達(dá)到100%強(qiáng)度以及剪力墻內(nèi)側(cè)換撐型鋼支撐完成后，按照跨度分區(qū)段將鋼支撐拆除，隨后進(jìn)行后續(xù)地下室結(jié)構(gòu)施工，無需穿過人防區(qū)域樓板及剪力墻。

2.1 施工工藝流程

2區(qū)筏板施工(1區(qū)預(yù)留斜坡土方)→2區(qū)反力通梁施工→(反力通梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%)鋼管內(nèi)支撐安裝→1區(qū)預(yù)留土坡及筏板施工→1區(qū)外剪力墻施工(僅外墻)→(外墻混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%)內(nèi)側(cè)換撐型鋼支撐完成→鋼管支撐分區(qū)拆除→1區(qū)-3層結(jié)構(gòu)施工→地下室結(jié)構(gòu)施工。

2.2 施工步驟

2.2.1筏板澆筑,反力支撐底部支撐梁澆筑

2區(qū)筏板澆筑完成后開始支模澆筑底部反力通梁，底部支撐梁采用C40混凝土(加早強(qiáng)劑)現(xiàn)澆，澆筑前根據(jù)確定好的鋼管位置預(yù)埋焊接板。因鋼支撐與水平面夾角為24°，預(yù)埋鋼板平面與水平面夾角控制為66°，見圖2。

2.2.2鋼支撐[5]安裝，鋼支撐預(yù)應(yīng)力軸力[6]施加

通過現(xiàn)場測量確定鋼支撐安裝準(zhǔn)確長度下料加工，采用50 t汽車吊現(xiàn)場安裝；所有鋼材間焊縫高度hf≥8，角焊縫質(zhì)量等級為三級，坡口焊焊縫質(zhì)量等級不低于二級；預(yù)應(yīng)力軸力施加流程：鋼支撐安放到位后，吊機(jī)將液壓千斤頂放入活絡(luò)端頂壓位置，接通油管后開泵，按設(shè)計要求主機(jī)施加預(yù)應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力施加到位后，放入鋼鍥塊并燒焊牢固以固定活絡(luò)端，見圖3。

2.2.3支撐區(qū)斜坡土方開挖及外運

采用1臺長臂挖掘機(jī)放置于基坑側(cè)道路，將斜坡土方開挖并外運?；觾?nèi)放置1臺～2臺小型挖掘機(jī)負(fù)責(zé)斜坡內(nèi)土方的開挖，遇上中風(fēng)化巖層難以開挖的，采用靜態(tài)爆破后開挖，見圖4。

2.2.4反力支撐區(qū)域筏板施工

如果筏板厚度小于加厚的外墻厚度，則筏板厚度需要增加，確保筏板板厚不小于加厚區(qū)的外墻厚度；筏板側(cè)墻磚胎膜砌筑370 mm厚至擬定澆筑的加厚外墻頂標(biāo)高，內(nèi)側(cè)抹灰后進(jìn)行防水卷材施工；磚胎膜與支坑壁之間的空隙采用砂漿或素混凝土填實。外剪力墻反坎：按照原墻厚度留設(shè)350 mm，埋設(shè)止水鋼板。反坎混凝土與筏板混凝土同時澆筑，見圖5。

2.2.5加厚外剪力墻施工，內(nèi)側(cè)型鋼支撐施工

加厚外墻采用單邊支模施工[7]，施工前在底板和墻體內(nèi)側(cè)鋼筋面分別預(yù)埋400 mm×400 mm×10 mm的焊接鋼板，用于焊接型鋼支撐，預(yù)埋板水平間距為1.5 m。加厚外墻與樓板分開澆筑，外墻采用單邊支模先澆筑完成，澆筑高度位于樓板以下1 m(影響梁的高度)位置。外墻澆筑前，型鋼支撐焊接完畢，將型鋼支撐與剪力墻模板體系通過焊接連接，起到支撐單邊模板的作用，見圖6。

2.2.6鋼結(jié)構(gòu)支撐拆除，地下室結(jié)構(gòu)施工

采用50 t吊車配合塔吊進(jìn)行鋼支撐拆卸；塔吊配合部分拆卸材料吊運；當(dāng)層剩余墻柱及梁板結(jié)構(gòu)澆筑，后續(xù)結(jié)構(gòu)開始施工；鋼支撐拆除后，底板面的鋼筋混凝土通梁需要進(jìn)行破除，采用人工風(fēng)鎬破除，鋼筋采用氧氣焊切割，見圖7。

2.3 施工控制要點

在反力樁支撐安裝及拆除過程中，必須做好以下控制措施：1)基坑變形監(jiān)測；2)鋼管在支撐點的預(yù)埋件精準(zhǔn)定位；3)鋼管焊接質(zhì)量控制；4)鋼支撐的受力情況監(jiān)測；5)鋼支撐的卸荷拆除時間及條件。

3 施工效果

施工期間，安裝于長沙地鐵二號線內(nèi)的變形監(jiān)測設(shè)備及現(xiàn)場基坑變形監(jiān)測點所測得的變形數(shù)據(jù)均較平穩(wěn)，無明顯突變，且累計變形量未超出限值，未出現(xiàn)監(jiān)測報警情況，基坑變形整體穩(wěn)定，基坑支護(hù)安全可靠。同時人防區(qū)域樓板和外墻實現(xiàn)了一次性整體澆筑，保證了人防區(qū)域的結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量。

該施工方法在復(fù)雜的施工條件下便于操作，施工安全性高，通過合理安排主體結(jié)構(gòu)的施工順序、鋼支撐的安拆時間，并對局部節(jié)點進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化，保障了施工期間深基坑安全，同時也未對近鄰的地鐵2號線正常運營造成任何影響。最大程度上減少了對主體結(jié)構(gòu)施工的影響，保證了地下室人防區(qū)域樓層板與外剪力墻施工的整體性，避免了因支撐穿插結(jié)構(gòu)引起的外墻滲水等質(zhì)量隱患，有效保障人防結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量。

4 結(jié)語

以恩瑞萬豪酒店項目為例，介紹了在臨近地鐵施工且有人防地下室結(jié)構(gòu)的雙重約束下所采用的施工處理方法，將近鄰地鐵隧道變形量控制在允許范圍內(nèi)，確保了長沙地鐵2號線的正常運行，同時保證了工程施工質(zhì)量和深基坑安全。結(jié)論為本工程采用預(yù)留土、反力支撐和換撐的施工處理方法切實可行，具有良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，可作為類似施工條件下深基坑施工的優(yōu)選方案，為類似工程提供了經(jīng)驗和參考。