分倉開挖技術(shù)在深基坑土方開挖中的應(yīng)用

文/齊振宇 李 康 胡承楨

地鐵建設(shè)過程中由于房屋拆遷、管線拆改、道路導(dǎo)行等因素影響，會影響施工進(jìn)度；特別是地鐵車站，一般選址在交通繁忙、人流量大的區(qū)域，甚至接建既有大廈、商場，更加大了地鐵車站的施工難度。條件允許的情況下，車站長度在200 m 左右的深基坑多采用成本相對較大、施工工藝相對簡單的明挖+支撐體系的施工方法；不可避免的會對地下敷設(shè)的管線造成影響，有些管線由于拆改難度大，會嚴(yán)重制約車站施工進(jìn)度。

基于此，本文提出基坑分倉開挖技術(shù)，將整體基坑劃分為兩個或是多個小基坑，合理避開受影響區(qū)域，優(yōu)先施工安全區(qū)域，確保施工連續(xù)，節(jié)約施工工期，保證施工節(jié)點。

1 工程概況

天津地鐵4 號線阜道站為地下二層島式站臺，雙柱三跨箱形框架結(jié)構(gòu)，長220.8 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬20.7 m，基坑深度17.23～19.16m，采用明挖法、局部蓋挖施工。

基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐的形式；地下連續(xù)墻厚800 mm，采用C35P8 鋼筋混凝土；支撐采用鋼筋混凝土支撐和鋼支撐結(jié)合。端頭盾構(gòu)井段基坑設(shè)置5道支撐+1道換撐；蓋挖段在東西南面采用φ850 mm@600 mmSMW 工法樁+鋼支撐對頂板進(jìn)行支護(hù)，第一道支撐撐在SMW工法樁冠梁上，第二、三道支撐在地下連續(xù)墻預(yù)埋的鋼板上，3 道支撐均為直徑800 mm、壁厚16 mm 鋼支撐；②-○14軸標(biāo)準(zhǔn)段支撐為4道C30鋼筋混凝土支撐；○12-○14軸導(dǎo)行路標(biāo)準(zhǔn)段4道支撐，第一道為C30鋼筋混凝土支撐，其余均為鋼支撐，鋼支撐水平間距2.2～3.1 m，最大橫撐跨度為26.6 m，最大斜撐跨度為17.43 m。蓋挖段地下連續(xù)墻外側(cè)采用SMW工法樁加固，陰角加固采用雙重管高壓旋噴樁，局部地下連續(xù)墻接縫采用3根“品”字形高壓旋噴樁止水加固。

2 施工難點

2.1 周邊環(huán)境復(fù)雜

工程地處天津市中心繁華地段，對安全質(zhì)量以及文明施工方面要求高。小里程西側(cè)為5 層購物中心，距車站主體基坑最近約4 m，地下室下采用φ600 mm鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁頂標(biāo)高-2.85 m，樁長22 m；東側(cè)為商務(wù)樓宇，距車站主體基坑最近約12.7 m，與風(fēng)道和出入口后期接駁，采用φ800 mm 鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁頂標(biāo)高-17.2 m，樁長35.3 m。2 座建筑地下室均已施工完畢。大里程車站西側(cè)為臨時停車場，東側(cè)為公園。工范圍內(nèi)地下管線較多，主要有高壓電纜、雨水管、污水管、天然氣管、輸配水管、熱水管、中水管等，對施工影響較大。見圖1。

圖1 車站周邊管線

2.2 施工場地狹小

道路交通車流量較大，如何在保證不斷交的前提下，緊湊合理安排施工場地，分階段的進(jìn)行場地布置，是確保施工安排順利展開的前提。

2.3 基坑變形控制要求嚴(yán)格

深基坑開挖后所引起的基坑周邊地表沉降、水平位移，對周邊建筑物、管線、道路等影響較大。為確?；又苓叚h(huán)境的安全，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)安全等級為一級，嚴(yán)格控制基坑變形和確保深基坑施工安全是本工程施工的重點和難點。

3 分倉開挖施工

3.1 施工流程

大里程地下連續(xù)墻施工完成，由于導(dǎo)行路回遷過程復(fù)雜、小里程場地電纜拆改以及購物中心一側(cè)變壓器遷移等時間不可控，地下連續(xù)墻整體封閉工期無法確定。六緯路站地下連續(xù)墻已封閉，其盾構(gòu)接收時間節(jié)點已明確，為保證曲阜道站—六緯路站盾構(gòu)區(qū)間的節(jié)點工期，在曲阜道站主體結(jié)構(gòu)○14～○15軸之間橫向設(shè)置一道封堵墻[1]，采用分倉開挖技術(shù)，先開挖大里程一側(cè)基坑及完成部分主體結(jié)構(gòu)施工，以便如期滿足盾構(gòu)始發(fā)節(jié)點工期要求。見圖2。

圖2 分倉開挖施工流程

3.2 臨時封堵墻施工要點

○14～○15軸位置的臨時封堵墻墻底標(biāo)高-38 m，頂標(biāo)高與原圍護(hù)結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻一致，封堵墻開挖面?zhèn)让繉? 根對撐鋼支撐改為斜撐鋼支撐，冠梁處封堵墻與原地下連續(xù)墻之間設(shè)置混凝土角撐，封堵墻迎土面?zhèn)汝幗墙涌p位置采用高壓旋噴樁進(jìn)行加固止水[2]。

3.3 分倉開挖施工要點

臨時封堵墻施工完成后，進(jìn)行Ⅰ區(qū)土方開挖及主體結(jié)構(gòu)施工，同步進(jìn)行Ⅱ區(qū)管線切改等剩余準(zhǔn)備工作。具備條件后，施工Ⅱ區(qū)剩余地下連續(xù)墻及進(jìn)行后續(xù)各項工序。

3.3.1 Ⅰ區(qū)土方開挖

表層土方由基坑北側(cè)○14軸封堵墻位置向基坑南側(cè)○25軸先破后挖，全斷面推進(jìn)，其余四層土方按照豎向分層、縱向分臺階[3]的方式，每層土為一級臺階，6 m工作面，開挖坡度1∶1.5，由大里程盾構(gòu)井向○14軸封堵墻位置按臺階全斷面推進(jìn)，最終從封堵墻位置采用履帶吊將挖掘機(jī)吊出基坑，土方開挖完成后施作主體結(jié)構(gòu)。見圖3。

圖3 土方開挖縱斷面

3.3.2 Ⅱ區(qū)（小里程含蓋挖段）土方開挖

1）徐州道恢復(fù)交通前土方開挖。①～○12軸表層土開挖由基坑北側(cè)①軸端頭墻位置向基坑南側(cè)○12軸先破后挖。見圖4。

圖4 Ⅱ區(qū)①～○12軸表層土開挖順序

蓋挖段第一道為鋼支撐，首先開挖至撐底50 cm，及時安裝鋼支撐及斜撐；再用挖掘機(jī)挖至頂板底標(biāo)高上30 cm，由人工開挖，施作頂板，蓋挖段頂板模板采用滿堂支架，側(cè)墻施工縫位置在頂板底下1.4 m 處。開挖撐下土方時挖掘機(jī)位于東側(cè)硬化便道上。待頂板強(qiáng)度符合要求后進(jìn)行土方回填，恢復(fù)原徐州道交通。在蓋挖段頂板混凝土養(yǎng)護(hù)期間分3 段開挖①～⑧軸第一層土方，待徐州道交通恢復(fù)后施作導(dǎo)行路表層土及第一層土方。施工順序：施工段A—施工段B—施工段E。見圖5。

圖5 Ⅱ區(qū)①～⑨軸第一層土方開挖順序

2）徐州道恢復(fù)交通后土方開挖。施作第○12～○14軸表層土，由基坑○12軸位置向○14軸先破后挖。

整體分層分段挖除①～○14軸第二、三、四層土方，每層開挖順序為施工段A～E。施工段A長25 m，含8道鋼管斜撐及2道混凝土撐；施工段B長27.15 m，含5道混凝土對撐；在施工段B 混凝土支撐施工及養(yǎng)護(hù)等強(qiáng)期間，預(yù)留核心土施工段E，開挖蓋挖段南側(cè)施工段C，長23.75 m，含8道鋼支撐；施工段D為蓋挖段，從B、C 兩端對撐掏挖，長23 m，含8 道鋼管對撐；最后開挖施工段E并施作支撐，長25 m，含4道混凝土對撐。每段開挖坡度不得＜1∶1.5，如此循環(huán)，待上一層混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的100%后，方可開挖下一層土方，每層土方邊坡不得＜1∶1.5，①～②軸、⑨～○14軸鋼支撐段每層挖至支撐下50 cm，②～⑦軸混凝土撐段每層開挖至支撐底標(biāo)高以上30 cm，由人工清至基底。第一層土方開挖深度4 m，第二層土方開挖深度3 m，第三層開挖深度4.5 m（其中○12～○14軸第三層開挖深度為4.8 m），第四層開挖深度3.4 m（盾構(gòu)段5.1 m）。II區(qū)土方開挖完成后施作剩余主體結(jié)構(gòu)[4]。見圖6。

圖6 Ⅱ區(qū)土方分段開挖

4 結(jié)論及建議

采用分倉開挖施工技術(shù)，順利完成了大里程基坑土方開挖及主體結(jié)構(gòu)施工，有效保證了盾構(gòu)始發(fā)節(jié)點。針對復(fù)雜工況下的深基坑施工，可充分利用基坑分倉開挖技術(shù)，設(shè)置臨時封堵墻，進(jìn)行大基坑到小基坑的轉(zhuǎn)變，調(diào)整施工對措，降低施工難度，保證工程質(zhì)量，確保工程工期。