多隧道下穿區(qū)大截面上翻梁轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)施工方法

余 健 孫仁紅 楊 征

(中建四局第六建筑工程有限公司華東分公司 上海 200000)

0 引言

當上部結(jié)構(gòu)建立在運營隧道上部時,工程上一般需要將上部結(jié)構(gòu)荷載通過地下轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu),直接傳遞給更深層的土體,以免對運營隧道造成影響,同時避免隧道運營過程對上部結(jié)構(gòu)造成影響[1-3]。轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的選擇和設(shè)計,是該類工程問題的核心。本文以杭州蕭山國際機場三期項目為例,對該項目所采用的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)進行探索分析,以供類似項目參考。

多隧道下穿建筑轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，是以樁基礎(chǔ)和縱向超大截面地梁沿下穿隧道保護區(qū)外呈線型布置，橫向與縱向超大截面地梁形成網(wǎng)格狀，地梁承托框架柱形成轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，在多隧道下穿時，通過轉(zhuǎn)換地梁獲得所需要的柱網(wǎng)布置。結(jié)構(gòu)傳力路線清晰。采取上翻梁結(jié)構(gòu)形式，簡化建造工序、提升施工功效；減小施工難度、提升質(zhì)量可靠性，降低施工安全風(fēng)險。上翻梁內(nèi)采用素土和碎石回填，并埋設(shè)預(yù)制引流管連通至周邊集水井，解決后期滲漏隱患，在起到結(jié)構(gòu)抗浮作用的同時，亦便于后期改造利用。

1 工程概況

杭州蕭山國際機場三期項目新建航站樓及陸側(cè)交通中心工程(出租車蓄車樓)項目位于杭州市蕭山機場內(nèi)，其設(shè)計使用功能為停車庫，先期建設(shè)地下兩層、地上一層，遠期改造為地上七層辦公樓，底板以下預(yù)留六條地鐵盾構(gòu)待穿區(qū)?；用娣e約25 000 m2，地下室底板面積約24 000 m2，基坑計算開挖深度12.0 m。如圖1所示?；A(chǔ)形式為樁基+轉(zhuǎn)換地梁結(jié)構(gòu)，地梁截面均為1600 mm×3000 mm，底板厚度為1000 mm。轉(zhuǎn)換地梁采用上翻梁形式，地梁底同底板底標高為-12.1 m，地梁網(wǎng)格間采用素土+碎石回填夯實后澆筑上層板，遠期回填區(qū)局部將進行功能改造。

2 施工方法

多隧道下穿建筑轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)施工工法的施工工藝流程為：樁基布置及施工→土方開挖→墊層澆筑→砌筑底板磚胎膜→防水卷材施工→防水保護層施工→上翻梁鋼筋綁扎→筏板鋼筋綁扎→底板混凝土澆筑→上翻梁模板加固→上層板插筋預(yù)留→上翻梁澆筑→底板素土回填→級配碎石回填→上層板鋼筋綁扎→上層板澆筑。

2.1 樁基布置

如圖2～圖3所示，鉆孔灌注樁基采取成排線性布置,避開地下盾構(gòu)空間結(jié)構(gòu)。其排與排跨度滿足地鐵隧道結(jié)構(gòu)保護要求;樁與樁之間縱向間距需滿足規(guī)范和施工工藝要求;樁的直徑及深度根據(jù)地質(zhì)條件由設(shè)計計算確定。

圖3 18～35軸基礎(chǔ)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)平面圖

2.2 土方開挖

除電梯基坑或其它特殊降板結(jié)構(gòu)外，土方開挖底標高均為統(tǒng)一基底標高。相較于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，無需進行承臺、地梁等小開挖。開挖過程中以基底標高、開挖幾何尺寸和開挖地質(zhì)情況為控制要點，基坑開挖完成后，應(yīng)會同勘察、設(shè)計、建設(shè)、監(jiān)理及施工單位進行基底驗槽，并做好驗槽記錄。

2.3 墊層澆筑

采用水準儀測量出墊層標高，采用標高定位筋控制墊層標高，定位筋間距不大于2 m，泵車將混凝土送到澆筑地點，用鐵鏟將砼攤開，用平板振搗器配合振動棒進行振搗。振搗密實后，使用2 m刮尺將混凝土面與鋼筋標高面抹平，表面塌陷的及時用砼找平，再用2 m長尺再刮一次，然后用木抹子抹光壓平，最后再用鐵抹子壓光，為防水施工提供良好的基層條件。已澆筑的墊層強度達到1.2 MPa前，禁止上人，如圖4所示。

圖4 墊層澆筑

2.4 防水及保護層施工

按照設(shè)計要求完成防水層施工，防水卷材施工應(yīng)錯縫搭接，防水層施工完成后立即施工防水保護層，保護層達到保護條件前，禁止材料堆放及作業(yè)人員行走。防水保護層可采用細石混凝土澆筑，或水泥壓力板等成品材料鋪貼。

2.5 地梁鋼筋綁扎

如圖5所示，超大截面地梁施工前，先進行地梁操作架的搭設(shè)。支撐架采用鋼管扣件式雙排立桿操作架形式。在符合相關(guān)規(guī)范[4]要求的條件下，鋼管規(guī)格要求為Φ48×3.6，立桿間距2000 mm×2000 mm，步距為1800 mm，地梁兩側(cè)立桿每隔4 m設(shè)置一道拋撐，拋撐與立桿夾角45°～60°為宜，立桿頂端伸出地梁頂面≥1500 mm，并掛設(shè)安全網(wǎng)，以防止施工過程中發(fā)生高墜事故。

圖5 地梁支撐架

2.6 底板鋼筋綁扎

底板鋼筋下料，根據(jù)軸網(wǎng)及上翻梁間距進行鋼筋翻樣，確保鋼筋轉(zhuǎn)運的便利性。底板鋼筋采用9 m定尺，采用鋼筋支架替代傳統(tǒng)馬鐙筋，鋼筋支架如圖6所示。

圖6 支撐鋼筋布置圖

如圖7所示，底板鋼筋綁扎質(zhì)量應(yīng)滿足設(shè)計和規(guī)范要求[5]，完成后立即插入墻柱鋼筋，同時完成技術(shù)復(fù)核，確保鋼筋定位及規(guī)格尺寸全部滿足設(shè)計要求。

圖7 底板鋼筋綁扎

2.7 底板澆筑

混凝土澆筑應(yīng)連續(xù)進行。設(shè)置多臺混凝土泵，布料相互配合，平齊向前推進，確保上、下層混凝土的結(jié)合，防止混凝土澆筑時出現(xiàn)冷縫。

混凝土澆筑采用“斜向分層，薄層澆筑，循序退澆，一次到底”連續(xù)施工的方法。采用斜面分段分層踏步式澆搗方法，分層厚度不大于500 mm，分層澆搗使新混凝土沿斜坡流一次到頂，使混凝土充分散熱，減少混凝土的熱量，進行二次復(fù)振，以保證混凝土的質(zhì)量。混凝土初凝后，進行覆蓋養(yǎng)護。

2.8 上翻梁模板加固

模板采用厚度為15 mm優(yōu)質(zhì)模板，模板加固采用整板，拼條模板應(yīng)采用設(shè)置于頂部，背楞采用35×85 mm木方，主楞采用Φ48×3.6鋼管。木方背楞間距150 mm呈水平向布置，鋼管主楞間距450 mm呈縱向布置，無防水要求部位的上翻梁可采用普通螺桿，有防水要求的部位如消防水池、底板外圈上翻梁應(yīng)采用止水螺桿，螺桿直徑不小于Ф14，并采用配套的螺帽和山型卡。離地200 mm設(shè)置第一道螺桿，離梁頂200 mm設(shè)置一道螺桿，中間間距不大于450 mm。

如圖8所示，模板加固前，梁的上部預(yù)埋Φ50PVC管，便于回填層疏水系統(tǒng)設(shè)置。

圖8 上翻梁模板加固

2.9 上層板插筋預(yù)留

模板加工時，應(yīng)根據(jù)上層板在上翻梁內(nèi)的插筋定位進行模板開孔，模板加固完成澆筑前預(yù)埋插筋。插筋在梁內(nèi)錨固長度應(yīng)滿足規(guī)范要求、外露長度應(yīng)滿足搭接長度要求。

2.10 上翻梁澆筑

如圖9所示，澆筑前應(yīng)完成上翻梁模板驗收。混凝土采用斜面分段分層踏步式澆搗方法，分層厚度≤500 mm。分層澆時，使用振動器快插慢拔，平面呈梅花狀，振搗器應(yīng)插入下層混凝土不小于30 mm，插入間距不大于350 mm。振動器在每一插點時間以混凝土表面呈水平，以不出現(xiàn)水泥漿、不再冒氣泡，不顯著沉陷為度，每點振動時間為20 s～30 s，每隔30 min，采取在混凝土初凝時間內(nèi)，對已澆筑的混凝土進行一次重復(fù)振搗的措施。

圖9 地梁澆筑

上翻梁截面面積較大，屬大體積混凝土，澆筑過程盡量采取夜間施工，避免正午高溫天氣，降低混凝土入模溫度?；炷僚浔葢?yīng)選用冷卻水、水化熱較低的水泥，以達到降低水化熱的目的。砼澆筑后及時采用塑料薄膜覆蓋，薄膜上部采用麻袋覆蓋，避免混凝土暴曬，并按照規(guī)范要求和標準，對混凝土進行連續(xù)測溫，每4 h監(jiān)測1次，連續(xù)監(jiān)測7 d。

2.11 室內(nèi)回填

填料回填前先進行最優(yōu)含水量的確定，回填土不得含有碎石、建筑垃圾、生活垃圾等。級配碎石進場應(yīng)提供配合比報告，同時對級配碎石含砂量、碎石粒徑進行檢查，粒徑應(yīng)為20 mm ～40 mm。挖掘機配合小型翻斗裝車，從車庫汽車坡道入口向地下室。地下室內(nèi)使用小型挖掘機進行找平，樓梯間風(fēng)井等狹小部位采用人工倒運的方式?；靥铐樞蜃云碌乐饾u鋪開，遵循先近后遠、先低后高的原則，采用蛙式打夯機進行人工夯實，每層虛鋪厚度控制在30 cm。密實度經(jīng)檢測合格后再進行上一層回填，直至回填至設(shè)計標高，回填壓實度不小于94%，如圖10所示。碎石回填應(yīng)逐層、按區(qū)域回填，回填時應(yīng)按規(guī)定分層鋪攤和夯實，壓實系數(shù)需≥0.97，每層虛鋪厚度≤300 mm，每層碎石鋪攤后，隨之耙平、壓實。

圖10 室內(nèi)回填

2.12 上層板鋼筋綁扎

如圖11所示，鋼筋綁扎時四周鋼筋搭接應(yīng)每個點綁扎牢。中間部分交叉點可相隔交錯扎牢，但必須保證受力鋼筋不位移，鋼筋網(wǎng)全部鋼筋相交點扎牢。鋼筋下部墊好墊塊，間距1.5 m。墊塊的厚度等于保護層厚度，鋼筋應(yīng)居中布置。C25砼的鋼筋搭接長度應(yīng)為35倍鋼筋直徑，搭接接頭為100%，搭接接頭長度修正系數(shù)應(yīng)為1.6。

圖11 上層板鋼筋綁扎

2.13 上層板澆筑

地下室上層板混凝土澆筑采用固定泵泵送形式，澆筑前完成標高定位筋布置。混凝土澆筑過程中采用平板振動器進行振搗，控制好振搗時間。在保證充分振搗的前提下，防止過振產(chǎn)生離析、泌水現(xiàn)象。在振搗同時控制板標高，振搗后、初凝前需采用木抹子、當混凝土初凝時，以人踩上去有腳印但不下陷為準，用木抹子進行第一遍抹壓，抹壓力度均勻?qū)⒚鎸拥男“伎印馀菅?、砂眼和腳印等壓光，使面層充分達到密實。在第一遍壓光3 h～4 h后，混凝土終凝前，以面層上有人稍有腳印，而抹壓時無抹子紋為準，進行第二遍抹壓工作。壓光力度大于第一遍摸壓，將抹子紋抹平壓光，整個抹壓時間控制在混凝土終凝前完成。凝結(jié)后上層板如圖12所示。

圖12 上層板澆筑

3 大截面上翻梁轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)施工效益

(1)對多隧道下穿建筑且隧道流線不規(guī)則的結(jié)構(gòu)形式，具有良好的適用性，通過轉(zhuǎn)換地梁能獲得所需要的柱網(wǎng)布置。

(2)荷載傳遞形式為建筑荷載→框架柱→轉(zhuǎn)換地梁→地梁→樁基，結(jié)構(gòu)形式受力合理，傳力路線清晰。

(3)土方開挖時，直接開挖到基地以上30 cm，人工配合基底修土、澆筑墊層。取消下翻梁基礎(chǔ)形式必須進行溝槽開挖、磚胎膜砌筑和粉刷等環(huán)節(jié)，簡化防水卷材施工工序、降低地梁鋼筋綁扎施工難度，使施工更方便、快捷，傳統(tǒng)施工工藝施工周期。

(4)施工質(zhì)量可靠性大幅提高。該施工工藝直接降低了土方開挖、墊層澆筑、防水工程、鋼筋綁扎等工序施工難度。減少防水工程陰陽角，提高鋼筋綁扎便利性等，簡化施工工序，提升施工質(zhì)量的可控性。

(5)加入引流措施，具有良好的疏水性。在碎石回填區(qū)內(nèi)埋設(shè)引流管，連通至集水井或排水溝，若存在局部滲漏，將直接由引流管引流至集水井，避免滲漏直接滲入室內(nèi)區(qū)域，影響建筑使用功能，同時起抗浮作用。

(6)降低安全管理風(fēng)險。相較于傳統(tǒng)施工工藝，本施工工法可快速完成地下室底板結(jié)構(gòu)形成換撐，增強基坑穩(wěn)定性，大幅降低深基坑施工風(fēng)險。

(7)經(jīng)濟效益方面,本施工方法相較于傳統(tǒng)施工工藝，取消了地梁溝槽開挖、砌筑磚胎膜、磚胎膜內(nèi)支撐、磚胎膜外側(cè)回填、磚胎膜內(nèi)壁粉刷、溝槽內(nèi)大截面梁鋼筋綁扎等工序，在杭州蕭山國際機場三期項目新建航站樓及陸側(cè)交通中心工程中，共計節(jié)約造價約4 988 375.5元。

4 結(jié)論

以杭州蕭山國際機場三期項目新建航站樓及陸側(cè)交通中心工程出租車蓄車樓工程為依托，對多隧道下穿區(qū)大截面上翻梁轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)施工方法進行了分析探索，明確了該施工方法的特點和有益效果。研究結(jié)果表明，該方法工序簡單，施工速度快，節(jié)約工期，具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益。