混凝土腰梁不拆除在超深基坑豎井施工中的應用

吳亞洲

（中鐵十六局集團北京軌道交通工程建設有限公司，北京 101100）

0 引言

隨著地下工程的日益發(fā)展，越來越多地應用到深基坑、超深基坑等支護技術。深基坑豎井結構在地鐵車站、區(qū)間隧道盾構機始發(fā)接收豎井、區(qū)間風井等得到充分應用。深基坑圍護支撐體系設計通常采用鋼支撐、混凝土支撐等臨時內撐體系，后續(xù)施工中需將其拆除?；炷林渭把旱牟鸪纫Y合下部結構的強度要求，又要考慮除支撐時搭設下部的架體支撐體系以及深基坑吊裝的安全風險。在拆除最下層腰梁時，受到上面支撐以及腰梁位置的限制，腰梁的分塊吊裝將處于斜拉狀態(tài)，在深基坑中將切割后的混凝土支撐分塊吊裝會有較大幅度的擺動，混凝土塊可能會存在脫落、碰撞下部支撐體系造成損壞等風險，給基坑施工帶來不必要的損失。臨時形成的混凝土支撐體系不僅延誤了工程工期，還大大增加了施工風險。將臨時混凝土支撐與永久結構設計相結合，既可以減少對施工帶來的不利影響，又能降低工程造價，節(jié)約社會資源[1-2]。

1 工程概況

防城港市東灣海底供熱管道工程位于廣西壯族自治區(qū)防城港市港口區(qū)，為跨海蒸汽管道。海底管道設計起點為防城港電廠，終點至中華路東端，隧道全長3167.1 m，東西兩岸豎井平面尺寸為15 m×15.5 m（內凈空），基坑開挖深35.8～37.1 m。

東、西兩岸豎井平面尺寸為15 m×15.5 m（內凈空），深35.8～37.1 m，基坑圍護結構采用地下連續(xù)墻厚1000 mm，嵌固深度為5 m，豎井基坑共設置5道環(huán)框梁加1道鋼支撐。其中，第1道環(huán)框梁為800 mm×1400 mm（環(huán)梁兼冠梁）；第2道環(huán)框梁為1100 mm×1400 mm；第3道環(huán)框梁為1400 mm×1600 mm；第4道環(huán)框梁為1400 mm×1800 mm；第5道環(huán)框梁為1800 mm×1800 mm；第6道鋼支撐為φ609，t=16 mm鋼管支撐，基坑施工采用明挖法施工。其中第4、第5道環(huán)框梁為永久結構，在施工中不拆除。

2 混凝土支撐及腰梁永久設計施工技術方案

地下工程結構整體外包防水在腰梁位置無法連貫性施工，因此，腰梁位置防水成為整個外包防水施工中最薄弱的環(huán)節(jié)，可能會影響地下工程整體外包防水的效果。為了實現混凝土腰梁及支撐的永久性，減少混凝土腰梁及支撐的拆除工作，降低對外包防水效果的影響，需解決好混凝土腰梁與圍護結構接觸面防水施工、混凝土腰梁上下施工縫防水施工、混凝土腰梁下方側墻混凝土澆筑作業(yè)、上下鋼筋連接等技術性問題。針對以上問題在本工程始發(fā)豎井深基坑施工過程中做出以下技術方案。

2.1 混凝土腰梁與圍護結構接觸面防水處理技術方案

只有在地下連續(xù)墻混凝土強度達到設計要求后，方可進行深基坑土方開挖作業(yè)?；油练酵谥林螛烁呶恢煤螅_始對混凝土腰梁及支撐進行施工。在鋼筋綁扎施工前，將混凝土腰梁與地下連續(xù)墻接觸范圍內的地下連續(xù)墻混凝土表面進行鑿毛處理，對鑿毛范圍內基面滲漏水進行檢查，并對滲漏點進行堵漏處理直至連續(xù)墻表面干燥無濕漬。鑿毛范圍超出腰梁上下截面各5～10 cm。為保證能夠將新舊混凝土進行良好的融合，將鑿毛部位沖洗干凈后并涂刷上水泥基滲透結晶涂料。腰梁上下方預留搭接防水卷材伸至連續(xù)墻橫向錨入腰梁鋼筋位置，并用聚氨酯密封膠在外側做封口處理，保證細部防水效果[3]。

地下連續(xù)墻錨入腰梁鋼筋要設置止水環(huán)，止水環(huán)能有效防止地下水滲入結構內部。腰梁混凝土采用與主體結構側墻同標號的混凝土設計。在進行腰梁混凝土澆筑時，需充分振搗腰梁與連續(xù)墻接觸位置的混凝土，使得結構混凝土與連續(xù)墻接觸密實，保證混凝土自身防水質量良好。

2.2 混凝土腰梁上下施工縫防水處理技術方案

結構防水施工采用多道防水設計、剛柔并濟，保證地下工程的整體防水效果。結構外包防水采用高分子卷材防水板，水平施工縫采用4 mm厚鍍鋅鋼板，止水鋼板加遇水膨脹止水膠達到雙重止水。部分側墻混凝土與腰梁混凝土同期澆筑，并在上下截面位置處設置環(huán)向水平施工縫。根據基坑大小及施工單元劃分需要，設置豎向施工縫，豎向施工縫防水做法同環(huán)向水平施工縫?；炷裂荷蟼然炷烈话愠瑵?0 cm高，上側水平施工縫設置在該位置。止水鋼板設置在上部側墻結構中間位置，混凝土澆筑時浸過止水鋼板中間位置3～5 cm。上部側墻結構施工前將施工縫混凝土表面進行鑿毛沖洗干凈并涂刷水泥基滲透結晶防水涂料。

腰梁下部同樣需多做一部分側墻，側墻面做成梯形斜坡結構形式。梯形斜面能保證側墻內外排鋼筋機械接頭錯開布置，避免鋼筋機械接頭在同一斷面。斜坡高度的設置保證下部施工縫鍍鋅止水鋼板可以正常預埋即可，外側與下方側墻結構寬度相同。下部做成梯形斜坡，防止側墻混凝土澆筑中在腰梁底部形成空鼓或間隙。外側下伸矮墻同時有利于加固側墻頂部模板。下部斜坡底膜采用木模板，在下部土方開挖過程中將其拆除，并對混凝土進行鑿毛。施工縫在側墻施工前方進行鑿毛處理，防止長時間空置基面被污染侵蝕[4]。腰梁上下施工縫處理節(jié)點如圖1所示。

圖1 腰梁上下施工縫處理節(jié)點

2.3 混凝土腰梁下方側墻混凝土澆筑施工技術方案

混凝土腰梁不拆除施工，其下面?zhèn)葔Y構施工工藝和“地鐵車站蓋挖逆作法”施工方法類似。側墻混凝土澆筑采用高大模板以滿堂架體支撐體系施工，該段側墻混凝土澆筑需要解決下料、振搗以及接縫處混凝土的收縮、方筒形豎井模板拆除等問題[4]。

腰梁下部側墻混凝土澆筑空間受到頂部腰梁限制，混凝土澆筑時易在側墻與腰梁接觸位置形成空鼓或混凝土收縮后形成孔隙和滲漏水通道影響結構性能。由于頂部腰梁的限制，混凝土澆筑振搗不到位，會導致澆筑不密實，進而影響鋼筋混凝土結構的使用壽命和混凝土自身的防水效果。

為了保證混凝土澆筑振搗的質量，在頂部腰梁施工時，在止水鋼板兩側預留澆筑孔，澆筑孔梅花布置間距為500 mm，直徑控制在300～400 mm，澆筑孔可采用PVC管埋設?；炷翝仓淄瑫r可兼做振搗孔，最終用側墻混凝土封堵。由于側墻混凝土澆筑高度較高，在澆筑高度超過2 m時，采用圓管流槽下料保證混凝土垂直下落高度滿足要求。同時在側墻模板下部設置方形振搗孔，便于側墻下部混凝土澆筑時振搗。振搗完成后將其封堵并加固，保證混凝土澆筑中模板不漏漿、不跑模。腰梁底部施工縫位置，采用木模板并安裝成“喇叭口”形式，作為澆筑混凝土下料口。下料口側墻混凝土超灌至外側施工縫以上，施工縫斜面能保證混凝土從最低處溢滿至頂部，從而保證混凝土澆筑飽滿密實不出現空隙。后期只需要將超灌混凝土部分鑿除，用水泥砂漿將混凝土面修補抹平。圖2為混凝土腰梁下方側墻混凝土澆筑剖面。

圖2 混凝土腰梁下方側墻混凝土澆筑剖面

混凝土澆筑完成后，由于腰梁寬度比下方側墻寬度寬約40 cm。大模板高度6 m，在制定支撐體系方案時應充分考慮該因素給拆除模板帶來的不便。方筒形豎井基坑側墻模板支撐體系無法采用整根鋼管兩端對撐，選擇在端頭采用扣件鋼管支撐體系。在混凝土澆筑過程中，安排工人對模板及架體進行檢查，發(fā)現有異常情況立即停止?jié)仓鳂I(yè)，對模板及架體檢查加固后方可繼續(xù)澆筑。

豎井側墻混凝土澆筑需要對稱、均勻、分層澆筑，每層澆筑高度不宜超過50 cm。如果施工現場場地條件良好，可以優(yōu)先采用2臺泵車進行澆筑。如若場地受限，可以采用1臺泵車轉圈澆筑。對稱澆筑保證模板及架體不會因為模板單側偏壓受力導致架體整體傾斜。在混凝土澆筑前用側墻同等標號的混凝土砂漿將施工縫潤濕，由于基坑內澆筑條件受限，側墻混凝土澆筑速度不能過快，并且施工現場保證至少有一車混凝土等待澆筑，防止因混凝土供應問題導致施工間歇過長，出現先澆混凝土初凝后形成施工冷縫現象，影響結構混凝土的自身防水性能。

2.4 豎井側墻結構鋼筋連接施工技術方案

受到腰梁位置的限制，下層鋼筋不能由下部依次往上順接完成，只能在腰梁結構施工時預留側墻上下層豎向鋼筋。結構施工時側墻鋼筋從下部往上施工，既要保證上下鋼筋能夠在垂直方向同軸受力，又要做好鋼筋絲頭質量的保護工作。豎向相鄰位置、內外排鋼筋按照鋼筋機械接頭錯開原則進行布置，保證同一截面鋼筋機械接頭率不超過50%。鋼筋絲頭用鋼套筒連接保護，并用封堵保護帽保護好，再用膠帶纏裹保護?；炷裂簜葔︿摻铑A埋剖面如圖3所示。

圖3 混凝土腰梁側墻鋼筋預埋剖面

在混凝土腰梁施工時，在底膜模板上根據鋼筋間距開設鋼筋定位孔，用以確保每根鋼筋預埋位置、方向的準確性。在下層鋼筋綁扎時用多點垂線法確定鋼筋的水平位置及間距，保證上下層鋼筋連接后能同軸受力。根據施工圖紙設計要求，水平主筋設計在豎向鋼筋外側。迎水側主筋綁扎受到地下連續(xù)墻及防水板位置限制，鋼筋綁扎無法按照常規(guī)做法綁扎。為了提高鋼筋綁扎效率，經過現場多次試驗操作，先將兩端及中間選取3根豎向鋼筋連接好，然后在外側焊接水平主筋的定位鋼筋。這樣既解決了鋼筋較重、不易操作的問題，也能保證鋼筋綁扎間距的質量，還可以提高鋼筋綁扎的效率。

3 結語

目前本工程盾構始發(fā)豎井結構已經順利施工完成，通過對混凝土腰梁與圍護結構接觸面防水施工、混凝土腰梁上下施工縫防水施工、混凝土腰梁下方側墻混凝土澆筑作業(yè)、上下鋼筋連接等技術性問題進行研究處理，混凝土支撐永久設計施工可以使本工程深基坑主體結構施工進行連續(xù)施工作業(yè)，減少了因拆除臨時鋼筋混凝土支撐帶來的施工間歇，避免了支撐拆除帶來的深基坑受力變形的問題，消除了拆除過程中吊裝的施工風險，保證了深基坑施工生產的順利進行，同時也節(jié)省了主體結構混凝土的用量。相信混凝土支撐永久設計施工會在深基坑施工技術中得到更多的推廣和應用。