紹興國際會展中心與地鐵車站毗鄰深基坑同步施工技術*

葉 翔，李正青，史松波，童小波

(1.浙江精工鋼結(jié)構集團有限公司，浙江 紹興 312030； 2.北京城建中南土木集團有限公司，北京 100000)

1 工程概況

紹興國際會展中心一期B區(qū)工程為浙江省重點工程，總投資27億元，項目位于柯橋中紡CBD東側(cè)，占地面積12.38萬m2，總建筑面積約17.35萬m2，共設展位2 500個，主要由1號展廳、2號多功能展廳、會議中心、35kV變電站及綠化公園、河上連橋5部分構成，是1座國際標準的集展覽、會議、餐飲等多功能于一體的現(xiàn)代化展覽中心。其中2號多功能展廳(以下簡稱會展2號館)地下建筑面積約3.2萬m2，布置車庫、下沉庭院、設備用房、商業(yè)用房、廚房等，地上建筑面積約6.4萬m2，包括會展廊與多功能展廳。同期建設的紹興地鐵1號線支線沿河上連橋、會展2號館南側(cè)穿越而過，在會展2號館地下室西南角設柯橋客運站。

會展2號館地下室采用樁筏基礎，工程樁為鉆孔灌柱樁，車庫底板標高-6.700m，底板厚550mm，地鐵接駁口底板標高-11.400m，厚1 000mm。地下室主體為混凝土框架結(jié)構，標準柱距9m×9m，外墻厚度500mm，頂板厚200～250mm，梁、板、墻、柱混凝土強度等級主要為C40。

柯橋客運站為紹興地鐵1號線支線起點站，位于柯橋客運中心南側(cè)，沿綢緞路東西向布置，車站主體結(jié)構長473.2m，為地下2層單柱雙跨(局部雙柱3跨)11m島式站臺車站，站前設置雙停車線，標準段寬19.7m，深16.4～18.75m。

2 基坑圍護概況

會展2號館基坑圍護采用排樁-內(nèi)支撐體系，排樁采用鉆孔灌注樁及SMW工法樁，西南角與東北角設2道混凝土支撐，其余部位均為1道混凝土支撐。地鐵基坑采用明挖法施工，圍護結(jié)構采用800mm厚地下連續(xù)墻；東端盾構井段設置5道內(nèi)支撐加1道換撐(第1，3道為混凝土支撐，其余為鋼支撐)，余段設置5道內(nèi)支撐(第1道為混凝土支撐，其余為鋼支撐)。

圖1 會展2號館基坑與地鐵基坑平面關系(單位：m)

3 工程特點

1)兩個基坑均位于流塑狀的淤泥質(zhì)土中，該地層自穩(wěn)性差，敏感易變形，基坑自身安全穩(wěn)定風險大。

2)會展2號館基坑施工受疫情影響，在全面復工后，兩個基坑建設工期出現(xiàn)了重疊，會展2號館基坑開始開挖時，地鐵基坑開始地下連續(xù)墻施工；會展2號館混凝土支撐施工完成、開始地下室底板工作面開挖及施工時，地鐵基坑同步具備土方開挖條件，兩個毗鄰深基坑形成同步施工狀態(tài)，存在較大技術難度及安全風險。

4 施工方案比選

4.1 先深后淺施工方案

地鐵深基坑先行施工，在地鐵深基坑施工期間，2號館南4～南6區(qū)底板停止施工，并在地鐵1.5倍開挖深度范圍內(nèi)留土，待地鐵深基坑主體施工完成后，方可對留土范圍進行開挖(見圖2)。

圖2 先深后淺施工方案

該方案優(yōu)點：①先深后淺的施工方式滿足臨近基坑開挖施工原則，1.5倍開挖深度范圍內(nèi)留土后，地鐵基坑兩側(cè)土壓基本達到平衡，無需采取額外加固措施。②地鐵基坑施工完成后，2號館基坑周邊不穩(wěn)定因素減少，施工安全風險大幅降低。③雙方無交叉作業(yè)，施工管理相對簡單。

該方案缺點：會展2號館4～6區(qū)底板無法貫通，4～6區(qū)拆撐、地下室主體施工受到影響，進一步影響地下、地上主體施工工期，項目整體完工時間將推延4.5個月，大幅突破工期節(jié)點目標，易造成不良社會影響。

4.2 同步錯位施工方案

地鐵基坑冠梁及首道混凝土支撐與2號館4～6區(qū)土方開挖同步進行，地鐵基坑首道混凝土支撐施工完成后，由15～17段開始由西向東施工，會展2號館基坑由南4區(qū)開始由東向西施工，在平面上形成同步錯位施工狀態(tài)，具體施工步驟如下。

4.2.1會展2號館基坑南6區(qū)與地鐵基坑14～16段施工步驟

1)第1步 會展2號館南6區(qū)底板施工與地鐵基坑14～16段3道支撐以上土方開挖同步進行(見圖3)。

圖3 會展2號館基坑南6區(qū)與地鐵基坑14～16段施工步驟1

2)第2步 會展2號館南6區(qū)底板施工完成后暫停施工，地鐵基坑14～16段繼續(xù)3道支撐以下土方開挖(見圖4)。

圖4 會展2號館基坑南6區(qū)與地鐵基坑14～16段施工步驟2

3)第3步 地鐵14～16段車站中板完成后，會展2號館南6區(qū)拆除混凝土支撐，南6區(qū)地下室頂板與14～16段車站頂板同步施工(見圖5)。

圖5 會展2號館基坑南6區(qū)與地鐵基坑14～16段施工步驟3

4.2.2會展2號館基坑南4、南5區(qū)與地鐵基坑17～20段施工步驟

1)第1步 地鐵基坑冠梁及首道混凝土撐施工完成后暫停施工，由會展2號館南4、南5區(qū)先行完成底板施工(見圖6)。

圖6 會展2號館基坑南4、南5區(qū)與地鐵基坑17～20段施工步驟1

2)第2步 會展2號館南4、南5區(qū)采取換撐加固措施，在底板達到設計要求的強度值后拆除南4、南5區(qū)混凝土支撐(見圖7)。

圖7 會展2號館基坑南4、南5區(qū)與地鐵基坑17～20段施工步驟2

3)第3步 會展2號館南4、南5區(qū)地下室主體與地鐵基坑17～20工段3道支撐以上土方開挖同步進行(見圖8)。

圖8 會展2號館基坑南4、南5區(qū)與地鐵基坑17～20段施工步驟3

4)第4步 會展2號館南4、南5區(qū)地下室主體施工完成、肥槽回填后，地鐵基坑17～20工段繼續(xù)完成3道支撐以下土方開挖及車站主體施工，地鐵車站主體完工后，會展2號館拆除新增拋撐(見圖9)。

圖9 會展2號館基坑南4、南5區(qū)與地鐵基坑17～20段施工步驟4

該方案優(yōu)點：①2號館南6區(qū)上部為入口廣場，由地鐵基坑先行施工，不影響2號館上部主體鋼結(jié)構安裝，對項目整體工期影響較小。②2號館南4、南5區(qū)底板達到設計強度后，穩(wěn)定了基底土方，為圍護排樁提供了有效支撐，增加換撐措施后，能夠有效平衡地鐵基坑3道支撐以上土方開挖及鋼支撐加載傳遞而來的水平推力，確保南4、南5區(qū)地下室主體施工的正常進行。③利用同步錯位施工形成的時間差，使得兩個基坑均能夠在相對安全條件下保持連續(xù)作業(yè)，避免出現(xiàn)工序等待，將相互工期影響降到最低限度。

該方案缺點：①2號館4～6區(qū)底板完成、基坑內(nèi)土體清空后，導致地鐵基坑南北兩側(cè)土體荷載不均衡，形成偏壓，容易引起地鐵基坑開挖期間向北整體位移。②雙基坑施工互相掣肘，工序控制難度較大。③需額外增加換撐措施，增加投資。

經(jīng)綜合比較，先深后淺方案技術上相對穩(wěn)妥，安全風險較小，但是兩個基坑不能同步施工，會展2號館施工工期受到重大影響，方案綜合優(yōu)勢不明顯。雙基坑同步錯位施工雖工序穿插配合較為復雜，需增加額外換撐措施，但是兩個基坑能夠同步開展施工，不存在較長時間的工藝等待，有利于保證雙方施工工期，且通過加強施工監(jiān)控及協(xié)同，能夠?qū)⑹┕ぐ踩L險控制在合理可控的范圍。故本工程最終采取雙基坑同步錯位施工方案進行施工。

5 施工關鍵技術

5.1 會展2號館南4、南5區(qū)換撐措施設計

新增換撐措施包括4區(qū)、5區(qū)后澆帶對撐及南4、南5區(qū)冠梁新增鋼拋撐，平面布置如圖10所示。

圖10 換撐措施平面布置

后澆帶對撐采用└160×14角鋼錨入后澆帶兩側(cè)底板，做法如圖11所示。

圖11 后澆帶對撐做法

冠梁新增鋼拋撐采用H400×400×13×21熱軋H型鋼，支撐角度25°，上口破口與冠梁頂緊，下口設預埋鋼板焊接連接，具體如法如圖12,13所示。

圖12 冠梁新增斜拋撐做法

圖13 冠梁新增斜拋撐下口節(jié)點做法

5.2 地鐵基坑施工措施

1)地鐵基坑開挖時，為減小圍護結(jié)構墻頂位移，采用了短開挖、早支撐、早封閉的方案。即將開挖段由24m縮短為8m，底板每次見底長度8m，并在見底后立刻施工墊層，底板結(jié)構澆筑完成后再開挖下一段，墊層加厚至25mm，并采用C30早強混凝土。

2)針對同步施工狀態(tài)下地鐵基坑上部土體偏壓，3道支撐以下土方開挖時可能出現(xiàn)基坑變形速率快、變形大、鋼支撐被動卸載等情況，對原有設計方案進行調(diào)整，將第4道支撐由φ609鋼管增大為φ800鋼管，同時，將第3，4，5道鋼支撐的預加軸力由軸力設計值的40%增加至80%。

3)地鐵基坑開挖放坡采用短平臺、陡放坡的形式，盡量利用土體反壓減緩圍護結(jié)構變形。

定向醫(yī)學生的學習動機及其各維度在性別上不具有統(tǒng)計學意義(P>0.05)，且男女生在物質(zhì)追求維度上得分最高。(見表2)

4)兩個基坑之間的場地撤除所有地面荷載，減少擾動。

5.3 施工監(jiān)控方案

在會展2號館與地鐵站毗鄰基坑同步施工過程中，基坑之間的相互影響、基坑間有限土體的性質(zhì)、計算假定與原設計存在較大差異，加之施工過程中，存在著時間和空間的延遲過程，以及降雨、地面附加荷載等偶然因素的作用，使得圍護結(jié)構內(nèi)力以及土體變形的預估與工程實際情況有較大差異。因此，在會展2號館與地鐵站毗鄰基坑同步施工過程中，需建立聯(lián)合監(jiān)測機制，對毗鄰基坑圍護結(jié)構和周邊土體進行全面、系統(tǒng)的監(jiān)測，確定異常情況的處置預案，方能確保工程順利進行。

5.3.1聯(lián)合監(jiān)測機制

1)建立聯(lián)合監(jiān)測小組，確定溝通、協(xié)調(diào)機制。

2)制訂聯(lián)合監(jiān)測方案，在會展2號館與地鐵基坑原設計監(jiān)測方案的基礎上，對毗鄰部位監(jiān)測點位、監(jiān)測周期、監(jiān)測頻率進行加密、微調(diào)，使之適應毗鄰基坑的平面布置情況及實際施工情況。

5.3.2聯(lián)合監(jiān)測內(nèi)容

聯(lián)合監(jiān)測內(nèi)容主要為基坑毗鄰范圍圍護結(jié)構內(nèi)力、變形監(jiān)測及土體變形監(jiān)測(見表1)，主要監(jiān)測點位平面布置如圖14所示。

表1 聯(lián)合監(jiān)測內(nèi)容

圖14 聯(lián)合監(jiān)測主要點位平面布置

5.3.3聯(lián)合監(jiān)測頻率

根據(jù)聯(lián)合監(jiān)測內(nèi)容確定監(jiān)測分工，按表2頻率實施監(jiān)測，由雙方項目技術負責人每日互通監(jiān)測日報，及時上報異常情況并牽頭制定處置方案。

表2 聯(lián)合監(jiān)測頻率

5.3.4監(jiān)測結(jié)果

當?shù)罔F基坑14～16段由西向東逐段見底開始底板澆筑、17～20段完成3道支撐以上土方開挖時，地鐵圍護墻測斜開始達到峰值，此時主要點位ZQT35(底板澆筑)、ZQT32(5道支撐開挖)、ZQT29(3道支撐以上土方開挖完成)的水平位移曲線如圖15所示。

圖15 地鐵圍護墻典型部位測斜水平位移曲線

根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，隨著開挖深度不同，地鐵圍護墻深層位移向南發(fā)展，最大位移值146mm，地鐵圍護墻上部發(fā)生不同程度北向位移，最大位移值36mm。

據(jù)現(xiàn)場實地觀察，因地鐵基坑只能南側(cè)單邊開挖，導致基坑南側(cè)機械、堆載較多，而雙基坑中間邊坡土體略有隆起現(xiàn)象，可見地鐵基坑上部北向位移原因為基坑上部懸臂、南北側(cè)偏壓、坡頂缺少水平約束，導致基坑間有限土體壓縮上擠產(chǎn)生，但由于北向位移絕對值較小，經(jīng)判斷處于正常狀態(tài)，實際施工時未加干預。而基坑底部最大位移值及變化速率較大，由于預先加大了第4道支撐規(guī)格及第3～5道支撐預加軸力，并且采取了短開挖、早封閉施工方案，整塊底板在監(jiān)測數(shù)據(jù)指導下及時完成封閉，各道支撐工作狀態(tài)正常。

會展2號館圍護結(jié)構因南6區(qū)混凝土支撐保留，南4、南5區(qū)拆撐后增加了換撐措施，圍護冠梁監(jiān)測結(jié)果顯示與地鐵基坑同步施工過程中基本未發(fā)生水平位移，南6區(qū)保留的混凝土支撐內(nèi)力監(jiān)測結(jié)果顯示，在地鐵施工周期內(nèi)，支撐軸力隨地鐵開挖、加撐過程逐步增大，隨封底、拆撐過程逐步減小，支撐最大軸力值5 830kN，未超過6 500kN的設計值，基坑整體穩(wěn)定性未因地鐵同步施工產(chǎn)生不利影響。

6 結(jié)語

經(jīng)精心策劃與嚴密監(jiān)測，會展2號館與地鐵車站按預定步驟順利完成了毗鄰深基坑同步施工，為兩項重點工程按計劃竣工創(chuàng)造了良好的前提，社會效益顯著，其施工技術與實施經(jīng)驗可為類似工程提供有益借鑒。

1)實踐結(jié)果表明，地鐵基坑與房建基坑毗鄰時，可利用地鐵基坑工作面狹長的有利條件組織同步錯位施工，避免生搬硬套“先深后淺”原則大幅增加施工等待時間。

2)由于工程建設的不確定性，房建與地鐵基坑毗鄰且計劃建設工期相近(相距6個月內(nèi))時，兩個基坑在設計階段就宜考慮同步施工影響，宜將兩個基坑的冠梁支撐設到同一水平面上，避免某一基坑上部出現(xiàn)懸臂情況，也方便在出現(xiàn)同步施工時采取加固措施。

3)監(jiān)測結(jié)果表明，地鐵基坑鋼支撐預壓力施加引起房建基坑支撐軸力顯著增大，是毗鄰雙基坑同步施工技術措施設計的重點，有條件情況下宜采取有限元法定量分析。

4)地鐵與房建毗鄰深基坑同步施工應根據(jù)基坑平面布置、施工周期、施工方案針對性設計聯(lián)合監(jiān)測方案。