逆作法在超深地下車庫中的應用

王志堅

1 工程簡介

山西梅園工貿集團開發建設的梅園中心地下車庫工程,位于太原市中心城區長治路與親賢北街交叉路口東北角繁華地段,地下車庫設計5層,為框架剪力墻結構,外墻輪廓平面大小為57.7 m×55 m,基礎埋深-18.89 m。設計方案采用三合一地下連續墻作為擋土止水圍護結構兼作外墻承重結構,同時利用灌注樁作為樁柱合二為一的中間支承立柱樁,采用逆作法施工。該工程從2008年5月開工,到2009年2月竣工,歷時270 d。

2 周邊環境情況

地下車庫四周有主要交通道路和重要建筑物,其中西側為市區中心交通要道長治路,南側為市區中心交通要道親賢北街,東側為10層高梅園百盛大樓,其基礎埋深-7.0 m為天然地基,到車庫外墻邊線距離只有5.5 m,兩者之間為居民小區道路,下面埋設有小區排水管網,北側為5層高同煤集團賓館,其基礎埋深-4.0 m為天然地基,到車庫外墻邊線距離只有9.0 m,兩者之間為居民小區道路,下面埋設有小區排水管網。

3 方案選擇

該地下車庫位于市區中心繁華地段,四周有主要交通道路和重要建筑物,基坑開挖深度達到-18.89 m,屬于超深基坑施工,顯然不具備放坡大開挖條件,必須進行基坑支護。

該地下車庫建設總體要求概括為:最大限度利用規劃紅線內地下空間,確保基坑周邊環境安全,做到綠色文明施工,降低工程造價,加快施工進度。圍繞建設總體要求,對地下車庫基坑支護結構形式進行了選擇對比,目前比較常用的支護結構有傳統的排樁圍護結構和新型的地下連續墻圍護結構。排樁圍護結構一般包括擋土結構和止水帷幕結構兩部分,施工時需要占用紅線內一定空間,不能充分利用地下空間,在基坑開挖時需要設置大量的臨時支撐,增加了支撐費用,主體結構采取順作施工,造成基坑開挖期間無法穿插進行主體結構施工,工期相對較長,并且在開挖和主體結構施工期間會產生大量的灰塵和噪聲。地下連續墻圍護結構可以兼作擋土止水帷幕和外墻承重結構,為三合一墻體,同時主體結構可以采取從上到下逆作施工,開挖時利用自身樓板結構作為水平支撐,省去了臨時支撐費用,并且基坑開挖和主體結構同時穿插進行,縮短了工期。通過對比,該地下車庫基坑支護選擇了地下連續墻圍護結構形式,同時利用地下連續墻結構形式特點,地下車庫主體結構采取逆作施工方案。

4 逆作工藝流程

測量放線→施工地下連續墻、立柱樁→開挖地下兩層→施工地下車庫2層樓板→施工地下車庫頂板→開挖地下第三層→施工地下車庫3層樓板→開挖地下第四層→施工地下車庫4層樓板→開挖最后一層→基礎底板封口。

5 逆作施工技術要點

5.1 地下連續墻

1)地下連續墻在成槽過程和下放鋼筋籠時,應采取嚴格措施控制其相應垂直度,確保成型后的墻體垂直度不大于1/300。墻體表面平整度小于100 mm,墻體預埋件位置豎向偏差不大于20 mm。2)地下連續墻要作為地下車庫外墻結構使用,為防止在承受荷載后產生附加沉降,應控制地下連續墻墻底沉渣厚度不大于100 mm。3)地下連續墻墻體上面與地下車庫各層框架梁相連接部位需要預埋鋼板,預埋位置必須準確,具體控制措施為:首先根據圖紙相對位置要求,將預埋鋼板焊接固定在鋼筋籠上,在鋼筋籠頂部焊接吊筋來控制預埋鋼板實際下放位置,預埋鋼板豎向允許偏差不大于20 mm,橫向允許偏差不大于10 mm。4)地下連續墻是由若干幅單元槽段連續連接而成,在相鄰槽段連接部位形成墻體接頭,一般墻體接頭部位是最薄弱環節,是地下連續墻施工過程控制的重點,墻體接頭方法采用圓形接頭管形式。墻體接頭施工時,應保證接頭管位置準確且垂直,控制接頭兩側墻體表面平整度小于100 mm,同時確保接頭部位必須清理干凈,防止接頭部位有夾渣,提高墻體整體防水效果。

5.2 立柱樁

1)立柱樁以后就作為地下車庫框架柱使用,施工時必須采取嚴格措施控制樁位中心和樁體垂直度,樁位中心允許偏差不大于50 mm,樁體垂直度不大于0.3%。2)立柱樁樁身上面與地下車庫各層樓板柱帽結構連接部位需要預埋插筋,預埋插筋設置在柱帽頂部和底部。在鋼筋籠制作時,根據圖紙相對位置尺寸準確將插筋插入鋼筋籠里面,插入時,相鄰層插筋應錯開 45°呈環形輻射狀。預埋插筋施工時,要考慮立柱樁混凝土澆灌,必須在預埋插筋位置預留孔口,并在孔口位置采取加設導向筋構造措施,使孔口上面和下面呈喇叭口狀,保證澆灌混凝土導管下放順利,見圖1。

5.3 基坑開挖

地下車庫采用逆作施工,基坑如何開挖非常關鍵,為便于出土,對設計結構進行了優化,在地下車庫逆作施工期間分別在頂板和各層樓板中心位置預留20 m×20 m洞口作為出土通道。挖土設備分別采用長臂挖機和小型挖機,其中小型挖機放在下面負責開挖下面四周土方,并將挖出的土方倒運到出土通道位置,長臂挖機放在上面已施工完的頂板位置,負責將下面堆放的土掏運到上面來,具體開挖過程見圖2。

5.4 地下車庫各層框架梁與地下連續墻、立柱樁結構連接做法

先將墻體上面預埋鋼板和立柱樁上面預埋插筋鑿出,并將預埋插筋掰開拉直,地下車庫各層框架梁與中間立柱樁連接部位設置柱帽,柱帽鋼筋與插筋焊接連接,然后將梁主筋錨入柱帽里面,地下車庫各層框架梁主筋直接與四周地下連續墻預埋的鋼板焊接連接。

5.5 地下車庫基礎底板與地下連續墻、立柱樁連接部位防水做法

基礎底板是地下車庫最下面一層的封底結構,防水性能是施工的關鍵,尤其是基礎底板與四周地下連續墻連接部位和中間立柱樁穿透底板連接部位的防水施工更為重要,具體操作要點如下:

1)在地下車庫最下面一層增加內襯墻防水結構,內襯墻施工時,連續墻表面進行鑿毛處理,使兩者很好的結合在一起,并在板底靠上200 mm～300 mm位置在兩者之間增設遇水膨脹止水條,同時與基礎底板一起現澆成為整體,使地下車庫最下面一層完全形成封閉狀態,從而有效的保證了基礎底板的整體防水性能。2)中間立柱樁穿透基礎底板,該節點部位的防水要求特別高,具體防水節點做法為:在底板中間樁身周圈加設鋼板止水環,在止水環位置先鑿出一道立柱樁箍筋,箍筋鑿除時必須人工用釬子棍輕輕剔鑿,保證箍筋露出一半即可,嚴禁完全鑿出;在箍筋外露部位焊一圈鋼板止水環,焊接必須連續滿焊,不得有焊透和夾縫現象。

6 應用效果

1)地下車庫外墻邊線基本與規劃紅線重合,最大限度的利用了現有施工場地地下空間,增加了車位數量,經濟效益顯著。2)采用地下連續墻作為擋土止水圍護結構,施工期間對長治路、親賢北街和梅園百盛大樓、同煤賓館等周圍道路、建筑物安全方面沒有產生影響。3)地下車庫采取自上而下作業,上面封閉后,下面施工作業產生的施工灰塵非常少,夜間施工幾乎不存在噪聲、光污染等擾民問題,避免了對周邊自然環境的影響,基本上做到了綠色文明施工。4)地下車庫逆作時利用自身樓板結構代替了臨時支撐,省去了支撐費用,降低了工程造價,同時,逆作使得基坑開挖和主體結構能同時穿插施工,加快了施工進度,縮短了工期。

[1] JGJ 120-99,建筑基坑支護技術規程[S].

[2] 王衛東,王建華.深基坑支護結構與主體結構相結合的設計、分析與實例[M].北京:中國建筑工業出版社,2007.

[3] 白碧波,余林森.逆筑法施工技術在地下工程中的應用探析[J].山西建筑,2009,35(5):125-126.