加強(qiáng)墊層代替底道支撐在上海浦東機(jī)場T1航站樓改造工程基坑施工中的應(yīng)用

上海建工七建集團(tuán)有限公司 上海 200050

1 工程概況

上海浦東國際機(jī)場T1航站樓流程改造工程建筑安裝施工總承包工程，施工區(qū)域位于浦東機(jī)場T1航站樓主樓和長廊內(nèi)以及主樓與長廊之間的中庭區(qū)域。其中旅客捷運(yùn)系統(tǒng)土建預(yù)留工程主要包括車站結(jié)構(gòu)、區(qū)間結(jié)構(gòu)及工作井結(jié)構(gòu)，區(qū)間結(jié)構(gòu)又分為連廊段、渡線段和設(shè)備段3 個部分。

連廊段結(jié)構(gòu)分為東、西2 條相互獨(dú)立的地下捷運(yùn)通道，每條通道長59 m，寬5.6 m，均由厚650 mm的底板、厚600 mm的側(cè)墻和厚600 mm的頂板構(gòu)成，基坑深度為8.7～ 9 m，北高南低。連廊段2 條通道之間及通道東、西側(cè)均為上部結(jié)構(gòu)淺基礎(chǔ)承臺。扣除6 m層結(jié)構(gòu)主梁高度后，捷運(yùn)通道上方0 m層結(jié)構(gòu)與6 m層結(jié)構(gòu)之間的凈空僅為4 m左右（圖1）。

圖1 連廊段捷運(yùn)通道與建筑位置關(guān)系示意

連廊段捷運(yùn)通道圍護(hù)利用0 m層結(jié)構(gòu)梁作為基坑首道支撐，同時在基坑深度中部位置設(shè)置了1 道Φ609 mm鋼支撐作為底道支撐。

連廊區(qū)域采用Φ800 mm＠950 mm鉆孔灌注樁（20 m）+雙排Φ800 mm＠500 mm旋噴樁止水帷幕（15 m）圍護(hù)。基坑底部加固采用高壓旋噴樁加固，加固深度為坑底至坑底以下4 m（圖2）。

圖2 連廊段捷運(yùn)通道圍護(hù)設(shè)計示意

2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)場工況及設(shè)計工況

受制于既有連廊結(jié)構(gòu)上部凈空高度以及老承臺結(jié)構(gòu)的影響，連廊通道基坑圍護(hù)樁基施工過程中侵入結(jié)構(gòu)板墻現(xiàn)場普遍存在，同時由于連廊段基坑凈寬僅為5.6 m，原設(shè)計為1 道混凝土支撐+1 道鋼支撐。在最后一皮土開挖時，按照設(shè)計工況應(yīng)先安裝牛腿、圍檁及鋼支撐后方可進(jìn)行最后一皮土的開挖，在底板結(jié)構(gòu)完成、達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后方可拆除鋼支撐，進(jìn)行板墻和頂板結(jié)構(gòu)的施工。

根據(jù)設(shè)計工況要求，基坑施工按照以下順序進(jìn)行：施工0 m層結(jié)構(gòu)梁→待0 m層結(jié)構(gòu)梁達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，土方開挖至鋼支撐底部→設(shè)置鋼圍檁，安裝鋼支撐→繼續(xù)開挖至基坑底部→及時施工混凝土墊層和底板→待底板達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，拆除鋼支撐→施工捷運(yùn)通道側(cè)墻和頂板

3 捷運(yùn)通道結(jié)構(gòu)施工難點(diǎn)

若按照原設(shè)計工況，支撐安裝完畢后留給挖土的操作凈寬只有4.4 m，同時由于上部凈空高度只有4 m，長臂挖機(jī)無法操作，因此必須先挖后撐。但由于環(huán)境比較惡劣導(dǎo)致圍護(hù)樁基侵入結(jié)構(gòu)比較普遍，導(dǎo)致鑿樁占用時間比較長，同時受上部凈空限制鋼支撐安裝無法借助機(jī)械一步安裝到位，需要搭設(shè)排架進(jìn)行配合，從而完全按照設(shè)計工況進(jìn)行整個基坑施工的實際流程為：

土方開挖→鑿樁→搭設(shè)排架→安裝鋼牛腿→將鋼圍檁放置在排架上→將鋼支撐移動至鋼牛腿上→施加預(yù)應(yīng)力→排架拆除→墊加預(yù)應(yīng)力→排架拆除→墊層澆筑→防水層及保護(hù)層施工→施工底板（基坑最不利工況結(jié)束）→施工側(cè)墻、頂板

按照該施工流程，基坑暴露時間過長，對周邊既有連廊的安全極為不利。

4 捷運(yùn)通道結(jié)構(gòu)施工部署

為保證捷運(yùn)通道順利施工，結(jié)合捷運(yùn)通道結(jié)構(gòu)周邊的上部結(jié)構(gòu)施工工況，現(xiàn)場采取了一系列綜合施工措施。

首先經(jīng)過方案優(yōu)化，現(xiàn)場采用加強(qiáng)墊層代替底道鋼支撐的方案，具體施工流程為：土方開挖→澆筑加強(qiáng)墊層→鑿樁→防水層及保護(hù)層施工→施工底板（基坑最不利工況結(jié)束）→施工側(cè)墻、頂板

由于取消了鋼支撐，在土方開挖到設(shè)計標(biāo)高后，至底板施工完成并達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度之前，壓頂梁至基坑底部之間的土體側(cè)壓力幾乎全部由圍護(hù)樁體承受，這對于確保基坑安全是較為不利的。同時西側(cè)捷運(yùn)通道結(jié)構(gòu)施工時正值春節(jié)，即基坑將暴露長達(dá)近20 d，若不采取有效措施，那么確保基坑安全便無從談起。因此經(jīng)過與設(shè)計人員的密切溝通后，決定在原設(shè)計厚150 mm、C25素混凝土墊層內(nèi)部沿東西方向設(shè)置雙拼12#槽鋼，同時將墊層的混凝土等級提高至C40。為了既能保證基坑安全又能節(jié)約材料，每隔1 根圍護(hù)樁設(shè)置1 道槽鋼對撐，槽鋼兩端與圍護(hù)樁體頂牢（圖3）。

經(jīng)過方案優(yōu)化后，整個基坑工程至底板結(jié)束相對原設(shè)計工況節(jié)省了大量工期，節(jié)約了底道鋼支撐安裝及拆除費(fèi)用，同時確保了通道底板在春節(jié)前施工完畢，最大程度保證了春節(jié)期間的基坑安全。

為了配合該施工流程，在捷運(yùn)通道土方開挖施工前，先對通道范圍周邊土方進(jìn)行卸載，以盡量減小圍護(hù)樁體一側(cè)的土體側(cè)壓力。同時在已開挖至基坑底部區(qū)域的周邊10 m范圍內(nèi)，禁止任何施工車輛通行甚至停留，并且禁止任何形式的堆載，確保基坑周邊無超載。

圖3 優(yōu)化后的基坑圍護(hù)示意

土方開挖采用“退挖”的方式進(jìn)行階梯式開挖，一次性開挖至基坑底部。底道鋼支撐的取消，為土方開挖提供了足夠的作業(yè)空間。階梯共分為3 個，分別在0 m層結(jié)構(gòu)面和基坑內(nèi)各布置2 臺挖機(jī)。小挖機(jī)負(fù)責(zé)基坑內(nèi)的土方開挖，中型挖機(jī)負(fù)責(zé)將土方轉(zhuǎn)運(yùn)至渣土車上清運(yùn)出場。

5 現(xiàn)場施工[1-8]

5.1 土方開挖

捷運(yùn)通道部位圍護(hù)樁壓頂梁底部相對標(biāo)高為-2.68 m，施工時先將捷運(yùn)通道周邊土體統(tǒng)一卸至該標(biāo)高，然后在0 m層設(shè)置1 臺PC220挖機(jī)開始進(jìn)行土方開挖。PC220挖機(jī)首先為即將入坑的“住友200”型小挖機(jī)創(chuàng)造挖土施工作業(yè)面，待小挖機(jī)利用結(jié)構(gòu)梁吊放至基坑內(nèi)以后，PC220將小挖機(jī)開挖的土方傳遞至0 m層，最后由另一臺挖機(jī)將土方裝車外運(yùn)。

土方開挖按照從南向北的順序進(jìn)行，每一級階梯高差控制在2 m左右，階梯平臺寬度控制在5～6 m，階梯與階梯之間按照1∶1的比例放坡。開挖至通道北端無法分階梯放坡時，由小挖機(jī)進(jìn)行土方開挖收尾，PC220與小挖機(jī)通過“接斗”的方式進(jìn)行土方傳遞。土方開挖完成后，再利用結(jié)構(gòu)梁將小挖機(jī)吊出基坑。

5.2 現(xiàn)場道路布置

捷運(yùn)通道結(jié)構(gòu)位于1/G軸與2/G軸之間，而2/G與3/G軸之間為淺基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，即0 m層結(jié)構(gòu)梁板下方為原狀土層，該部位可用作0 m層挖機(jī)停放和渣土車進(jìn)出場道路（圖4）。

已開挖至坑底的部位及其以北10 m范圍內(nèi)為警戒區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)禁止出現(xiàn)任何施工荷載，包括行駛車輛、坑邊臨時堆放材料等，確保基坑安全。

5.3 加強(qiáng)墊層施工

土方施工時，每完成15 m的開挖，就需按照從南到北的順序立即依次進(jìn)行槽鋼對撐施工。對撐施工完畢后需在2 h內(nèi)完成墊層施工。墊層施工結(jié)束24 h后才可進(jìn)行后續(xù)土方開挖。墊層總厚度150 mm，混凝土等級C40。在墊層厚度中部位置，每隔1 根圍護(hù)樁設(shè)置1 道雙拼12#槽鋼對撐。

圖4 捷運(yùn)通道施工道路平面布置

6 實施效果

連廊捷運(yùn)通道部位由于周邊環(huán)境復(fù)雜，在取消底道鋼支撐的同時，在墊層中增加了12#槽鋼對撐，并且將混凝土墊層等級從原設(shè)計的C25提高到了C40。經(jīng)過方案優(yōu)化后，整個基坑工程至底板結(jié)束相對原設(shè)計工況節(jié)省工期近40 d，且節(jié)約了底道鋼支撐安裝及拆除費(fèi)用逾10 萬元。

由于土方開挖結(jié)束時值春節(jié)假期，為了保證基坑及既有結(jié)構(gòu)安全，基坑大底板趕在節(jié)前施工完畢。通過分析，對周邊承臺及其他既有結(jié)構(gòu)的監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，節(jié)前圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大側(cè)向位移為第26 號測點(diǎn)的15.1 mm，假期結(jié)束恢復(fù)施工時，該測點(diǎn)的測斜數(shù)值為15.6 mm，同時其他測點(diǎn)數(shù)值均不大于15.6 mm。

直至2014年3月10日捷運(yùn)通道結(jié)構(gòu)施工完畢，周邊圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向位移最大值為15.7 mm，周邊承臺水平位移最大為0 mm，承臺垂直位移最大為上浮4.40 mm，均滿足設(shè)計要求，達(dá)到了良好的效果。