加強墊層代替底道支撐在上海浦東機場T1航站樓改造工程基坑施工中的應用

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1 工程概況

上海浦東國際機場T1航站樓流程改造工程建筑安裝施工總承包工程，施工區域位于浦東機場T1航站樓主樓和長廊內以及主樓與長廊之間的中庭區域。其中旅客捷運系統土建預留工程主要包括車站結構、區間結構及工作井結構，區間結構又分為連廊段、渡線段和設備段3 個部分。

連廊段結構分為東、西2 條相互獨立的地下捷運通道，每條通道長59 m，寬5.6 m，均由厚650 mm的底板、厚600 mm的側墻和厚600 mm的頂板構成，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、西側均為上部結構淺基礎承臺。扣除6 m層結構主梁高度后，捷運通道上方0 m層結構與6 m層結構之間的凈空僅為4 m左右（圖1）。

圖1 連廊段捷運通道與建筑位置關系示意

連廊段捷運通道圍護利用0 m層結構梁作為基坑首道支撐，同時在基坑深度中部位置設置了1 道Φ609 mm鋼支撐作為底道支撐。

連廊區域采用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。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 連廊段捷運通道圍護設計示意

2 圍護結構現場工況及設計工況

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

根據設計工況要求，基坑施工按照以下順序進行：施工0 m層結構梁→待0 m層結構梁達到設計強度后，土方開挖至鋼支撐底部→設置鋼圍檁，安裝鋼支撐→繼續開挖至基坑底部→及時施工混凝土墊層和底板→待底板達到設計強度后，拆除鋼支撐→施工捷運通道側墻和頂板

3 捷運通道結構施工難點

若按照原設計工況，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，長臂挖機無法操作，因此必須先挖后撐。但由于環境比較惡劣導致圍護樁基侵入結構比較普遍，導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械一步安裝到位，需要搭設排架進行配合，從而完全按照設計工況進行整個基坑施工的實際流程為：

土方開挖→鑿樁→搭設排架→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→施加預應力→排架拆除→墊加預應力→排架拆除→墊層澆筑→防水層及保護層施工→施工底板（基坑最不利工況結束）→施工側墻、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 捷運通道結構施工部署

為保證捷運通道順利施工，結合捷運通道結構周邊的上部結構施工工況，現場采取了一系列綜合施工措施。

首先經過方案優化，現場采用加強墊層代替底道鋼支撐的方案，具體施工流程為：土方開挖→澆筑加強墊層→鑿樁→防水層及保護層施工→施工底板（基坑最不利工況結束）→施工側墻、頂板

由于取消了鋼支撐，在土方開挖到設計標高后，至底板施工完成并達到設計強度之前，壓頂梁至基坑底部之間的土體側壓力幾乎全部由圍護樁體承受，這對于確保基坑安全是較為不利的。同時西側捷運通道結構施工時正值春節，即基坑將暴露長達近20 d，若不采取有效措施，那么確保基坑安全便無從談起。因此經過與設計人員的密切溝通后，決定在原設計厚150 mm、C25素混凝土墊層內部沿東西方向設置雙拼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約材料，每隔1 根圍護樁設置1 道槽鋼對撐，槽鋼兩端與圍護樁體頂牢（圖3）。

經過方案優化后，整個基坑工程至底板結束相對原設計工況節省了大量工期，節約了底道鋼支撐安裝及拆除費用，同時確保了通道底板在春節前施工完畢，最大程度保證了春節期間的基坑安全。

為了配合該施工流程，在捷運通道土方開挖施工前，先對通道范圍周邊土方進行卸載，以盡量減小圍護樁體一側的土體側壓力。同時在已開挖至基坑底部區域的周邊10 m范圍內，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 優化后的基坑圍護示意

土方開挖采用“退挖”的方式進行階梯式開挖，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空間。階梯共分為3 個，分別在0 m層結構面和基坑內各布置2 臺挖機。小挖機負責基坑內的土方開挖，中型挖機負責將土方轉運至渣土車上清運出場。

5 現場施工[1-8]

5.1 土方開挖

捷運通道部位圍護樁壓頂梁底部相對標高為-2.68 m，施工時先將捷運通道周邊土體統一卸至該標高，然后在0 m層設置1 臺PC220挖機開始進行土方開挖。PC220挖機首先為即將入坑的“住友200”型小挖機創造挖土施工作業面，待小挖機利用結構梁吊放至基坑內以后，PC220將小挖機開挖的土方傳遞至0 m層，最后由另一臺挖機將土方裝車外運。

土方開挖按照從南向北的順序進行，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，由小挖機進行土方開挖收尾，PC220與小挖機通過“接斗”的方式進行土方傳遞。土方開挖完成后，再利用結構梁將小挖機吊出基坑。

5.2 現場道路布置

捷運通道結構位于1/G軸與2/G軸之間，而2/G與3/G軸之間為淺基礎結構，即0 m層結構梁板下方為原狀土層，該部位可用作0 m層挖機停放和渣土車進出場道路（圖4）。

已開挖至坑底的部位及其以北10 m范圍內為警戒區域，該區域內禁止出現任何施工荷載，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行槽鋼對撐施工。對撐施工完畢后需在2 h內完成墊層施工。墊層施工結束24 h后才可進行后續土方開挖。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 根圍護樁設置1 道雙拼12#槽鋼對撐。

圖4 捷運通道施工道路平面布置

6 實施效果

連廊捷運通道部位由于周邊環境復雜，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計的C25提高到了C40。經過方案優化后，整個基坑工程至底板結束相對原設計工況節省工期近40 d，且節約了底道鋼支撐安裝及拆除費用逾10 萬元。

由于土方開挖結束時值春節假期，為了保證基坑及既有結構安全，基坑大底板趕在節前施工完畢。通過分析，對周邊承臺及其他既有結構的監測數據發現，節前圍護結構最大側向位移為第26 號測點的15.1 mm，假期結束恢復施工時，該測點的測斜數值為15.6 mm，同時其他測點數值均不大于15.6 mm。

直至2014年3月10日捷運通道結構施工完畢，周邊圍護結構側向位移最大值為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，均滿足設計要求，達到了良好的效果。