大型地下停車庫施工方案優化及工程實例

林夢凱，李海蓮

(蘭州交通大學，甘肅蘭州 730070)

0 引言

某地下停車庫工程面臨著“優化方案，加大投入，科學組織，縮短工期”的施工要求。該工程施工單位在主體結構的設計單位、監理單位、基坑圍護設計單位的協助和指導下，組織工程技術人員，對施工方案進行優化設計，以實現在工程總造價不增加的前提下，縮短施工工期。

1 工程概況

1.1 主體工程概況

該大型地下停車庫主體工程是由兩層地下室組成的鋼筋混凝土框架-剪力墻結構，總建筑面積為30 224,14 m2,主體建筑高度為8.25 m，其功能布局為地下停車庫。地下一層占地面積15 323.54m2。地下停車庫建成后，上面恢復原來的中心花園。該地下停車庫的西側為另一地下停車庫，是一高層居民住宅小區工程的地下建筑部分，是由兩層地下室組成的鋼筋混凝土框剪結構，地下室建筑總面積7 673.03 m2，高度為10.95 m，底層占地面積3 245.16 m2。地下停車庫建成后，才能開始上部25層主樓的建設。

1.2 設計基坑圍護工程概況

圍護的基坑由住宅小區項目和中心花園地下停車庫兩個兩層地下室組成。基坑面積20 250.4m2，開挖深度為12.75 m（承臺位置開挖深度大于12.75 m）。根據該場地的地質水文條件，采用支護結構和沖（鉆）孔灌注樁+高壓旋噴樁止水帷幕+兩道鋼筋混凝土水平內撐。

工程圍護樁為沖（鉆）孔灌注樁，其樁徑為Φ1000@1300，Φ1200@1400，樁長約20 m，共有圍護樁527根，其中，中心花園382根，住宅小區145根。水平支撐系統的立柱共有120根，其中，中心花園93根，住宅小區27根，采用直徑Φ1000沖（鉆）孔灌注樁上接鋼格構柱，樁身有效長度不小于25 m或柱端進入中風化巖層不小于1 m。

鋼筋混凝土水平內支撐第一道內支撐圈梁（鎖口梁）設置在標高±0.0 m處，第二道內支撐腰梁的自重由預應力錨索傳遞到第一道內支撐的圈梁上設置在標高-5.0 m處，兩道水平內支撐的鋼筋混凝土通過傳力帶分別與圈梁、腰梁連接。

高壓旋噴樁：圍護樁樁身混凝土強度達到設計要求后開始止水高壓旋噴樁施工，旋噴樁樁徑為Φ600，樁中心距為1 300mm/1 400mm，樁長與圍護樁等長。

土方開挖過程，必須做好基坑降排水措施及止水措施，并對基坑邊坡和水平內支撐體系實施監測。

1.3 工程施工的主要內容

作為臨時工程的基坑圍護工程，其主要內容有：圍護灌注樁施工，高壓旋噴樁施工，兩道鋼筋混凝土水平內支撐施工，兩道鋼筋混凝土水平內支撐的高空作業拆除與外運等。

主體結構工程主要項目有：土方開挖工程，防水工程，承臺與底板鋼筋混凝土工程，地下二層柱、墻鋼筋混凝土工程，地下一層樓板鋼筋混凝土工程，地下一層柱、墻鋼筋混凝土工程，地下室頂板鋼筋混凝土工程，裝飾裝修工程，水電安裝工程，消防工程等。

由于工地現場施工范圍內地基地質較差，基坑圍護面積20 250.4 m2,基坑開挖深度為12.75 m，基坑圍護工程所占總造價的比重較大，基坑圍護的主要工序所占的施工工期比重也較大。

1.4 原方案優缺點

優點：

已經通過設計論證，安全可靠，側墻與柱澆筑一次到頂。

缺點：

（1）5 000 m3鋼筋混凝土結構數量較大，投資較大，施工周期長（其中制作需要約80 d，拆除需要約 80 d）。

（2）對環境污染較大，有噪聲、揚塵和固體廢棄物等。

（3）拆除桁架水平內支撐是屬于高空作業，存在安全隱患。

（4）拆除中間臨時支撐時，會造成圍護樁體系應力突變（重分配）的不利工況。

2 優化施工方案，加快進度的思路

根據相關要求，在不增加總造價的前提下，加快施工進度，縮短工期。這個“不增加總造價”的前提，在客觀上要求，必須優化施工方案，減少臨時措施（或代替），才能縮短施工工期。然而，住宅小區項目地面以下有大量舊樓基礎未拆除，其中，原有大樓樁基44根舊樁與該項目住宅小區地下室基礎樁基重合，還有大量的圈梁、底板等基礎鋼筋混凝土結構物。這些廢舊結構物的處理使施工工期的縮短難上加難，而且還需要加大費用。

為加快進度，施工單位多次與主體結構設計單位和基坑圍護設計單位溝通，深刻領會設計意圖，認真分析工程的主體結構和基坑支護的特點，借鑒國內軟土地基多層地下室逆作法施工的成功經驗，通過科學的計算，提出以下三個優化建議：

（1）將住宅小區基坑內支撐由原設計的鋼筋混凝土支撐改為鋼結構支撐，地下車庫結構按照順作工法進行；中心花園取消原設計的鋼筋混凝土支撐，先施作部分梁板做支撐，地下車庫結構按中順邊逆的工法施工。

（2）將住宅小區和中心花園基坑原設計鋼筋混凝土支撐改為鋼結構支撐，結構布置與原設計相一致。

（3）住宅小區采用地面一層與地下一層做轉換層，地上高層結構由底層向頂層順次施作，地下車庫則按地面向地下施作，兩者可同時施工；中心花園取消原設計的鋼筋混凝土支撐，先施作部分梁板做支撐，地下車庫結構按中順邊逆的工法施工。

3 中心花園地下停車庫逆作法

中心花園地下車庫主體結構施工與基坑支護施工相結合的“中順邊逆”施工方法，確保在總造價不增加和圍護結構安全絕對有保障、主體結構不變更的前提下，加快施工進度，縮短工期。

中心花園地下停車庫“中順邊逆法”施工，就是在原設計基坑圍護“沖(鉆)孔灌注圍護樁+兩層鋼筋混凝土內支撐+止水帷幕”的基礎上優化為“沖(鉆)孔灌注樁+兩層主體結構梁板（周邊部分）+止水帷幕”基坑圍護與主體結構同時進行的新方案，水平內支撐是以周邊部分的主體結構梁板代替原來的鋼筋混凝土水平內支撐。

采用新的基坑支護和土方開挖方案有以下優點：

（1）用主體結構梁板代替基坑內的鋼筋混凝土水平內支撐體系，大大減少了臨時鋼筋和混凝土等建筑材料，同時也節約了資金；

（2）減少了鋼筋混凝土內支撐施工作業的時間和拆除的時間；

（3）減少了因拆除、外棄混凝土廢料對環境的污染（噪聲、揚塵和固體廢棄物等）；

（4）減少了拆除桁架水平內支撐高空作業的安全隱患；

（5）避免了拆除中間臨時支撐造成圍護樁體系應力突變（重分配）的不利工況。

4 中心花園地下停車庫逆作法主要施工方法

4.1 逆作法施工的工藝流程（見圖1）

圖1 逆作法施工的工藝流程圖

4.2 中心花園地下室施工

4.2.1 工程樁、圍護樁施工、高壓旋噴樁

工程樁：與原方案相同；

圍護樁：與原方案基本相同；

高壓選噴樁：與原方案相同。

4.2.2 中間支撐柱

中間支撐柱選用與原設計方案相同的格構柱，基礎利用部分工程樁，格構柱跟部嵌入灌注樁內（澆灌樁混凝土前嵌入）。共布設10.05 m的鋼格構柱178根。

4.2.3 首層梁板底以上土方開挖

土方開挖至板底下0.5m。

4.2.4 首層逆作梁板結構

梁板支模將模板直接支在處理好的土方開挖面上，土方面上應鋪設300 mm的砂墊層，平整振實，上鋪枕木作為底模的擱柵，以擴大基底支承面積。首層梁板結構根據主體結構圖進行施工，周圍與圍護樁圈梁通過傳力帶連接，與住宅小區交接處無圍護樁，則通過傳力帶與住宅小區支撐系統連接。

逆作梁板預埋錨固鋼筋：在剪力墻和柱的位置，要預埋錨固插筋，預留鋼筋要保證施工縫足夠鋼筋搭接長度。

預留供工作澆灌混凝土直徑Φ100～150 mm的振搗孔，還必須在墻柱混凝土澆灌前預埋壓力注漿管，以便對施工縫隙和混凝土收縮能產生的縫隙進行壓力灌漿。（梁板強度達到90%后才進入下一步工序）

4.2.5 地下一層梁板以下土方開挖

地下一層梁板以下土方開挖至地下一層地板以下0.5 m，承臺依設計開挖。

4.2.6 地下一層逆作梁板混凝土結構施工

方法與首層逆作梁板結構施工相同。

4.2.7 土方開挖到基底

土方開挖至底板基礎底層，承臺土方開挖依設計施工。

4.2.8 主體結構正作施工

主體結構正作施工按正常施工順序進行。

5 優化建議方案比較（見圖2、圖3)

圖2 方案一支撐示意圖

圖3 方案二支撐示意圖

6 結論

該工程其關鍵工程（即：控制工期的工程）主要有鉆孔樁、內支撐，以及挖土施工。為提前工期必須從這三個方面考慮。其中，由于挖土由于受運土限制，優化空間不大，主要考慮鉆孔樁及內支撐的施工工期的優化，如改變內支撐形式，加快工期，若樁基變為單樁單柱，可大大加快施工周期。

綜上所述，采用方案一，即將住宅小區基坑內支撐由原設計的鋼筋混凝土支撐改為鋼結構支撐，地下車庫結構按照順作工法進行；中心花園取消原設計的鋼筋混凝土支撐，先施作部分梁板做支撐，地下車庫結構按中順邊逆的工法施工。經過對上述工程的實踐，工程采用逆作法施工，比順作施工減少了三個月的施工時間，減少了深基坑施工對周圍環境的影響，收到了良好的社會效益和經濟效益。

[1]劉國彬,王衛東.基坑工程手冊[M].北京:中國建筑工業出版社,2009:16-26,124-130.

[2]GB50497-2009,建筑基坑工程監測技術規范[S].

[3]孫立寶,章學軍.逆作法在地下工程施工中的應用[J].建筑技術,2013:513-516.

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