局部加強型的整體換撐技術研究

孟憲忠 周 睿 熊 壯 胡志軍 于志剛

1. 中建一局集團第五建筑有限公司 北京 100024；2. 臺州銀泰置業有限公司 臺州 318000

1 工程概況

某項目工程位于杭州市錢江新城核心CBD區塊，總建筑面積約9.97×104m2，主體結構為鋼結構和鋼筋混凝土結構的混合結構。工程基坑平面形狀為不規則三角形，圍護結構采用地下連續墻加3道水平支撐的形式（圖1），基坑設計開挖深度為-16.60 m，局部深度約-19.60 m?；游鱾葹橐呀ń蓞^體育場，基礎采用φ550 mm預應力管樁，樁長14～15 m，懸于坑底以上；基坑南側緊鄰水岸帝景住宅樓，其底板面標高-6.92 m，采用鉆孔灌注樁基礎；基坑東側為錢塘江，東北方向為京杭大運河，水力補給豐富。工程周邊環境復雜多變，特別是西側體育館基礎懸于坑底以上，安全性要求極高。

圖1 深基坑平面

2 工程重難點

根據工程特點，為增大保險系數，增加與相鄰建筑之間距離，減小基坑面積，設計上調整地下連續墻位置，將原設計與外墻距離900 mm改為距離100 mm（圖2、圖3），造成常規的換撐方式無法實施。因此，基坑施工重點為：

圖2 原兩墻間距900 mm

圖3 兩墻間距改為100 mm

1）周邊地質條件復雜多變，換撐和拆撐的施工對基坑安全至關重要。

2）地下連續墻與外墻相距僅100 mm，給施工帶來了難度，因此換撐的選擇尤為重要。

3）為了保證荷載的有效傳遞，應對汽車坡道、洞口等薄弱部位進行加強處理。

4）墻體超高，局部高度達到7 m，普通設置排架對頂的單面支模方式，無論是從施工效果還是從成本控制上，都很難滿足要求。

5）外墻防水體系，不論是防水材料還是防水保護層的選擇，都異常關鍵。

3 關鍵技術

3.1 受力模型分析及換撐整體思路

通過模型對比分析（圖4、圖5），為減少無支撐高度，改變普通換撐構件點、線的形式為面的形式，經過周密計算，在地下連續墻與結構外墻間空隙直接采用厚100 mm素混凝土填實作為工程的整體換撐（圖6），對于汽車坡道、局部洞口等薄弱部位，采取增加臨時梁板構件作為加強處理，形成局部加強型整體換撐技術。該技術簡化了施工流程，降低了施工難度，避免了肥槽回填土的質量通病，同時降低了地下連續墻漏水風險[1-3]。

圖4 點、線換撐受力模型示意

圖5 面換撐受力模型示意

圖6 設計整體換撐做法示意

坡道等部位局部加強采用700 mm×700 mm臨時鋼筋混凝土內支撐，頂標高同結構樓板，相應坡道傳力換撐梁、樓板混凝土澆筑完成并達到設計強度后才能夠拆除相應臨時內支撐。

3.2 施工重點

為保證整體換撐的實施，外墻模板采用單面支模方式，施工中通過在地下連續墻鋼筋上焊接止水螺桿形成單面支模的方法，一方面有效保證了整體換撐體系的形成，另一方面將地下連續墻與外墻形成整體受力體系，降低邊坡水土側壓力的影響，增加安全系數。

3.2.1 施工流程

地下連續墻鋼筋剔鑿→焊接止水螺桿→填實螺桿眼→基層順平→外墻防水施工→外墻鋼筋綁扎→外墻模板支設→整體換撐及外墻混凝土澆筑→拆模養護→施工完畢

3.2.2 施工要點

1）地下連續墻鋼筋剔鑿：螺桿眼的剔鑿必須準確到位，剔到剛好露出墻筋為止，嚴禁剔不到位或者剔得過深，避免二次施工。

2）焊接止水螺桿：止水螺桿的焊接應滿足要求的焊接長度，即焊接長度不小于100 mm，如圖7所示，并且要保證焊縫飽滿、焊接牢固。

3）螺桿眼填實：止水螺桿焊接完畢后，要用細石混凝土將之前剔鑿的螺桿眼填實，對于剔鑿較深的孔洞要進行2～3遍抹灰，以達到預期目標。

4）基層順平：螺桿眼填實后，將地下連續墻上的泥沙處理干凈，抹上厚30 mm 、1∶3的水泥砂漿并找平，使地下連續墻具備防水基層條件（圖8）。

圖7 止水螺桿焊接長度示意

圖8 基層順平

5）防水施工：為了解決普通單面支模無法滿足特定條件下防水施工的問題，施工中采用CPS反應黏結型外墻穿透式防水的施工方式來保證外墻的防水效果，具體做法為在有止水螺桿的部位增設1道200 mm×200 mm的防水卷材附加層，兩層防水形成封閉狀態，防水開口部位及止水螺桿根部用與防水卷材同種材質的密封膏嵌縫密封，外側在止水螺桿的根部安放橡膠止水環（圖9）。

圖9 外墻單面支模及防水施工示意

6）外墻鋼筋綁扎：外墻防水施工完成后，進行墻體鋼筋綁扎，為了保證地下連續墻與外墻之間100 mm間距的整體換撐，采取在止水螺桿上焊接定位筋的措施控制鋼筋偏位，鋼筋綁扎完成后撕掉防水卷材上的保護層（圖10）。

圖10 鋼筋定位措施

7）模板支設：為保證整體換撐時混凝土的澆筑質量，內側模板面板采用厚18 mm覆膜多層板，后背3道木方以確保模板剛度，第1道為50 mm×100 mm豎向木方與模板固定做成定型模板，間距300 mm；第2道為100 mm×100 mm橫向木方，間距300～500 mm；第3道為50 mm×100 mm豎向木方，間距500 mm。外墻模板支設過程中，應嚴格控制底口模板，嚴防跑模，模板小口應低于外墻導墻100 mm，下邊沿墻長度方向釘100 mm×100 mm木方。同時為防止模板上浮，采用上口與圍檁梁反頂的措施（圖11）。

圖11 模板抗浮措施

8）整體換撐及外墻混凝土澆筑：混凝土澆筑過程中需嚴格控制分層高度，降低模板側壓力；避免施工荷載對側模的影響，混凝土振搗時間不得過長；控制澆筑時間，避免冷縫產生[4,5]。

3.2.3 換撐體系的流水施工

局部加強整體型換撐的施工順序應按照支撐梁的布置圖，將地下室對應劃分成區域進行流水換撐，并采用先角撐后對撐的換撐方式進行施工（圖12）。

圖12 換撐施工平面布置示意

施工中采用對應支撐梁分區域流水跳挖、加強基坑監測、控制拆撐速度等措施來調整施工、控制基坑變形和減少對周邊土體的擾動。變形監測等數據顯示，基坑及相鄰建筑的變形均在可控范圍之內。

3.2.4 內支撐拆除

各流水段基礎底板（樓板）澆筑完畢并達到設計強度的80%時即可進行支撐梁的拆除施工，根據施工流程要求，拆除時人工加風鎬機先將支撐與圍檁梁打斷，然后用鎬頭機拆除支撐梁，同時人工拆除圍檁梁。人工破碎時先將鋼筋外面的保護層混凝土剝除，將鋼筋剝出來，用氧氣乙炔將支撐梁上面及兩側梁鋼筋和箍筋割掉（支撐梁底部鋼筋暫時保留，待支撐梁全部破碎完后再割除），再從梁中間打斷，然后再把支撐梁全部破碎。拆除時應注意對臨時內支撐范圍內的樓板等已施工部位做好成品保護措施。

4 質量保證措施

1）按先角撐后對撐的順序進行施工，并保證局部和整體施工質量；

2）相應坡道傳力換撐梁、樓板混凝土澆筑完成并達到設計強度后才能夠拆除相應臨時內支撐，嚴格控制拆除時間，避免強度沒有達到要求就拆除臨時內支撐；

3）各流程相互配合，采取分步、分段式施工，每一步、每一段施工后都要進行驗收，并且保證在驗收合格后才進行下步、下段施工；

4）施工過程中質檢員應隨時、有序地進行防水層質量檢查，如發現有破損、扎破的地方要及時組織人員進行正確、可靠的修補，避免隱患的產生；

5）單面支模支撐體系中應在地錨旁鑲插1根φ25 mm的鋼筋，以使鋼筋和地錨可靠固定，防止立桿發生移位；

6）不得在已驗收合格的防水層上打眼砸洞，所有預埋件均不得后鑿、后做；混凝土宜分層澆筑，振搗棒振搗時應快插慢拔，由低到高進行；

7）嚴禁在雪天、五級及以上大風天、環境溫度低于5 ℃時進行高分子卷材鋪設施工，若施工中途遇下雨、下雪，應做好已鋪貼卷材周邊的防護工作[6-8]。

5 結語

本工程采用面換撐的方式代替常規構件點、線換撐形式，解決了操作面狹小情況下的換撐施工的難點，提高了基坑施工安全性，并避免了普通換撐體系下肥槽回填土引發的質量通病，為該環境下的基坑圍護設計及施工提供了可靠的依據；此外，為保證局部加強型整體換撐形成而采用的地下室外墻單面支模加CPS反應黏結型外墻穿透式防水的做法，一方面保證了地下室結構外墻外觀平整、無脹?，F象，另一方面也使外墻防水得到了有效的保證。