大型站房基坑出土坡道設置及應用分析

張健，潘衛東

（中鐵建設集團有限公司 基礎設施事業部，北京 100040）

1 工程概況

京哈高鐵北京朝陽站站房工程，中央站房主體部分共3 層，其中地上為2 層、地下為1 層。工程效果見圖1。

圖1 北京朝陽站效果圖

工程東南側基坑部位設計有一處風道結構，此部位基坑支護形式為護坡樁+錨桿+鋼支撐。圍護樁直徑800 mm，間距1 500 mm；鋼支撐直徑609 mm，壁厚16 mm；冠梁800 mm×1 000 mm。樁間用噴細石混凝土C20 保護，面墻掛φ8 mm@200 mm×200 mm 鋼筋網片。風道部位基坑支護平面和剖面見圖2。

2 臨時出土坡道位置設置

出土坡道設置于基坑東南側。其中，東南側坡道利用風道部位的基坑支護樁+4 根鋼支撐（風道部位原設計圖紙為23 根）作為出土坡道的臨時基坑支護。支撐端頭設置封頭端板，支撐桿件法蘭螺栓需連接完好［1］。

利用風道部位作為出土坡道，優點是占用場地少，并且有鋼支撐及護坡樁作為基坑支護形式，出土坡道部位的安全性更加有保障。

圖2 風道部位基坑支護

3 臨時出土坡道設計及施工

3.1 臨時坡道與排風道施工基坑支護區別

將風道部位作為臨時的土方坡道，與正式風道部位基坑支護及土方開挖存在2處區別：

（1）在Ⅲ-22軸/（1/I-G軸—3/I-G軸）覆蓋范圍內的土方挖出1∶6 坡度的土坡并鋪鋼板，作為土方、材料及混凝土泵車的運輸通道。

（2）鋼支撐只施工4根（土方開挖前對水平支撐位置、標高進行質量驗收），原設計是23根［2］。

3.2 臨時坡道設計及施工

工程按照原設計，風道部位基坑支護為混凝土護坡樁，直徑800 mm，間距1 500 mm。鋼支撐共計23根。采用永臨結合的施工理念，在利用該部位作為出土坡道時，可以將風道部位的土方只挖除1 255 m3，形成一個1∶6的坡道。并且該階段由于土方沒有按照風道原設計圖全部挖除，故只需要進行4道鋼支撐的安裝（原設計圖為23根），即可保證出土坡道部位基坑的安全與穩定。

東南側出土坡道（即風道部位）平面和剖面見圖3，風道部位作為臨時出土坡道現場見圖4。

圖3 東南側出土坡道

圖4 風道部位作為臨時出土坡道現場

3.3 臨時坡道鋼支撐優化設計與施工

3.3.1 鋼支撐原設計

原設計圖中：鋼支撐采用Q235B 級鋼托板，兩側鋼托板鋼板尺寸為900 mm×100 mm×200 mm×16 mm（梯形截面），下面鋼托板鋼板尺寸為900 mm×200 mm×16 mm。鋼支撐與冠梁節點原設計和原剖面見圖5。

3.3.2 鋼支撐節點優化設計

鋼支撐節點優化設計：下掛式+鋼絲繩栓掛的方式與風道部位冠梁連接。

優化后設計：采用下掛鋼板與鋼支撐焊接（滿焊），并且采用鋼絲繩栓掛在鋼支撐與冠梁預埋環上，保證鋼支撐不下落。優化設計的鋼支撐部位剖面和節點大樣見圖6，鋼支撐下掛板+栓掛鋼絲繩與冠梁連接見圖7。

3.3.3 鋼支撐安裝

圖5 鋼支撐與冠梁節點

（1）臨時出土坡道設置4道鋼支撐。作業前檢查起重吊裝所使用的起重機滑輪、吊索、卡環等，確保其完好［3］。

（2）材料進場按要求送檢。特別強調：鋼支撐需要做探傷試驗，高強螺栓必須送檢［4］。

（3）配齊所需的支撐及墊塊等材料，并將鋼管裝配到設計長度，待冠梁混凝土強度達到80%后安裝。

（4）鋼支撐安裝采用1 臺16 t 汽車吊，布置在風道基坑上東側，距離基坑4 m之外。

（5）鋼支撐先預拼至設計長度，每根支撐設置1個活絡端頭，根據順序分段架設鋼支撐。用汽車吊整根吊起鋼管支撐。

（6）鋼支撐吊裝到位拼裝完成后，在活絡端頭中鍥緊墊塊，電焊焊接牢固，并施加設計預應力，確保鋼支撐對頂牢固，解開起吊鋼絲繩，完成該根支撐安裝。

圖6 優化設計的鋼支撐節點部位

圖7 鋼支撐下掛板+栓掛鋼絲繩與冠梁連接

（7）預應力施加。鋼支撐吊裝到位，不要松開吊鉤，將預拼裝好的鋼管支撐放在牛腿上。預應力加設根據設計值采用1臺液壓千斤頂，通過壓力表讀取預應力值，當壓力讀數與需要加設的預應力值相符時，穩定千斤頂壓力，在活動端打設鋼楔限位，完成支撐預應力加設［5］。

鋼支撐的允許偏差應符合以下規定：①支撐兩端的標高差不大于20 mm 及支撐長度的1/600；②支撐撓曲度不大于支撐長度的1/1 000；③支撐水平軸線偏差不大于30 mm；④支撐中心標高及同層支撐頂面的標高差為±30 mm［6］。

4 出土坡道完成后續施工

基坑土方施工完成，臨時出土坡道收坡，正式風道基坑支護及結構開始施工：風道部位的土方按照設計圖全部挖除，采用挖土機分臺階倒運土方，最后收坡采用大臂挖機挖出土方（見圖8）。土方臨時性堆土，距離基坑2 m以外，以確保邊坡穩定［7］。

圖8 風道部位收坡

隨著風道部位土方工程的施工，鋼支撐也由臨時出土坡道階段的4 根按照設計圖完成剩余19 根安裝。風道部位結構見圖9。

嚴格關注排風道部位作為出土坡道出入口基坑兩側的沉降及位移觀測［8］。

鋼支撐監測包括內力監測及位移監測，監測頻率考慮在基坑工程的不同施工階段以及根據周邊環境、自然條件的不同變化，開挖時每天監測1 次，以后每3～5 d監測1次［9］。

圖9 風道部位結構

經過數據分析可知在2019 年11 月20 日—2020 年2 月26 日期間，臨時坡道基坑兩側沉降及位移數據滿足要求，沒有超出限制。

鋼支撐拆除：拆除時，先吊住鋼支撐，并在管端千斤頂座上設置千斤頂，操作千斤頂逐步給管撐卸荷，在完全卸荷后，拆除管端與腰梁之間的鋼斜楔；然后給千斤頂減壓并在完全放松后移走千斤頂；最后將管撐吊起，并撤離現場［10—11］。

5 結束語

北京朝陽站利用風道部位作為基坑出土坡道，利用支護樁+鋼支撐（只做4 根鋼支撐）作為基坑土方坡道臨時支撐，提高了安全性。鋼支撐與冠梁連接節點部位的優化保證了支撐體系的穩定性，且施工方便。

土方任務完成后，風道部位開始按照正式風道基坑支護及結構設計圖繼續施工：即土方收坡，按設計圖間距1.5 m繼續安裝剩余19根鋼支撐。該施工方法在大型站房基坑施工中具有一定推廣意義。