深基坑肋墻換撐施工技術

周圣平 邱承雙 周嘉斌 余愛敏 孫宇軒

中建三局集團有限公司（滬） 上海 200129

隨著我國城市化發展，舊城改造項目逐漸增多，此類項目一般均為深基坑且基坑周邊環境異常復雜，地下管線、地鐵設施、周邊淺基礎建筑物對深基坑施工帶來的變形影響更加敏感。考慮到地鐵、管線等單位基于基坑變形控制的嚴格要求[1]，基坑圍護設計、施工往往采用“基坑分坑，分區開挖，分區施工”這一模式[2]。這種模式的地下室施工周期較長，更容易被重要社會活動、重大交通管制等因素影響，若停工前未形成結構底板，停工期間的承壓水降水施工、基坑累積變形將對周邊環境造成嚴重影響。

為降低上述情況發生的概率，結合現場實際情況，我們采用了一種肋墻換撐施工技術，取代了傳統的中樓板傳力帶換撐方式。在Ⅰ區分坑基坑設置肋墻換撐，施工完地下室中樓板后，即可開挖相鄰Ⅱ區分坑的二層土方，使得Ⅱ區分坑的底板封閉時間與春節錯開，合理地壓縮了工期，滿足了周邊環境的保護要求。

本文結合了項目實際施工情況，對這種肋墻換撐施工技術進行總結，以期為后續類似工程提供參考依據。

1 工程概況

1.1 工程及地質簡介

上海瑞虹新城10號地塊發展項目位于上海市虹口區，鄰近地鐵4號線，地下室共4層，基坑面積約37 000 m2，大面開挖深度19.0 m，局部深坑開挖深度24.0 m。基巖面被第四系沉積土覆蓋，主要有黏土層、砂土層、粉土層、淤泥質黏土層等土層。

1.2 基坑施工方案

本工程基坑共分為2 個分坑，分坑面積分別為21 900 m2（Ⅰ區）、15 300 m2（Ⅱ區），原設計工況為Ⅰ區基坑優先施工，施工至±0 m后，再開挖Ⅱ區基坑。

根據原設計工況，在模擬施工組織過程中發現，Ⅱ區基坑降承壓水、開挖施工將跨越春節，春節前不能形成底板，基坑跨越春節的暴露時間、降承壓水時間過長，對周邊道路、管線、房屋、地鐵設施造成威脅。

考慮到上述不利情況，我們決定采用肋墻換撐施工技術，在基坑Ⅰ區一側中隔墻位置設置肋墻換撐，取代了傳統的中樓板傳力帶換撐方式。調整基坑施工工況，在Ⅰ區施工完B2層板后，開始開挖Ⅱ區二層土方，成功將Ⅱ區底板施工周期提到春節前。

2 工藝原理

肋墻換撐自上而下設置于Ⅰ區地下室底板至首層樓板下方的高度范圍內（圖1、圖2），采用混凝土剪力墻，與Ⅰ區地下室結構一同澆筑，通過與地下室底板、地下室主體結構、中隔墻的可靠連接，形成有效的支撐體系，承受Ⅱ區支撐傳遞的荷載。整個體系受力明確，肋墻位置靈活可控，解決了相鄰Ⅱ區分坑的第1、2、4道支撐傳力問題。

圖1 中隔墻肋墻平面布置示意

圖2 中隔墻肋墻剖面

在計算過程中，假定換撐肋墻與地下室樓板連接處為固端，以Ⅱ區分坑支撐最大軸力值作為荷載，作用在分隔墻上，對換撐肋墻進行承載力計算。

因肋墻與地下連續墻通過植筋連接，除按剪力墻模式計算外，還以T形截面梁進行復核，按2種模式對比后的最不利情況進行配筋設計，確保理論驗算安全可靠。

3 工藝特點

3.1 分坑施工提前插入，大幅節約工期

基坑分坑的原做法為：待Ⅰ區分坑地下室頂板施工完畢，Ⅰ區分坑地下室樓板與中隔墻形成可靠連接后，方可開挖Ⅱ區基坑。

當采用肋墻換撐后，Ⅰ區分坑地下室中樓板（B2層樓板）施工完成后，肋墻便與中隔墻、地下室主體結構一起，對相鄰Ⅱ區分坑形成可靠支撐，這使得Ⅱ區分坑的土方開挖等施工工作提前插入。

3.2 肋墻與結構同步施工，不占用關鍵線路工期

肋墻與結構同步進行，肋墻位置的底板預留插筋，中隔墻位置進行植筋，并隨結構逐層施工，不占用關鍵線路工期。

3.3 肋墻傳力穩定可靠、施工便捷

肋墻由底板到地下1層，整個受力由鄰區支撐傳遞給肋墻，肋墻傳遞給各層梁板及底板，各層結構共同受力，換撐受力更為穩定。采用成熟的鋼筋混凝土施工工藝，操作簡便，安全可靠。

3.4 縮短工期、減小基坑變形

采用此技術有效地縮短了基坑的總體施工時間，利用“時空效應[3-4]”原理及技術措施[5-8]，減小基坑變形，保護周邊建（構）筑物。

4 工藝流程

4.1 I區第4道支撐拆除及地下4層結構（含肋墻）施工

換撐肋墻與地下室4層結構同步進行施工（圖3）。

圖3 地下4層結構（含肋墻）施工示意

肋墻與底板連接處預留插筋，肋墻與分隔墻連接位置進行植筋處理，確保肋墻與結構連接牢固。

4.2 I區第3道支撐拆除及地下3層結構（含肋墻）施工

換撐肋墻與地下室3層結構同步施工（圖4），墻身兩側及墻端范圍內進行樓板鋼筋加強和樓板附加鋼筋施工。

圖4 地下3層結構（含肋墻）施工示意

肋墻應盡量避開人防口部、墻柱、格構柱部位，在確保施工便利性的同時，也避免后期換撐肋墻拆除過程中對主體結構造成損傷。當肋墻與人防口部、剪力墻等部位形成密閉空間時，為確保人員進入，可在肋墻處留設門洞，并在洞口處采用水平型鋼支撐。

4.3 I區第2道支撐拆除及地下2層結構（含肋墻）施工

待Ⅰ區B2板完成后，Ⅰ區繼續進行B1層結構施工，Ⅱ區分坑開始2層土開挖及支撐施工。為保證Ⅱ區支撐軸力的有效傳遞，Ⅰ區換撐范圍的肋墻結構優先施工，肋墻范圍內B1板不晚于Ⅱ區第2道支撐形成。

4.4 I區分坑地下1層肋墻換撐施工

當Ⅰ區B1板完成面積逾50%（優先施工鄰近中隔墻處的地下結構），且該范圍內主體結構B1板混凝土強度達到設計強度80%后，Ⅱ區開挖第3層土方并施工第3道支撐。

4.5 I區分坑第1道支撐拆除及地下1層結構施工

地下1層范圍內換撐肋墻達到設計強度，B1板全部完成且達到設計強度后，Ⅰ區拆除第1道支撐、施工B0板，Ⅱ區處于開挖第3層土方并施工第3道支撐過程中（圖5）。

圖5 I區第1道支撐拆除及地下1層結構施工

4.6 換撐肋墻拆除

Ⅰ區地下室結構出±0 m后開始拆除肋墻，考慮到成品保護與環保要求，采取切割方式從上往下拆除肋墻。肋墻屬于換撐結構，承擔著基坑支護力，拆除時遵循“分層、分區”的原則。肋墻與結構板連接位置拆除并由人工修鑿平整后，采用環氧樹脂水泥砂漿修補。

拆除肋墻后，及時將廢渣運出，嚴格控制肋墻范圍內堆載，避免對永久結構產生破壞。控制中隔墻西側15 m范圍內臨時堆載，不得超過2.0 kPa。

扣除樓板厚度后，地下室各層的肋墻高度均為4 m左右，每層的肋墻豎向分2次拆除，單次切割高度約2 m。

5 基坑監測

在整個地下室施工過程中，通過對基坑觀測點的觀測，發現監測數值未超過設計允許值。基坑最大變形為20 mm，地鐵最大變形值為5 mm，周邊管線監測變形值為6 mm，安全儲備充足，變形趨勢符合理論模型。

6 結語

肋墻換撐技術在上海瑞虹新城10號地塊的應用表明：

1）該技術進行基坑施工時安全可靠，基坑變形可控。

2）該技術可以有效地節約工期，相鄰分坑可提前插入施工，肋墻施工不占用關鍵線路。

3）通過合理壓縮工期，有效地降低了基坑跨節施工風險，縮短基坑的暴露時間，最大限度地控制基坑變形，保障基坑安全，保護周邊建（構）筑物。同時，降低了管理的時間成本，為業主提前銷售、營業創造條件。肋墻整體施工簡單，材料種類較少，施工成本可控，整體的社會效益和經濟效益良好。