多隧道下穿區大截面上翻梁轉換結構施工方法

余 健 孫仁紅 楊 征

(中建四局第六建筑工程有限公司華東分公司 上海 200000)

0 引言

當上部結構建立在運營隧道上部時,工程上一般需要將上部結構荷載通過地下轉換結構,直接傳遞給更深層的土體,以免對運營隧道造成影響,同時避免隧道運營過程對上部結構造成影響[1-3]。轉換結構的選擇和設計,是該類工程問題的核心。本文以杭州蕭山國際機場三期項目為例,對該項目所采用的轉換結構進行探索分析,以供類似項目參考。

多隧道下穿建筑轉換結構，是以樁基礎和縱向超大截面地梁沿下穿隧道保護區外呈線型布置，橫向與縱向超大截面地梁形成網格狀，地梁承托框架柱形成轉換結構，在多隧道下穿時，通過轉換地梁獲得所需要的柱網布置。結構傳力路線清晰。采取上翻梁結構形式，簡化建造工序、提升施工功效；減小施工難度、提升質量可靠性，降低施工安全風險。上翻梁內采用素土和碎石回填，并埋設預制引流管連通至周邊集水井，解決后期滲漏隱患，在起到結構抗浮作用的同時，亦便于后期改造利用。

1 工程概況

杭州蕭山國際機場三期項目新建航站樓及陸側交通中心工程(出租車蓄車樓)項目位于杭州市蕭山機場內，其設計使用功能為停車庫，先期建設地下兩層、地上一層，遠期改造為地上七層辦公樓，底板以下預留六條地鐵盾構待穿區。基坑面積約25 000 m2，地下室底板面積約24 000 m2，基坑計算開挖深度12.0 m。如圖1所示。基礎形式為樁基+轉換地梁結構，地梁截面均為1600 mm×3000 mm，底板厚度為1000 mm。轉換地梁采用上翻梁形式，地梁底同底板底標高為-12.1 m，地梁網格間采用素土+碎石回填夯實后澆筑上層板，遠期回填區局部將進行功能改造。

2 施工方法

多隧道下穿建筑轉換結構施工工法的施工工藝流程為：樁基布置及施工→土方開挖→墊層澆筑→砌筑底板磚胎膜→防水卷材施工→防水保護層施工→上翻梁鋼筋綁扎→筏板鋼筋綁扎→底板混凝土澆筑→上翻梁模板加固→上層板插筋預留→上翻梁澆筑→底板素土回填→級配碎石回填→上層板鋼筋綁扎→上層板澆筑。

2.1 樁基布置

如圖2～圖3所示，鉆孔灌注樁基采取成排線性布置,避開地下盾構空間結構。其排與排跨度滿足地鐵隧道結構保護要求;樁與樁之間縱向間距需滿足規范和施工工藝要求;樁的直徑及深度根據地質條件由設計計算確定。

圖3 18～35軸基礎轉換結構平面圖

2.2 土方開挖

除電梯基坑或其它特殊降板結構外，土方開挖底標高均為統一基底標高。相較于傳統結構，無需進行承臺、地梁等小開挖。開挖過程中以基底標高、開挖幾何尺寸和開挖地質情況為控制要點，基坑開挖完成后，應會同勘察、設計、建設、監理及施工單位進行基底驗槽，并做好驗槽記錄。

2.3 墊層澆筑

采用水準儀測量出墊層標高，采用標高定位筋控制墊層標高，定位筋間距不大于2 m，泵車將混凝土送到澆筑地點，用鐵鏟將砼攤開，用平板振搗器配合振動棒進行振搗。振搗密實后，使用2 m刮尺將混凝土面與鋼筋標高面抹平，表面塌陷的及時用砼找平，再用2 m長尺再刮一次，然后用木抹子抹光壓平，最后再用鐵抹子壓光，為防水施工提供良好的基層條件。已澆筑的墊層強度達到1.2 MPa前，禁止上人，如圖4所示。

圖4 墊層澆筑

2.4 防水及保護層施工

按照設計要求完成防水層施工，防水卷材施工應錯縫搭接，防水層施工完成后立即施工防水保護層，保護層達到保護條件前，禁止材料堆放及作業人員行走。防水保護層可采用細石混凝土澆筑，或水泥壓力板等成品材料鋪貼。

2.5 地梁鋼筋綁扎

如圖5所示，超大截面地梁施工前，先進行地梁操作架的搭設。支撐架采用鋼管扣件式雙排立桿操作架形式。在符合相關規范[4]要求的條件下，鋼管規格要求為Φ48×3.6，立桿間距2000 mm×2000 mm，步距為1800 mm，地梁兩側立桿每隔4 m設置一道拋撐，拋撐與立桿夾角45°～60°為宜，立桿頂端伸出地梁頂面≥1500 mm，并掛設安全網，以防止施工過程中發生高墜事故。

圖5 地梁支撐架

2.6 底板鋼筋綁扎

底板鋼筋下料，根據軸網及上翻梁間距進行鋼筋翻樣，確保鋼筋轉運的便利性。底板鋼筋采用9 m定尺，采用鋼筋支架替代傳統馬鐙筋，鋼筋支架如圖6所示。

圖6 支撐鋼筋布置圖

如圖7所示，底板鋼筋綁扎質量應滿足設計和規范要求[5]，完成后立即插入墻柱鋼筋，同時完成技術復核，確保鋼筋定位及規格尺寸全部滿足設計要求。

圖7 底板鋼筋綁扎

2.7 底板澆筑

混凝土澆筑應連續進行。設置多臺混凝土泵，布料相互配合，平齊向前推進，確保上、下層混凝土的結合，防止混凝土澆筑時出現冷縫。

混凝土澆筑采用“斜向分層，薄層澆筑，循序退澆，一次到底”連續施工的方法。采用斜面分段分層踏步式澆搗方法，分層厚度不大于500 mm，分層澆搗使新混凝土沿斜坡流一次到頂，使混凝土充分散熱，減少混凝土的熱量，進行二次復振，以保證混凝土的質量。混凝土初凝后，進行覆蓋養護。

2.8 上翻梁模板加固

模板采用厚度為15 mm優質模板，模板加固采用整板，拼條模板應采用設置于頂部，背楞采用35×85 mm木方，主楞采用Φ48×3.6鋼管。木方背楞間距150 mm呈水平向布置，鋼管主楞間距450 mm呈縱向布置，無防水要求部位的上翻梁可采用普通螺桿，有防水要求的部位如消防水池、底板外圈上翻梁應采用止水螺桿，螺桿直徑不小于Ф14，并采用配套的螺帽和山型卡。離地200 mm設置第一道螺桿，離梁頂200 mm設置一道螺桿，中間間距不大于450 mm。

如圖8所示，模板加固前，梁的上部預埋Φ50PVC管，便于回填層疏水系統設置。

圖8 上翻梁模板加固

2.9 上層板插筋預留

模板加工時，應根據上層板在上翻梁內的插筋定位進行模板開孔，模板加固完成澆筑前預埋插筋。插筋在梁內錨固長度應滿足規范要求、外露長度應滿足搭接長度要求。

2.10 上翻梁澆筑

如圖9所示，澆筑前應完成上翻梁模板驗收。混凝土采用斜面分段分層踏步式澆搗方法，分層厚度≤500 mm。分層澆時，使用振動器快插慢拔，平面呈梅花狀，振搗器應插入下層混凝土不小于30 mm，插入間距不大于350 mm。振動器在每一插點時間以混凝土表面呈水平，以不出現水泥漿、不再冒氣泡，不顯著沉陷為度，每點振動時間為20 s～30 s，每隔30 min，采取在混凝土初凝時間內，對已澆筑的混凝土進行一次重復振搗的措施。

圖9 地梁澆筑

上翻梁截面面積較大，屬大體積混凝土，澆筑過程盡量采取夜間施工，避免正午高溫天氣，降低混凝土入模溫度。混凝土配比應選用冷卻水、水化熱較低的水泥，以達到降低水化熱的目的。砼澆筑后及時采用塑料薄膜覆蓋，薄膜上部采用麻袋覆蓋，避免混凝土暴曬，并按照規范要求和標準，對混凝土進行連續測溫，每4 h監測1次，連續監測7 d。

2.11 室內回填

填料回填前先進行最優含水量的確定，回填土不得含有碎石、建筑垃圾、生活垃圾等。級配碎石進場應提供配合比報告，同時對級配碎石含砂量、碎石粒徑進行檢查，粒徑應為20 mm ～40 mm。挖掘機配合小型翻斗裝車，從車庫汽車坡道入口向地下室。地下室內使用小型挖掘機進行找平，樓梯間風井等狹小部位采用人工倒運的方式。回填順序自坡道逐漸鋪開，遵循先近后遠、先低后高的原則，采用蛙式打夯機進行人工夯實，每層虛鋪厚度控制在30 cm。密實度經檢測合格后再進行上一層回填，直至回填至設計標高，回填壓實度不小于94%，如圖10所示。碎石回填應逐層、按區域回填，回填時應按規定分層鋪攤和夯實，壓實系數需≥0.97，每層虛鋪厚度≤300 mm，每層碎石鋪攤后，隨之耙平、壓實。

圖10 室內回填

2.12 上層板鋼筋綁扎

如圖11所示，鋼筋綁扎時四周鋼筋搭接應每個點綁扎牢。中間部分交叉點可相隔交錯扎牢，但必須保證受力鋼筋不位移，鋼筋網全部鋼筋相交點扎牢。鋼筋下部墊好墊塊，間距1.5 m。墊塊的厚度等于保護層厚度，鋼筋應居中布置。C25砼的鋼筋搭接長度應為35倍鋼筋直徑，搭接接頭為100%，搭接接頭長度修正系數應為1.6。

圖11 上層板鋼筋綁扎

2.13 上層板澆筑

地下室上層板混凝土澆筑采用固定泵泵送形式，澆筑前完成標高定位筋布置。混凝土澆筑過程中采用平板振動器進行振搗，控制好振搗時間。在保證充分振搗的前提下，防止過振產生離析、泌水現象。在振搗同時控制板標高，振搗后、初凝前需采用木抹子、當混凝土初凝時，以人踩上去有腳印但不下陷為準，用木抹子進行第一遍抹壓，抹壓力度均勻將面層的小凹坑、氣泡眼、砂眼和腳印等壓光，使面層充分達到密實。在第一遍壓光3 h～4 h后，混凝土終凝前，以面層上有人稍有腳印，而抹壓時無抹子紋為準，進行第二遍抹壓工作。壓光力度大于第一遍摸壓，將抹子紋抹平壓光，整個抹壓時間控制在混凝土終凝前完成。凝結后上層板如圖12所示。

圖12 上層板澆筑

3 大截面上翻梁轉換結構施工效益

(1)對多隧道下穿建筑且隧道流線不規則的結構形式，具有良好的適用性，通過轉換地梁能獲得所需要的柱網布置。

(2)荷載傳遞形式為建筑荷載→框架柱→轉換地梁→地梁→樁基，結構形式受力合理，傳力路線清晰。

(3)土方開挖時，直接開挖到基地以上30 cm，人工配合基底修土、澆筑墊層。取消下翻梁基礎形式必須進行溝槽開挖、磚胎膜砌筑和粉刷等環節，簡化防水卷材施工工序、降低地梁鋼筋綁扎施工難度，使施工更方便、快捷，傳統施工工藝施工周期。

(4)施工質量可靠性大幅提高。該施工工藝直接降低了土方開挖、墊層澆筑、防水工程、鋼筋綁扎等工序施工難度。減少防水工程陰陽角，提高鋼筋綁扎便利性等，簡化施工工序，提升施工質量的可控性。

(5)加入引流措施，具有良好的疏水性。在碎石回填區內埋設引流管，連通至集水井或排水溝，若存在局部滲漏，將直接由引流管引流至集水井，避免滲漏直接滲入室內區域，影響建筑使用功能，同時起抗浮作用。

(6)降低安全管理風險。相較于傳統施工工藝，本施工工法可快速完成地下室底板結構形成換撐，增強基坑穩定性，大幅降低深基坑施工風險。

(7)經濟效益方面,本施工方法相較于傳統施工工藝，取消了地梁溝槽開挖、砌筑磚胎膜、磚胎膜內支撐、磚胎膜外側回填、磚胎膜內壁粉刷、溝槽內大截面梁鋼筋綁扎等工序，在杭州蕭山國際機場三期項目新建航站樓及陸側交通中心工程中，共計節約造價約4 988 375.5元。

4 結論

以杭州蕭山國際機場三期項目新建航站樓及陸側交通中心工程出租車蓄車樓工程為依托，對多隧道下穿區大截面上翻梁轉換結構施工方法進行了分析探索，明確了該施工方法的特點和有益效果。研究結果表明，該方法工序簡單，施工速度快，節約工期，具有較好的經濟效益和社會效益。