復雜條件下超深基坑三排樁支護逆作換撐施工技術

張相平，張滿江紅，王云鑫，張瀟丹

(中國建筑第二工程局有限公司華南分公司，廣東 深圳 518048)

1 工程概況

星河雅寶高科創新園四A地塊位于龍崗區坂田街道，占地面積3.88萬m2，總建筑面積35.44萬m2，項目由4棟建筑組成，共5層地下室，其中4-1棟為74層超高層塔樓，結構高度為338.1m，結構形式為帶加強層的框架-核心筒結構；4-2和4-3棟為6層辦公樓，結構高度32.35m，采用框架結構；4-4棟為22層研發樓，結構高度為118.8m，采用框架-核心筒結構。

項目北側與市政道路相鄰，基坑邊沿緊貼建筑紅線，該區域基坑支護原設計為雙排咬合樁+預應力錨索+腰梁。因基坑北側存在10m×42m的敏感建筑物，其下方不允許預應力錨索進入。為避免預應力錨索進入敏感建筑物下方，將原本位于基坑邊緣的預應力錨索向基坑內側回退9.2m。預應力錨索的位置變化致使這一區域52.1m×13.6m范圍內的基坑支護體系需相應做出重大設計調整，同時這一區域的基坑支護體系拆除和地下室施工方法也需跟隨調整。設計了3排支護樁(見圖1,2)，在該區域基坑內部呈階梯狀分布，其中處最內側的第3排樁為φ1.4m咬合樁，與回退至基坑內的預應力錨索共同形成1道支護結構。在三排樁支護體系中，室外路面相對標高為±0.000m，第1排樁位于基坑邊緣，其冠梁頂相對標高為-0.500m；第2排樁位于基坑內側，距第1排樁4.4m，其冠梁頂標高為-5.000m。第1排樁與第2排樁之間設有混凝土平臺，起水平支撐作用，平臺與第2排樁的冠梁高度齊平。第3排樁位于基坑內側，距第2排樁9.2m，其冠梁頂相對標高為-11.000m。第2排樁與第3排樁之間設有混凝土平臺，起水平支撐作用，平臺與第3排樁的冠梁高度齊平。基坑底面標高約為-26.800m。第1排樁為直徑1 400mm、間距1 800mm的咬合樁，第2及第3排樁均為直徑1 400mm、間距2 200mm的鋼筋混凝土樁，第3排樁設有預應力錨索，錨索從咬合樁之間的素混凝土樁穿過，錨固于第1排支護樁。

圖1 三排樁支護平面

圖2 三排樁支護剖面

2 三排樁逆作區換撐工程總體施工流程

三排樁圍合區域以外的地下室采用順作法施工，待順作區域地下室頂板施工完畢，混凝土強度達到100%設計強度后，開始三排樁圍合區域內的地下室結構施工。施工采用逆作法，以便將基坑北側土壓力由上至下逐層通過地下室樓板換撐傳力至塔樓，整個地下室形成對撐。同時由上至下逐步拆除位于基坑內的第2和第3排樁及相關支護結構。

三排樁圍合區域內的地下室逆作時，先從上至下逐層施工水平結構，施工完底板后，再從下至上逐層施工豎向結構。在豎向結構未施工前，梁板水平結構缺少豎向支撐，為彌補梁板承載力不足的問題，需在順作區的邊緣增設一些墻、柱、反梁、斜撐等臨時結構，這些臨時結構將與后期逆作區的梁板結構相連，為其提供支撐。這部分臨時結構需隨順作區各層結構同時施工。

三排樁圍合區域與4-1塔樓之間有1道230m長、1m寬的沉降后澆帶及2個面積各約30m2的洞口。為保證基坑土壓力能連續傳至塔樓或在地下室范圍內形成水平對撐，需要為沉降后澆帶和預留洞口安裝臨時傳力鋼梁，并加厚結構板。各樓層傳力鋼梁安裝應在該樓層樓板結構強度達到100%，且4-1塔樓外框施工至10層后，因為此時塔樓的整體剛度和承載力可滿足抵抗側向土壓力的要求。

1)逆作區地下1層樓板與順作區地下1層樓板同時施工至距第2排支護樁400mm處，逆作區地下1層樓板下方設置鋼管柱作為豎向臨時支撐。

2)順、逆作區地下室頂板為一次性施工完畢，結構強度達到100%后，且塔樓外框結構施工至10層以上，塔樓周邊沉降后澆帶和預留洞口的型鋼傳力帶及樓板加厚范圍施工完畢時，破除位于頂板與地下1層樓板之間的第1道平臺和第2排支護樁。待支護樁破至地下1層梁板底面標高往下1m位置時暫停，然后施工地下1層逆作區域的結構樓板及臨時換撐結構(支撐位于第2排和第3排樁頂硬化底板上)。

3)逆作區地下1層樓板結構強度達到100%后，破除位于地下1層與地下2層樓板之間的第2排、第3排支護樁和第2道平臺。待支護樁破至地下2層梁板底面標高往下1m位置時暫停，然后施工地下2層逆作區域的結構樓板及臨時換撐結構。

4)逆作區地下2層樓板結構強度達到100%后，拆除位于地下2層與地下3層樓板之間的第2排、第3排支護樁和錨索。待支護樁破至地下3層梁板底面標高往下1m位置時暫停，然后進行地下3層逆作區域的結構樓板及臨時換撐結構。

5)以此類推，直至逆作區地下室底板以上的支護結構拆除完畢。

6)施工逆作區域內的抗浮錨桿、地下室防水、地下室底板。

7)從下至上逐層施工豎向結構，包括地下室墻柱及外墻。

8)從下至上跟隨豎向結構的施工，逐層完成逆作區基坑肥槽回填。

9)采用繩鋸切割拆除逆作區地下室臨時換撐結構，通過地下室坡道運輸出場外。

3 臨時支撐措施

3.1 第1排樁增設腰梁及傳力板

逆作區地下室梁板施工時，由于正式的墻柱尚未施工，所以逆作區的梁板實際處于懸挑狀態，為減小逆作結構梁板懸掛荷載，需要在第1排樁與各層樓板標高平齊處增設1道腰梁，將逆作區的梁板結構向外延伸，將梁板與第1排樁及增設的腰梁連接在一起。該做法一方面可為逆作區的梁板結構提供臨時支撐，另一方面可將基坑側向土壓力傳遞至結構樓板。

第1排支護樁上增加的腰梁寬≥700mm，腰梁高度≥樓層梁高度≥1 000mm，新增腰梁采用2排φ28mm鋼筋，植入深度為26d，并附加4排φ28mm鋼筋，植入15d，一起用于樓板與支護樁連接。

地下室各樓層梁延伸到支護樁上，地下室梁面筋需穿過腰梁植入支護樁26d，梁底筋一半錨入支護樁26d，一半則錨入腰梁內(見圖3)。

圖3 支撐傳力梁板與支護樁互錨平面

3.2 順作區邊緣處增設臨時墻柱

順作區結構梁板施工縫設置在距離第3排樁400mm處，順作區最外緣的1排結構柱與第1排樁的間距為16.41m，為減小逆作區域梁板結構跨度，同時增強順作區及逆作區結合部位單柱支撐穩定性，在地下1層～地下5層靠近三排樁一側設置7根800mm×800mm和2根600mm×600mm臨時結構柱。在地下1層～地下5層靠近施工電梯一側設置4道400mm厚臨時墻將永久柱與臨時柱連接成整體，臨時墻與第3排樁進行植筋連接，如圖4所示。

圖4 地下1層～地下5層臨時墻柱與永久柱定位

3.3 逆作區地下1層增設臨時斜撐

由于地下室頂板承受力的側向土壓力在地下室各層樓板中最大，在缺少豎向支撐的情況下，為保證逆作區地下室頂板的承載力，在地下1層設置了2排臨時斜撐，用于加固地下室頂板。其中1排斜撐在第3排樁上方，它與地下1層地下室正式結構同時施工。該排斜撐一端與順作區增設的臨時墻柱相連，另一端與逆作區的正式柱相連，因此此處地下室頂板施工時需同時施工1段吊柱。另一排斜撐靠近第1排樁，這排斜撐為后做結構，需通過鉆孔植筋，一端與地下室頂板相連，另一端與第1排樁相連。

3.4 后澆帶增設水平傳力鋼梁

環4-1塔樓周邊有230m的沉降后澆帶，三排樁支護體系拆除前，需確保各層地下室的后澆帶處均安裝了臨時傳力鋼梁，以實現基坑側向土壓力連續傳遞至塔樓。臨時傳力鋼梁包括預埋在后澆帶兩側樓板或邊梁上的280mm×280mm×22mm及400mm×400mm×20mm錨板和H200×200×16傳力用的工字鋼梁，鋼梁間距為1 500～2 000mm，鋼梁與錨板采用焊接連接。若后澆帶兩側的樓板厚度不及錨板高度時，需增加邊梁或加厚樓板，保證錨板順利預埋，如圖5所示。

圖5 深基坑沉降后澆帶傳力結構平面

3.5 地下1層逆作區增設鋼管柱

三排樁圍合區域內地下1層樓板與順作區地下1層樓板同時施工至距第2排支護樁400mm處，逆作區地下1層樓板下方永久柱位置設鋼管柱作為豎向臨時支撐。逆作區內先行施工的地下1層樓板，可為地下室頂板的模板支撐架提供支撐面，減小模板支撐架的搭設高度，降低施工危險性。鋼管柱設置于地下2層與地下1層之間的第2道平臺上，待第1道平臺拆除完成，地下1層樓板剩余部分及相應的換撐板施工完成并達到設計強度100%后拆除圓管鋼管柱。

臨時鋼管柱共8根，底部和頂部用耳板焊接尺寸為400mm×400mm×20mm厚鋼板。柱底端鋼板上均勻設置8個螺栓孔，與植于排樁上的地腳螺栓相連固定。圓管柱身可根據現場情況焊接加長，焊接處需設置加焊肋板。

3.6 地下4層、地下5層樓板增設臨時反梁

本工程地下4層、地下5層采用無梁樓蓋結構形式，在利用地下4層、地下5層樓板進行換撐時，由于無梁樓板的剛度和承載力不滿足傳遞基坑側向土壓力的要求，需在板面增加臨時反梁。臨時反梁的一端與順作區永久柱錨固連接，另一端與第1排樁和新增腰梁錨固連接，以實現水平軸力傳遞。臨時反梁面筋穿過腰梁植入支護樁26d，梁底筋一半錨入支護樁26d，一半則錨入腰梁內。

3.7 順作區地下室地下1層樓板洞口補強

4-1塔樓北側有2個面積30m2的施工電梯預留洞，洞口周邊存在應力集中情況，對洞口周邊123m2范圍結構板加厚，厚度由原150mm增加至350mm，并在沉降后澆帶中避開梁位置設置1m寬間隔布置混凝土臨時傳力板(見圖6)。

圖6 地下1層樓板洞口補強平面布置

4 特殊部位施工技術

4.1 逆作墻柱施工技術

逆作區的結構柱和地下室外墻由地下5層逐層向上施工。地下室外墻施工需在地下室側搭設雙排鋼管架作為操作架，地下室外墻模板采用15mm厚模板，雙鋼管背楞，止水螺栓間距為458mm×458mm，并用鋼管斜撐固定。每根柱子上部設混凝土澆筑洞口和振搗洞口各1個，墻體上部的混凝土澆筑洞口和振搗洞口間隔2m設置1個，洞口緊貼梁底下方設置。洞口上方樓板需預留250mm×250mm的操作洞口(見圖7)，采用一種新型的鋼板滑槽以導流的形式進行混凝土澆筑(見圖8)。

圖7 墻柱預留澆筑洞口

圖8 鋼板滑槽及逆作墻柱澆筑示意

利用現場鋼板廢料焊制鋼板滑槽，鋼板滑槽上部為導流板用以導流混凝土，防止混凝土濺射流失，與其底端焊接的為頂板，用于固定插入預留澆筑洞口的滑槽。滑槽底端為底板，用于將混凝土導入待澆筑墻柱模板內部，如圖8所示。

4.2 逆作區地下室肥槽回填

地下室各層樓板向地下室外延伸至第1排樁，并與第1排樁及其腰梁錨固連接，以確保排樁側推力傳導。由于需要設置肥槽回填洞口，在地下室外墻與第1排樁腰梁間的傳力板并不連續，回填洞口尺寸約為1 150mm×710mm，確保開孔率≤25%。

地下室外墻封閉后，利用地下室外架進行地下室外墻防水施工，然后在地下室頂板架設地泵直接通過預留肥槽回填口進行C20素混凝土回填。

5 結語

隨著城市土地資源日益稀缺，越來越多項目的基坑邊沿緊貼紅線，當采用預應力錨索支護技術時，錨索會伸出紅線以外，影響相鄰的地下建(構)筑物。本工程為避免預應力錨索出紅線，采取了三排支護樁結合逆作法換撐的復雜施工技術。經過設計人員的周密設計以及施工人員的精心部署和實施，該工程地下室順利施工完畢，基坑肥槽回填完成，整個施工過程中，基坑最大水平位移11.7mm，周邊建筑物沉降約為2.24mm，其最大水平位移和沉降均在允許范圍內。本工程的實踐可對今后項目遇到類似問題提供有益的借鑒。