不停航條件下大型樞紐機(jī)場的改擴(kuò)建

張 敏

上海建工二建集團(tuán)有限公司 上海 200080

1 工程概況

上海浦東國際機(jī)場是長江三角洲地區(qū)的中心機(jī)場，也是我國三大門戶型樞紐機(jī)場之一。機(jī)場遠(yuǎn)期規(guī)劃目標(biāo)為年旅客吞吐量8 000萬人次，年貨運(yùn)吞吐量570萬 t。

上海浦東國際機(jī)場衛(wèi)星廳及捷運(yùn)車站作為浦東國際機(jī)場三期擴(kuò)建的主體工程，于2015年正式開工。衛(wèi)星廳是全世界最大、功能最復(fù)雜的單體衛(wèi)星廳，承擔(dān)3 800萬人次/年的候機(jī)和中轉(zhuǎn)功能，保證機(jī)場能夠?qū)崿F(xiàn)8 000萬人次的年旅客吞吐量。

上海浦東國際機(jī)場衛(wèi)星廳與上海浦東國際機(jī)場T1、T2航站樓空間相互分離，通過捷運(yùn)相聯(lián)系。衛(wèi)星廳建成后，將配合T1、T2航站樓，形成“主樓＋衛(wèi)星廳”構(gòu)型（圖1）。

圖1 上海浦東國際機(jī)場衛(wèi)星廳系統(tǒng)規(guī)劃示意

上海浦東國際機(jī)場衛(wèi)星廳工程位于T1、T2航站樓南側(cè)，一號跑道與二號跑道中間。衛(wèi)星廳作為T1、T2航站樓功能的延伸，與相鄰航站樓主樓通過空側(cè)捷運(yùn)系統(tǒng)連接。

衛(wèi)星廳建筑面積約52萬 m2，建筑高度38 m，地下1層、地上6層（含夾層）。衛(wèi)星廳建筑平面形狀為“工”字形，分為S1、S2上下2個(gè)T字形區(qū)域。S1、S2均由中央大廳和指廊構(gòu)成，中央大廳為S1、S2的“T”形節(jié)點(diǎn)區(qū)域，其他部分為指廊。

T1捷運(yùn)車站位于T1航站樓連廊地下區(qū)域，主體結(jié)構(gòu)已完成預(yù)留。T2捷運(yùn)車站位于T2航站樓空側(cè)，連廊南側(cè)，主樓與指廊之間。T2捷運(yùn)車站工程總建筑面積9 473 m2，地下1層、地上4層，建筑高度23.8 m。

由于S1＋T1與S2＋T2基本呈對稱形狀，本文主要圍繞上海浦東國際機(jī)場衛(wèi)星廳S2及T2捷運(yùn)車站工程展開，針對衛(wèi)星廳S2緊鄰運(yùn)營機(jī)坪、T2捷運(yùn)車站施工空間受限、不停航交通組織難度高等工程難點(diǎn)開展研究[1-2]。

2 工程難點(diǎn)分析

2.1 衛(wèi)星廳基坑緊鄰運(yùn)營機(jī)坪

衛(wèi)星廳S2四周為運(yùn)營及在建機(jī)坪，涉及不停航施工，工況復(fù)雜。東、西、南三面均鄰近運(yùn)營及在建機(jī)坪，且基坑西側(cè)圍護(hù)邊線距離運(yùn)營機(jī)坪圍界僅4 m，加之上海地區(qū)軟土本身的低強(qiáng)度、高壓縮性、高靈敏度和流變性，使得基坑施工難度和風(fēng)險(xiǎn)顯著增加（圖2）。

圖2 衛(wèi)星廳基坑緊鄰運(yùn)營機(jī)坪

2.2 衛(wèi)星廳基坑面積大、形狀復(fù)雜

衛(wèi)星廳S2基坑面積約為49 700 m2，由中央大廳基坑、捷運(yùn)基坑和行李機(jī)房基坑三部分組成。基坑占地面積廣，基底標(biāo)高多變，且中央大廳基坑為弧形邊線，捷運(yùn)基坑局部位于中央大廳基坑之內(nèi)，出現(xiàn)“坑中套坑”的情況。上述難點(diǎn)對施工工藝選擇及流程制定，以及具體實(shí)施過程中的管控水平等均提出了極為嚴(yán)格的要求。

2.3 捷運(yùn)車站深基坑施工空間受限

T2捷運(yùn)車站基坑面積約為4 885 m2，周長約320 m，開挖深度8.2 m，局部深坑9.2～11.2 m。

基坑與周邊建筑物距離極近。基坑?xùn)|側(cè)貼近T2航站樓登機(jī)長廊，圍護(hù)外邊與既有結(jié)構(gòu)承臺(tái)距離僅300 mm；基坑北側(cè)貼近T2航站樓與登機(jī)長廊連廊，圍護(hù)外邊與既有結(jié)構(gòu)承臺(tái)距離僅350 mm；基坑西側(cè)鄰近已有捷運(yùn)通道，圍護(hù)外邊與既有結(jié)構(gòu)底板間距為750 mm；基坑南側(cè)位于登機(jī)橋鋼連廊下方，捷運(yùn)通道與基坑范圍重疊，捷運(yùn)通道端頭需拆除后新建（圖3）。

圖3 T2捷運(yùn)車站位置示意

2.4 建設(shè)工期緊張，禁區(qū)內(nèi)外不停航交通組織難度大

本次拓建工程的總體建設(shè)工期極為緊張。為給后續(xù)精裝修工程、幕墻工程等工序施工預(yù)留充足時(shí)間，土建部分施工需在1年內(nèi)完成。此外，不停航運(yùn)營改擴(kuò)建項(xiàng)目的建設(shè)施工與為旅客提供運(yùn)營服務(wù)有較多沖突，大規(guī)模施工將面臨一系列問題：人員和車輛辦理空側(cè)控制區(qū)通行證的要求高，管理難度大；進(jìn)入控制區(qū)后存在與行李車輛交叉通行的問題；施工人員和車輛進(jìn)出控制區(qū)將與工作人員和服務(wù)車輛混行，空防安全隱患大。若不妥善解決交通組織難題，將嚴(yán)重制約施工效率，更影響機(jī)場運(yùn)行和空防安全。

3 不停航條件下施工關(guān)鍵技術(shù)研究

3.1 緊鄰運(yùn)營機(jī)坪超大基坑施工技術(shù)

為降低基坑施工對緊鄰運(yùn)營機(jī)坪的影響，最大限度縮短工期，針對基坑分區(qū)及開挖順序等問題，與設(shè)計(jì)單位一起開展了系統(tǒng)研究。S2基坑共劃分8個(gè)分區(qū)，其中3#是中央大廳基坑，局部為捷運(yùn)落深基坑；基坑大部分范圍挖深逾7.6 m，端頭井位置挖深逾12 m（圖4）。

圖4 S2基坑分塊示意

按照先淺后深的原則，確定基坑開挖順序?yàn)椋?#、3#、5-1#→6#、7#（行李機(jī)房）→2#、4#、5-2#。

此外，衛(wèi)星廳底板采用了跳倉法進(jìn)行施工。將底板分割成40 m左右的倉塊跳倉澆筑，相鄰倉塊的澆筑間隔不小于7 d。結(jié)合改進(jìn)的低熱低收縮配合比混凝土以及良好的養(yǎng)護(hù)措施，在確保抗裂性能的前提下，有效加快了底板的形成速度，對環(huán)境影響和施工工期均起到了有利作用。

3.2 全套管長螺旋圍護(hù)樁施工工藝

考慮到項(xiàng)目建設(shè)工期緊張，為加快圍護(hù)施工進(jìn)度，對灌注樁成裝設(shè)備、工藝開展了系統(tǒng)研究比選，最終選擇了全套管長螺旋圍護(hù)樁這一更為高效、綠色的施工工藝。

全套管長螺旋取土灌注樁施工工藝克服了傳統(tǒng)成樁工藝的不足，施工效率大幅提高，且具有適應(yīng)性強(qiáng)、成樁效率高、對環(huán)境影響小等優(yōu)勢。在鉆進(jìn)過程中采用全護(hù)筒護(hù)壁，無需使用泥漿護(hù)壁工藝，有利于提高樁身質(zhì)量，進(jìn)一步保證了圍護(hù)工程質(zhì)量，技術(shù)優(yōu)勢和經(jīng)濟(jì)效益明顯。

現(xiàn)場施工過程中，全套管長螺旋鉆機(jī)成孔，鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高后提鉆桿取土，不易產(chǎn)生斷樁、頸縮、坍孔等質(zhì)量缺陷，成樁各項(xiàng)參數(shù)經(jīng)專業(yè)單位檢測均能滿足設(shè)計(jì)規(guī)范的質(zhì)量要求。基坑開挖后對其進(jìn)行檢查，成樁質(zhì)量明顯優(yōu)于傳統(tǒng)泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁。另外，傳統(tǒng)的泥漿護(hù)壁成孔工藝在施工中存在泥漿池布置和排污等影響施工現(xiàn)場管理的難題，而全套管長螺旋鉆孔灌注樁的成樁工藝在施工中無需泥漿護(hù)壁，不用排污，有利于施工現(xiàn)場的文明施工管理。

3.3 受限空間內(nèi)深基坑施工關(guān)鍵技術(shù)

3.3.1 現(xiàn)場施工道路規(guī)劃

T2捷運(yùn)車站工程結(jié)合現(xiàn)場情況，采取停用27#安檢通道作為施工大門，行李車輛與施工車輛交會(huì)處設(shè)置平交口，分時(shí)段管理避讓行李車輛，絕不影響機(jī)場車輛運(yùn)輸時(shí)間。

T2捷運(yùn)車站施工期間，進(jìn)出機(jī)場的施工車輛均辦理車輛通行證件，嚴(yán)格按規(guī)定的路線行走，自覺遵守交通法規(guī)。所有施工車輛及施工機(jī)械聽從業(yè)主安排，分別設(shè)置進(jìn)出場道路，土方開挖后及時(shí)外運(yùn)至衛(wèi)星廳S2指定卸土點(diǎn)。

3.3.2 受限空間內(nèi)深基坑圍護(hù)施工技術(shù)

T2捷運(yùn)車站基坑和T2航站樓及登機(jī)長廊連廊等既有結(jié)構(gòu)距離極近，水平及豎向施工空間都處于受限狀態(tài)，而且周邊環(huán)境對基坑變形也較為敏感，變形控制要求較高。為此，經(jīng)現(xiàn)場實(shí)地勘察研究，T2捷運(yùn)車站基坑圍護(hù)采用了多種類型的圍護(hù)施工裝備及技術(shù)（圖5）。

圖5 捷運(yùn)車站基坑圍護(hù)平面示意

1）基坑北側(cè)貼近T2航站樓與登機(jī)長廊連廊，圍護(hù)外邊與既有結(jié)構(gòu)承臺(tái)距離僅350 mm。針對該情況，基坑北側(cè)采用排樁＋MJS工法。同時(shí)，考慮到鉆孔灌注樁限高4.45 m，特別調(diào)配高4.20 m改裝型機(jī)架進(jìn)行施工。鉆孔灌注樁施工采用正循環(huán)工藝，樁架均采用GPS-12型工程鉆機(jī)，根據(jù)工程樁、圍護(hù)樁及立柱樁的數(shù)量及設(shè)計(jì)要求的施工工況，分區(qū)進(jìn)行施工。

2）基坑?xùn)|側(cè)貼近T2航站樓登機(jī)長廊，圍護(hù)外邊與既有結(jié)構(gòu)承臺(tái)距離僅300 mm。針對該情況，基坑?xùn)|側(cè)除登機(jī)長廊Y柱限高區(qū)域采用短樁架鉆孔灌注樁機(jī)施工外，其他區(qū)域均采用咬合樁施工。

3）基坑西側(cè)鄰近已有捷運(yùn)通道，圍護(hù)外邊與既有結(jié)構(gòu)底板間距為750 mm。針對該情況，基坑西北側(cè)采用排樁＋三軸止水施工。

4）基坑南側(cè)位于登機(jī)橋鋼連廊下方，捷運(yùn)通道與基坑范圍重疊。針對該情況，西南側(cè)采用排樁＋MJS工法。

5）地基加固采用三軸攪拌樁施工。

6）支撐形式采用2道混凝土支撐，局部深坑處設(shè)第3道混凝土支撐。

3.4 T2捷運(yùn)車站改擴(kuò)建施工關(guān)鍵技術(shù)

T2航站樓預(yù)留捷運(yùn)通道總長622 m，位于T2捷運(yùn)車站以南，連接T2捷運(yùn)車站與T2—S2下穿地道，其中122 m預(yù)留捷運(yùn)通道板墻范圍內(nèi)需進(jìn)行拓寬改造。通過將原側(cè)墻結(jié)構(gòu)拓寬方案中“先換撐、后鑿除、再新建”變更為“先新建、再鑿除”，考慮122 m預(yù)留捷運(yùn)地下通道寬度無法滿足最新地鐵通車線形要求，故對其進(jìn)行單側(cè)拓寬改造。

原設(shè)計(jì)中改造寬度根據(jù)線形要求拓寬0～3 m，呈弧線漸變，精度要求極高，給漸變段施工帶來了難度。針對該問題，經(jīng)計(jì)算分析，提出在確保通道軌行線線形要求的前提下，拓寬線形，在漸變段采用直角形式來完成新建段結(jié)構(gòu)與既有段結(jié)構(gòu)的銜接，同時(shí)對于拆除既有板墻區(qū)段，考慮到對既有結(jié)構(gòu)的保護(hù)，采用靜力切割的形式進(jìn)行施工。

3.5 禁區(qū)內(nèi)外施工不停航交通設(shè)計(jì)研究

3.5.1 禁區(qū)內(nèi)施工交通設(shè)計(jì)研究

為解決禁區(qū)施工辦證、安檢、車輛混行等難題，提出了調(diào)整服務(wù)車和行李車道，將施工通道與機(jī)場服務(wù)車和行李車道分開，交叉位置設(shè)平交口的解決方案。配合中庭封閉的措施，將原禁區(qū)轉(zhuǎn)換為非禁區(qū)平交口，施工人員車輛經(jīng)平交口（無需安檢）進(jìn)出中庭，行李車也經(jīng)平交口往返行李機(jī)房和機(jī)坪。

3.5.2 施工外場交通設(shè)計(jì)研究

針對機(jī)場周邊市政道路社會(huì)車輛、出租車通行量較大且在VVIP貴賓接待室存在警保任務(wù)等情況，提出了如下措施：施工車輛從南進(jìn)場路地道駛出后，開設(shè)道口進(jìn)入原有綠化區(qū)，綠化區(qū)內(nèi)設(shè)置施工車輛蓄車場；在既有高架下綠化區(qū)內(nèi)設(shè)置施工便道，與市政道路交叉區(qū)域開設(shè)道口并設(shè)置交通信號燈；對27#安檢門前出租車蓄車場進(jìn)行改造，變更出租車排隊(duì)流程。

4 結(jié)語

本文針對上海浦東國際機(jī)場衛(wèi)星廳S2及T2捷運(yùn)車站工程建設(shè)過程中的難點(diǎn)問題，系統(tǒng)研究了衛(wèi)星廳S2緊鄰運(yùn)營機(jī)坪基坑施工、T2捷運(yùn)車站處于受限空間內(nèi)的深基坑圍護(hù)施工等關(guān)鍵技術(shù)，取得了較為豐富的技術(shù)成果。衛(wèi)星廳S2及T2捷運(yùn)車站工程土建部分建設(shè)周期原為2年，但在各參建單位通力合作下，僅歷時(shí)1年便提前竣工，順利交付，為后續(xù)精裝修工程、幕墻工程等工序施工預(yù)留了充沛時(shí)間，為實(shí)現(xiàn)工程完美履約打下扎實(shí)基礎(chǔ)。