紹興國(guó)際會(huì)展中心與地鐵車(chē)站毗鄰深基坑同步施工技術(shù)*

葉 翔，李正青，史松波，童小波

(1.浙江精工鋼結(jié)構(gòu)集團(tuán)有限公司，浙江 紹興 312030； 2.北京城建中南土木集團(tuán)有限公司，北京 100000)

1 工程概況

紹興國(guó)際會(huì)展中心一期B區(qū)工程為浙江省重點(diǎn)工程，總投資27億元，項(xiàng)目位于柯橋中紡CBD東側(cè)，占地面積12.38萬(wàn)m2，總建筑面積約17.35萬(wàn)m2，共設(shè)展位2 500個(gè)，主要由1號(hào)展廳、2號(hào)多功能展廳、會(huì)議中心、35kV變電站及綠化公園、河上連橋5部分構(gòu)成，是1座國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的集展覽、會(huì)議、餐飲等多功能于一體的現(xiàn)代化展覽中心。其中2號(hào)多功能展廳(以下簡(jiǎn)稱(chēng)會(huì)展2號(hào)館)地下建筑面積約3.2萬(wàn)m2，布置車(chē)庫(kù)、下沉庭院、設(shè)備用房、商業(yè)用房、廚房等，地上建筑面積約6.4萬(wàn)m2，包括會(huì)展廊與多功能展廳。同期建設(shè)的紹興地鐵1號(hào)線支線沿河上連橋、會(huì)展2號(hào)館南側(cè)穿越而過(guò)，在會(huì)展2號(hào)館地下室西南角設(shè)柯橋客運(yùn)站。

會(huì)展2號(hào)館地下室采用樁筏基礎(chǔ)，工程樁為鉆孔灌柱樁，車(chē)庫(kù)底板標(biāo)高-6.700m，底板厚550mm，地鐵接駁口底板標(biāo)高-11.400m，厚1 000mm。地下室主體為混凝土框架結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)柱距9m×9m，外墻厚度500mm，頂板厚200～250mm，梁、板、墻、柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)主要為C40。

柯橋客運(yùn)站為紹興地鐵1號(hào)線支線起點(diǎn)站，位于柯橋客運(yùn)中心南側(cè)，沿綢緞路東西向布置，車(chē)站主體結(jié)構(gòu)長(zhǎng)473.2m，為地下2層單柱雙跨(局部雙柱3跨)11m島式站臺(tái)車(chē)站，站前設(shè)置雙停車(chē)線，標(biāo)準(zhǔn)段寬19.7m，深16.4～18.75m。

2 基坑圍護(hù)概況

會(huì)展2號(hào)館基坑圍護(hù)采用排樁-內(nèi)支撐體系，排樁采用鉆孔灌注樁及SMW工法樁，西南角與東北角設(shè)2道混凝土支撐，其余部位均為1道混凝土支撐。地鐵基坑采用明挖法施工，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用800mm厚地下連續(xù)墻；東端盾構(gòu)井段設(shè)置5道內(nèi)支撐加1道換撐(第1，3道為混凝土支撐，其余為鋼支撐)，余段設(shè)置5道內(nèi)支撐(第1道為混凝土支撐，其余為鋼支撐)。

圖1 會(huì)展2號(hào)館基坑與地鐵基坑平面關(guān)系(單位：m)

3 工程特點(diǎn)

1)兩個(gè)基坑均位于流塑狀的淤泥質(zhì)土中，該地層自穩(wěn)性差，敏感易變形，基坑自身安全穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)大。

2)會(huì)展2號(hào)館基坑施工受疫情影響，在全面復(fù)工后，兩個(gè)基坑建設(shè)工期出現(xiàn)了重疊，會(huì)展2號(hào)館基坑開(kāi)始開(kāi)挖時(shí)，地鐵基坑開(kāi)始地下連續(xù)墻施工；會(huì)展2號(hào)館混凝土支撐施工完成、開(kāi)始地下室底板工作面開(kāi)挖及施工時(shí)，地鐵基坑同步具備土方開(kāi)挖條件，兩個(gè)毗鄰深基坑形成同步施工狀態(tài)，存在較大技術(shù)難度及安全風(fēng)險(xiǎn)。

4 施工方案比選

4.1 先深后淺施工方案

地鐵深基坑先行施工，在地鐵深基坑施工期間，2號(hào)館南4～南6區(qū)底板停止施工，并在地鐵1.5倍開(kāi)挖深度范圍內(nèi)留土，待地鐵深基坑主體施工完成后，方可對(duì)留土范圍進(jìn)行開(kāi)挖(見(jiàn)圖2)。

圖2 先深后淺施工方案

該方案優(yōu)點(diǎn)：①先深后淺的施工方式滿足臨近基坑開(kāi)挖施工原則，1.5倍開(kāi)挖深度范圍內(nèi)留土后，地鐵基坑兩側(cè)土壓基本達(dá)到平衡，無(wú)需采取額外加固措施。②地鐵基坑施工完成后，2號(hào)館基坑周邊不穩(wěn)定因素減少，施工安全風(fēng)險(xiǎn)大幅降低。③雙方無(wú)交叉作業(yè)，施工管理相對(duì)簡(jiǎn)單。

該方案缺點(diǎn)：會(huì)展2號(hào)館4～6區(qū)底板無(wú)法貫通，4～6區(qū)拆撐、地下室主體施工受到影響，進(jìn)一步影響地下、地上主體施工工期，項(xiàng)目整體完工時(shí)間將推延4.5個(gè)月，大幅突破工期節(jié)點(diǎn)目標(biāo)，易造成不良社會(huì)影響。

4.2 同步錯(cuò)位施工方案

地鐵基坑冠梁及首道混凝土支撐與2號(hào)館4～6區(qū)土方開(kāi)挖同步進(jìn)行，地鐵基坑首道混凝土支撐施工完成后，由15～17段開(kāi)始由西向東施工，會(huì)展2號(hào)館基坑由南4區(qū)開(kāi)始由東向西施工，在平面上形成同步錯(cuò)位施工狀態(tài)，具體施工步驟如下。

4.2.1會(huì)展2號(hào)館基坑南6區(qū)與地鐵基坑14～16段施工步驟

1)第1步 會(huì)展2號(hào)館南6區(qū)底板施工與地鐵基坑14～16段3道支撐以上土方開(kāi)挖同步進(jìn)行(見(jiàn)圖3)。

圖3 會(huì)展2號(hào)館基坑南6區(qū)與地鐵基坑14～16段施工步驟1

2)第2步 會(huì)展2號(hào)館南6區(qū)底板施工完成后暫停施工，地鐵基坑14～16段繼續(xù)3道支撐以下土方開(kāi)挖(見(jiàn)圖4)。

圖4 會(huì)展2號(hào)館基坑南6區(qū)與地鐵基坑14～16段施工步驟2

3)第3步 地鐵14～16段車(chē)站中板完成后，會(huì)展2號(hào)館南6區(qū)拆除混凝土支撐，南6區(qū)地下室頂板與14～16段車(chē)站頂板同步施工(見(jiàn)圖5)。

圖5 會(huì)展2號(hào)館基坑南6區(qū)與地鐵基坑14～16段施工步驟3

4.2.2會(huì)展2號(hào)館基坑南4、南5區(qū)與地鐵基坑17～20段施工步驟

1)第1步 地鐵基坑冠梁及首道混凝土撐施工完成后暫停施工，由會(huì)展2號(hào)館南4、南5區(qū)先行完成底板施工(見(jiàn)圖6)。

圖6 會(huì)展2號(hào)館基坑南4、南5區(qū)與地鐵基坑17～20段施工步驟1

2)第2步 會(huì)展2號(hào)館南4、南5區(qū)采取換撐加固措施，在底板達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度值后拆除南4、南5區(qū)混凝土支撐(見(jiàn)圖7)。

圖7 會(huì)展2號(hào)館基坑南4、南5區(qū)與地鐵基坑17～20段施工步驟2

3)第3步 會(huì)展2號(hào)館南4、南5區(qū)地下室主體與地鐵基坑17～20工段3道支撐以上土方開(kāi)挖同步進(jìn)行(見(jiàn)圖8)。

圖8 會(huì)展2號(hào)館基坑南4、南5區(qū)與地鐵基坑17～20段施工步驟3

4)第4步 會(huì)展2號(hào)館南4、南5區(qū)地下室主體施工完成、肥槽回填后，地鐵基坑17～20工段繼續(xù)完成3道支撐以下土方開(kāi)挖及車(chē)站主體施工，地鐵車(chē)站主體完工后，會(huì)展2號(hào)館拆除新增拋撐(見(jiàn)圖9)。

圖9 會(huì)展2號(hào)館基坑南4、南5區(qū)與地鐵基坑17～20段施工步驟4

該方案優(yōu)點(diǎn)：①2號(hào)館南6區(qū)上部為入口廣場(chǎng)，由地鐵基坑先行施工，不影響2號(hào)館上部主體鋼結(jié)構(gòu)安裝，對(duì)項(xiàng)目整體工期影響較小。②2號(hào)館南4、南5區(qū)底板達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，穩(wěn)定了基底土方，為圍護(hù)排樁提供了有效支撐，增加換撐措施后，能夠有效平衡地鐵基坑3道支撐以上土方開(kāi)挖及鋼支撐加載傳遞而來(lái)的水平推力，確保南4、南5區(qū)地下室主體施工的正常進(jìn)行。③利用同步錯(cuò)位施工形成的時(shí)間差，使得兩個(gè)基坑均能夠在相對(duì)安全條件下保持連續(xù)作業(yè)，避免出現(xiàn)工序等待，將相互工期影響降到最低限度。

該方案缺點(diǎn)：①2號(hào)館4～6區(qū)底板完成、基坑內(nèi)土體清空后，導(dǎo)致地鐵基坑南北兩側(cè)土體荷載不均衡，形成偏壓，容易引起地鐵基坑開(kāi)挖期間向北整體位移。②雙基坑施工互相掣肘，工序控制難度較大。③需額外增加換撐措施，增加投資。

經(jīng)綜合比較，先深后淺方案技術(shù)上相對(duì)穩(wěn)妥，安全風(fēng)險(xiǎn)較小，但是兩個(gè)基坑不能同步施工，會(huì)展2號(hào)館施工工期受到重大影響，方案綜合優(yōu)勢(shì)不明顯。雙基坑同步錯(cuò)位施工雖工序穿插配合較為復(fù)雜，需增加額外換撐措施，但是兩個(gè)基坑能夠同步開(kāi)展施工，不存在較長(zhǎng)時(shí)間的工藝等待，有利于保證雙方施工工期，且通過(guò)加強(qiáng)施工監(jiān)控及協(xié)同，能夠?qū)⑹┕ぐ踩L(fēng)險(xiǎn)控制在合理可控的范圍。故本工程最終采取雙基坑同步錯(cuò)位施工方案進(jìn)行施工。

5 施工關(guān)鍵技術(shù)

5.1 會(huì)展2號(hào)館南4、南5區(qū)換撐措施設(shè)計(jì)

新增換撐措施包括4區(qū)、5區(qū)后澆帶對(duì)撐及南4、南5區(qū)冠梁新增鋼拋撐，平面布置如圖10所示。

圖10 換撐措施平面布置

后澆帶對(duì)撐采用└160×14角鋼錨入后澆帶兩側(cè)底板，做法如圖11所示。

圖11 后澆帶對(duì)撐做法

冠梁新增鋼拋撐采用H400×400×13×21熱軋H型鋼，支撐角度25°，上口破口與冠梁頂緊，下口設(shè)預(yù)埋鋼板焊接連接，具體如法如圖12,13所示。

圖12 冠梁新增斜拋撐做法

圖13 冠梁新增斜拋撐下口節(jié)點(diǎn)做法

5.2 地鐵基坑施工措施

1)地鐵基坑開(kāi)挖時(shí)，為減小圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻頂位移，采用了短開(kāi)挖、早支撐、早封閉的方案。即將開(kāi)挖段由24m縮短為8m，底板每次見(jiàn)底長(zhǎng)度8m，并在見(jiàn)底后立刻施工墊層，底板結(jié)構(gòu)澆筑完成后再開(kāi)挖下一段，墊層加厚至25mm，并采用C30早強(qiáng)混凝土。

2)針對(duì)同步施工狀態(tài)下地鐵基坑上部土體偏壓，3道支撐以下土方開(kāi)挖時(shí)可能出現(xiàn)基坑變形速率快、變形大、鋼支撐被動(dòng)卸載等情況，對(duì)原有設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)整，將第4道支撐由φ609鋼管增大為φ800鋼管，同時(shí)，將第3，4，5道鋼支撐的預(yù)加軸力由軸力設(shè)計(jì)值的40%增加至80%。

3)地鐵基坑開(kāi)挖放坡采用短平臺(tái)、陡放坡的形式，盡量利用土體反壓減緩圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形。

定向醫(yī)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)及其各維度在性別上不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，且男女生在物質(zhì)追求維度上得分最高。(見(jiàn)表2)

4)兩個(gè)基坑之間的場(chǎng)地撤除所有地面荷載，減少擾動(dòng)。

5.3 施工監(jiān)控方案

在會(huì)展2號(hào)館與地鐵站毗鄰基坑同步施工過(guò)程中，基坑之間的相互影響、基坑間有限土體的性質(zhì)、計(jì)算假定與原設(shè)計(jì)存在較大差異，加之施工過(guò)程中，存在著時(shí)間和空間的延遲過(guò)程，以及降雨、地面附加荷載等偶然因素的作用，使得圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力以及土體變形的預(yù)估與工程實(shí)際情況有較大差異。因此，在會(huì)展2號(hào)館與地鐵站毗鄰基坑同步施工過(guò)程中，需建立聯(lián)合監(jiān)測(cè)機(jī)制，對(duì)毗鄰基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊土體進(jìn)行全面、系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，確定異常情況的處置預(yù)案，方能確保工程順利進(jìn)行。

5.3.1聯(lián)合監(jiān)測(cè)機(jī)制

1)建立聯(lián)合監(jiān)測(cè)小組，確定溝通、協(xié)調(diào)機(jī)制。

2)制訂聯(lián)合監(jiān)測(cè)方案，在會(huì)展2號(hào)館與地鐵基坑原設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)方案的基礎(chǔ)上，對(duì)毗鄰部位監(jiān)測(cè)點(diǎn)位、監(jiān)測(cè)周期、監(jiān)測(cè)頻率進(jìn)行加密、微調(diào)，使之適應(yīng)毗鄰基坑的平面布置情況及實(shí)際施工情況。

5.3.2聯(lián)合監(jiān)測(cè)內(nèi)容

聯(lián)合監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要為基坑毗鄰范圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力、變形監(jiān)測(cè)及土體變形監(jiān)測(cè)(見(jiàn)表1)，主要監(jiān)測(cè)點(diǎn)位平面布置如圖14所示。

表1 聯(lián)合監(jiān)測(cè)內(nèi)容

圖14 聯(lián)合監(jiān)測(cè)主要點(diǎn)位平面布置

5.3.3聯(lián)合監(jiān)測(cè)頻率

根據(jù)聯(lián)合監(jiān)測(cè)內(nèi)容確定監(jiān)測(cè)分工，按表2頻率實(shí)施監(jiān)測(cè)，由雙方項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人每日互通監(jiān)測(cè)日?qǐng)?bào)，及時(shí)上報(bào)異常情況并牽頭制定處置方案。

表2 聯(lián)合監(jiān)測(cè)頻率

5.3.4監(jiān)測(cè)結(jié)果

當(dāng)?shù)罔F基坑14～16段由西向東逐段見(jiàn)底開(kāi)始底板澆筑、17～20段完成3道支撐以上土方開(kāi)挖時(shí)，地鐵圍護(hù)墻測(cè)斜開(kāi)始達(dá)到峰值，此時(shí)主要點(diǎn)位ZQT35(底板澆筑)、ZQT32(5道支撐開(kāi)挖)、ZQT29(3道支撐以上土方開(kāi)挖完成)的水平位移曲線如圖15所示。

圖15 地鐵圍護(hù)墻典型部位測(cè)斜水平位移曲線

根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，隨著開(kāi)挖深度不同，地鐵圍護(hù)墻深層位移向南發(fā)展，最大位移值146mm，地鐵圍護(hù)墻上部發(fā)生不同程度北向位移，最大位移值36mm。

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地觀察，因地鐵基坑只能南側(cè)單邊開(kāi)挖，導(dǎo)致基坑南側(cè)機(jī)械、堆載較多，而雙基坑中間邊坡土體略有隆起現(xiàn)象，可見(jiàn)地鐵基坑上部北向位移原因?yàn)榛由喜繎冶邸⒛媳眰?cè)偏壓、坡頂缺少水平約束，導(dǎo)致基坑間有限土體壓縮上擠產(chǎn)生，但由于北向位移絕對(duì)值較小，經(jīng)判斷處于正常狀態(tài)，實(shí)際施工時(shí)未加干預(yù)。而基坑底部最大位移值及變化速率較大，由于預(yù)先加大了第4道支撐規(guī)格及第3～5道支撐預(yù)加軸力，并且采取了短開(kāi)挖、早封閉施工方案，整塊底板在監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)指導(dǎo)下及時(shí)完成封閉，各道支撐工作狀態(tài)正常。

會(huì)展2號(hào)館圍護(hù)結(jié)構(gòu)因南6區(qū)混凝土支撐保留，南4、南5區(qū)拆撐后增加了換撐措施，圍護(hù)冠梁監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示與地鐵基坑同步施工過(guò)程中基本未發(fā)生水平位移，南6區(qū)保留的混凝土支撐內(nèi)力監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，在地鐵施工周期內(nèi)，支撐軸力隨地鐵開(kāi)挖、加撐過(guò)程逐步增大，隨封底、拆撐過(guò)程逐步減小，支撐最大軸力值5 830kN，未超過(guò)6 500kN的設(shè)計(jì)值，基坑整體穩(wěn)定性未因地鐵同步施工產(chǎn)生不利影響。

6 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)精心策劃與嚴(yán)密監(jiān)測(cè)，會(huì)展2號(hào)館與地鐵車(chē)站按預(yù)定步驟順利完成了毗鄰深基坑同步施工，為兩項(xiàng)重點(diǎn)工程按計(jì)劃竣工創(chuàng)造了良好的前提，社會(huì)效益顯著，其施工技術(shù)與實(shí)施經(jīng)驗(yàn)可為類(lèi)似工程提供有益借鑒。

1)實(shí)踐結(jié)果表明，地鐵基坑與房建基坑毗鄰時(shí)，可利用地鐵基坑工作面狹長(zhǎng)的有利條件組織同步錯(cuò)位施工，避免生搬硬套“先深后淺”原則大幅增加施工等待時(shí)間。

2)由于工程建設(shè)的不確定性，房建與地鐵基坑毗鄰且計(jì)劃建設(shè)工期相近(相距6個(gè)月內(nèi))時(shí)，兩個(gè)基坑在設(shè)計(jì)階段就宜考慮同步施工影響，宜將兩個(gè)基坑的冠梁支撐設(shè)到同一水平面上，避免某一基坑上部出現(xiàn)懸臂情況，也方便在出現(xiàn)同步施工時(shí)采取加固措施。

3)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，地鐵基坑鋼支撐預(yù)壓力施加引起房建基坑支撐軸力顯著增大，是毗鄰雙基坑同步施工技術(shù)措施設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，有條件情況下宜采取有限元法定量分析。

4)地鐵與房建毗鄰深基坑同步施工應(yīng)根據(jù)基坑平面布置、施工周期、施工方案針對(duì)性設(shè)計(jì)聯(lián)合監(jiān)測(cè)方案。