超高層住宅地下共構施工關鍵技術研究

胡 旸 李 山 馬繼鋒 肖金東 吳 云

人口劇增而產生的公共交通問題，已經成為制約城市發展的一個重要因素[1-3]。合理開發利用城市地下空間已成為城市現代化進程中必然的趨勢，其中地鐵逐漸成為城市軌道交通建設的重要形式，也是現代化城市的重要標志[4]。而城市地鐵多修建在建筑物眾多、人流量集中、交通壓力大的地段，往往會與地上建筑的施工存在沖突，使不同對象之間相互影響制約，對建筑物的施工帶來巨大挑戰[5]。超高層建筑基礎施工時必將擾動地下巖土體，使圍巖應力重新分布，宏觀上表現為地層的變形與移動，形成常見的施工沉降槽[6]。施工沉降槽將會使周圍地面發生沉降和塌陷，進而導致城市路面破損、地下已有管道變形乃至破裂以及既有建筑等市政工程的破壞[7]。

為了有效防止地鐵和鄰近超高層建筑共構區可能存在的沉降和滲漏風險，提高共構施工時地下室頂板的抗滲能力和掌握基坑的變形趨勢，以華潤置地中心17 號地塊項目為例，對防滲和變形關鍵技術進行了分析，為類似項目提供指導和借鑒。

1 工程概況和施工難點

1.1 項目概況

華潤置地中心17 號地塊項目由5棟超高層住宅、5 棟商業樓、1 棟城市展廳及1 棟軌行區組成，最高69 層，軌行區3 層。本工程為全國在建純住宅項目中的第一高樓，廣東省東莞市首個地下軌道+超高層住宅示范項目，項目用地面積3.39 萬m2，總建筑面積27.87 萬m2，地下建筑面積7.50 萬m2（負3 層有13347 m2的人防），最大建筑高度249.35 m。項目位于東莞地鐵8 號線上方（未建），需要同時進行地鐵軌行區和超高層住宅的施工，兩個工程存在共構施工，施工過程會產生相互影響，其中存在建筑物變形和滲漏風險，且部分耦合區域材料管線布置交叉、工序復雜，因此研究后項目采用超高層住宅與地鐵隧道的地下共構施工技術。

1.2 地下共構施工難點

由于工程軌行區總長約200 m，貫穿項目，地下室頂板埋深遠低于地下水位，孔隙水壓大，加大了滲漏風險，同時地下室頂板施工時處于雨季，支護存在滲漏風險；地下室頂板下方有3 ～4 m 深的回填土，在地下水的作用下回填土中的水可能上返或下滲，同樣存在滲漏風險。建筑基坑開挖深度30.33 m，長度較長，且基坑開挖過程中要進行拆換撐，拆換撐會導致基坑受力條件發生變化，存在變形和安全風險。建筑地下室基坑采用“咬合樁+內支撐”，形成上部空樁“先淺后深”作業，且在負1 層標高位置施工（上部空樁），咬合樁施工質量難以保證。各施工段兩側塔樓體量、動工順序均不相同。本項目共構施工過程中主要難點為建筑底板防滲和基坑結構變形控制。因此針對結構變形和滲漏情況，提出了相應的控制措施。

2 共構區滲漏控制關鍵技術

2.1 滲漏控制

由于地下室底板下部有3 ～4 m深的回填土，在地下水的作用下回填土中的水可能上返或下滲，因此制訂了地下室頂板的防滲漏措施。其中，施工縫位置處理和防水工程是地下共構工程質量控制的重要環節，其施工質量將直接影響地下室的安全和效果。首先要保證地下室頂板有足夠的強度才能開展頂板的防水施工。如果頂板存在分層、開裂、起皮等情況，要及時處理問題部位，同時用高壓水槍對問題位置進行沖洗，除去松動部位后再進行二次清洗。

對地下室頂板進行整體清潔和問題部位處理之后，開始處理地下室頂板的施工縫。施工縫通常采用柔性的防水材料，能夠適應頂板的變形和收縮，防止水分滲透。在填充施工縫之前，要確保施工縫表面清潔，無灰塵、油污等雜物，可采用吸塵、刷洗等方法對施工縫進行清理。使用填充材料對施工縫進行密封時，確保填充材料完全填滿施工縫，形成連續、致密的防水層。在處理完施工縫后要進行表面的修整，使其與周圍結構形成良好的銜接。完成施工縫處理后，要定期進行檢查和維護，確保施工縫的防水效果的持久穩定。在軌行區工程中，施工縫通常設置在軌行區外墻，且預留位置在地下室頂板底板180 mm以上，以滿足結構變形和熱脹冷縮的要求。在處理施工縫時，要對地下室外墻做刷毛處理，清除表面浮漿，確保施工縫的位置清晰可見且無雜質，同時注意保持施工縫的濕潤。處理完施工縫后設置水泥漿，比例為1 : 1，厚度為35 ～45 mm。鋪設完水泥漿后澆筑上層混凝土，同時按照設計標準壓實作業面。

2.2 防滲效果分析

為了確定防水施工的有效性，通過閉水試驗的方式檢驗了實際工程中地下室頂板的防水效果。開始試驗前，嚴格根據上述施工方式進行地下室頂板防水工程，保證施工的規范化。在施工時注意穿墻螺栓和施工縫的防水處理。完成地下室頂板防水施工后，開始在軌行區上部蓄水，蓄水深度要＞20 mm，30 ～40 mm 為蓄水深度的最佳范圍，蓄水時間要在24 h 以上。

在進行地下室頂板防水效果試驗時，在前5 h 內每間隔1 h 檢測一次頂板的滲漏情況；當試驗開始超過5 h后，技術人員每隔3 ～4 h 檢測一次頂板的滲漏情況。滲水試驗持續進行24 h內地下室頂板若發現有滲水、漏水情況，則立刻結束試驗，立即對地下室頂板進行檢查，并修補滲水部位；若24 h 后地下室頂板不存在滲水、滲漏情況，則代表防水效果較好，防水工程質量合格，可以驗收。為了避免出現誤差，保證試驗結果的客觀性，需對地下室頂板閉水試驗過程中的滲水量進行計算，計算公式為：

式中：q為地下室頂板在閉水試驗中滲水量，單位為L/(min·m)；W為補水量，單位為L；Tg為觀測時間，單位為min；L為試驗段長度，單位為m。

結果如表1 所示。由表1 可知，在閉水試驗開始至27 h 內，地下室頂板沒有出現滲漏情況，滲水量等于0；當試驗進行至30 h 時，地下室頂板出現滲水情況，且隨著試驗的持續，地下室頂板滲水量不斷增加。

表1 地下室頂板閉水試驗檢測結果

根據地下室頂板施工需求和閉水試驗結果，能夠得出在實際工程中采取地下室頂板防水、防滲施工方式有較好的防水效果，能夠避免地下室頂板出現滲漏的情況，保證了軌行區的施工質量。

3 共構區變形控制關鍵技術

本項目基坑開挖深度比較大（30.33 m），屬于危險性較高的分項工程，而變形監測則是對深基坑施工質量和安全性的重要保障。通過持續實時監測基坑支護結構變形情況，掌握其變化趨勢，保證基坑順利開挖，同時對變形較大的部位做好及時預警工作，采取積極主動的應對措施，如減小基坑周邊荷載、增設支撐數量等，達到減少工程風險的目的。監測項目含支護結構頂部沉降和水平位移，實時監測基坑支撐結構的變形情況。監測時設置支護結構水平位移和豎向位移累計值和變化速率的監測報警值，變化速率監測報警值為6 mm/d，水平位移累計值監測報警值為50 mm，豎向位移累計值監測報警值為30 mm。在監測支護結構頂部豎向沉降和水平位移時，將基坑開挖時作為監測起始點，持續監測到基坑挖至基底5 d 后。由于所監測基坑深30.33 m，從地面挖至基坑底部共耗時35 d，故總監測時長為40 d。監測時考慮到基坑形狀近似于長方形，故選取基坑每邊的中點—測點的監測數據對樁頂水平位移和沉降值進行分析，共4 個測點，編號為A ～D。鋼支護結構頂部沉降和水平位移監測，結果如表2 所示。

表2 鋼支護結構頂部沉降和水平位移監測結果

由表2 可知，檢測開始后10 d 內基坑支護結構頂部水平位移緩慢增加，開挖中期（10 ～30 d）基坑支護結構頂部水平位移快速增加，而開挖后期（30 ～40 d）逐漸趨于穩定，且各測點水平位移增加幅度在6 mm/d 以下，45 mm 為水平位移最終累計峰值，未超過預警值50 mm。隨著土體開挖，支護頂部沉降整體趨勢為緩慢增加，各測點頂部沉降增加幅度在4 mm/d 以下，22 mm 為支護頂部沉降最終累計峰值，未超過預警值30 mm，表示基坑工程變形值在允許范圍內，較安全。

4 BIM 技術在共構區施工中的應用

由于共構區施工過程復雜，工序繁多，僅僅依靠二維圖紙并不能完全預估或檢查出施工過程的沖突。在建造共構區的過程中，保證施工可行性，引入建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）新技術，通過對共構結構的施工過程進行方案模擬和比選，分析各項技術與經濟指標，對項目整體進行精細化管控，充分運用BIM 5D 實現施工過程可視化與工程進度安排的有機結合。建立共構區BIM，在空間上展示圖紙細部節點，并對共構區施工過程進行模擬，提前發現阻礙施工的各項問題，組織開展方案研討，優化施工方案，縮短施工工期。同時可通過3D 圖紙對基層工作人員進行交底，提升施工質量。

5 結語

為了提高共構施工時地下室頂板的抗滲能力和掌握基坑的變形趨勢，以華潤置地中心17 號地塊項目為例，對防滲和變形關鍵技術進行了分析，得出以下結論：第1，針對地下室頂板防水處理、施工縫和防水施工提出了具體的防水方案，并通過閉水試驗檢驗了防水工程效果，發現試驗進行至30 h 時，地下室頂板逐漸滲水，且隨著試驗持續，地下室頂板滲水量不斷增加，這表明防水、防滲效果較好，能避免軌行區出現滲漏的情況。第2，在基坑施工監測期間，支護結構頂部水平位移增加速度在6 mm/d 以下，45 mm 為水平位移最終累計峰值，未超過預警值50 mm；頂部沉降增大速度在4 mm/d 以下，22 mm 為支護結構頂部沉降最終累計峰值，未超過預警值30 mm，表示基坑工程變形值在允許范圍內，較為安全。第3，建立共構區BIM 模型，在空間上展示圖紙細部節點，并對共構區施工過程進行模擬，提前發現阻礙施工的各項問題，組織方案研討，優化施工方案，縮短施工工期，提升施工質量。