紧邻磁浮车站的大型建筑深基坑逆作法施工【摘要】上海浦东国际机场二期交通中心基坑工程中,基坑西侧紧邻正在运营的磁浮车站,而磁浮车站和轨道对沉降十分敏感,为确保施工期间磁悬浮列车正常运营,基坑西侧采用地下连续墙两墙合一的围护形式进行逆作法施工,挖土采用分块跳仓开挖,不仅确保了基坑和磁浮车站的安全,同时也加快了施工进度,取得了较好的效果。【关键词】航空港磁浮车站深基坑逆作法1 工程概况 上海浦东国际机场二期交通中心工程位于浦东国际机场航空港内,西侧与磁浮国际机场站相接,东侧为同时施工的二期航站楼主楼与楼前高架工程。交通中心基础南北向长440 m,东西向长145 m,基坑大面积挖土深度达6 m、局部7.1 m,深基坑面积达6.4万m2,为超大深基坑。 交通中心基坑周边环境较为复杂,尤其以东侧和西侧为甚。其中东侧通过优化,最终采用放坡形式解决了东侧的施工困难。西侧距离基坑30 m不到,为世界上唯一一条正在商业运营的磁悬浮车站和轨道,磁悬浮车站和交通中心基坑之间还存在着机场唯一的出场道路,同时道路边的管线也必须在基坑施工期间加以保护。2 交通中心西侧复杂环境下基坑施工难点 (1)基坑西侧最重要的保护对象是对沉降非常敏感的磁浮车站和轨道,确保其不间断正常运营。 (2)基坑西侧离机场唯一离港道路(出场路)仅6 m,离开磁浮车站外墙18m,在整个施工期间也必须确保出场路及其下的管线的正常使用。 (3)交通中心工程南北向长度达到了440 m,逆作区宽度为24 m,施工中需减小超长大面积基坑的暴露长度和时间,控制围护的变形。3 主要技术路线3.1 西侧基坑围护设计 交通中心西侧考虑到对出场路及磁悬浮的保护,采用地下连续墙作为围护,逆作法施工,围护墙厚800 mm,深度为15.65 m。混凝土标号为水下C30,抗渗S8,混凝土的坍落度为18～22 cm。3.2 逆作挖土分块及开挖流程 逆作区底板施工综合考虑到几方面因素: (1)确保基坑安全,减少基坑暴露长度。 (2)确保出场路和磁悬浮车站及轨道的安全。 (3)满足总体进度要求。 (4)方便挖土及结构施工。 (5)减小混凝土收缩,从而达到减少裂缝的目的。 结合以上各因素,逆作区底板结构进一步细化分为15小块,编号由北往南依次为D1～D15,相邻块之间设置施工缝,每块长度基本上在30 m左右。 逆作区地下室总体施工流程:从中间和南北两端同时对向进行挖土和结构施工方式(图1)。
底板除中间和两端第一块采用挖一块浇一块外,其余采用每挖两块然后浇捣一块,即混凝土浇捣采用跳仓施工,相邻块混凝土浇捣间隔15 d。4 关键施工技术4.1 “一柱一桩”垂直度控制 交通中心逆作区域一柱一桩为213根,设计要求永久内插钢立柱垂直度控制在1/500以内,对永久结构柱,中心偏差控制在±5 mm。 在实施过程中通过自制的一套立柱桩校正架对立柱桩的垂直度与水平位移进行校正(图2),同时在基坑开挖过程中采取措施,使整个基坑开挖至基底后,经过现场实测,一柱一桩的垂直度偏差均在1/500以内,满足了设计对于垂直度的控制要求。
为提高桩基抗压承载力以及减少桩基在竖向荷载作用下的沉降变形,根据设计要求,本工程逆作区域一柱一桩部位共计213根均采用了桩底后注浆的施工工艺。4.2 地下连续墙施工技术 交通中心工程地下连续墙总延长米为514.6 m,根据设计图纸将地墙共划分约94幅槽段,由于地下连续墙墙顶标高位于自然地面以上,成槽机无法进行施工,为了确保地下连续墙的施工,在地墙施工阶段,将地下连续墙施工至-2.50 m标高,低于设计标高0.7 m,在该标高处设置施工缝,其上部分同结构顶板与压顶圈梁一同施工。 为提高地墙接头处的抗渗及抗剪性能,对地墙雌雄头连接处,用外型与雌槽相吻合的接头刷,紧贴接头面,上下反复刷动,去除形成的泥皮以保证相邻槽段在浇注后接头密实、不渗漏。4.3 逆作顶板结构施工4.3.1 顶板格构柱节点处理 本工程逆作开挖时,挖土机和土方运输车利用结构顶板作为出土平台和运输道路,同时,整个逆作顶板将作为机场二期工程南北向的主要施工道路。因此,对顶板梁柱节点的格构柱采取加设钢牛腿加强措施(图3)。
4.3.2 顶板结构施工 逆作区梁、平台板施工流程为:逆作区卸土→-2.90m垫层施工→垫层弹线→搭设排架→铺设梁底模→制单侧梁侧模→部分平台板铺设→绑扎梁钢筋→验收梁钢筋→封另一侧梁侧模→剩余平台板铺设→梁侧模抛撑加固→排架加固验收→绑扎平台板筋→验收平台板筋→浇捣梁、平台板混凝土。平台板排架采用1 600 mm高钢管搭设,作法同顺作区域。 对于逆作区800 mm×1 800 mm大梁,由于梁底离垫层面仅有50 mm左右,因此采用直接在垫层上面进行50 mm厚水泥砂浆粉平,上涂脱模剂直接作为该大梁的底模,侧模仍然采用夹板。对于逆作区1 000～1 650 mm高大梁,梁底离垫层面高度为200～850mm,梁底支模同一般顺作区域,仅用木楔(或垫块)置于垫层上来代替梁底竖向支撑钢管,木楔(或垫块)沿梁跨度方向间距为400 mm。逆作区梁高低于1000 mm梁,由于梁自重较轻,梁底不需要加竖向钢管支撑,作法同一般顺作区域。4.4 逆作区挖土施工 出土洞口的布置按照基坑内挖土机械的挖土回转半径和结构分块来控制,基本控制在每一分块有一挖土洞口,共布置了15个挖土洞口。土方经挖土机械在坑内至多经过两次传递到取土洞口,再由上部挖土机驳出坑外。底板逆作挖土时,0.4 m3小机在坑内将土翻驳至距离近的留洞口,再由1台1.2 m3挖机在顶板洞口边将土方抓运并装车运走。每一分块逆作挖土时,采用分段分层挖土,分层厚度不大于2.5m,每一施工段与未开挖部位之间边界采用临时边坡,临时边坡为1∶1.5,平台宽度为2 m。 后续相邻分块底板逆作挖土施工条件:每次挖土完成后,及时进行垫层混凝土浇捣,待底板混凝土浇捣完成并养护达到设计强度的70%后,方可进行相临块土方的开挖,挖土时严格按照分块进行,一次挖土地墙暴露长度控制在60m内,严禁一次超长挖土。
4.5 逆作底板结构施工4.5.1 底板与地墙连接 在与地墙交界处的底板内设有环状暗梁,地墙内预留底板环梁插筋,施工底板时由地墙内凿出并扳直,锚入暗梁内。底板上下排与地墙垂直钢筋均同地墙钢筋接驳器连接。 由于在地墙成槽、混凝土浇捣施工阶段,预留钢筋直螺纹接驳器位置可能出现偏差,待开挖后,根据实际情况进行处理。根据可能出现的情况,制定如下原则:下皮钢筋接驳器位置偏离正常位置200 mm以内,钢筋与直螺纹正常连接,钢筋按1∶6弯折比例弯至正常位置,上皮钢筋考虑到建筑完成面为-6.00 m,上皮钢筋偏差控制为向上50 mm,向下100 mm,钢筋按1∶6弯折比例弯至正常位置(图5)。如接驳器偏离位置超出了该范围,则通过种筋与地墙连接,另一端通过绑焊与底板钢筋正常连接。
4.5.2 地梁钢筋施工 在逆作基坑范围内,基础梁截面主要为800 mm×1 650 mm、800 mm×1200 mm。钢筋主要为φ32 mm。如果按照顺做施工绑扎时搭设钢管支架,由于梁架空绑扎,在穿过格构柱时将碰到腹板,梁本身高度较高,加上架空绑扎,在梁钢筋绑扎操作范围内,格构柱腹板都将割除,这将引起腹板失稳。因此,通过采用在梁两侧放坡开挖,操作工人直接在基坑底部绑扎梁钢筋(图6);在梁主筋穿过格构柱处,如碰角钢穿不过处,不得损伤角钢,对于局部梁钢筋密集处,通过放大梁截面或调整梁钢筋的皮数来调整钢筋间距,使梁钢筋顺利穿过格构柱,梁最上皮钢筋放置完后,依次将箍筋套入。箍筋的接头应交错排列垂直放置,箍筋转角与竖向钢筋交叉点均应扎牢(箍筋平直部分与竖向钢筋交叉点可每隔一根互成梅花式扎牢),绑扎箍筋时,铅丝扣要相互成八字形绑扎;将梁的下部钢筋安装就位,钢筋接头也是直螺纹连接;梁的上下部钢筋均二层和三层排列,排与排之间采用与主筋相同规格的钢筋填充,间距1 000 mm。
5 交通中心逆作区基坑实施效果 在交通中心大面积逆作法开挖过程中,由于通过合理留设挖土洞口、合理划分施工块以及抽条开挖的方式进行施工,一方面使基坑变形始终处于设计要求的控制范围内,保证了基坑施工的安全,另一方面,由于顶板卸土开挖,顺作进行结构排架支撑施工,确保了结构混凝土的施工质量,同时在实施过程中,通过采用一柱一桩垂直度控制和桩底后注浆等新技术以及对底板开挖方式的优化,加快了施工进度,取得了明显的社会和经济效益。
