加强垫层代替底道支撑在上海浦东机场T1航站楼改造工程基坑施工中的应用

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1 工程概况

上海浦东国际机场T1航站楼流程改造工程建筑安装施工总承包工程，施工区域位于浦东机场T1航站楼主楼和长廊内以及主楼与长廊之间的中庭区域。其中旅客捷运系统土建预留工程主要包括车站结构、区间结构及工作井结构，区间结构又分为连廊段、渡线段和设备段3 个部分。

连廊段结构分为东、西2 条相互独立的地下捷运通道，每条通道长59 m，宽5.6 m，均由厚650 mm的底板、厚600 mm的侧墙和厚600 mm的顶板构成，基坑深度为8.7～ 9 m，北高南低。连廊段2 条通道之间及通道东、西侧均为上部结构浅基础承台。扣除6 m层结构主梁高度后，捷运通道上方0 m层结构与6 m层结构之间的净空仅为4 m左右（图1）。

图1 连廊段捷运通道与建筑位置关系示意

连廊段捷运通道围护利用0 m层结构梁作为基坑首道支撑，同时在基坑深度中部位置设置了1 道Φ609 mm钢支撑作为底道支撑。

连廊区域采用Φ800 mm＠950 mm钻孔灌注桩（20 m）+双排Φ800 mm＠500 mm旋喷桩止水帷幕（15 m）围护。基坑底部加固采用高压旋喷桩加固，加固深度为坑底至坑底以下4 m（图2）。

图2 连廊段捷运通道围护设计示意

2 围护结构现场工况及设计工况

受制于既有连廊结构上部净空高度以及老承台结构的影响，连廊通道基坑围护桩基施工过程中侵入结构板墙现场普遍存在，同时由于连廊段基坑净宽仅为5.6 m，原设计为1 道混凝土支撑+1 道钢支撑。在最后一皮土开挖时，按照设计工况应先安装牛腿、围檩及钢支撑后方可进行最后一皮土的开挖，在底板结构完成、达到设计强度后方可拆除钢支撑，进行板墙和顶板结构的施工。

根据设计工况要求，基坑施工按照以下顺序进行：施工0 m层结构梁→待0 m层结构梁达到设计强度后，土方开挖至钢支撑底部→设置钢围檩，安装钢支撑→继续开挖至基坑底部→及时施工混凝土垫层和底板→待底板达到设计强度后，拆除钢支撑→施工捷运通道侧墙和顶板

3 捷运通道结构施工难点

若按照原设计工况，支撑安装完毕后留给挖土的操作净宽只有4.4 m，同时由于上部净空高度只有4 m，长臂挖机无法操作，因此必须先挖后撑。但由于环境比较恶劣导致围护桩基侵入结构比较普遍，导致凿桩占用时间比较长，同时受上部净空限制钢支撑安装无法借助机械一步安装到位，需要搭设排架进行配合，从而完全按照设计工况进行整个基坑施工的实际流程为：

土方开挖→凿桩→搭设排架→安装钢牛腿→将钢围檩放置在排架上→将钢支撑移动至钢牛腿上→施加预应力→排架拆除→垫加预应力→排架拆除→垫层浇筑→防水层及保护层施工→施工底板（基坑最不利工况结束）→施工侧墙、顶板

按照该施工流程，基坑暴露时间过长，对周边既有连廊的安全极为不利。

4 捷运通道结构施工部署

为保证捷运通道顺利施工，结合捷运通道结构周边的上部结构施工工况，现场采取了一系列综合施工措施。

首先经过方案优化，现场采用加强垫层代替底道钢支撑的方案，具体施工流程为：土方开挖→浇筑加强垫层→凿桩→防水层及保护层施工→施工底板（基坑最不利工况结束）→施工侧墙、顶板

由于取消了钢支撑，在土方开挖到设计标高后，至底板施工完成并达到设计强度之前，压顶梁至基坑底部之间的土体侧压力几乎全部由围护桩体承受，这对于确保基坑安全是较为不利的。同时西侧捷运通道结构施工时正值春节，即基坑将暴露长达近20 d，若不采取有效措施，那么确保基坑安全便无从谈起。因此经过与设计人员的密切沟通后，决定在原设计厚150 mm、C25素混凝土垫层内部沿东西方向设置双拼12#槽钢，同时将垫层的混凝土等级提高至C40。为了既能保证基坑安全又能节约材料，每隔1 根围护桩设置1 道槽钢对撑，槽钢两端与围护桩体顶牢（图3）。

经过方案优化后，整个基坑工程至底板结束相对原设计工况节省了大量工期，节约了底道钢支撑安装及拆除费用，同时确保了通道底板在春节前施工完毕，最大程度保证了春节期间的基坑安全。

为了配合该施工流程，在捷运通道土方开挖施工前，先对通道范围周边土方进行卸载，以尽量减小围护桩体一侧的土体侧压力。同时在已开挖至基坑底部区域的周边10 m范围内，禁止任何施工车辆通行甚至停留，并且禁止任何形式的堆载，确保基坑周边无超载。

图3 优化后的基坑围护示意

土方开挖采用“退挖”的方式进行阶梯式开挖，一次性开挖至基坑底部。底道钢支撑的取消，为土方开挖提供了足够的作业空间。阶梯共分为3 个，分别在0 m层结构面和基坑内各布置2 台挖机。小挖机负责基坑内的土方开挖，中型挖机负责将土方转运至渣土车上清运出场。

5 现场施工[1-8]

5.1 土方开挖

捷运通道部位围护桩压顶梁底部相对标高为-2.68 m，施工时先将捷运通道周边土体统一卸至该标高，然后在0 m层设置1 台PC220挖机开始进行土方开挖。PC220挖机首先为即将入坑的“住友200”型小挖机创造挖土施工作业面，待小挖机利用结构梁吊放至基坑内以后，PC220将小挖机开挖的土方传递至0 m层，最后由另一台挖机将土方装车外运。

土方开挖按照从南向北的顺序进行，每一级阶梯高差控制在2 m左右，阶梯平台宽度控制在5～6 m，阶梯与阶梯之间按照1∶1的比例放坡。开挖至通道北端无法分阶梯放坡时，由小挖机进行土方开挖收尾，PC220与小挖机通过“接斗”的方式进行土方传递。土方开挖完成后，再利用结构梁将小挖机吊出基坑。

5.2 现场道路布置

捷运通道结构位于1/G轴与2/G轴之间，而2/G与3/G轴之间为浅基础结构，即0 m层结构梁板下方为原状土层，该部位可用作0 m层挖机停放和渣土车进出场道路（图4）。

已开挖至坑底的部位及其以北10 m范围内为警戒区域，该区域内禁止出现任何施工荷载，包括行驶车辆、坑边临时堆放材料等，确保基坑安全。

5.3 加强垫层施工

土方施工时，每完成15 m的开挖，就需按照从南到北的顺序立即依次进行槽钢对撑施工。对撑施工完毕后需在2 h内完成垫层施工。垫层施工结束24 h后才可进行后续土方开挖。垫层总厚度150 mm，混凝土等级C40。在垫层厚度中部位置，每隔1 根围护桩设置1 道双拼12#槽钢对撑。

图4 捷运通道施工道路平面布置

6 实施效果

连廊捷运通道部位由于周边环境复杂，在取消底道钢支撑的同时，在垫层中增加了12#槽钢对撑，并且将混凝土垫层等级从原设计的C25提高到了C40。经过方案优化后，整个基坑工程至底板结束相对原设计工况节省工期近40 d，且节约了底道钢支撑安装及拆除费用逾10 万元。

由于土方开挖结束时值春节假期，为了保证基坑及既有结构安全，基坑大底板赶在节前施工完毕。通过分析，对周边承台及其他既有结构的监测数据发现，节前围护结构最大侧向位移为第26 号测点的15.1 mm，假期结束恢复施工时，该测点的测斜数值为15.6 mm，同时其他测点数值均不大于15.6 mm。

直至2014年3月10日捷运通道结构施工完毕，周边围护结构侧向位移最大值为15.7 mm，周边承台水平位移最大为0 mm，承台垂直位移最大为上浮4.40 mm，均满足设计要求，达到了良好的效果。