大型地下停车库施工方案优化及工程实例

林梦凯，李海莲

(兰州交通大学，甘肃兰州 730070)

0 引言

某地下停车库工程面临着“优化方案，加大投入，科学组织，缩短工期”的施工要求。该工程施工单位在主体结构的设计单位、监理单位、基坑围护设计单位的协助和指导下，组织工程技术人员，对施工方案进行优化设计，以实现在工程总造价不增加的前提下，缩短施工工期。

1 工程概况

1.1 主体工程概况

该大型地下停车库主体工程是由两层地下室组成的钢筋混凝土框架-剪力墙结构，总建筑面积为30 224,14 m2,主体建筑高度为8.25 m，其功能布局为地下停车库。地下一层占地面积15 323.54m2。地下停车库建成后，上面恢复原来的中心花园。该地下停车库的西侧为另一地下停车库，是一高层居民住宅小区工程的地下建筑部分，是由两层地下室组成的钢筋混凝土框剪结构，地下室建筑总面积7 673.03 m2，高度为10.95 m，底层占地面积3 245.16 m2。地下停车库建成后，才能开始上部25层主楼的建设。

1.2 设计基坑围护工程概况

围护的基坑由住宅小区项目和中心花园地下停车库两个两层地下室组成。基坑面积20 250.4m2，开挖深度为12.75 m（承台位置开挖深度大于12.75 m）。根据该场地的地质水文条件，采用支护结构和冲（钻）孔灌注桩+高压旋喷桩止水帷幕+两道钢筋混凝土水平内撑。

工程围护桩为冲（钻）孔灌注桩，其桩径为Φ1000@1300，Φ1200@1400，桩长约20 m，共有围护桩527根，其中，中心花园382根，住宅小区145根。水平支撑系统的立柱共有120根，其中，中心花园93根，住宅小区27根，采用直径Φ1000冲（钻）孔灌注桩上接钢格构柱，桩身有效长度不小于25 m或柱端进入中风化岩层不小于1 m。

钢筋混凝土水平内支撑第一道内支撑圈梁（锁口梁）设置在标高±0.0 m处，第二道内支撑腰梁的自重由预应力锚索传递到第一道内支撑的圈梁上设置在标高-5.0 m处，两道水平内支撑的钢筋混凝土通过传力带分别与圈梁、腰梁连接。

高压旋喷桩：围护桩桩身混凝土强度达到设计要求后开始止水高压旋喷桩施工，旋喷桩桩径为Φ600，桩中心距为1 300mm/1 400mm，桩长与围护桩等长。

土方开挖过程，必须做好基坑降排水措施及止水措施，并对基坑边坡和水平内支撑体系实施监测。

1.3 工程施工的主要内容

作为临时工程的基坑围护工程，其主要内容有：围护灌注桩施工，高压旋喷桩施工，两道钢筋混凝土水平内支撑施工，两道钢筋混凝土水平内支撑的高空作业拆除与外运等。

主体结构工程主要项目有：土方开挖工程，防水工程，承台与底板钢筋混凝土工程，地下二层柱、墙钢筋混凝土工程，地下一层楼板钢筋混凝土工程，地下一层柱、墙钢筋混凝土工程，地下室顶板钢筋混凝土工程，装饰装修工程，水电安装工程，消防工程等。

由于工地现场施工范围内地基地质较差，基坑围护面积20 250.4 m2,基坑开挖深度为12.75 m，基坑围护工程所占总造价的比重较大，基坑围护的主要工序所占的施工工期比重也较大。

1.4 原方案优缺点

优点：

已经通过设计论证，安全可靠，侧墙与柱浇筑一次到顶。

缺点：

（1）5 000 m3钢筋混凝土结构数量较大，投资较大，施工周期长（其中制作需要约80 d，拆除需要约 80 d）。

（2）对环境污染较大，有噪声、扬尘和固体废弃物等。

（3）拆除桁架水平内支撑是属于高空作业，存在安全隐患。

（4）拆除中间临时支撑时，会造成围护桩体系应力突变（重分配）的不利工况。

2 优化施工方案，加快进度的思路

根据相关要求，在不增加总造价的前提下，加快施工进度，缩短工期。这个“不增加总造价”的前提，在客观上要求，必须优化施工方案，减少临时措施（或代替），才能缩短施工工期。然而，住宅小区项目地面以下有大量旧楼基础未拆除，其中，原有大楼桩基44根旧桩与该项目住宅小区地下室基础桩基重合，还有大量的圈梁、底板等基础钢筋混凝土结构物。这些废旧结构物的处理使施工工期的缩短难上加难，而且还需要加大费用。

为加快进度，施工单位多次与主体结构设计单位和基坑围护设计单位沟通，深刻领会设计意图，认真分析工程的主体结构和基坑支护的特点，借鉴国内软土地基多层地下室逆作法施工的成功经验，通过科学的计算，提出以下三个优化建议：

（1）将住宅小区基坑内支撑由原设计的钢筋混凝土支撑改为钢结构支撑，地下车库结构按照顺作工法进行；中心花园取消原设计的钢筋混凝土支撑，先施作部分梁板做支撑，地下车库结构按中顺边逆的工法施工。

（2）将住宅小区和中心花园基坑原设计钢筋混凝土支撑改为钢结构支撑，结构布置与原设计相一致。

（3）住宅小区采用地面一层与地下一层做转换层，地上高层结构由底层向顶层顺次施作，地下车库则按地面向地下施作，两者可同时施工；中心花园取消原设计的钢筋混凝土支撑，先施作部分梁板做支撑，地下车库结构按中顺边逆的工法施工。

3 中心花园地下停车库逆作法

中心花园地下车库主体结构施工与基坑支护施工相结合的“中顺边逆”施工方法，确保在总造价不增加和围护结构安全绝对有保障、主体结构不变更的前提下，加快施工进度，缩短工期。

中心花园地下停车库“中顺边逆法”施工，就是在原设计基坑围护“冲(钻)孔灌注围护桩+两层钢筋混凝土内支撑+止水帷幕”的基础上优化为“冲(钻)孔灌注桩+两层主体结构梁板（周边部分）+止水帷幕”基坑围护与主体结构同时进行的新方案，水平内支撑是以周边部分的主体结构梁板代替原来的钢筋混凝土水平内支撑。

采用新的基坑支护和土方开挖方案有以下优点：

（1）用主体结构梁板代替基坑内的钢筋混凝土水平内支撑体系，大大减少了临时钢筋和混凝土等建筑材料，同时也节约了资金；

（2）减少了钢筋混凝土内支撑施工作业的时间和拆除的时间；

（3）减少了因拆除、外弃混凝土废料对环境的污染（噪声、扬尘和固体废弃物等）；

（4）减少了拆除桁架水平内支撑高空作业的安全隐患；

（5）避免了拆除中间临时支撑造成围护桩体系应力突变（重分配）的不利工况。

4 中心花园地下停车库逆作法主要施工方法

4.1 逆作法施工的工艺流程（见图1）

图1 逆作法施工的工艺流程图

4.2 中心花园地下室施工

4.2.1 工程桩、围护桩施工、高压旋喷桩

工程桩：与原方案相同；

围护桩：与原方案基本相同；

高压选喷桩：与原方案相同。

4.2.2 中间支撑柱

中间支撑柱选用与原设计方案相同的格构柱，基础利用部分工程桩，格构柱跟部嵌入灌注桩内（浇灌桩混凝土前嵌入）。共布设10.05 m的钢格构柱178根。

4.2.3 首层梁板底以上土方开挖

土方开挖至板底下0.5m。

4.2.4 首层逆作梁板结构

梁板支模将模板直接支在处理好的土方开挖面上，土方面上应铺设300 mm的砂垫层，平整振实，上铺枕木作为底模的搁栅，以扩大基底支承面积。首层梁板结构根据主体结构图进行施工，周围与围护桩圈梁通过传力带连接，与住宅小区交接处无围护桩，则通过传力带与住宅小区支撑系统连接。

逆作梁板预埋锚固钢筋：在剪力墙和柱的位置，要预埋锚固插筋，预留钢筋要保证施工缝足够钢筋搭接长度。

预留供工作浇灌混凝土直径Φ100～150 mm的振捣孔，还必须在墙柱混凝土浇灌前预埋压力注浆管，以便对施工缝隙和混凝土收缩能产生的缝隙进行压力灌浆。（梁板强度达到90%后才进入下一步工序）

4.2.5 地下一层梁板以下土方开挖

地下一层梁板以下土方开挖至地下一层地板以下0.5 m，承台依设计开挖。

4.2.6 地下一层逆作梁板混凝土结构施工

方法与首层逆作梁板结构施工相同。

4.2.7 土方开挖到基底

土方开挖至底板基础底层，承台土方开挖依设计施工。

4.2.8 主体结构正作施工

主体结构正作施工按正常施工顺序进行。

5 优化建议方案比较（见图2、图3)

图2 方案一支撑示意图

图3 方案二支撑示意图

6 结论

该工程其关键工程（即：控制工期的工程）主要有钻孔桩、内支撑，以及挖土施工。为提前工期必须从这三个方面考虑。其中，由于挖土由于受运土限制，优化空间不大，主要考虑钻孔桩及内支撑的施工工期的优化，如改变内支撑形式，加快工期，若桩基变为单桩单柱，可大大加快施工周期。

综上所述，采用方案一，即将住宅小区基坑内支撑由原设计的钢筋混凝土支撑改为钢结构支撑，地下车库结构按照顺作工法进行；中心花园取消原设计的钢筋混凝土支撑，先施作部分梁板做支撑，地下车库结构按中顺边逆的工法施工。经过对上述工程的实践，工程采用逆作法施工，比顺作施工减少了三个月的施工时间，减少了深基坑施工对周围环境的影响，收到了良好的社会效益和经济效益。

[1]刘国彬,王卫东.基坑工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2009:16-26,124-130.

[2]GB50497-2009,建筑基坑工程监测技术规范[S].

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