紧邻地铁检修站的基坑支护换撑施工技术

中建三局集团有限公司成都分公司 成都 610041

0 引言

深圳荟港尊邸2期项目地下室基坑紧邻深圳轨道交通龙华线车辆检修站，基坑临空高度3.50 m。基坑支护采用旋喷护壁桩与锚索（局部为钢管斜撑）结合的方式。由于原设计图纸的地下室外墙与支护桩腰梁（斜撑）竖向重合，导致外墙无法施工。而业主为保证地下室使用面积，要求消除腰梁对外墙的影响。故需先采用某种支撑来替换腰梁并提供护壁桩的水平反力，然后再拆除腰梁，最后进行地下室外墙及柱施工。

基坑支护与地下室外墙关系如图1所示。

图1 基坑支护与地下室外墙关系平面示意

1 方案比选

由于基坑南侧为深圳轨交龙华线的车辆段，对结构变形及安全要求极严格，同时新增地下室施工工期又非常紧张，故需采用一种既能确保安全，又对工期影响较小的换撑施工方案。结合工程实际，在初步设计阶段提出以下2种换撑方案（图2）：

1）换撑施工方案一：先施工地下室底板及外墙，靠车辆段护壁桩侧地下室外墙施工缝留设在护壁桩腰梁位置，并在底板预埋钢板。待地下室底板及外墙混凝土达到强度后进行换撑施工（即以该段地下室外墙及斜撑替换原腰梁提供护壁桩水平反力），换撑完成后破除腰梁及临时支撑，并进行后续结构施工。

2）换撑施工方案二：先施工地下室底板，并在负4层第2排柱中预埋钢板（用于与临时支撑连接）。负3层至地下室顶板靠护壁桩一跨梁板留设施工缝，施工缝留设在距跨中1/3处。待地下室施工完成且负4层结构达到强度后再进行换撑施工。换撑施工完成后破除腰梁，进行地下室外墙及梁板施工[1,2]。

方案一换撑施工在原受力点进行换撑，受力效果较好，但由于换撑施工在结构施工的关键工序中，待底板及外墙达到强度后方可进行后续结构施工，影响结构工期约28 d。

图2 2种换撑方案示意

方案二换撑施工方法经支护及结构设计单位验算可满足受力及变形要求，且换撑施工不在结构施工的关键工序中，不影响施工工期。

本工程工期紧张，为确保节点工期，综合考虑选择了换撑施工方案二，下面详细介绍方案二的施工工艺。

2 工艺概况

2.1 工艺流程

地下室4层结构施工→结构柱预埋钢板→冠梁植筋→冠梁焊接钢板→换撑梁焊接施工→腰梁破除→地下室外墙、柱施工→临时支撑拆除[3-5]

2.2 换撑施工步骤

1）根据基坑支护设计单位计算，在冠梁处换撑，需提供护壁桩400 kN水平支反力，换撑采用250H型钢作为传递水平力至地下室结构的支撑梁，H型钢与钢垫板采用焊接连接。B1～B5段地下室4层结构施工时，在靠车辆段侧第2排柱子上预埋钢板，预埋钢板尺寸为650 mm×800 mm×20 mm（宽×高×厚），板顶标高为74.40 m。钢牛腿与预埋垫板焊接连接。钢牛腿壁厚20 mm，预留灌浆孔，安装完成后灌浆密实，确保传力可靠。B6栋由于最外一跨跨度过大，需在中间设置临时支撑钢柱，故底板施工时需按施工图预埋钢板，以便临时支撑柱生根（图3）。

2）在最外一跨梁中1/3跨内设置施工缝，为便于地下室施工，从负3层梁板至地下室顶板均设置该施工缝，且地下室顶板施工缝处需设置止水钢板，以确保顶板防水效果。

图3 节点大样示意

3）由于支护桩护壁内夹土厚薄不均，导致护壁部分侵入外墙，故在底板施工时需先清除护壁及内部夹土，并重新喷射混凝土护面，外墙插筋由于腰梁影响需先扳弯，待腰梁破除并将预留钢筋调直后方可后进行钢筋连接（图4）。

图4 地下室外墙插筋

4）负4层结构施工完成后进行后续结构层施工，待地下室封顶且负4层构件强度达到100%后进行临时支撑梁施工。

5）将拟焊接的临时换撑梁采用手动葫芦吊至焊接标高位置并在操作平台上定位固定。焊接临时支撑梁时，使其一端焊接在冠梁上，另一端焊接在结构柱预留钢板上，临时支撑梁标高需按图纸准确施工，不得影响结构梁施工，支撑梁穿过外墙时需增设止水钢板，防止外墙漏水。B6栋需先将临时支撑柱焊接在底板预留钢板上，再施工临时支撑梁，临时支撑柱定位准确后，采用临时钢管架体支撑，再与预埋钢板焊接（图5）。

6）临时支撑梁施工完成并验收合格后方可进行腰梁及斜撑破除施工，腰梁采用风镐击碎破除，破除时不得损坏护壁桩。腰梁破除后采用切割机先割断腰梁箍筋，后逐根割断腰梁纵向钢筋，严禁只割断腰梁两端纵向受力钢筋，避免整根梁坠落伤人[6,7]。

图5 钢结构支撑施工

7）腰梁及斜撑破除时需在冠梁上设置监测点，换撑施工过程中每隔1～2 d监测1次。

8）待换撑施工完成后，通过精确定位放线来核验支护桩护壁是否影响地下室外墙施工，若影响外墙施工，则采用人工方式挖除护壁及夹土，并清理干净护壁（不得损坏支护桩）。

9）调直外墙、柱预留钢筋，并清理负3层梁板施工缝浮渣，搭设满堂支撑脚手架，进行结构模板支设，再绑扎墙柱及梁板钢筋。由于地下4层外墙支护桩与外墙间距极小，该侧没有支模空间，故采用单侧支模法，外墙浇筑至支护桩。

10）由于该部分混凝土方量小，不便用泵管浇筑，故采用塔吊将混凝土吊至指定地点并用斗车运至后浇构件部位，后浇构件采用微膨胀混凝土，振捣需密实。待负3层梁板施工完成并达到强度后进入负2层后浇梁板施工，要求同负3层梁板。如此循环，直至地下室顶板后浇板浇筑完成。

11）待外墙柱混凝土达到100%强度时，将临时支撑拆除，拆除采用热熔切割法。割除前先搭设操作脚手架至临时支撑高度，再将临时支撑割除放置于脚手架上，然后将葫芦固定在脚手架上，将临时支撑采用葫芦吊运至地面转运出场[8]。

3 基坑变形监测

3.1 监测方案

由于岩土工程的复杂性，拆换撑施工过程中，深基坑支护系统受到许多难以确定的因素影响，因此，需在施工过程中加强监测，及时掌握支护系统及周围环境的动态变化，确保支护系统和周围环境的安全。

根据工程相关施工图和有关规范的规定，本基坑需实施的基坑变形监测项目包括基坑水平位移监测和基坑竖向位移监测。

3.2 实施效果

根据变形监测数据，换撑施工完成后，基坑最大水平变形值为7 mm，最大沉降变形值为4 mm，满足护壁变形允许值，顺利地完成了该区域换撑施工任务（图6）。

图6 变形监测记录

4 结语

本工程基坑支护南侧为对变形极为敏感的地铁车辆段，故对结构变形控制要求非常高，而在地下室施工过程中由于护壁桩腰梁阻挡地下室外墙，故必须采取有效措施在确保安全的前提下破除该腰梁。经与支护及主体结构等设计单位充分沟通，采取通过临时支撑将基坑支护结构承受的水平力传递至主体结构并破除腰梁的做法满足了基坑的安全，同时也保证了工程的施工进度，对有类似工况的工程具有借鉴意义。