大型站房基坑出土坡道设置及应用分析

张健，潘卫东

（中铁建设集团有限公司 基础设施事业部，北京 100040）

1 工程概况

京哈高铁北京朝阳站站房工程，中央站房主体部分共3 层，其中地上为2 层、地下为1 层。工程效果见图1。

图1 北京朝阳站效果图

工程东南侧基坑部位设计有一处风道结构，此部位基坑支护形式为护坡桩+锚杆+钢支撑。围护桩直径800 mm，间距1 500 mm；钢支撑直径609 mm，壁厚16 mm；冠梁800 mm×1 000 mm。桩间用喷细石混凝土C20 保护，面墙挂φ8 mm@200 mm×200 mm 钢筋网片。风道部位基坑支护平面和剖面见图2。

2 临时出土坡道位置设置

出土坡道设置于基坑东南侧。其中，东南侧坡道利用风道部位的基坑支护桩+4 根钢支撑（风道部位原设计图纸为23 根）作为出土坡道的临时基坑支护。支撑端头设置封头端板，支撑杆件法兰螺栓需连接完好［1］。

利用风道部位作为出土坡道，优点是占用场地少，并且有钢支撑及护坡桩作为基坑支护形式，出土坡道部位的安全性更加有保障。

图2 风道部位基坑支护

3 临时出土坡道设计及施工

3.1 临时坡道与排风道施工基坑支护区别

将风道部位作为临时的土方坡道，与正式风道部位基坑支护及土方开挖存在2处区别：

（1）在Ⅲ-22轴/（1/I-G轴—3/I-G轴）覆盖范围内的土方挖出1∶6 坡度的土坡并铺钢板，作为土方、材料及混凝土泵车的运输通道。

（2）钢支撑只施工4根（土方开挖前对水平支撑位置、标高进行质量验收），原设计是23根［2］。

3.2 临时坡道设计及施工

工程按照原设计，风道部位基坑支护为混凝土护坡桩，直径800 mm，间距1 500 mm。钢支撑共计23根。采用永临结合的施工理念，在利用该部位作为出土坡道时，可以将风道部位的土方只挖除1 255 m³，形成一个1∶6的坡道。并且该阶段由于土方没有按照风道原设计图全部挖除，故只需要进行4道钢支撑的安装（原设计图为23根），即可保证出土坡道部位基坑的安全与稳定。

东南侧出土坡道（即风道部位）平面和剖面见图3，风道部位作为临时出土坡道现场见图4。

图3 东南侧出土坡道

图4 风道部位作为临时出土坡道现场

3.3 临时坡道钢支撑优化设计与施工

3.3.1 钢支撑原设计

原设计图中：钢支撑采用Q235B 级钢托板，两侧钢托板钢板尺寸为900 mm×100 mm×200 mm×16 mm（梯形截面），下面钢托板钢板尺寸为900 mm×200 mm×16 mm。钢支撑与冠梁节点原设计和原剖面见图5。

3.3.2 钢支撑节点优化设计

钢支撑节点优化设计：下挂式+钢丝绳栓挂的方式与风道部位冠梁连接。

优化后设计：采用下挂钢板与钢支撑焊接（满焊），并且采用钢丝绳栓挂在钢支撑与冠梁预埋环上，保证钢支撑不下落。优化设计的钢支撑部位剖面和节点大样见图6，钢支撑下挂板+栓挂钢丝绳与冠梁连接见图7。

3.3.3 钢支撑安装

图5 钢支撑与冠梁节点

（1）临时出土坡道设置4道钢支撑。作业前检查起重吊装所使用的起重机滑轮、吊索、卡环等，确保其完好［3］。

（2）材料进场按要求送检。特别强调：钢支撑需要做探伤试验，高强螺栓必须送检［4］。

（3）配齐所需的支撑及垫块等材料，并将钢管装配到设计长度，待冠梁混凝土强度达到80%后安装。

（4）钢支撑安装采用1 台16 t 汽车吊，布置在风道基坑上东侧，距离基坑4 m之外。

（5）钢支撑先预拼至设计长度，每根支撑设置1个活络端头，根据顺序分段架设钢支撑。用汽车吊整根吊起钢管支撑。

（6）钢支撑吊装到位拼装完成后，在活络端头中锲紧垫块，电焊焊接牢固，并施加设计预应力，确保钢支撑对顶牢固，解开起吊钢丝绳，完成该根支撑安装。

图6 优化设计的钢支撑节点部位

图7 钢支撑下挂板+栓挂钢丝绳与冠梁连接

（7）预应力施加。钢支撑吊装到位，不要松开吊钩，将预拼装好的钢管支撑放在牛腿上。预应力加设根据设计值采用1台液压千斤顶，通过压力表读取预应力值，当压力读数与需要加设的预应力值相符时，稳定千斤顶压力，在活动端打设钢楔限位，完成支撑预应力加设［5］。

钢支撑的允许偏差应符合以下规定：①支撑两端的标高差不大于20 mm 及支撑长度的1/600；②支撑挠曲度不大于支撑长度的1/1 000；③支撑水平轴线偏差不大于30 mm；④支撑中心标高及同层支撑顶面的标高差为±30 mm［6］。

4 出土坡道完成后续施工

基坑土方施工完成，临时出土坡道收坡，正式风道基坑支护及结构开始施工：风道部位的土方按照设计图全部挖除，采用挖土机分台阶倒运土方，最后收坡采用大臂挖机挖出土方（见图8）。土方临时性堆土，距离基坑2 m以外，以确保边坡稳定［7］。

图8 风道部位收坡

随着风道部位土方工程的施工，钢支撑也由临时出土坡道阶段的4 根按照设计图完成剩余19 根安装。风道部位结构见图9。

严格关注排风道部位作为出土坡道出入口基坑两侧的沉降及位移观测［8］。

钢支撑监测包括内力监测及位移监测，监测频率考虑在基坑工程的不同施工阶段以及根据周边环境、自然条件的不同变化，开挖时每天监测1 次，以后每3～5 d监测1次［9］。

图9 风道部位结构

经过数据分析可知在2019 年11 月20 日—2020 年2 月26 日期间，临时坡道基坑两侧沉降及位移数据满足要求，没有超出限制。

钢支撑拆除：拆除时，先吊住钢支撑，并在管端千斤顶座上设置千斤顶，操作千斤顶逐步给管撑卸荷，在完全卸荷后，拆除管端与腰梁之间的钢斜楔；然后给千斤顶减压并在完全放松后移走千斤顶；最后将管撑吊起，并撤离现场［10—11］。

5 结束语

北京朝阳站利用风道部位作为基坑出土坡道，利用支护桩+钢支撑（只做4 根钢支撑）作为基坑土方坡道临时支撑，提高了安全性。钢支撑与冠梁连接节点部位的优化保证了支撑体系的稳定性，且施工方便。

土方任务完成后，风道部位开始按照正式风道基坑支护及结构设计图继续施工：即土方收坡，按设计图间距1.5 m继续安装剩余19根钢支撑。该施工方法在大型站房基坑施工中具有一定推广意义。