揭阳潮汕机场航站楼地下通道沉井法施工技术

郭涛涛，齐从月，宋佩永，袁利军，林伟聪，陈卓宇，吴 宁， 罗树桥，吴伟名

(1.中建三局第三建设工程有限责任公司，湖北 武汉 430074； 2.广东省机场管理集团有限公司工程建设指挥部，广东 广州 510405)

1 工程概况

1.1 项目简介

揭阳潮汕机场航站楼属于扩建工程，是揭阳市重要公共交通枢纽之一，建成后让城市更好连接世界[1]。在新建交通中心与原航站楼前施工一条地下通道，直接连通交通中心、城际铁路、揭阳机场高铁站、航站楼(见图1)，缩短了旅客换乘路程，使出行更便捷[2]。道路面层绝对标高4.800m，地下通道板面绝对标高4.330m，最低处净高2.85m、宽9m，呈“Y”字形向5号门两端延展，通道内分别布置有直形楼梯1部、垂直电梯1部、扶梯2部，地下通道的建设使大流量的机场空中枢纽、城市轨道交通枢纽、机场高铁站、交通中心停车场实现零距离接驳[3]。

图1 现场概况

1.2 地质概况

地下通道场内地下3m以内主要由①1素填土组成，表层土壤为灰黄色，由浅入深依次为黄褐色土壤、砂土、混碎石等，土质较松散，略微有些湿润，土方开挖由表及里依次艰难；地下3～7m部位逐渐出现②5淤泥土、②8粗砂层，土层颜色有深灰色、灰黑色且很湿润，有地下水渗出，砂层具有流塑性，土质较细腻黏滑，稍具有腥臭味，局部含有腐殖质及朽木。

1.3 周边环境

揭阳潮汕机场属于揭阳市公共交通枢纽，修建的地下通道正处于客流量较集中的航站楼大门正前方，分2个阶段进行倒围并组织交通疏解，正上方高架桥限高6m，紧挨着倾斜玻璃幕墙施工结构外墙限高4m，以施工最复杂、限制条件最多的阶段为例，应用沉井法施工地下通道主体结构，该区域支护安全等级为一级，施工空间有限，并紧挨航站楼幕墙边线、地下为航站楼柱基础、沉井外侧则是高架桥基础，施工作业面几乎被罩，在狭小空间应用大型设备基本无望。经过对现场条件分析，应用沉井施工地下工程主体结构则是鲜有的案例，而本项目为不规则形状的沉井结构给施工增加了不少难度[4]。

2 沉井法施工地下通道的优势

本工程紧靠航站楼一侧地下通道采用沉井法施工地下工程主体结构，地下通道用于连接多个交通枢纽，主要供人流通行，并缓解地面上的交通压力[5]。本沉井结构为满足建筑使用功能，呈“Y”字形，属于不规则的多边形结构。地下通道按正常的支护后开挖净高受限，打桩机、支护桩机都无法展开施工，利用复合地基及土体加固作为支撑受力结构，以分3节制作沉井结构、2次挖土下沉的方式完成地下通道外墙施工，预制沉井结构外墙，在井内挖土下沉可降低土方坍塌风险，同时节省支护桩施工工序，以1道沉井结构侧壁既能用于支护又可用于结构外墙。

在建筑行业成熟稳定发展的当下，沉井法施工仅用于桥梁基础、市政工程顶管工作井，用于人流量大的公共区域建设史无前例，特别是在狭小空间施工地下通道实用性极强，沉井结构能根据建筑使用功能需求设计为各种复杂形状的结构，施工安全风险极小，可以杜绝坍塌、基坑涌起等多种基坑不安全因素产生，沉井法施工地下空间在中国建筑业领域的发展与更新是必然趋势，在大力开发地下空间的趋势中应用前景广泛[6]。

3 地下通道沉井法施工关键技术

本工程沉井结构由钢筋混凝土浇筑而成，属于地面上制作井筒，通过井内挖土下沉达到设计标高，最后封闭底板及顶板形成地下通道主体结构[7]。按现场限高的情况分3次制作沉井结构，2次下沉，第1次下沉前安装双拼H型钢加固沉井，形成稳定的受力体系，解决因受力不均产生拉裂的质量风险。

3.1 工艺流程(见图2)

图2 施工工艺流程

3.2 沉井制作

沉井属于钢筋混凝土预制结构，可根据地下工程的形状需求预制井筒结构，由刃脚、井筒侧壁、结构底板、结构顶板组成地下通道主体结构，根据沉井下沉深度可分多次制作沉井结构，一般以3m为1节，井筒上口下沉到与室外标高齐平后再接高第2节沉井结构。根据沉井结构尺寸及受力特点分析，第1节沉井因无结构框梁形成稳定的框架，可在沉井第1节制作时预埋钢板安装临时钢支撑。

第1次制作高度为1.3m，完成刃脚部分，刃脚制作完成后立即开始第2节制作；第2次制作高度为2.1m，完成沉井中间部分结构，本阶段施工完成腰梁及临时H型钢内支撑，刃脚达到95%强度后开始挖土下沉，第2节下沉到与基坑周边等高后开始第3节沉井制作；第3次制作高度为3.25m，总制作高度6.65m，注意此时刃脚底部为软弱土层，因井筒上沿增加结构荷载易发生不均匀沉降，最终会导致沉井结构侧壁胀模、倾斜等，刃脚底部用砖基础按2m间距依次加固。因分3段制作沉井，分节浇筑处预埋300mm×4mm止水钢板(见图3)。

图3 施工分节制作

通过降低井内挖土困难系数，减小沉井下沉深度，降低施工作业面，采取先挖1.2m深的基坑，四周宽度大于沉井外边1m，在基坑中制作沉井；沉井刃脚处内、外各扩大1m范围浇筑150mm厚C25混凝土垫层，垫层养护1d后开始制作刃脚。

3.3 沉井下沉

沉井混凝土结构达到95%强度后破除刃脚底下混凝土垫层，用起重机将小型PC60挖掘机吊入沉井内，开始挖土下沉，井筒依靠自身重力下沉，下沉时采取对称挖土、均匀下沉，对角线最大偏差控制在±0.5%，下沉前后应做高差、平面偏差观测，井体每8h测量2次倾斜度和下沉量，通过调整挖土部位与深度纠偏倾斜度[8]。

沉井内挖土投入1台 PC60反铲挖掘机，人工修坡和平整坑底。土方外运从电梯口和扶梯口作为临时出料口，用料斗装载土方外运，沉井外配置吊车配合料斗外运土方。在沉井内设置临时排水沟、 集水井，并随沉井下沉而增加深度，以保持沉井内干燥为最终目标[9]。

地基承载力应符合沉井制作和接高稳定要求，满足地下通道设计荷载,在施工前应进行地基处理；井筒沿高度分节,按多段分节段制作和多次下沉的施工方法。井筒外壁保持光滑、平整，减少下沉时与土壤间的摩擦力，刃脚应坚实牢固，是井壁最下端支承沉井自重、切土下沉和挡土的刃状结构。

3.4 封底

当沉井刃脚下沉至设计标高后，对井格内、刃脚及隔墙下的土层进行清理，最终完成筏板封底。挖土下沉时注意控制基底面高度及不要过分扰动刃脚下土层，以免引起翻砂；隔墙及井格下面不应有深坑、陡坡、陡坎；基底范围内的浮泥松土，其厚度<100mm为宜。沉井封底宜用地泵浇筑混凝土，混凝土表面标高按底板设计标高控制。

3.5 顶板浇筑

沉井封底混凝土浇筑达到1.2MPa后开始顶板结构施工，按通常的施工方式完成顶板结构。在施工前应检查沉井实际标高，模板制安时必须调整楼板平整度，顶板浇筑完成意味着地下通道主体结构已成型，下一步将进入装饰装修施工阶段。

4 关键施工技术分析

沉井结构均匀下沉达到设计标高是施工管控的关键步骤：①控制井筒结构制作的垂直度、平整度均<8mm，保持井筒外壁光滑，减少挖土下沉时与土壤接触的负摩阻；②监测井筒结构制作，随着沉井自重增加未发生不均匀沉降，刃脚垫层应坚实牢固，沉井接高制作井筒时应在刃脚底部垫砖基础，确保能稳定承受结构自身荷载；③实时监测挖土下沉的垂直度偏差，按GB/T 51130—2016《沉井与气压沉箱施工规范》控制对角允许偏差为0.5%，控制每次下沉≤50cm，下沉接近尾声时应控制下沉速率，严禁超沉(见图4及表1)[10]。

表1 沉井挖土下沉常见问题及处理方法

图4 沉井挖土下沉偏差曲线

5 产生效益分析

常见的地下工程结构施工通常是明挖法，但紧挨既有建筑物支护桩无法施工，随着开挖深度增大基坑施工难度也越大，必然损坏既有建筑物基础，给已运营的航站楼和高架桥带来较大的坍塌风险，同时受施工场地限高影响，大型机械无法施工，本施工技术为最优方案。

本技术方案能处理受狭小空间影响的地下结构施工，在周边环境被笼罩的情况下完成地下开挖、结构施工，改变了地下工程开挖需要先支护后施工的条件，节省支护桩施工费用。现有的沉井施工技术一般还仅仅用于市政管道检修井，本项目沉井施工技术应用于地下通道结构施工中，是目前沉井施工技术首次尝试。沉井结构侧壁在沉井结构中起框架作用，连接沉井四周结构组成稳定的支撑体系，在沉井结构内挖土下沉过程中阻挡土压力具有防坍塌作用，在软弱土质中阻挡流沙、涌水和淤泥流动发挥重要作用，同时作为地下通道的外墙结构，以高强度等级防水混凝土可达到结构滴水不漏效果，最后下沉到设计标高后浇筑底板及顶板混凝土结构。

6 结语

地下通道应用沉井法施工，在狭小空间、软弱淤泥土质、深基坑等施工环境下应用沉井结构完成地下工程主体结构施工，能达到结构无渗漏要求，结构整体性均能达到设计标准。同时，解决狭小限高区域地下空间施工问题，是最快捷最有效的施工方法，沉井结构应用在客流量大的地下通道建设是首次尝试，积极响应国家号召大力开发地下空间，提升地下空间开发利用激发新的创造力和想象力，达到创新引领地下空间开发提供新的设计、施工理念的目的。