大型站房基坑出土坡道設(shè)置及應(yīng)用分析

張健，潘衛(wèi)東

（中鐵建設(shè)集團(tuán)有限公司 基礎(chǔ)設(shè)施事業(yè)部，北京 100040）

1 工程概況

京哈高鐵北京朝陽(yáng)站站房工程，中央站房主體部分共3 層，其中地上為2 層、地下為1 層。工程效果見(jiàn)圖1。

圖1 北京朝陽(yáng)站效果圖

工程?hào)|南側(cè)基坑部位設(shè)計(jì)有一處風(fēng)道結(jié)構(gòu)，此部位基坑支護(hù)形式為護(hù)坡樁+錨桿+鋼支撐。圍護(hù)樁直徑800 mm，間距1 500 mm；鋼支撐直徑609 mm，壁厚16 mm；冠梁800 mm×1 000 mm。樁間用噴細(xì)石混凝土C20 保護(hù)，面墻掛φ8 mm@200 mm×200 mm 鋼筋網(wǎng)片。風(fēng)道部位基坑支護(hù)平面和剖面見(jiàn)圖2。

2 臨時(shí)出土坡道位置設(shè)置

出土坡道設(shè)置于基坑?xùn)|南側(cè)。其中，東南側(cè)坡道利用風(fēng)道部位的基坑支護(hù)樁+4 根鋼支撐（風(fēng)道部位原設(shè)計(jì)圖紙為23 根）作為出土坡道的臨時(shí)基坑支護(hù)。支撐端頭設(shè)置封頭端板，支撐桿件法蘭螺栓需連接完好［1］。

利用風(fēng)道部位作為出土坡道，優(yōu)點(diǎn)是占用場(chǎng)地少，并且有鋼支撐及護(hù)坡樁作為基坑支護(hù)形式，出土坡道部位的安全性更加有保障。

圖2 風(fēng)道部位基坑支護(hù)

3 臨時(shí)出土坡道設(shè)計(jì)及施工

3.1 臨時(shí)坡道與排風(fēng)道施工基坑支護(hù)區(qū)別

將風(fēng)道部位作為臨時(shí)的土方坡道，與正式風(fēng)道部位基坑支護(hù)及土方開(kāi)挖存在2處區(qū)別：

（1）在Ⅲ-22軸/（1/I-G軸—3/I-G軸）覆蓋范圍內(nèi)的土方挖出1∶6 坡度的土坡并鋪鋼板，作為土方、材料及混凝土泵車(chē)的運(yùn)輸通道。

（2）鋼支撐只施工4根（土方開(kāi)挖前對(duì)水平支撐位置、標(biāo)高進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收），原設(shè)計(jì)是23根［2］。

3.2 臨時(shí)坡道設(shè)計(jì)及施工

工程按照原設(shè)計(jì)，風(fēng)道部位基坑支護(hù)為混凝土護(hù)坡樁，直徑800 mm，間距1 500 mm。鋼支撐共計(jì)23根。采用永臨結(jié)合的施工理念，在利用該部位作為出土坡道時(shí)，可以將風(fēng)道部位的土方只挖除1 255 m3，形成一個(gè)1∶6的坡道。并且該階段由于土方?jīng)]有按照風(fēng)道原設(shè)計(jì)圖全部挖除，故只需要進(jìn)行4道鋼支撐的安裝（原設(shè)計(jì)圖為23根），即可保證出土坡道部位基坑的安全與穩(wěn)定。

東南側(cè)出土坡道（即風(fēng)道部位）平面和剖面見(jiàn)圖3，風(fēng)道部位作為臨時(shí)出土坡道現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)圖4。

圖3 東南側(cè)出土坡道

圖4 風(fēng)道部位作為臨時(shí)出土坡道現(xiàn)場(chǎng)

3.3 臨時(shí)坡道鋼支撐優(yōu)化設(shè)計(jì)與施工

3.3.1 鋼支撐原設(shè)計(jì)

原設(shè)計(jì)圖中：鋼支撐采用Q235B 級(jí)鋼托板，兩側(cè)鋼托板鋼板尺寸為900 mm×100 mm×200 mm×16 mm（梯形截面），下面鋼托板鋼板尺寸為900 mm×200 mm×16 mm。鋼支撐與冠梁節(jié)點(diǎn)原設(shè)計(jì)和原剖面見(jiàn)圖5。

3.3.2 鋼支撐節(jié)點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)

鋼支撐節(jié)點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)：下掛式+鋼絲繩栓掛的方式與風(fēng)道部位冠梁連接。

優(yōu)化后設(shè)計(jì)：采用下掛鋼板與鋼支撐焊接（滿(mǎn)焊），并且采用鋼絲繩栓掛在鋼支撐與冠梁預(yù)埋環(huán)上，保證鋼支撐不下落。優(yōu)化設(shè)計(jì)的鋼支撐部位剖面和節(jié)點(diǎn)大樣見(jiàn)圖6，鋼支撐下掛板+栓掛鋼絲繩與冠梁連接見(jiàn)圖7。

3.3.3 鋼支撐安裝

圖5 鋼支撐與冠梁節(jié)點(diǎn)

（1）臨時(shí)出土坡道設(shè)置4道鋼支撐。作業(yè)前檢查起重吊裝所使用的起重機(jī)滑輪、吊索、卡環(huán)等，確保其完好［3］。

（2）材料進(jìn)場(chǎng)按要求送檢。特別強(qiáng)調(diào)：鋼支撐需要做探傷試驗(yàn)，高強(qiáng)螺栓必須送檢［4］。

（3）配齊所需的支撐及墊塊等材料，并將鋼管裝配到設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，待冠梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%后安裝。

（4）鋼支撐安裝采用1 臺(tái)16 t 汽車(chē)吊，布置在風(fēng)道基坑上東側(cè)，距離基坑4 m之外。

（5）鋼支撐先預(yù)拼至設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，每根支撐設(shè)置1個(gè)活絡(luò)端頭，根據(jù)順序分段架設(shè)鋼支撐。用汽車(chē)吊整根吊起鋼管支撐。

（6）鋼支撐吊裝到位拼裝完成后，在活絡(luò)端頭中鍥緊墊塊，電焊焊接牢固，并施加設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力，確保鋼支撐對(duì)頂牢固，解開(kāi)起吊鋼絲繩，完成該根支撐安裝。

圖6 優(yōu)化設(shè)計(jì)的鋼支撐節(jié)點(diǎn)部位

圖7 鋼支撐下掛板+栓掛鋼絲繩與冠梁連接

（7）預(yù)應(yīng)力施加。鋼支撐吊裝到位，不要松開(kāi)吊鉤，將預(yù)拼裝好的鋼管支撐放在牛腿上。預(yù)應(yīng)力加設(shè)根據(jù)設(shè)計(jì)值采用1臺(tái)液壓千斤頂，通過(guò)壓力表讀取預(yù)應(yīng)力值，當(dāng)壓力讀數(shù)與需要加設(shè)的預(yù)應(yīng)力值相符時(shí)，穩(wěn)定千斤頂壓力，在活動(dòng)端打設(shè)鋼楔限位，完成支撐預(yù)應(yīng)力加設(shè)［5］。

鋼支撐的允許偏差應(yīng)符合以下規(guī)定：①支撐兩端的標(biāo)高差不大于20 mm 及支撐長(zhǎng)度的1/600；②支撐撓曲度不大于支撐長(zhǎng)度的1/1 000；③支撐水平軸線(xiàn)偏差不大于30 mm；④支撐中心標(biāo)高及同層支撐頂面的標(biāo)高差為±30 mm［6］。

4 出土坡道完成后續(xù)施工

基坑土方施工完成，臨時(shí)出土坡道收坡，正式風(fēng)道基坑支護(hù)及結(jié)構(gòu)開(kāi)始施工：風(fēng)道部位的土方按照設(shè)計(jì)圖全部挖除，采用挖土機(jī)分臺(tái)階倒運(yùn)土方，最后收坡采用大臂挖機(jī)挖出土方（見(jiàn)圖8）。土方臨時(shí)性堆土，距離基坑2 m以外，以確保邊坡穩(wěn)定［7］。

圖8 風(fēng)道部位收坡

隨著風(fēng)道部位土方工程的施工，鋼支撐也由臨時(shí)出土坡道階段的4 根按照設(shè)計(jì)圖完成剩余19 根安裝。風(fēng)道部位結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖9。

嚴(yán)格關(guān)注排風(fēng)道部位作為出土坡道出入口基坑兩側(cè)的沉降及位移觀(guān)測(cè)［8］。

鋼支撐監(jiān)測(cè)包括內(nèi)力監(jiān)測(cè)及位移監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)頻率考慮在基坑工程的不同施工階段以及根據(jù)周邊環(huán)境、自然條件的不同變化，開(kāi)挖時(shí)每天監(jiān)測(cè)1 次，以后每3～5 d監(jiān)測(cè)1次［9］。

圖9 風(fēng)道部位結(jié)構(gòu)

經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析可知在2019 年11 月20 日—2020 年2 月26 日期間，臨時(shí)坡道基坑兩側(cè)沉降及位移數(shù)據(jù)滿(mǎn)足要求，沒(méi)有超出限制。

鋼支撐拆除：拆除時(shí)，先吊住鋼支撐，并在管端千斤頂座上設(shè)置千斤頂，操作千斤頂逐步給管撐卸荷，在完全卸荷后，拆除管端與腰梁之間的鋼斜楔；然后給千斤頂減壓并在完全放松后移走千斤頂；最后將管撐吊起，并撤離現(xiàn)場(chǎng)［10—11］。

5 結(jié)束語(yǔ)

北京朝陽(yáng)站利用風(fēng)道部位作為基坑出土坡道，利用支護(hù)樁+鋼支撐（只做4 根鋼支撐）作為基坑土方坡道臨時(shí)支撐，提高了安全性。鋼支撐與冠梁連接節(jié)點(diǎn)部位的優(yōu)化保證了支撐體系的穩(wěn)定性，且施工方便。

土方任務(wù)完成后，風(fēng)道部位開(kāi)始按照正式風(fēng)道基坑支護(hù)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖繼續(xù)施工：即土方收坡，按設(shè)計(jì)圖間距1.5 m繼續(xù)安裝剩余19根鋼支撐。該施工方法在大型站房基坑施工中具有一定推廣意義。