軟土地基深大基坑預(yù)制鋼棧橋后拆施工方法及運用

文 杰 唐 云 史 朋 龔 達 劉 丹 王家軍 熊久明

中國建筑第八工程局有限公司總承包公司 上海 201204

在城市發(fā)展日新月異的今天，新建工程可利用的場地空間越來越狹小、周邊環(huán)境越來越復(fù)雜，基坑工程向“大、深、緊”方向發(fā)展已經(jīng)成為一種必然趨勢。為了充分利用用地紅線內(nèi)面積，地下室范圍往往貼近紅線布置，導(dǎo)致紅線內(nèi)可作為材料堆場和施工通道的場地越來越少，給基坑土方挖運和地下結(jié)構(gòu)施工帶來較大的困難。一般情況下，基坑工程的圍護結(jié)構(gòu)會設(shè)計相應(yīng)的棧橋體系來合理解決材料堆場和施工道路的問題，但隨之而來的地下室頂板結(jié)構(gòu)開裂等施工問題還有待解決。在實際施工中，必須做好對深大基坑施工眾多影響因素的分析，施工前做好多種方案比選，施工中采取科學(xué)的項目管理，才能滿足整個項目工程的需求[1]。

基于深大基坑施工特點及問題，以安全綠色施工為根基而提出的預(yù)制鋼棧橋后拆施工方法，是在前人提出的棧橋體系施工方法的基礎(chǔ)上，對結(jié)構(gòu)布置、材料選型、施工方案等繼續(xù)優(yōu)化后的一種新型棧橋體系施工方法，該方法可為同類深大基坑項目中的應(yīng)用實踐提供借鑒。

1 項目工程概況

某項目位于上海市浦東新區(qū)張江總部園區(qū)南部B5-04地塊，總占地面積28 339.3 m2?？偨ㄖ娣e123 611.36 m2。樁基設(shè)計等級為甲級，地基基礎(chǔ)安全等級為二級。地下室開挖深度為11.6 m（局部12.6 m），本工程結(jié)合場地實際情況，采用鉆孔灌注樁+2道混凝土支撐的支護形式?；訛?層地下室，基坑開挖面積約23 000 m2，周長約590 m，基坑周邊2倍挖深范圍無建筑物及管線。根據(jù)基坑破壞的后果及周邊保護對象的情況，基坑安全等級為二級（局部貼邊深坑為一級），環(huán)境保護等級為三級?；涌偲矫婕爸苓叚h(huán)境情況詳見圖1。

圖1 基坑總平面及周邊環(huán)境示意

2 預(yù)制鋼棧橋后拆施工設(shè)計特點

本工程基坑支護原本的設(shè)計要求為一般的混凝土棧橋體系，且首道支撐標高位于地下室頂板以下。原基坑圍護的工況為：施工第1道支撐→施工第2道支撐→施工底板，后拆除第2道支撐→施工負一層梁板，后拆除第1道支撐。

由于項目周邊環(huán)境復(fù)雜，混凝土棧橋面積大，施工速度慢，養(yǎng)護時間長，且后續(xù)拆除過程對周邊環(huán)境影響大且影響工期，考慮節(jié)約工期以及環(huán)保要求，將混凝土棧橋替換為預(yù)制鋼棧橋，且將棧橋支撐抬升到首層以上。新的基坑圍護工況為：施工第1道支撐→施工第2道支撐→施工底板，后拆除第2道支撐→施工地下1層梁板，且保留第1道支撐及棧橋板（圖2）。

圖2 新基坑圍護工況

運用該施工方法，在地下和主體結(jié)構(gòu)完成之前，首道支撐及預(yù)制鋼棧橋板均保留用作施工便道或堆場場地，可優(yōu)化基坑交通組織以及地下室頂板受力狀態(tài)，合理保護首層結(jié)構(gòu)，且預(yù)制鋼棧橋無需養(yǎng)護，節(jié)約資源和工期。

3 預(yù)制鋼棧橋后拆施工方法優(yōu)勢分析

3.1 軟土地基施工環(huán)境下環(huán)保優(yōu)越性分析

上海處于較為典型的天然軟土地基區(qū)域。本工程軟土層主要為埋深4 m、厚度6 m左右的第③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土及其下部的第④層淤泥質(zhì)黏土，土質(zhì)均勻，呈流塑狀，具有高壓縮性、高靈敏度、低強度等特點，場地內(nèi)遍布。軟弱的地質(zhì)條件決定了軟土地區(qū)的深大基坑工程施工將會對環(huán)境保護問題更為重視。

在深大基坑中布置大面積的現(xiàn)澆鋼筋混凝土棧橋會使用大量的鋼筋、水泥等材料，拆除后一般當(dāng)作廢料回收，不能循環(huán)使用；而預(yù)制鋼棧橋構(gòu)件可以循環(huán)使用，進一步提升構(gòu)件和材料利用率。在預(yù)制鋼棧橋施工過程中，現(xiàn)場濕作業(yè)少，可降低工程用水量，減少現(xiàn)場廢棄物和粉塵排放，提升項目整體環(huán)境整潔程度，減輕大氣污染。

若項目周邊有居民區(qū)，預(yù)制鋼棧橋施工可縮減混凝土鑿除等工序，從而降低環(huán)境噪聲，減輕對鄰近居民區(qū)的影響，達到“綠色施工”的要求。顯而易見，預(yù)制鋼棧橋比混凝土棧橋更為環(huán)保，更加符合“綠色施工”要求[2]。

3.2 預(yù)制鋼棧橋后拆施工方法結(jié)構(gòu)布置優(yōu)越性分析

深大基坑進行土方開挖時，不僅開挖面積和出土量大，并且基坑持續(xù)暴露、基坑狀態(tài)維持時間長，這些因素很容易造成安全隱患?？臻g受限的深大基坑大多采用混凝土內(nèi)支撐的結(jié)構(gòu)形式作為基坑內(nèi)支護，同時與棧橋體系相結(jié)合，可進行土方開挖施工。施工棧橋與混凝土內(nèi)支撐相結(jié)合，可以有效避免基坑對周圍環(huán)境的影響，并且在有限的空間內(nèi)可提供土方運送平臺、材料堆場場地、車輛通道等，為基坑施工創(chuàng)造了更加便利的條件。

目前，深大基坑棧橋體系大多仍采用現(xiàn)澆混凝土棧橋，且首道支撐位于地下室頂板以下，普遍的基坑支護剖面見圖3。當(dāng)要施工地下室頂板時，首道支撐要依次拆除，為施工地下室頂板留出空間。當(dāng)?shù)叵率翼敯迨┕ね瓿珊?，首道支撐也相?yīng)拆除完畢，這時幾乎所有人力、車載、材料堆場等壓力均會直接傳導(dǎo)至地下室頂板，而地下室頂板此時的結(jié)構(gòu)強度往往還沒有完全形成。

圖3 普遍基坑支護剖面

所以施工過程中需要等地下室頂板達到足夠的結(jié)構(gòu)強度后才能繼續(xù)進行地上部分的施工，造成一段時間的延誤；并且即使強度足夠，在之后的施工中地下室底板往往也會由于各種大型機器、材料堆場轉(zhuǎn)場等導(dǎo)致嚴重的開裂，后期補救措施、返工等程序會增多，這是以往大多棧橋體系結(jié)構(gòu)布置上的缺陷。

而預(yù)制鋼棧橋后拆施工方法在設(shè)計時適當(dāng)增加基坑內(nèi)支撐與底板之間的間距，便于施工人員和施工機械通過。結(jié)構(gòu)布置上將內(nèi)支撐與棧橋抬高后避開結(jié)構(gòu)樓板，在地下和主體結(jié)構(gòu)樓板施工時首道支撐及鋼棧橋板將一直保留用作施工便道及其他施工用途（基坑剖面見圖4），可以增加材料堆場空間，改善土方運輸條件，提升維護結(jié)構(gòu)可靠性，提高施工效率。材料堆場以及人力、車載等都繼續(xù)由鋼棧橋受力，避免了地下室頂板在主體施工過程中的持續(xù)受力，從而有效避免地下室頂板開裂。當(dāng)結(jié)構(gòu)施工完成后才拆除內(nèi)支撐與鋼棧橋，達到合理優(yōu)化基坑交通組織和地下室頂板受力狀態(tài)的目的。預(yù)制鋼棧橋安拆速度快，當(dāng)需要施工鋼棧橋板下的地下室頂板區(qū)域時，只需用吊車先將鋼棧橋板挪位，等此區(qū)域的地下室頂板施工完畢后再用吊車將鋼棧橋板放回原處，然后將挪位產(chǎn)生的縫隙使用素混凝土進行填實定位，如此既不影響地下室頂板結(jié)構(gòu)的施工，又能保證鋼棧橋的持續(xù)應(yīng)用。

圖4 鋼棧橋后拆施工方法基坑支護剖面

4 裝配式鋼棧橋體系施工方案

4.1 施工平面布置

4.1.1 交通運輸組織

本工程設(shè)有3個出入口，車輛由2#、3#門進，由1#門出?，F(xiàn)場內(nèi)部臨時道路為環(huán)形，方便車輛進出，如圖5所示。

圖5 平面交通組織示意

4.1.2 構(gòu)件的堆放和拼裝

根據(jù)本工程的特點，現(xiàn)場設(shè)置鋼棧橋及配件臨時堆場，因本施工階段為地下室施工，鋼棧橋等主要構(gòu)件堆場布置在安裝位置附近的棧橋上或基坑外部。具體位置見圖6。

圖6 施工平面布置

4.2 鋼棧橋安拆方案

4.2.1 安拆順序

當(dāng)基坑首道支撐達到設(shè)計強度80%后，才能安裝預(yù)制鋼棧橋板[3]，按照基坑移交順序，由近及遠安裝鋼棧橋板。鋼棧橋拆除順序與安裝順序相反，即由遠及近拆除鋼棧橋，如圖7所示。

圖7 鋼棧橋安拆順序示意

4.2.2 鋼棧橋板吊裝流程

鋼棧橋板按照如下步驟進行吊裝施工：

1）在已完成的棧橋梁上進行測量放線，保證棧橋梁的平面在同一個標高上，確定每塊棧橋板的鋪設(shè)位置。

2）采用汽車吊，從近向遠依次吊裝。通過卸扣與棧橋板吊裝孔固定，四點起吊。

3）針對局部現(xiàn)場不平整的部位，采用橡膠墊進行平整度找平。

4）鋼棧橋和混凝土的中間縫隙使用素混凝土進行填實定位，填充的素混凝土略低于鋼棧橋表面。

5）對鋼棧橋進行整體驗收。

4.2.3 鋼棧橋板拆除流程

鋼棧橋板拆除施工，具體包括以下3個步驟：鑿除定位混凝土，保證鋼棧橋可以靈活移動；使用汽車吊，從遠向近依次吊裝、裝車；場地整理，運輸出場。

5 結(jié)語

在深大基坑中設(shè)置棧橋體系，可以增加材料堆場空間，改善土方運輸條件，提升維護結(jié)構(gòu)可靠性，提高施工效率；針對深大基坑中普通現(xiàn)澆混凝土棧橋體系在軟土區(qū)域的施工應(yīng)用中出現(xiàn)的遺留問題，工程所用的新型鋼棧橋后拆施工方法采取了有效結(jié)構(gòu)布置措施加以避免，可安全運用于軟土地區(qū)等復(fù)雜地質(zhì)；運用鋼棧橋后拆施工方法，在設(shè)計時可適當(dāng)增加基坑內(nèi)支撐與底板之間的間距，便于施工人員和施工機械通過。同時將內(nèi)支撐與棧橋抬高避開結(jié)構(gòu)樓板，在結(jié)構(gòu)樓板施工完成后再拆除內(nèi)支撐與棧橋，優(yōu)化基坑交通組織和地下室頂板受力狀態(tài)。預(yù)制鋼棧橋綠色環(huán)保，安拆速度快，無需養(yǎng)護，可節(jié)約資源和工期。