深基坑內(nèi)支撐后拆體系施工技術(shù)

羅 鑫 王 輝 黃沛林 彭建永 金國棟 陳 華

中國建筑第八工程局有限公司 上海 201204

為減小深基坑施工對周邊鄰近建筑和道路的影響，建筑物地下室基坑越來越多地采用內(nèi)支撐[1]，而后拆支撐是內(nèi)支撐中經(jīng)常采用的一種施工形式[2]。它可以在地下結(jié)構(gòu)施工完成后再進行支撐的拆除，保證了施工過程中基坑的安全性，且基本不占用地下室結(jié)構(gòu)的施工工期，故此方法可以加快地下室結(jié)構(gòu)的施工進度[3]。

同時，隨著地鐵建設(shè)的高速發(fā)展，解決好各種工法、各種材料、各種地質(zhì)條件下的地鐵防水問題，成為了施工過程中迫切需要解決的問題。因此，對地下結(jié)構(gòu)防水施工的方法進行研究具有重要意義。

本文以杭州蕭山機場三期項目航站樓地下空間開發(fā)高鐵站為例，高鐵站基坑深度為21～28 m，屬于深基坑工程，基坑支撐體系采用地下連續(xù)墻和內(nèi)支撐，由于地下連續(xù)墻和內(nèi)支撐腰梁為地下結(jié)構(gòu)外墻的一部分，故需設(shè)置防水措施。本文詳細闡述了深基坑中后拆支撐的施工過程以及后拆支撐與地下側(cè)墻之間施工縫的防水施工方法，為基坑支護體系的設(shè)計和防水施工提供了借鑒。

1 工程概況

杭州蕭山國際機場三期項目建筑面積約670 000 m2，合同額達91.58億元，地下2層，地上5層，航站樓最高點高度44.55 m，高鐵站總長888 m，站臺標準段長度450 m、寬42.1 m。該項目是浙江省的重點工程，也是2022年杭州亞運會重要基礎(chǔ)配套工程。

本工程高鐵站由地下2層組成，基坑周長1 914.3 m，面積33 261.8 m2，基坑深度21.12～26.69 m。根據(jù)高鐵站結(jié)構(gòu)形式、基坑深度及周邊環(huán)境，航站樓地下空間開發(fā)基坑擬分區(qū)施工，自車站站臺西端至西盾構(gòu)井范圍（B區(qū)）劃分為西盾構(gòu)井區(qū)、B1區(qū)和B2區(qū)，自車站站臺東端至東盾構(gòu)井范圍（C區(qū)）劃分為東盾構(gòu)井區(qū)、C1區(qū)和C2區(qū)，共劃分6個區(qū)。由于C區(qū)與B區(qū)的結(jié)構(gòu)對稱，故本文僅對B區(qū)施工方法進行闡述，B區(qū)分區(qū)如圖1所示。

圖1 B區(qū)分區(qū)示意

高鐵站B區(qū)分為西盾構(gòu)井區(qū)、B1區(qū)和B2區(qū)，B區(qū)基坑總長325.975 m，寬42.1/45.1 m，深22.2 m，支撐體系采用厚1 200 mm地下連續(xù)墻＋內(nèi)支撐體系。由于盾構(gòu)井區(qū)基坑深度較大，故設(shè)置了6道內(nèi)支撐，而B1和B2區(qū)僅設(shè)置了5道內(nèi)支撐。

2 工程特點與難點

2.1 基坑超深、周圍環(huán)境復(fù)雜

1）高鐵站基坑為最大深度達26.69 m的超深基坑，車站西端至西盾構(gòu)井范圍北側(cè)為空管局小區(qū)，鄰近基坑邊分布有雨水、污水和給水管線，B2區(qū)距離空管局小區(qū)最近的體育館為11.15 m，空管局小區(qū)其他建筑物距離基坑邊最近為36 m。

2）高鐵站B區(qū)南側(cè)為需先修建的機場保通道路，同時鋪設(shè)有多條改遷的管線。保通路路肩邊線距離B2區(qū)基坑約6.9 m；保通路高架橋距離B1區(qū)基坑最近為7.2 m，高架橋基礎(chǔ)采用直徑為1 500 mm的混凝土灌注樁，樁長約60 m；改遷管線距離基坑最近為19.7 m。

2.2 工期緊、任務(wù)重

施工現(xiàn)場可利用的平面空間狹小，專業(yè)單位多，材料進場量大，施工管理、現(xiàn)場平面協(xié)調(diào)和交通組織難度大，施工工期緊。為保證2022年杭州亞運會時，機場能正式投入使用，主體結(jié)構(gòu)的施工工期僅30個月。

經(jīng)綜合考慮，決定對基坑內(nèi)支撐采用后拆方案，即待高鐵站整體地下結(jié)構(gòu)完工后，再對基坑內(nèi)支撐進行拆除，故拆撐時間不占主線工期，同時也可以防止過早拆撐導(dǎo)致的基坑擋土結(jié)構(gòu)變形，在保護基坑施工安全的同時，也保護基坑周圍建筑和道路的安全。

3 內(nèi)支撐施工

3.1 支撐系統(tǒng)

高鐵站基坑開挖深度較大，對支撐的安全性和穩(wěn)定性提出了更高要求，且高鐵站采用后拆支撐法進行施工，故在對高鐵站進行基坑內(nèi)支撐設(shè)計時，應(yīng)使支撐體系盡量避開結(jié)構(gòu)梁、柱和剪力墻等主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件，并應(yīng)保證地下樓板施工的便利性和可能性，不能影響主體結(jié)構(gòu)施工。

由于基坑的形狀比較規(guī)則，故支撐體系采用了“角撐＋對撐”的平面布置形式，如圖2所示。內(nèi)支撐中采用了混凝土支撐和鋼支撐2種支撐類型，該設(shè)計支撐安全可靠，有較大的出土空間，有利于施工。

圖2 基坑內(nèi)混凝土支撐布置平面

3.2 土方開挖

土方開挖的總體施工流程為：基坑首層土開挖→首道支撐施工→分層開挖至第2道支撐底部→第2道腰梁、支撐施工→分層開挖至第3道支撐底部→第3道腰梁、鋼支撐架設(shè)施工→分層開挖至第4道支撐底部→第4道腰梁、支撐施工→分層開挖至第5道支撐底部→第5道腰梁、鋼支撐架設(shè)施工→開挖至基底→墊層底板施工。土方開挖應(yīng)注意：

1）應(yīng)在降水達到設(shè)計要求后進行開挖，土方開挖的順序、方法必須與設(shè)計工況一致。

2）基坑開挖應(yīng)遵循分層、分段、按先后順序開挖的原則，采用機械開挖的方式，開挖至設(shè)計標高時，預(yù)留厚300 mm土方，利用小挖機進行清底。

3）挖土機械不得碰撞樁身，挖土應(yīng)先掏空樁身四周，避免樁身承受不均勻的側(cè)向土壓。

4）基坑邊嚴禁大量堆載，基坑邊堆載應(yīng)該控制在15 kN/m2以內(nèi)，并嚴格控制不均勻堆載。

5）土方開挖與外運過程中，應(yīng)做好地下管線、道路、建筑物以及監(jiān)測點的保護措施。

3.3 混凝土支撐施工

3.3.1 鋼筋施工

基坑土方挖至腰梁設(shè)計標高后，將地下連續(xù)墻預(yù)埋鋼筋鑿出，并與混凝土支撐鋼筋焊接，腰梁上部吊筋如圖3所示，支撐主筋優(yōu)先選用鋼筋接駁器連接，亦可以選用焊接，且混凝土支撐強度等級、棧橋板頂部圈梁混凝土強度等級、保護層厚度、錨固長度等均應(yīng)嚴格按規(guī)范要求執(zhí)行。

圖3 腰梁吊筋示意

3.3.2 模板施工

模板主要材料為厚15 mm多層板、40 mm×90 mm方木、φ48 mm鋼管。水平支撐側(cè)模的各節(jié)點和直線段采用事先預(yù)制、現(xiàn)場拼裝的方法，以加快水平支撐的施工速度。

混凝土支撐的側(cè)模和底模均采用厚15 mm多層板（上鋪油氈），側(cè)模上、下穿2道φ14 mm@900 mm的對拉螺桿加以固定，圈梁外側(cè)模板底部螺桿焊接于地下連續(xù)墻主筋上，頂部螺桿焊接于地下連續(xù)墻導(dǎo)鋼筋上，橫楞布置φ48 mm×3.5 mm鋼管2道，模板支撐如圖4所示。

圖4 模板支撐示意

3.3.3 混凝土施工

在混凝土進場澆搗前，必須檢查是否產(chǎn)生分層離析現(xiàn)象，是否達到規(guī)定的坍落度，并且現(xiàn)場做混凝土強度試塊。

混凝土澆搗時，嚴格按照操作規(guī)程分層均勻振搗密實，嚴防漏振、過振。每層混凝土應(yīng)振搗至氣泡排出為止；混凝土澆搗時，振動棒不得碰撞模板和鋼筋，當(dāng)發(fā)現(xiàn)模板變形時，應(yīng)立即停止?jié)矒v，并在混凝土初凝前修整完畢。

施工縫應(yīng)設(shè)置在結(jié)構(gòu)受剪力較小且便于施工的部位，支撐梁（或棧橋梁）預(yù)留施工縫應(yīng)在梁1/3跨中處。

3.4 鋼支撐施工

3.4.1 鋼支撐的場外組裝

鋼支撐由固定端、活動端和中間標準節(jié)構(gòu)成，管節(jié)之間采用法蘭盤高強螺栓連接，斷面如圖5所示。鋼支撐在運送到場后，要根據(jù)開挖尺寸和鋼支撐長度在地面上及時進行選材配節(jié)，法蘭盤預(yù)先加好，并拼裝成能吊裝的成形的單根鋼支撐。鋼支撐場外組裝時應(yīng)留有富余，確保土方開挖完畢后及時進行鋼支撐吊裝。

圖5 鋼支撐架設(shè)典型斷面

3.4.2 裝配件加工

預(yù)埋鋼支撐裝配件主要包括固定端和活動端支座，預(yù)埋件主要是地下連續(xù)墻內(nèi)的預(yù)埋板，鋼板材料為Q235鋼。支撐施工前提前將預(yù)埋板鑿出，鋼板端面預(yù)先銑平，保證鋼支撐端面和地下連續(xù)墻接觸面垂直和平整。鋼支撐端部采用E50焊條進行滿焊，同時設(shè)置支托和連接構(gòu)造措施防止因碰撞而移動脫落。

4 防水節(jié)點施工

4.1 施工工藝

由于地下連續(xù)墻和內(nèi)支撐中腰梁均為地下結(jié)構(gòu)外墻的一部分，并且結(jié)構(gòu)側(cè)墻與腰梁因施工順序不同存在施工縫，故需對地下連續(xù)墻和施工縫進行防水處理。防水節(jié)點如圖6所示。

圖6 后拆支撐腰梁防水節(jié)點

防水節(jié)點的施工工藝流程為：鑿出預(yù)埋鋼筋→地下連續(xù)墻防水砂漿找平→地下連續(xù)墻防水材料施工→內(nèi)支撐鋼筋綁扎→支單邊模板（澆筑孔預(yù)留）→混凝土澆筑和養(yǎng)護→結(jié)構(gòu)側(cè)墻施工→施工縫防水節(jié)點施工。

4.2 施工步驟

基坑內(nèi)支撐與結(jié)構(gòu)側(cè)墻的施工以及地下連續(xù)墻和施工縫的防水施工步驟如下：

1）鑿出地下連續(xù)墻中的預(yù)埋鋼筋，在綁扎鋼筋前，先對地下連續(xù)墻側(cè)面進行防水砂漿找平，找平層厚度為20 mm，在腰梁區(qū)域先于地下連續(xù)墻找平層表面刷一層水泥基滲透結(jié)晶防水材料，用量不應(yīng)小于1.5 kg/m2，且厚度不應(yīng)小于1 mm。主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻區(qū)域滿鋪單面自粘防水卷材，且防水卷材與涂料防水層的搭接長度不應(yīng)小于

100 mm。

2）支撐內(nèi)鋼筋優(yōu)先選用鋼筋接駁器進行連接，亦可選用焊接。待鋼筋綁扎完成后，對內(nèi)支撐進行支模澆筑，由于地下連續(xù)墻為地下結(jié)構(gòu)外墻的一部分，故對腰梁進行支模時可采用單邊模板，另一邊以地下連續(xù)墻作為模板進行混凝土施工。

3）支撐澆筑前，需在地下連續(xù)墻預(yù)埋鋼筋與涂料防水層交界處擠上一圈止水膠，以防止縫隙滲水，并在腰梁上部預(yù)留出結(jié)構(gòu)側(cè)墻的豎向鋼筋，下部預(yù)留鋼筋接駁器，便于后期施工。

4）待內(nèi)支撐完成后，對主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻進行施工時，應(yīng)先對腰梁上、下表面分別進行鑿毛和清理，并預(yù)埋注漿導(dǎo)管，以便對施工縫進行混凝土封口，最后，需在施工縫表面預(yù)留凹槽，以方便進行防水施工。

5）對施工縫采用遇水膨脹止水條和止水膠進行封口，背貼式止水條安裝前對施工縫表面預(yù)留凹槽以外部位進行鑿毛并清理，然后涂刷界面劑，并在止水條出現(xiàn)膨脹前通過注漿導(dǎo)管進行水泥砂漿灌縫施工，以避免止水帶遇水出現(xiàn)膨脹。

4.3 施工要點

在對基坑內(nèi)支撐和施工縫防水進行施工時，為保證施工質(zhì)量，需注意以下幾點：

1）在鋪設(shè)卷材防水前，應(yīng)用砂漿對基面找平，對外露鋼筋進行切除，并用水泥砂漿封堵抹平，施工遺留的釘子、木棒等雜物應(yīng)及時清除。

2）本工程混凝土由預(yù)制混凝土攪拌站提供，為保證工程質(zhì)量，必須對混凝土的質(zhì)量進行控制。因此，應(yīng)定期對攪拌站進行檢查，在混凝土進場澆搗前，必須檢查其是否產(chǎn)生分層離析現(xiàn)象，是否達到規(guī)定的坍落度，并現(xiàn)場做混凝土強度試塊。

3）結(jié)構(gòu)側(cè)墻澆筑前，施工縫表面必須鑿毛，深度不小于1.5 cm，并清掃干凈混凝土表面浮渣、塵土和積水，澆筑前灑水潤濕，澆筑過程中若無法連續(xù)時，間隔超過2 h的應(yīng)按規(guī)范留置施工縫。

4）施工縫的防水措施采用遇水膨脹止水條，粘貼止水條時，應(yīng)確保施工縫混凝土表面光滑、平整、不被鑿毛破壞，并用比混凝土高一強度等級的水泥砂漿進行接縫處理。

5）用于施工縫的遇水膨脹止水條直接粘貼在施工縫界面上，使之與混凝土緊密接觸，同時保證水泥砂漿塞縫前，止水條沒有膨脹失效。施作止水條時，要采取可靠措施保證混凝土灌注時止水條不發(fā)生移位。

5 結(jié)語

內(nèi)支撐是保證地下結(jié)構(gòu)施工的關(guān)鍵所在，而內(nèi)支撐的防水措施是保證內(nèi)支撐能正常工作而不發(fā)生銹蝕的關(guān)鍵所在，故為保證內(nèi)支撐的施工質(zhì)量，應(yīng)設(shè)置多道防水措施，以確保內(nèi)支撐的安全性和使用性。

本文根據(jù)現(xiàn)場實際工況設(shè)計出了一套可行性較高的施工方案，可在保證施工質(zhì)量的前提下，保證施工安全，節(jié)省工期。該方案在項目上也得到了順利推廣，并獲得了多方的認可。本文對深基坑后拆內(nèi)支撐和防水節(jié)點的施工方法進行了詳細闡述，可為地下空間的內(nèi)支撐施工以及施工縫的防水節(jié)點施工提供借鑒。