南京河西地区某工程占地面积约70 000m², 基坑面积约58 000m², 由10栋主楼、3栋裙楼组成。

工程基坑位于河西江漫滩, 在南京地区软土地质条件下, 距离地铁隧道最近 (12.35m) 、接触面最长 (350m) 、最薄弱 (最大圆弧段) 、最深 (最深处与隧道底同深) 、最大 (单位面积32 000m²) 的基坑, 对基坑施工非常敏感。

本工程超大基坑划分为多个小型基坑进行施工, 最后施工连接段, 如图1, 2所示, 连接段区域基坑周长约500m, 面积6 500m², 通过1 200mm厚的地下连续墙及直径1 300mm@1 500mm钻孔灌注桩与已完成地下室结构进行分隔。

群基坑工程施工过程中, 确保最后连接段基坑的顺利完成并最大程度减小对已完结构的影响是需要重点考虑的问题。本工程通过多次研究探讨, 分别从“如何设置支撑、如何开挖土方、如何对接结构”等3个方面进行深入分析, 并总结归纳了如下措施。

支撑施工是完善结构的关键前提, 施工过程涉及混凝土支撑结构施工、破除、钢管支撑吊装和拆卸等过程。

已完结构的混凝土强度达到规范要求后即进行最后基坑的施工。为确保两侧已完主体结构的安全稳定, 要及时完成该区域的支撑施工。

本工程采用的是刚性支撑件, 通过连接地下连续墙和地下室结构来控制变形, 实现应力传递。该基坑共设置4道支撑。考虑基坑狭长的形状不利于土方开挖及结构施工, 在第1道支撑设置时, 根据现场实际施工需要, 采用混凝土栈桥板和支撑梁的组合形式, 通过设置环梁完成支撑件与地下连续墙及结构临时梁的连接, 栈桥板的设置延伸了施工操作面, 方便了机械部署, 大大提高了施工效率, 同时增大了支撑体系的整体刚度。

第2, 3, 4道支撑除东西两侧端部采用混凝土支撑之外, 其余位置均采用了钢管支撑作为刚性支撑的主构件。钢管支撑构件拆装便捷, 消耗的人力物力较少, 提高了成撑速率。钢管支撑通过双拼[28C系梁连接, 增大了横向刚度, 保证了支撑体系的整体性。支撑施工的具体流程如图3所示。

水平内支撑的作用是通过连接地下连续墙和已完成结构, 将土压力转化成轴力, 以此达到平衡。因而支撑端部与既有结构的牢固连接至关重要。

本工程首道支撑主要通过在既有混凝土结构上植筋、焊接牛腿钢板等方式实现连接, 具体连接大样如图4, 5所示。

第2~4道支撑, 在支撑与格构柱、地下连续墙及已完地下结构部分均进行细部加固处理。通过对钢格构柱增加牛腿板等措施, 将水平支撑与竖向支撑连为一体, 实现了钢管自重的竖向传递, 增加了支撑体系的整体稳定性, 具体连接大样如图6~8所示。

钢管支撑安装完成后, 按照设计要求施加预应力, 用于施加预应力的钢支撑构件为活接头, 在活接头两侧用双千斤顶同时施压, 预应力分级施加重复进行, 加至设计值时, 应再次检查各连接点的连接情况, 必要时对节点进行加固, 待额定压力稳定后锁定。

为减少基坑无支撑裸露的时间, 提高基坑的安全保障, 土方开挖与支撑施工必须形成流水作业, 这对土方开挖的方式及顺序提出了较高要求。本工程连接段土方开挖之前, 根据实际场地条件, 确定了详细的开挖方案。

首先对连接段进行分区, 将原连接段基坑划分为 (1) , (2) , (3) 3块区域, 4层土体施工过程均遵循先开挖 (1) 区, 完成支撑后, 再进行 (2) , (3) 区的开挖。

首层土方开挖施工按照上述规律进行, 同时为能够给支撑施工提前介入提供工作面, 在不影响机械行进的前提下, 对有腰梁、支撑梁及栈桥板的部位进行提前开挖。

第2~4层土方开挖时, 借助预设的栈桥板, 利用长臂挖机先对栈桥覆盖区域以外的土体进行开挖, 挖至施工作业面标高后, 作业基坑四周的腰梁及部分支撑梁, 同时将大挖机吊至已开挖完成的区域, 对栈桥覆盖区域进行挖除, 并及时成撑。如此操作可大大提高成撑速率, 形成流水施工, 如图9所示。

土方开挖过程中, 需进行原支护桩混凝土的破除施工, 破除采用机械配合人工的方式, 确保换撑构件在破除过程中不被损坏。破除节奏应与土方开挖保持一致, 避免机械闲置, 减少重复出渣量。

对于混凝土支撑, 待楼板强度达到100%后, 先在腰梁下搭设满堂脚手架, 并对相关结构做好保护措施。为防止机械破除过程中过大的振动对已完结构产生扰动, 需提前对连接结构的支撑端部进行分离处理。通过绳锯切断截面, 再进行机械破除。

对于钢支撑, 待楼板强度达到80%时拆除, 拆除过程中需先行拆除钢管间的连接螺栓进行应力释放, 后利用机械配合进行钢管吊运。拆撑遵循由下而上的顺序, 地下室结构施工与支撑拆除工作交替进行, 每道支撑拆除完成后及时进行相应结构楼层板的施工, 如图10所示。

考虑到结构后期的对接问题, 已完地下室结构施工过程中, 在最后连接处的后浇带位置设置贯通钢筋, 由于距离较短, 钢筋无法预留足够的搭接长度, 所以预留钢筋均采用剥肋滚轧直螺纹连接技术, 并使用A级接头, 可减少接头位置对结构受力的影响。楼板结构与地下连续墙通过地下连续墙上预留的直螺纹套筒进行连接, 对于部分套筒损坏或缺失的, 根据结构加固的相关规范要求进行植筋处理, 如图11所示。板面钢筋绑扎前, 应对原结构预留钢筋做除锈清理, 将部分因施工原因变形的传力型钢进行校正, 保持型钢形心的位置位于板面中心, 型钢伸入板内的尺寸需满足受力要求。

施工过程中, 严格复核标高, 确保两期施工的楼板标高误差符合规范要求。模板施工前应当进行架体受力计算, 并依据计算结果编制方案, 后施工结构部分的架体需与已完成结构实现有效连接, 确保架体的安全稳定。

结构梁板混凝土浇筑前, 需按照图集要求对后浇带位置进行有效处理。做好两侧钢丝网片的焊接, 确保浇筑过程中不出现漏浆、跑模现象。

考虑到地下室防水的相关要求, 在结构的底板和顶板处要做相应的防水处理。

底板交接处后浇带处需设附加防水层, 本工程后浇带采用超前止水, 混凝土局部加厚, 底部增设中埋式止水带, 后浇带两侧设置纵横钢丝网片及附加钢筋, 如图12所示。两侧中部焊接止水钢板。混凝土采用高于原结构一个等级的微膨胀混凝土。

顶板交接处在前期防水卷材施工过程中, 预留卷材接头, 完成后浇带结构混凝土浇筑后, 先铺设卷材附加层, 再完成上部卷材的对接施工, 对接过程中需要严格依照规范要求确定对接位置、方向及对接长度, 如图13所示。

在超大超深基坑施工过程中, 分区、分期施工已逐步得到广泛应用, 提前根据时空效应原则确定好施工流程并制定相应措施是确保工程安全、合理推进的必要前提。本工程在施工前完善了大量的技术准备工作, 调整了土方开挖节奏, 明确了各项技术难点, 并协同设计院一起优化了支撑结构, 实现了由混凝土支撑到钢管支撑的转换, 提高了支撑施工效率, 降低了人力物力的消耗, 产生了较好的社会效益及经济效益。

通过对此工程施工技术措施的探讨和研究, 可以提高从业人员的视角及管理水平, 为今后类似工程的顺利推行提供技术保障。