中国华商金融贸易中心项目位于成都市高新区金融总部商务区, 总建筑面积387 733.62m², 华商项目基坑深21.4~22.8m。基坑东面临近地铁1号线, 基坑开挖上口线距离地铁站外墙约10.4m, 地铁保护区范围内不可设置锚索。结合场地地质情况, 为保证施工进度要求以及基坑结构安全, 基坑支撑体系在地下室结构施工前的基坑土方开挖阶段采用反压土与支护桩结合的形式, 地下室结构施工阶段采用内支撑结构与支护桩结合方式, 内支撑体系采用地下室混凝土主梁结构作为支撑的形式。同时由于业主施工要求, 工程代征区地下室顶板结构施工完成后立即投入作为商业售楼部使用, 为保证代征区施工进度要求以及基坑结构安全, 顶板支撑结构包括结构梁和结构板需在下方土体未开挖情况下随地下室其他区域顶板结构一起施工, 且地下室顶板混凝土结构在支撑区域需形成封闭结构。如图1, 2所示。

结合本工程实际施工情况, 以下将从内支撑顶板结构施工难点分析、结构施工支撑体系的选择、工艺流程、操作要点以及施工变形监测和分析5个方面对类似内支撑结构施工要点进行阐述。

代征地区域基础及地下室4层结构施工工期为100d, 内支撑顶板结构要求与主体结构同时施工, 需考虑在反压土区域地下室顶板以下结构未施工的情况下提前封闭地下室顶板。

代征地区域东侧基坑开挖上口线距离地铁站外墙约10.4m, 基坑变形累计值要求控制在15mm以内, 顶板结构施工过程中不可对靠地铁一侧基坑反压土进行扰动。

内支撑区域跨度约为13m, 顶板结构距基顶高度为20m, 属于大跨度悬空作业。

1) 根据现场施工难点分析及现场实际情况, 提出了2种顶板结构施工支撑体系方案: (1) 方案1利用钢管脚手架搭设高支模支撑体系完成顶板结构施工, 立杆底部落在基坑反压土斜坡之上, 同时为避免脚手架在操作过程中沿斜坡面发生滑移, 沿反压土斜坡面在立杆底部搭设连通设置纵横向钢管架, 并用水平钢管与地下室结构支模架体连成整体, 如图3a所示; (2) 方案2采用贝雷梁搭设操作平台, 贝雷梁一端落在固定于基坑支护桩钢结构牛腿支座上, 另一端落在地下1层搭设的钢管操作架上;贝雷梁与贝雷梁之间通过槽钢和工字梁连成一个整体, 称之为“贝雷架支撑体系”, 该贝雷架支撑体系作为顶板结构施工的操作平台, 如图3b所示。

2) 以上2种支撑体系方案均能满足顶板结构施工要求, 但通过ANSYS有限元分析软件分析, 采用方案1钢管架支撑体系, 在施工过程中, 在竖向力作用下仍将使边坡产生下滑危险, 存在一定安全隐患。经过对比分析后决定采用方案2支撑体系, 即贝雷架支撑体系作为顶板结构施工的操作平台。如图4所示。

施工工艺流程:材料准备→测量放线→支护桩植筋→贝雷架支撑架搭设、钢牛腿焊接→贝雷架吊装→地下室顶板结构施工。

(1) 根据测量定位在支护桩上标示植筋钻孔位置, 采用水钻 (取芯机) 成孔; (2) 钻孔完毕, 检查孔深、孔径合格后将孔内粉尘用压缩空气吹出, 然后用毛刷、棉布将孔壁刷净, 再次压缩空气吹孔, 应反复进行3~5次, 直至孔内无灰尘碎屑, 将孔口临时封闭; (3) 将钢筋锚固长度范围的铁锈、油污清除干净, 并打磨出金属光泽; (4) 配制植筋胶, 植筋胶捣入钻孔后, 将钢筋插入钻孔, 并保证插入钢筋后周边有少许胶料溢出; (5) 植筋胶固化后, 进行拉拔试验, 检测合格后方可进行下步工序。

(1) 牛腿的位置与标高应根据设计图纸及现场实测结构确定, 根据测定结果将锚板与已植入的钢筋穿孔焊接, 再将锚板与钢牛腿焊接。焊接完成后需对焊缝进行探伤检测, 确保焊接质量。 (2) 焊好的钢牛腿须保证连接部位牢固可靠, 有足够的稳定性, 不得出现歪扭、虚焊现象。牛腿与围护结构既有钢件对接过程中, 须有测量技术员全程对牛腿的垂直度、标高、水平度等进行监控, 出现偏差及时进行调整。 (3) 现场焊接作业的质量由施工队现场质检员依据GB50205—2001《建筑钢结构焊接技术规程》对检查焊接部位的坡口、间隙、钝边等做现场检查。 (4) 钢牛腿钢材采用强度等级Q235钢材, 截面形式为“工”字形。具体尺寸如图5所示。 (5) 钢牛腿与支护桩之间的空隙需采用灌浆料浇筑密实。

在已完工的地下室1层板面上搭设钢管支撑架, 用来支撑贝雷架。按方案所设计的立杆位置进行测量放线, 尽可能地采用等长钢管, 并加设顶托进行微调, 严格控制搭设间距及搭设高度, 确保钢管支撑架平台高度与钢结构牛腿平台高度一致。支撑架立杆上加顶托, 顶托上铺设I16, 贝雷架搁放在工字钢上。同时在地下1层以下楼层板上搭设满堂脚手架进行加固, 保证楼面安全。如图6所示。

(1) 贝雷架为双排单层321型贝雷架, 将贝雷架吊运到指定位置, 一端落于内支撑区域护壁桩钢结构牛腿上, 一端落于地下1层结构板搭设的支撑架平台上。安装后若发现贝雷架未水平, 应调节顶托后再将贝雷架吊放在支撑上, 保证贝雷架水平度满足要求。 (2) 每组贝雷架上部通过I16连接, 工字钢间距同顶板模板支撑架立杆纵距, 下部通过[10连接, 连接处采用U形卡固定。如图7所示。

(1) 在已固定好工字钢上焊接短钢筋, 用作钢管架设支点, 间距同立杆横距; (2) 按模板支撑架方案要求进行顶板架体、模板支设。

(1) 在冠梁上植入钢筋, 钢筋植入深度和养护时间要符合规范要求。经检测合格后, 将顶板区域梁板钢筋与冠梁已完成植筋的钢筋进行连接。如图8所示。 (2) 地下室外墙和柱在板下预留钢筋和施工缝, 便于下部结构的施工。 (3) 使用汽车泵进行混凝土浇筑, 避免使用布料机, 汽车泵未覆盖的区域可采用料斗进行吊运。

顶板结构混凝土浇筑前后, 对贝雷架变形和基坑位移进行监测, 监测结果如表1, 2所示。

根据以上监测数据, 顶板结构施工过程中, 贝雷架挠度变形及基坑位移变形均未超过允许值。

近年来, 随着高层建筑工程以及城市地下空间工程迅速发展, 往往大型深基坑旁边就有地铁轨道交通, 导致了基坑周边环境更为严峻, 支护体系更复杂、更繁多, 深基坑支护设计形式趋于多样化, 地下室结构施工又与深基坑支护施工交叉进行, 本工程在临地铁基坑支护设计中, 采用地下室顶板结构兼作水平支撑的方式, 地下室顶板先施工完成, 既满足业主对地下室顶板的需要, 又可保证施工过程中基坑安全, 并节约后期地下室施工工期及施工成本, 提高了工程建设的综合效益, 为同类工程基坑支护设计和主体结构施工提供宝贵的经验。

贝雷架具有结构简单、组合结构系统性好、互换性强、容易组装等特点, 其广泛应用于公路桥梁工程, 在基坑工程中的应用并不常见, 本文通过中国华商金融中心项目工程实例, 总结了贝雷架支撑体系在基坑工程及混凝土结构施工中的经验, 拓宽了贝雷架应用面。