逆作法在超深地下车库中的应用

王志坚

1 工程简介

山西梅园工贸集团开发建设的梅园中心地下车库工程,位于太原市中心城区长治路与亲贤北街交叉路口东北角繁华地段,地下车库设计5层,为框架剪力墙结构,外墙轮廓平面大小为57.7 m×55 m,基础埋深-18.89 m。设计方案采用三合一地下连续墙作为挡土止水围护结构兼作外墙承重结构,同时利用灌注桩作为桩柱合二为一的中间支承立柱桩,采用逆作法施工。该工程从2008年5月开工,到2009年2月竣工,历时270 d。

2 周边环境情况

地下车库四周有主要交通道路和重要建筑物,其中西侧为市区中心交通要道长治路,南侧为市区中心交通要道亲贤北街,东侧为10层高梅园百盛大楼,其基础埋深-7.0 m为天然地基,到车库外墙边线距离只有5.5 m,两者之间为居民小区道路,下面埋设有小区排水管网,北侧为5层高同煤集团宾馆,其基础埋深-4.0 m为天然地基,到车库外墙边线距离只有9.0 m,两者之间为居民小区道路,下面埋设有小区排水管网。

3 方案选择

该地下车库位于市区中心繁华地段,四周有主要交通道路和重要建筑物,基坑开挖深度达到-18.89 m,属于超深基坑施工,显然不具备放坡大开挖条件,必须进行基坑支护。

该地下车库建设总体要求概括为:最大限度利用规划红线内地下空间,确保基坑周边环境安全,做到绿色文明施工,降低工程造价,加快施工进度。围绕建设总体要求,对地下车库基坑支护结构形式进行了选择对比,目前比较常用的支护结构有传统的排桩围护结构和新型的地下连续墙围护结构。排桩围护结构一般包括挡土结构和止水帷幕结构两部分,施工时需要占用红线内一定空间,不能充分利用地下空间,在基坑开挖时需要设置大量的临时支撑,增加了支撑费用,主体结构采取顺作施工,造成基坑开挖期间无法穿插进行主体结构施工,工期相对较长,并且在开挖和主体结构施工期间会产生大量的灰尘和噪声。地下连续墙围护结构可以兼作挡土止水帷幕和外墙承重结构,为三合一墙体,同时主体结构可以采取从上到下逆作施工,开挖时利用自身楼板结构作为水平支撑,省去了临时支撑费用,并且基坑开挖和主体结构同时穿插进行,缩短了工期。通过对比,该地下车库基坑支护选择了地下连续墙围护结构形式,同时利用地下连续墙结构形式特点,地下车库主体结构采取逆作施工方案。

4 逆作工艺流程

测量放线→施工地下连续墙、立柱桩→开挖地下两层→施工地下车库2层楼板→施工地下车库顶板→开挖地下第三层→施工地下车库3层楼板→开挖地下第四层→施工地下车库4层楼板→开挖最后一层→基础底板封口。

5 逆作施工技术要点

5.1 地下连续墙

1)地下连续墙在成槽过程和下放钢筋笼时,应采取严格措施控制其相应垂直度,确保成型后的墙体垂直度不大于1/300。墙体表面平整度小于100 mm,墙体预埋件位置竖向偏差不大于20 mm。2)地下连续墙要作为地下车库外墙结构使用,为防止在承受荷载后产生附加沉降,应控制地下连续墙墙底沉渣厚度不大于100 mm。3)地下连续墙墙体上面与地下车库各层框架梁相连接部位需要预埋钢板,预埋位置必须准确,具体控制措施为:首先根据图纸相对位置要求,将预埋钢板焊接固定在钢筋笼上,在钢筋笼顶部焊接吊筋来控制预埋钢板实际下放位置,预埋钢板竖向允许偏差不大于20 mm,横向允许偏差不大于10 mm。4)地下连续墙是由若干幅单元槽段连续连接而成,在相邻槽段连接部位形成墙体接头,一般墙体接头部位是最薄弱环节,是地下连续墙施工过程控制的重点,墙体接头方法采用圆形接头管形式。墙体接头施工时,应保证接头管位置准确且垂直,控制接头两侧墙体表面平整度小于100 mm,同时确保接头部位必须清理干净,防止接头部位有夹渣,提高墙体整体防水效果。

5.2 立柱桩

1)立柱桩以后就作为地下车库框架柱使用,施工时必须采取严格措施控制桩位中心和桩体垂直度,桩位中心允许偏差不大于50 mm,桩体垂直度不大于0.3%。2)立柱桩桩身上面与地下车库各层楼板柱帽结构连接部位需要预埋插筋,预埋插筋设置在柱帽顶部和底部。在钢筋笼制作时,根据图纸相对位置尺寸准确将插筋插入钢筋笼里面,插入时,相邻层插筋应错开 45°呈环形辐射状。预埋插筋施工时,要考虑立柱桩混凝土浇灌,必须在预埋插筋位置预留孔口,并在孔口位置采取加设导向筋构造措施,使孔口上面和下面呈喇叭口状,保证浇灌混凝土导管下放顺利,见图1。

5.3 基坑开挖

地下车库采用逆作施工,基坑如何开挖非常关键,为便于出土,对设计结构进行了优化,在地下车库逆作施工期间分别在顶板和各层楼板中心位置预留20 m×20 m洞口作为出土通道。挖土设备分别采用长臂挖机和小型挖机,其中小型挖机放在下面负责开挖下面四周土方,并将挖出的土方倒运到出土通道位置,长臂挖机放在上面已施工完的顶板位置,负责将下面堆放的土掏运到上面来,具体开挖过程见图2。

5.4 地下车库各层框架梁与地下连续墙、立柱桩结构连接做法

先将墙体上面预埋钢板和立柱桩上面预埋插筋凿出,并将预埋插筋掰开拉直,地下车库各层框架梁与中间立柱桩连接部位设置柱帽,柱帽钢筋与插筋焊接连接,然后将梁主筋锚入柱帽里面,地下车库各层框架梁主筋直接与四周地下连续墙预埋的钢板焊接连接。

5.5 地下车库基础底板与地下连续墙、立柱桩连接部位防水做法

基础底板是地下车库最下面一层的封底结构,防水性能是施工的关键,尤其是基础底板与四周地下连续墙连接部位和中间立柱桩穿透底板连接部位的防水施工更为重要,具体操作要点如下:

1)在地下车库最下面一层增加内衬墙防水结构,内衬墙施工时,连续墙表面进行凿毛处理,使两者很好的结合在一起,并在板底靠上200 mm～300 mm位置在两者之间增设遇水膨胀止水条,同时与基础底板一起现浇成为整体,使地下车库最下面一层完全形成封闭状态,从而有效的保证了基础底板的整体防水性能。2)中间立柱桩穿透基础底板,该节点部位的防水要求特别高,具体防水节点做法为:在底板中间桩身周圈加设钢板止水环,在止水环位置先凿出一道立柱桩箍筋,箍筋凿除时必须人工用钎子棍轻轻剔凿,保证箍筋露出一半即可,严禁完全凿出;在箍筋外露部位焊一圈钢板止水环,焊接必须连续满焊,不得有焊透和夹缝现象。

6 应用效果

1)地下车库外墙边线基本与规划红线重合,最大限度的利用了现有施工场地地下空间,增加了车位数量,经济效益显著。2)采用地下连续墙作为挡土止水围护结构,施工期间对长治路、亲贤北街和梅园百盛大楼、同煤宾馆等周围道路、建筑物安全方面没有产生影响。3)地下车库采取自上而下作业,上面封闭后,下面施工作业产生的施工灰尘非常少,夜间施工几乎不存在噪声、光污染等扰民问题,避免了对周边自然环境的影响,基本上做到了绿色文明施工。4)地下车库逆作时利用自身楼板结构代替了临时支撑,省去了支撑费用,降低了工程造价,同时,逆作使得基坑开挖和主体结构能同时穿插施工,加快了施工进度,缩短了工期。

[1] JGJ 120-99,建筑基坑支护技术规程[S].

[2] 王卫东,王建华.深基坑支护结构与主体结构相结合的设计、分析与实例[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.

[3] 白碧波,余林森.逆筑法施工技术在地下工程中的应用探析[J].山西建筑,2009,35(5):125-126.