站房工程地基与基础优化施工技术

邓开慧，潘卫东

（中铁建设集团有限公司基础设施事业部，北京 100040）

1 工程概况

京哈高铁北京朝阳站站房工程，中央站房主体部分共3 层，其中地上2 层（底部架空站台层，高架层、局部设高架夹层）、地下1层（局部设地下夹层）；西站房主体部分共3 层，其中地上2 层（地面层、局部设地面夹层，高架层、局部设高架夹层）、地下1 层（局部设地下夹层），与市政西广场枢纽地下一层平接。工程效果见图1。

图1 北京朝阳站效果图

基坑南北长304.0 m、宽260.0 m、深14.7 m。结合站场过渡方案，主基坑分两期施工，西侧为一期基坑，宽176 m，东侧为二期基坑，宽84 m。主基坑采用放坡+桩锚及放坡+桩撑的支护形式，降水采用止水帷幕+坑内降水。基坑开挖三维效果见图2。

图2 北京朝阳站基坑三维效果

2 地基与基础工程设计优化及施工

2.1 基坑东侧（一二期交界部位）边坡

北京朝阳站东侧基坑，一期及二期交界部位原设计为护坡桩，护坡桩桩顶标高为-4.00 m，并且桩顶设计为挡墙，基坑设计剖面见图3。

具体参数为：护坡桩直径800 mm，桩间距1 500 mm，三道腰梁（工字钢32b），桩顶与基坑坡顶及桩间喷100 mm 厚C20 细石混凝土，φ8 mm@200 mm×200 mm钢筋网片。

在保质量、保安全［1］前提下对基坑支护进行优化，力求加快施工进度、节约成本。设计优化后，将护坡桩改为放坡形式，且放坡施工采用目前先进的绿色装配式护坡施工技术［2］。钢花管为φ48 mm 钢管，间距1 500 mm。坡面每隔3.0 m 设置泄水孔，梅花形布置。优化后的绿色装配式护坡剖面见图4。

绿色装配式护坡施工：

（1）每层墙背边坡开挖后应尽快铺设绿色装配式（可回收）面层，面层搭接不小于30 cm，采用缝合等方式连接2幅面层（见图5）。

（2）坡面每隔3.0 m布置梅花形泄水孔，最下排泄水孔高出侧沟平台0.3 m，可根据实际情况调整泄水管疏密［3］。泄水孔采用PVC 管，管径0.1 m，进水口处采用0.3 m×0.3 m透水土工布（400 g/m2）包裹，插入土层0.5 m（与土钉一起成孔，喷混凝土时用布堵住孔口），倾角10°向外排水（见图6）。绿色装配式护坡现场施工见图7。

图5 绿色装配式面层铺设平面图

2.2 风道地基处理优化

风道基底原设计采用水泥粉煤灰碎石桩（CFG 桩，见图8、图9）加固，桩径0.4 m，桩长20.5 m，桩间距1.6 m，正方形布置。桩顶设置0.3 m厚的碎石垫层，压实系数≥0.96，风道基底设计应力200 kPa，处理后地基承载力必须满足以上应力要求［4］。

图6 绿色装配式细部护坡剖面图

图8 CFG桩剖面图

图9 CFG桩编号（局部）

基坑采用大开挖，风道位于基坑边，所以基坑土方施工完成后，没有可以提供CFG 桩机施工的作业面，只能在风道土方挖至标高-12.5 m 位置，然后采用高压旋喷机械进行高压旋喷注浆处理。南北风道在紧邻大基坑部位采用高压旋喷桩施工，经计算，优化后的高压旋喷桩地基承载力同样能够满足要求［5］。现场基坑土方开挖剖面见图10。

优化后的高压旋喷桩参数为：高压旋喷桩桩径为600 mm，设计桩长8.0 m，施工桩长8.5 m，桩间距1 800 mm。高压旋喷桩平面见图11。

图10 现场基坑土方开挖剖面图

图11 高压旋喷桩平面图

高压旋喷桩施工：

（1）旋喷桩浆液采用水灰比为1∶1 的水泥浆。水泥要过筛，且为防止水泥浆离析，应在灰浆机中不停搅动［6-7］。为保证浆液浓度，应当采用二次搅拌配制浆液，即在搅拌机中按确定的水灰比配制并搅拌水泥浆液。搅拌3～5 min 后放入第2 只搅拌桶中使用。禁止采用1 只搅拌桶，一边配浆一边抽浆，否则难以控制浆液水灰比。

（2）为保证加固范围内土体有效切割前能拌合均匀且使桩径达到600 mm，注浆压力应不小于25 MPa。提管速度控制在15～25 cm/min，喷射流量大于80～120 L/min，旋转速度16～20 r/min，以使土体得到充分切割搅拌。喷射管分段提升的搭接长度不得小于100 mm。高压旋喷桩现场施工见图12。

图12 高压旋喷桩现场施工

2.3 南风道钢支撑优化

南风道部位钢支撑原设计图是在护坡桩顶部安装钢支撑，钢支撑为直径609 mm 的圆钢，壁厚16 mm。预埋件为钢板，背部焊接角铁，其中埋板厚度20 mm，角铁规格L50×6，钢支撑的一端为圆钢，另一端采用活络头。且钢支撑下部有钢板焊接在预埋件上作为脱件。原钢支撑端部设计见图13。

对钢支撑部位与冠梁的固定进行优化，采用在钢支撑端部焊接下挂板，并栓挂防坠落绳，替代原设计图的防脱落钢板设计，能够使钢支撑端部与冠梁的固定更加稳定，避免工人仰焊防脱落板的施工。下挂板和防脱落绳施工优化设计见图14，现场施工见图15。

3 效益分析

3.1 绿色装配式护坡

基坑一二期交界部位采用绿色装配式护坡，绿色环保，加快施工进度，节约成本约800万元。采用原设计成本见表1，采用绿色装配式护坡的成本见表2。

3.2 高压旋喷桩

采用高压旋喷桩施工，加快了施工进度，且能够很好地解决场地空间不能满足CFG桩机施工的问题。

3.3 基坑钢支撑

采用钢支撑、下挂板施工，避免了施工人员在基坑里操作施工不便和仰焊质量不好控制的问题，并且结合栓挂钢丝绳的方式能够保证钢支撑的稳定性及安全性。

图14 下挂板和防脱落绳施工优化设计

图15 下挂板与防脱落绳现场施工

表1 基坑一二期交界部位支护原设计成本

表2 采用绿色装配式护坡的成本

4 结束语

京哈高铁北京朝阳站，作为工期紧张（工程工期2年）且质量目标要求较高的首都地标建筑，研究总结其在基坑护坡及地基处理方面的优化设计施工技术是十分必要的。

通过优化设计方案，项目取得了预期效果。其中钢支撑的优化在保证基坑稳定的同时，将风道部位作为上下基坑的马道，也解决了材料及土方的运输问题。绿色装配式护坡材料在工程完成后计划应用于以后的护坡工程，该施工护坡方法可能是今后的发展趋势（如同期开工的京雄高铁也应用了该技术），真正实现绿色、环保、节材目标［6］。下一步计划将以上技术成果应用于同类型工程，总结更多具有推广应用价值的施工工艺。