混凝土腰梁不拆除在超深基坑竖井施工中的应用

吴亚洲

（中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司，北京 101100）

0 引言

随着地下工程的日益发展，越来越多地应用到深基坑、超深基坑等支护技术。深基坑竖井结构在地铁车站、区间隧道盾构机始发接收竖井、区间风井等得到充分应用。深基坑围护支撑体系设计通常采用钢支撑、混凝土支撑等临时内撑体系，后续施工中需将其拆除。混凝土支撑及腰梁的拆除既要结合下部结构的强度要求，又要考虑除支撑时搭设下部的架体支撑体系以及深基坑吊装的安全风险。在拆除最下层腰梁时，受到上面支撑以及腰梁位置的限制，腰梁的分块吊装将处于斜拉状态，在深基坑中将切割后的混凝土支撑分块吊装会有较大幅度的摆动，混凝土块可能会存在脱落、碰撞下部支撑体系造成损坏等风险，给基坑施工带来不必要的损失。临时形成的混凝土支撑体系不仅延误了工程工期，还大大增加了施工风险。将临时混凝土支撑与永久结构设计相结合，既可以减少对施工带来的不利影响，又能降低工程造价，节约社会资源[1-2]。

1 工程概况

防城港市东湾海底供热管道工程位于广西壮族自治区防城港市港口区，为跨海蒸汽管道。海底管道设计起点为防城港电厂，终点至中华路东端，隧道全长3167.1 m，东西两岸竖井平面尺寸为15 m×15.5 m（内净空），基坑开挖深35.8～37.1 m。

东、西两岸竖井平面尺寸为15 m×15.5 m（内净空），深35.8～37.1 m，基坑围护结构采用地下连续墙厚1000 mm，嵌固深度为5 m，竖井基坑共设置5道环框梁加1道钢支撑。其中，第1道环框梁为800 mm×1400 mm（环梁兼冠梁）；第2道环框梁为1100 mm×1400 mm；第3道环框梁为1400 mm×1600 mm；第4道环框梁为1400 mm×1800 mm；第5道环框梁为1800 mm×1800 mm；第6道钢支撑为φ609，t=16 mm钢管支撑，基坑施工采用明挖法施工。其中第4、第5道环框梁为永久结构，在施工中不拆除。

2 混凝土支撑及腰梁永久设计施工技术方案

地下工程结构整体外包防水在腰梁位置无法连贯性施工，因此，腰梁位置防水成为整个外包防水施工中最薄弱的环节，可能会影响地下工程整体外包防水的效果。为了实现混凝土腰梁及支撑的永久性，减少混凝土腰梁及支撑的拆除工作，降低对外包防水效果的影响，需解决好混凝土腰梁与围护结构接触面防水施工、混凝土腰梁上下施工缝防水施工、混凝土腰梁下方侧墙混凝土浇筑作业、上下钢筋连接等技术性问题。针对以上问题在本工程始发竖井深基坑施工过程中做出以下技术方案。

2.1 混凝土腰梁与围护结构接触面防水处理技术方案

只有在地下连续墙混凝土强度达到设计要求后，方可进行深基坑土方开挖作业。基坑土方挖至支撑标高位置后，开始对混凝土腰梁及支撑进行施工。在钢筋绑扎施工前，将混凝土腰梁与地下连续墙接触范围内的地下连续墙混凝土表面进行凿毛处理，对凿毛范围内基面渗漏水进行检查，并对渗漏点进行堵漏处理直至连续墙表面干燥无湿渍。凿毛范围超出腰梁上下截面各5～10 cm。为保证能够将新旧混凝土进行良好的融合，将凿毛部位冲洗干净后并涂刷上水泥基渗透结晶涂料。腰梁上下方预留搭接防水卷材伸至连续墙横向锚入腰梁钢筋位置，并用聚氨酯密封胶在外侧做封口处理，保证细部防水效果[3]。

地下连续墙锚入腰梁钢筋要设置止水环，止水环能有效防止地下水渗入结构内部。腰梁混凝土采用与主体结构侧墙同标号的混凝土设计。在进行腰梁混凝土浇筑时，需充分振捣腰梁与连续墙接触位置的混凝土，使得结构混凝土与连续墙接触密实，保证混凝土自身防水质量良好。

2.2 混凝土腰梁上下施工缝防水处理技术方案

结构防水施工采用多道防水设计、刚柔并济，保证地下工程的整体防水效果。结构外包防水采用高分子卷材防水板，水平施工缝采用4 mm厚镀锌钢板，止水钢板加遇水膨胀止水胶达到双重止水。部分侧墙混凝土与腰梁混凝土同期浇筑，并在上下截面位置处设置环向水平施工缝。根据基坑大小及施工单元划分需要，设置竖向施工缝，竖向施工缝防水做法同环向水平施工缝。混凝土腰梁上侧混凝土一般超浇30 cm高，上侧水平施工缝设置在该位置。止水钢板设置在上部侧墙结构中间位置，混凝土浇筑时浸过止水钢板中间位置3～5 cm。上部侧墙结构施工前将施工缝混凝土表面进行凿毛冲洗干净并涂刷水泥基渗透结晶防水涂料。

腰梁下部同样需多做一部分侧墙，侧墙面做成梯形斜坡结构形式。梯形斜面能保证侧墙内外排钢筋机械接头错开布置，避免钢筋机械接头在同一断面。斜坡高度的设置保证下部施工缝镀锌止水钢板可以正常预埋即可，外侧与下方侧墙结构宽度相同。下部做成梯形斜坡，防止侧墙混凝土浇筑中在腰梁底部形成空鼓或间隙。外侧下伸矮墙同时有利于加固侧墙顶部模板。下部斜坡底膜采用木模板，在下部土方开挖过程中将其拆除，并对混凝土进行凿毛。施工缝在侧墙施工前方进行凿毛处理，防止长时间空置基面被污染侵蚀[4]。腰梁上下施工缝处理节点如图1所示。

图1 腰梁上下施工缝处理节点

2.3 混凝土腰梁下方侧墙混凝土浇筑施工技术方案

混凝土腰梁不拆除施工，其下面侧墙结构施工工艺和“地铁车站盖挖逆作法”施工方法类似。侧墙混凝土浇筑采用高大模板以满堂架体支撑体系施工，该段侧墙混凝土浇筑需要解决下料、振捣以及接缝处混凝土的收缩、方筒形竖井模板拆除等问题[4]。

腰梁下部侧墙混凝土浇筑空间受到顶部腰梁限制，混凝土浇筑时易在侧墙与腰梁接触位置形成空鼓或混凝土收缩后形成孔隙和渗漏水通道影响结构性能。由于顶部腰梁的限制，混凝土浇筑振捣不到位，会导致浇筑不密实，进而影响钢筋混凝土结构的使用寿命和混凝土自身的防水效果。

为了保证混凝土浇筑振捣的质量，在顶部腰梁施工时，在止水钢板两侧预留浇筑孔，浇筑孔梅花布置间距为500 mm，直径控制在300～400 mm，浇筑孔可采用PVC管埋设。混凝土浇筑孔同时可兼做振捣孔，最终用侧墙混凝土封堵。由于侧墙混凝土浇筑高度较高，在浇筑高度超过2 m时，采用圆管流槽下料保证混凝土垂直下落高度满足要求。同时在侧墙模板下部设置方形振捣孔，便于侧墙下部混凝土浇筑时振捣。振捣完成后将其封堵并加固，保证混凝土浇筑中模板不漏浆、不跑模。腰梁底部施工缝位置，采用木模板并安装成“喇叭口”形式，作为浇筑混凝土下料口。下料口侧墙混凝土超灌至外侧施工缝以上，施工缝斜面能保证混凝土从最低处溢满至顶部，从而保证混凝土浇筑饱满密实不出现空隙。后期只需要将超灌混凝土部分凿除，用水泥砂浆将混凝土面修补抹平。图2为混凝土腰梁下方侧墙混凝土浇筑剖面。

图2 混凝土腰梁下方侧墙混凝土浇筑剖面

混凝土浇筑完成后，由于腰梁宽度比下方侧墙宽度宽约40 cm。大模板高度6 m，在制定支撑体系方案时应充分考虑该因素给拆除模板带来的不便。方筒形竖井基坑侧墙模板支撑体系无法采用整根钢管两端对撑，选择在端头采用扣件钢管支撑体系。在混凝土浇筑过程中，安排工人对模板及架体进行检查，发现有异常情况立即停止浇筑作业，对模板及架体检查加固后方可继续浇筑。

竖井侧墙混凝土浇筑需要对称、均匀、分层浇筑，每层浇筑高度不宜超过50 cm。如果施工现场场地条件良好，可以优先采用2台泵车进行浇筑。如若场地受限，可以采用1台泵车转圈浇筑。对称浇筑保证模板及架体不会因为模板单侧偏压受力导致架体整体倾斜。在混凝土浇筑前用侧墙同等标号的混凝土砂浆将施工缝润湿，由于基坑内浇筑条件受限，侧墙混凝土浇筑速度不能过快，并且施工现场保证至少有一车混凝土等待浇筑，防止因混凝土供应问题导致施工间歇过长，出现先浇混凝土初凝后形成施工冷缝现象，影响结构混凝土的自身防水性能。

2.4 竖井侧墙结构钢筋连接施工技术方案

受到腰梁位置的限制，下层钢筋不能由下部依次往上顺接完成，只能在腰梁结构施工时预留侧墙上下层竖向钢筋。结构施工时侧墙钢筋从下部往上施工，既要保证上下钢筋能够在垂直方向同轴受力，又要做好钢筋丝头质量的保护工作。竖向相邻位置、内外排钢筋按照钢筋机械接头错开原则进行布置，保证同一截面钢筋机械接头率不超过50%。钢筋丝头用钢套筒连接保护，并用封堵保护帽保护好，再用胶带缠裹保护。混凝土腰梁侧墙钢筋预埋剖面如图3所示。

图3 混凝土腰梁侧墙钢筋预埋剖面

在混凝土腰梁施工时，在底膜模板上根据钢筋间距开设钢筋定位孔，用以确保每根钢筋预埋位置、方向的准确性。在下层钢筋绑扎时用多点垂线法确定钢筋的水平位置及间距，保证上下层钢筋连接后能同轴受力。根据施工图纸设计要求，水平主筋设计在竖向钢筋外侧。迎水侧主筋绑扎受到地下连续墙及防水板位置限制，钢筋绑扎无法按照常规做法绑扎。为了提高钢筋绑扎效率，经过现场多次试验操作，先将两端及中间选取3根竖向钢筋连接好，然后在外侧焊接水平主筋的定位钢筋。这样既解决了钢筋较重、不易操作的问题，也能保证钢筋绑扎间距的质量，还可以提高钢筋绑扎的效率。

3 结语

目前本工程盾构始发竖井结构已经顺利施工完成，通过对混凝土腰梁与围护结构接触面防水施工、混凝土腰梁上下施工缝防水施工、混凝土腰梁下方侧墙混凝土浇筑作业、上下钢筋连接等技术性问题进行研究处理，混凝土支撑永久设计施工可以使本工程深基坑主体结构施工进行连续施工作业，减少了因拆除临时钢筋混凝土支撑带来的施工间歇，避免了支撑拆除带来的深基坑受力变形的问题，消除了拆除过程中吊装的施工风险，保证了深基坑施工生产的顺利进行，同时也节省了主体结构混凝土的用量。相信混凝土支撑永久设计施工会在深基坑施工技术中得到更多的推广和应用。