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1 工程概況

上海浦東國際機(jī)場T1航站樓流程改造工程建筑安裝施工總承包工程，施工區(qū)域位于浦東機(jī)場T1航站樓主樓和長廊內(nèi)以及主樓與長廊之間的中庭區(qū)域，包括地上新建結(jié)構(gòu)工程和地下旅客捷運(yùn)系統(tǒng)土建預(yù)留工程。土建預(yù)留工程主要由車站結(jié)構(gòu)、區(qū)間結(jié)構(gòu)及工作井結(jié)構(gòu)組成，其中車站結(jié)構(gòu)為本工程中體量最大、施工難度最高、周邊變形控制最嚴(yán)格的深基坑。

車站深基坑周邊環(huán)境較為復(fù)雜，其東側(cè)和西側(cè)分別為運(yùn)營中的既有航站樓主樓和候機(jī)長廊，主要結(jié)構(gòu)形式為無地下室的框架結(jié)構(gòu)，以及上部傾斜的鋼屋蓋和玻璃幕墻結(jié)構(gòu)。車站與周邊建筑物關(guān)系如圖1所示。車站基坑南北向長度133 m，東西向?qū)?1.75 m，基坑開挖深度9 m。

圖1 車站段與周邊建筑關(guān)系示意

車站區(qū)域采用Φ800 mm＠950 mm鉆孔灌注樁（20 m）+雙排旋噴樁止水帷幕（16 m）圍護(hù)?；釉O(shè)置2 道支撐，第1道為800 mm×800 mm混凝土支撐，第2道為Φ609 mm×16 mm鋼支撐，并另設(shè)置一道Φ609 mm×16 mm鋼斜拋撐換撐。鋼支撐材質(zhì)為Q235?；蛹庸滩捎秒p軸攪拌樁加固，加固深度為坑底至坑底以下4 m。

2 施工重點(diǎn)和難點(diǎn)[1,2]

2.1 與既有結(jié)構(gòu)“零距離”

車站基坑?xùn)|側(cè)為既有航站樓主樓，西側(cè)為既有長廊，南側(cè)和北側(cè)分別為既有南連廊和北連廊。車站基坑不僅被上述結(jié)構(gòu)緊緊包圍，距離既有結(jié)構(gòu)最近處僅有3 m，同時(shí)由于主樓和長廊的玻璃幕墻為外傾設(shè)置，東西兩側(cè)施工空間較小，這使得車站基坑成為一個(gè)內(nèi)嵌在既有結(jié)構(gòu)中的深基坑，施工中稍有不慎就會對基坑周邊的既有結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響，甚至有可能影響航站樓的正常運(yùn)營。

2.2 施工道路布置難度大

為保障機(jī)場安全運(yùn)營，整個(gè)T1航站樓流程改造工程僅在現(xiàn)場北端設(shè)置了1 個(gè)出入口，而車站基坑位于整個(gè)新建區(qū)域的中部，對于連通現(xiàn)場施工道路起到了承上啟下的重要作用。由于受到既有航站樓主樓和長廊的限制，無法在車站基坑平面范圍以外設(shè)置施工道路，所以道路只能在不影響深基坑正常施工的前提下，穿過車站基坑設(shè)置。

3 施工總體部署

為了滿足機(jī)場不停航要求，同時(shí)保證順利施工，在內(nèi)嵌式車站基坑的施工總體部署中，以施工道路平面布置為核心，以成熟的深基坑施工工藝為基礎(chǔ)。

在車站基坑區(qū)域內(nèi)先后設(shè)置2 條施工道路，其中一條道路為混凝土棧橋，位于基坑西側(cè)，與第1道混凝土支撐連成整體,作為先期施工道路；利用位于基坑?xùn)|側(cè)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的地下室頂板作為后期施工道路，并與基坑南北兩端的道路銜接起來。

深基坑施工采用順作法，即先由上向下進(jìn)行土方開挖和基坑內(nèi)支撐施工，待開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，再由下向上進(jìn)行基坑結(jié)構(gòu)施工。

4 關(guān)鍵施工技術(shù)

4.1 土方開挖和基坑內(nèi)支撐施工

根據(jù)圍護(hù)設(shè)計(jì)，基坑第1道內(nèi)支撐為混凝土支撐，第2道內(nèi)支撐為混凝土角撐+Φ609 mm鋼管對撐，因此土方分為3 皮開挖。同時(shí)為保證現(xiàn)場施工道路暢通，在基坑西側(cè)設(shè)置混凝土棧橋，棧橋板面標(biāo)高與第1道混凝土支撐面標(biāo)高相同，兩者同時(shí)施工。第1皮土方開挖時(shí)，先進(jìn)行基坑西側(cè)棧橋范圍內(nèi)土方施工，即先開挖（35軸～43軸）×（F軸～2/G軸）范圍內(nèi)的土方，再進(jìn)行基坑?xùn)|側(cè)土方施工，即開挖（35軸～43軸）×（2/G軸～2/H軸）范圍內(nèi)的土方。土方開挖完成后，按照設(shè)計(jì)要求完成第1道混凝土支撐施工。待第1道混凝土支撐全部完成并養(yǎng)護(hù)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，再進(jìn)行第2皮土方開挖。

由于第2道支撐的南北端部為混凝土支撐，需經(jīng)過養(yǎng)護(hù)才能形成設(shè)計(jì)強(qiáng)度，而中部為鋼管對撐，沒有養(yǎng)護(hù)過程，所以第2皮土方開挖按照先南北兩端后中部的順序進(jìn)行。為保證既有結(jié)構(gòu)和基坑結(jié)構(gòu)安全，對中部32 根鋼支撐中的18 根施加自動(dòng)軸力補(bǔ)償。

全部鋼支撐施工完成后，基坑中部即形成開挖條件，而南北兩端的混凝土支撐仍處于養(yǎng)護(hù)階段，因此按照先開挖中部鋼支撐區(qū)域再開挖南北兩端混凝土角撐區(qū)域的順序開挖第3皮土方。

4.2 自動(dòng)軸力補(bǔ)償系統(tǒng)

自適應(yīng)支撐系統(tǒng)包括液壓動(dòng)力泵站系統(tǒng)、千斤頂軸力補(bǔ)償裝置和電氣控制與監(jiān)控系統(tǒng)。電氣控制系統(tǒng)采用DCS系統(tǒng)，系統(tǒng)由監(jiān)控站、操作站和現(xiàn)場控制站組成，本基坑自動(dòng)軸力補(bǔ)償系統(tǒng)的現(xiàn)場控制站靠近基坑西側(cè)一字排開，間隔距離根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況確定，每臺控制站控制3 臺泵站(液壓系統(tǒng))，每個(gè)泵站可控制4 根鋼支撐。各個(gè)站點(diǎn)通過CAN總線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集及發(fā)送控制指令。因此，車站區(qū)基坑共需要18 個(gè)油缸、5 臺泵站、2 臺現(xiàn)場控制站。

完成自適應(yīng)支撐系統(tǒng)的現(xiàn)場布置及系統(tǒng)調(diào)試后，需要進(jìn)行鋼支撐的安裝。自動(dòng)軸力系統(tǒng)安裝主要與鋼支撐安裝進(jìn)行穿插配合施工。主要步驟如下：

（a）將鋼箱體與鋼支撐通過高強(qiáng)螺栓或焊接連接為整體；

（b）將鋼支架平臺在設(shè)計(jì)位置與預(yù)埋鋼板焊牢；

（c）將鋼箱體連同支撐一起吊裝至鋼支架平臺；

（d）吊放千斤頂至鋼箱體內(nèi)，并安裝油管；

（e）預(yù)撐鋼支撐，待預(yù)撐到位后安裝限位構(gòu)件；

（f）通過千斤頂對鋼支撐施加預(yù)應(yīng)力；

（g）啟動(dòng)自適應(yīng)支撐系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)壓程序。

4.3 底板結(jié)構(gòu)施工

第3皮土方的開挖流程如圖2所示，該流程決定了底板結(jié)構(gòu)要按照先施工中部37～41軸（圖2中①），再施工南北兩端部35～37軸（圖2中②）以及41～43軸（圖2中③）的順序進(jìn)行。土方開挖時(shí)，每開挖200 m2的區(qū)域即進(jìn)行墊層施工。待大面積墊層施工完成后，施工防水層和防水保護(hù)層。

圖2 車站底板施工流程示意

底板結(jié)構(gòu)施工時(shí)，首先在防水保護(hù)層上放置厚50 mm的素混凝土墊塊，然后開始鋼筋綁扎施工。底板厚800 mm，承臺厚度和地梁高度均不小于800 mm，下層鋼筋和上層鋼筋之間采用鋼筋支架進(jìn)行支撐。經(jīng)計(jì)算，鋼筋支架立桿和水平牽桿采用50 mm×50 mm×6 mm角鋼，立桿縱橫向間距1 500 mm。按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，底板混凝土等級為C35 P8，并添加耐堿性較好的且抗拉性能不低于300 MPa的非連續(xù)單絲聚丙烯纖維和單絲聚丙烯晴纖維。中塊與南塊、北塊之間設(shè)置施工縫，用快易收口網(wǎng)分隔，并按照設(shè)計(jì)要求設(shè)置外貼式鋼板止水帶（寬320 mm）和中埋式鋼板止水帶（厚4 mm鍍鋅鋼板，電鍍鋅10 μm）。

車站地下結(jié)構(gòu)側(cè)墻采用單側(cè)大模板，所以底板施工時(shí)需在側(cè)墻設(shè)計(jì)位置先澆筑高300 mm的側(cè)墻，在底板邊緣靠近內(nèi)側(cè)墻面的位置預(yù)埋螺桿，以便側(cè)墻單側(cè)大模板施工(圖3)。預(yù)埋螺桿時(shí)，首先按照單側(cè)大模板螺栓定位，在每榀單側(cè)支架處預(yù)埋2 個(gè)錨固螺栓，間距為300 mm。螺栓與地面必須成45°角，并確保平面位置準(zhǔn)確。螺栓預(yù)埋時(shí)，由現(xiàn)場測量人員進(jìn)行平面定位和標(biāo)高控制?？刂坡菟ㄅc底板夾角時(shí)，將50 mm角鋼的一個(gè)直角邊平放在底板上層鋼筋上，利用等邊角鋼截面含有45°角的特點(diǎn)進(jìn)行螺栓角度控制。為了保證預(yù)埋螺栓在同一條直線上，現(xiàn)場用拉通線的方法控制。由于設(shè)計(jì)要求螺栓不能直接與結(jié)構(gòu)主筋點(diǎn)焊，所以在相應(yīng)部位增加附加鋼筋，將螺栓與附加鋼筋點(diǎn)焊連接。焊接完成后，將螺栓的螺紋部分用塑料布包裹并綁牢，以免施工時(shí)混凝土粘附在絲扣上影響上模板支架固定。

圖3 單側(cè)大模板剖面示意

南塊、北塊底板施工與中塊基本相同，僅在南塊（41軸～2/41軸）×（2/F軸～1B/H軸）范圍內(nèi)地下室底板上設(shè)計(jì)有逃生通道。該逃生通道比底板落低3.03 m，形成了“坑中坑”。由于該通道部位部分承臺挖深達(dá)到了12.5 m，所以地下室底板施工時(shí)，逃生通道暫不施工，先封閉0 m層?xùn)|側(cè)棧橋部位頂板，待地下室除逃生通道以外的其余結(jié)構(gòu)施工完整后，在上部結(jié)構(gòu)施工過程中，再穿插進(jìn)行逃生通道施工。這樣既可以有效避免逃生通道施工中出現(xiàn)的不可預(yù)見因素，又可以使該部位的施工不占用關(guān)鍵線路，同時(shí)能夠最大程度地限制基坑變形。

4.4 側(cè)墻、結(jié)構(gòu)柱施工與現(xiàn)場道路布置

底板施工完畢，經(jīng)養(yǎng)護(hù)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，即可拆除第2道鋼支撐，然后開始施工側(cè)墻。由于受到第1道混凝土支撐的限制，側(cè)墻第1次僅能施工至相對標(biāo)高－3.03 m處，即第1道混凝土支撐底以下450 mm處。側(cè)墻施工按照中塊→南塊→北塊的順序依次進(jìn)行。

在車站東側(cè)的側(cè)墻和結(jié)構(gòu)柱施工時(shí)，現(xiàn)場利用西側(cè)棧橋作施工道路。待東側(cè)頂板上道路達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度滿足通行要求后，施工道路轉(zhuǎn)移到東側(cè)頂板，并直接施工基坑西側(cè)棧橋范圍上部結(jié)構(gòu)。待基坑西側(cè)上部結(jié)構(gòu)排架拆除后，再進(jìn)行棧橋部位補(bǔ)缺施工（圖4，①為先期地下結(jié)構(gòu)施工時(shí)西側(cè)棧橋范圍，②為后期上部結(jié)構(gòu)施工時(shí)東側(cè)頂板施工通道）。

圖4 車站區(qū)域現(xiàn)場道路平面布置

4.5 頂板結(jié)構(gòu)施工

為了盡快實(shí)現(xiàn)施工道路從西側(cè)棧橋向東側(cè)地下室頂板的轉(zhuǎn)移，地下室東側(cè)3/G軸至2/H軸范圍內(nèi)框架柱完成后先進(jìn)行頂板施工。頂板施工按照排架搭設(shè)→模板鋪設(shè)→梁板鋼筋綁扎→混凝土澆筑的順序進(jìn)行。由于第1道混凝土支撐面標(biāo)高比地下室頂板面標(biāo)高落低1 500 mm，而頂板部位最大梁高為1 500 mm，所以絕大多數(shù)混凝土支撐結(jié)構(gòu)不影響頂板結(jié)構(gòu)施工。對于高度為1 500 mm的結(jié)構(gòu)梁，只需將支撐面混凝土鑿除即可正常進(jìn)行梁模板鋪設(shè)。

除棧橋范圍內(nèi)地下室頂板結(jié)構(gòu)暫不施工以外，其余西側(cè)梁板結(jié)構(gòu)正常施工。頂板結(jié)構(gòu)在梁邊設(shè)置施工縫，梁鋼筋采用一級機(jī)械連接。

待地下室東側(cè)頂板通道通車、施工道路轉(zhuǎn)移后，在西側(cè)棧橋上開孔，使軸框架柱穿過棧橋板，施工西側(cè)地下室頂板。

由于第1道混凝土支撐采用悶拆，節(jié)省了設(shè)置和拆除斜拋撐的工期，為車站結(jié)構(gòu)按時(shí)完成打下了基礎(chǔ)。

5 實(shí)施效果

車站基坑周邊環(huán)境，長廊以及南北連廊的間距很小，且基坑上部施工空間受到非常大的限制，通過采用自動(dòng)軸力補(bǔ)償系統(tǒng)，并在施工全過程中始終保持鋼支撐軸力設(shè)計(jì)值，使整個(gè)基坑在開挖過程中變形穩(wěn)定。整個(gè)基坑工程施工完畢后，車站區(qū)東西兩側(cè)基坑圍護(hù)樁最大測斜為21.1 mm，其中航站樓承臺水平位移最大為0 mm，承臺垂直位移最大為上浮6.57 mm，均滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到了良好的效果。