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1 工程概況

上海浦東國際機(jī)場T1航站樓為主樓—連接廊—長廊的前列式國內(nèi)、國際綜合型航站樓，位于東西兩側(cè)的長廊和主樓通過3 層的南北連廊進(jìn)行連接。

為滿足客流量增大后的運(yùn)營要求，T1航站樓流程改造工程在位于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)域進(jìn)行改擴(kuò)建施工，同時(shí)要求施工時(shí)保證既有航站樓不停航運(yùn)營。

整個(gè)改造工程分為新建和改建2 個(gè)部分，總建筑面積116 070 m2。其中改建區(qū)域主要位于既有航站樓主樓和候機(jī)長廊內(nèi)部，建筑面積48 300 m2；新建區(qū)域位于既有主樓、長廊和連接廊之間的中庭區(qū)域，建筑面積67 770 m2。

整個(gè)新建區(qū)域分為A區(qū)、B區(qū)、CD區(qū)、E區(qū)、F區(qū)，其中B區(qū)和E區(qū)為既有連接廊區(qū)域，A區(qū)和F區(qū)分別位于北連廊北端和南連廊南端，而CD區(qū)位于既有航站樓主樓、長廊和南北連廊全包圍的中庭施工區(qū)域內(nèi)，新建結(jié)構(gòu)覆蓋長廊和主樓之間的全部空置區(qū)域并與既有結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接形成整體（圖1）。

圖1 T1航站樓改造、新建區(qū)域平面示意

2 工作井基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)及盾構(gòu)圓環(huán)安裝工況

新建的F區(qū)又細(xì)分為F1和F2兩個(gè)區(qū)，其中F2區(qū)位于新建區(qū)域最南端，為T1—S1預(yù)留旅客捷運(yùn)通道地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)備段和工作井部位。工作井基坑深14 m左右，設(shè)計(jì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用φ1 000 mm@1 150 mm混凝土鉆孔灌注樁（29 m）+φ850 mm@600 mm三軸水泥土攪拌樁止水帷幕（26 m）。灌注樁緊貼結(jié)構(gòu)側(cè)墻外側(cè)并將側(cè)墻全包圍，同時(shí)與設(shè)備段圍護(hù)樁形成整體?；幼陨隙鹿苍O(shè)4 道內(nèi)支撐，分別為：第1道混凝土角撐+混凝土頂圈梁，角撐中心軸線標(biāo)高-0.98 m；第2～4道均為φ609 mm鋼角撐+雙拼588 mm×300 mm×12 mm×20 mmH型鋼圍檁，中心軸線標(biāo)高分別為-4.28 m、-7.28 m和-10.08 m。另外在第3道鋼撐拆除前設(shè)計(jì)有φ609 mm鋼角撐換撐，中心軸線標(biāo)高-8.88 m。

工作井為箱型結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)外包尺寸南北方向15.5 m，東西方向25.15 m，高10.35 m，底板厚800 mm，頂板和側(cè)墻厚度均為900 mm，底板面相對標(biāo)高為-12.18 m，底板與側(cè)墻交接處設(shè)計(jì)有高300 mm、寬900 mm的加腋，頂板面相對標(biāo)高為-3.03 m。工作井南端側(cè)墻設(shè)計(jì)有2個(gè)盾構(gòu)預(yù)留洞口，盾構(gòu)圓環(huán)沿洞口周圈預(yù)埋[1,2]（圖2）。

圖2 工作井結(jié)構(gòu)、基坑圍護(hù)與盾構(gòu)圓環(huán)平面關(guān)系示意

盾構(gòu)圓環(huán)內(nèi)徑6 700 mm，圓環(huán)鋼板厚度10 mm，外側(cè)錨固鋼筋長560 mm，呈放射狀向外伸出。圓環(huán)鋼板材料采用Q235B，錨筋材料采用HRB400。圓環(huán)直徑制作允許偏差20 mm，安裝允許誤差±10 mm（圖3）。

圖3 工作井結(jié)構(gòu)、鋼支撐與盾構(gòu)圓環(huán)相對位置關(guān)系示意

從圖3中可知，工作井頂板設(shè)計(jì)位置位于第1道混凝土支撐與第2道鋼支撐之間，由于第1道混凝土支撐底面高出工作井頂板上表面1 550 mm，因此對工作井施工會(huì)產(chǎn)生較大影響的是第2～4道鋼支撐。根據(jù)這3 道鋼支撐與結(jié)構(gòu)的相對位置關(guān)系，工作井結(jié)構(gòu)混凝土需分為4 次施工。

分塊1底部放射鋼筋長度560 mm，同時(shí)分塊1距離底板完成面僅有720 mm?？紤]到底板與側(cè)墻交接處高300 mm的混凝土加腋，分塊1底部放射鋼筋需伸入下方施工縫內(nèi)420 mm，因此分塊1需與底板鋼筋同步施工（圖4）。此外，分塊6與第2道鋼圍檁間距僅為80 mm，致使該分塊上部放射鋼筋與鋼圍檁在空間上有所沖突，因此第2道鋼圍檁拆除之前分塊6與分塊4、5無法一起預(yù)埋到位。

由此根據(jù)設(shè)計(jì)工況，本圓環(huán)預(yù)埋流程為：（底板混凝土澆筑前預(yù)埋分塊1）底板施工至-11.61 m，養(yǎng)護(hù)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度→拆除第4道鋼支撐→（預(yù)埋分塊2、3）側(cè)墻、柱施工至-8.28 m，養(yǎng)護(hù)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度→施工換撐并施加預(yù)加軸力→拆除第3道鋼支撐→（預(yù)埋分塊4、5）側(cè)墻、柱施工至-6.08 m，養(yǎng)護(hù)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度→拆除第2道鋼支撐→（預(yù)埋分塊6）施工剩余側(cè)墻、柱和頂板結(jié)構(gòu)，養(yǎng)護(hù)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度→拆除換撐。

圖4 盾構(gòu)圓環(huán)放射鋼筋與底板插筋關(guān)系示意

3 施工難點(diǎn)分析

預(yù)埋盾構(gòu)圓環(huán)位于工作井盾構(gòu)通道出口處，由于其緊貼通道內(nèi)壁，施工精度必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求，否則會(huì)對后續(xù)盾構(gòu)施工產(chǎn)生直接影響，甚至影響捷運(yùn)線路的布置，以及通道與T1新建地下捷運(yùn)通道的順利銜接。在嚴(yán)格的設(shè)計(jì)要求下，盾構(gòu)圓環(huán)安裝的施工難點(diǎn)有以下幾個(gè)方面[3,4]：

1）在圍護(hù)灌注樁側(cè)壁上準(zhǔn)確定位圓心是圓環(huán)預(yù)埋施工的先決條件，圓心定位不準(zhǔn)確會(huì)直接導(dǎo)致圓環(huán)位置的整體偏差。由于上方多道支撐占據(jù)了盾構(gòu)圓環(huán)上方幾乎全部空間，因此圓心定位線僅能從設(shè)計(jì)位置下方引入，而在工作井底板混凝土尚未澆筑成形之前，由于底板鋼筋本身只是一個(gè)相互間連接并不緊密的相對松散的鋼筋框架，所以并不能提供穩(wěn)定且準(zhǔn)確的操作面用于測量放線，因此如何進(jìn)行圓環(huán)圓心定位成為現(xiàn)場面臨的第一個(gè)難題。

2）盾構(gòu)圓環(huán)各分塊的預(yù)埋施工，實(shí)質(zhì)上是與周邊結(jié)構(gòu)鋼筋通過焊接等方式進(jìn)行臨時(shí)固定，而在工作井底板混凝土澆筑完成前，現(xiàn)場很難為圓環(huán)分塊的固定施工提供一個(gè)穩(wěn)定可靠的操作面。

3）圓環(huán)分塊數(shù)量達(dá)到了6 塊之多，分塊數(shù)量的增加會(huì)直接導(dǎo)致圓環(huán)加工難度的上升，以及現(xiàn)場連接施工精度的下降。

4）圓環(huán)預(yù)埋的最后一個(gè)步驟，即是將分塊6與分塊4、5以及周邊結(jié)構(gòu)鋼筋進(jìn)行連接。由于第1道混凝土支撐在工作井結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度前不能拆除，且該支撐截面尺寸大、間距小，因此如何將分塊6避開第1道支撐并準(zhǔn)確送至預(yù)埋位置進(jìn)行臨時(shí)固定，施工難度相當(dāng)大。

4 方案優(yōu)化

4.1 盾構(gòu)圓環(huán)底部側(cè)墻插筋處理

由于預(yù)埋圓環(huán)外側(cè)鋼筋并非完全豎直設(shè)置，而是隨著圓環(huán)外側(cè)鋼板圓弧呈放射狀伸展開，因此距離圓環(huán)底端越遠(yuǎn)的部位，外伸鋼筋與側(cè)墻下部插筋在空間位置縱橫交錯(cuò)的程度越大。加之圓環(huán)外伸鋼筋本身構(gòu)造復(fù)雜，無論是先施工側(cè)墻下端插筋，還是先將盾構(gòu)圓環(huán)設(shè)置到位，都會(huì)給后續(xù)鋼筋施工帶來很大的障礙和困難。

如果僅滿足盾構(gòu)圓環(huán)預(yù)埋施工，并完成底板混凝土澆筑，那么就將鋼筋處理的核心問題全部集中在側(cè)墻底部插筋上。經(jīng)過仔細(xì)計(jì)算，將插筋按照以下方式處理：盾構(gòu)圓環(huán)分塊1水平投影范圍內(nèi)的所有側(cè)墻底部插筋預(yù)留長度，在常規(guī)根據(jù)鋼筋直徑和混凝土等級確定的基礎(chǔ)上統(tǒng)一縮短，使該范圍內(nèi)插筋僅伸出底板混凝土完成面100 mm。所有插筋在端部預(yù)先留有絲牙，為后續(xù)側(cè)墻豎向鋼筋按照一級直螺紋連接做準(zhǔn)備。與之相配合的，將該投影范圍內(nèi)的側(cè)墻混凝土澆筑高度下降至底板完成面以上50 mm，即相對標(biāo)高-11.68 m，該投影范圍以外的側(cè)墻仍施工至-11.61 m標(biāo)高，以滿足底板面四周加腋的混凝土施工要求。通過上述處理，使盾構(gòu)圓環(huán)的預(yù)埋可以在第4道鋼支撐拆除后進(jìn)行施工，這樣就理順了底板混凝土施工、側(cè)墻插筋施工以及盾構(gòu)圓環(huán)預(yù)埋施工三者之間的關(guān)系，同時(shí)原本下半圓需分3 段安裝改為分2 個(gè)90°圓弧進(jìn)行加工和安裝。

4.2 上半部分圓環(huán)分塊調(diào)整

根據(jù)設(shè)計(jì)工況，上半部分圓環(huán)安裝與拆撐關(guān)系為：拆除第3道鋼支撐→側(cè)墻、柱施工至-6.08 m，養(yǎng)護(hù)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度→拆除第2道鋼支撐→施工剩余側(cè)墻、柱和頂板結(jié)構(gòu)。根據(jù)設(shè)計(jì)，編號6的圓環(huán)分塊外側(cè)放射狀鋼筋向圓環(huán)上方伸出，伸出長度達(dá)到560 mm。其與第2道鋼支撐之間的間距僅有80 mm，遠(yuǎn)不能滿足分塊預(yù)埋的施工空間要求，在第2道鋼支撐拆除前，無法進(jìn)行分塊6的預(yù)埋施工。同時(shí)由于圓環(huán)上方2 道支撐的存在，圓環(huán)垂直運(yùn)輸至設(shè)計(jì)位置過程中障礙重重。

按照側(cè)墻和柱的結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度逐步拆除基坑內(nèi)支撐的做法，其安全系數(shù)無疑非常高，但同時(shí)也是偏于保守的。若在側(cè)墻和柱施工至相對標(biāo)高-6.08 m后，同時(shí)拆除第2、3道鋼支撐，就可以將剩余預(yù)埋圓環(huán)一次施工到位，這將為工廠加工、運(yùn)輸以及現(xiàn)場作業(yè)提供極大的便利。

工作井基坑深度雖有14 m左右，但混凝土結(jié)構(gòu)側(cè)墻設(shè)計(jì)厚度為900 mm，東西方向25.15 m，南北方向15.5 m。因此，工作井的混凝土側(cè)墻結(jié)構(gòu)實(shí)際上形成了互為支撐的結(jié)構(gòu)體系。同時(shí)在南端側(cè)墻的中部設(shè)計(jì)有截面尺寸為800 mm（方向平行于側(cè)墻）×2 100 mm（方向垂直于側(cè)墻）的扶壁柱，可起到對南端側(cè)墻非常有力的側(cè)向支撐作用。另外在底部側(cè)墻混凝土施工時(shí)采用了500 mm×500 mm×500 mm三向密布排架且與側(cè)墻采用頂撐頂牢。上述3個(gè)有利因素對控制基坑變形能夠起到非常大的積極作用。此外，拆除第3道鋼支撐之前，側(cè)墻和柱已施工的高度達(dá)到了結(jié)構(gòu)總高度的50%，同時(shí)達(dá)到了基坑總深度的40%，經(jīng)過與設(shè)計(jì)溝通、復(fù)核，同時(shí)拆除第2、3道鋼支撐的方案具有可行性。

綜合考慮施工工藝和工期，側(cè)墻和柱施工至相對標(biāo)高-6.08 m并養(yǎng)護(hù)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，采用同時(shí)拆除第2、3道鋼支撐的方案進(jìn)行剩余盾構(gòu)圓環(huán)現(xiàn)場預(yù)埋。經(jīng)一系列優(yōu)化，盾構(gòu)圓環(huán)分塊數(shù)量最終確定為4 塊，其接頭施工難度、數(shù)量和預(yù)埋施工次數(shù)均較原方案減少（圖5）。

圖5 優(yōu)化后盾構(gòu)圓環(huán)安裝流程

5 現(xiàn)場實(shí)施效果

根據(jù)優(yōu)化后的盾構(gòu)圓環(huán)安裝方案，每個(gè)圓環(huán)在工廠加工成型后均分割為4塊，每塊圓環(huán)的圓心角均為90°，并在圓環(huán)內(nèi)側(cè)焊接臨時(shí)支撐，以控制運(yùn)輸過程中的變形。

在底板混凝土澆筑完畢并養(yǎng)護(hù)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，拆除第4道鋼支撐，首先進(jìn)行盾構(gòu)圓環(huán)分塊1、2的預(yù)埋施工。待側(cè)墻和柱施工至相對標(biāo)高-6.08 m并經(jīng)養(yǎng)護(hù)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，施工換撐，同時(shí)拆除第2、3道鋼支撐，最后完成盾構(gòu)圓環(huán)分塊3、4的預(yù)埋施工，以及工作井剩余結(jié)構(gòu)側(cè)墻、柱和頂板施工。整個(gè)工作井結(jié)構(gòu)混凝土施工僅分為3 次。

在第1道混凝土支撐尚未拆除、垂直吊裝障礙重重的情況下，同時(shí)拆除第2、3道鋼支撐的方案為盾構(gòu)圓環(huán)分塊3和4的預(yù)埋施工創(chuàng)造了非常有利的現(xiàn)場條件。直到工作井結(jié)構(gòu)全部完成，該區(qū)域圍護(hù)樁水平位移最大值僅為1 mm，垂直位移最大值僅為8.49 mm，完全滿足了基坑設(shè)計(jì)變形要求。在拆模后經(jīng)過測量，盾構(gòu)圓環(huán)的預(yù)埋精度達(dá)到了施工設(shè)計(jì)要求。