周圣平 邱承雙 周嘉斌 余愛敏 孫宇軒

中建三局集團(tuán)有限公司（滬） 上海 200129

隨著我國城市化發(fā)展，舊城改造項目逐漸增多，此類項目一般均為深基坑且基坑周邊環(huán)境異常復(fù)雜，地下管線、地鐵設(shè)施、周邊淺基礎(chǔ)建筑物對深基坑施工帶來的變形影響更加敏感?？紤]到地鐵、管線等單位基于基坑變形控制的嚴(yán)格要求[1]，基坑圍護(hù)設(shè)計、施工往往采用“基坑分坑，分區(qū)開挖，分區(qū)施工”這一模式[2]。這種模式的地下室施工周期較長，更容易被重要社會活動、重大交通管制等因素影響，若停工前未形成結(jié)構(gòu)底板，停工期間的承壓水降水施工、基坑累積變形將對周邊環(huán)境造成嚴(yán)重影響。

為降低上述情況發(fā)生的概率，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，我們采用了一種肋墻換撐施工技術(shù)，取代了傳統(tǒng)的中樓板傳力帶換撐方式。在Ⅰ區(qū)分坑基坑設(shè)置肋墻換撐，施工完地下室中樓板后，即可開挖相鄰Ⅱ區(qū)分坑的二層土方，使得Ⅱ區(qū)分坑的底板封閉時間與春節(jié)錯開，合理地壓縮了工期，滿足了周邊環(huán)境的保護(hù)要求。

本文結(jié)合了項目實(shí)際施工情況，對這種肋墻換撐施工技術(shù)進(jìn)行總結(jié)，以期為后續(xù)類似工程提供參考依據(jù)。

1 工程概況

1.1 工程及地質(zhì)簡介

上海瑞虹新城10號地塊發(fā)展項目位于上海市虹口區(qū)，鄰近地鐵4號線，地下室共4層，基坑面積約37 000 m2，大面開挖深度19.0 m，局部深坑開挖深度24.0 m。基巖面被第四系沉積土覆蓋，主要有黏土層、砂土層、粉土層、淤泥質(zhì)黏土層等土層。

1.2 基坑施工方案

本工程基坑共分為2 個分坑，分坑面積分別為21 900 m2（Ⅰ區(qū)）、15 300 m2（Ⅱ區(qū)），原設(shè)計工況為Ⅰ區(qū)基坑優(yōu)先施工，施工至±0 m后，再開挖Ⅱ區(qū)基坑。

根據(jù)原設(shè)計工況，在模擬施工組織過程中發(fā)現(xiàn)，Ⅱ區(qū)基坑降承壓水、開挖施工將跨越春節(jié)，春節(jié)前不能形成底板，基坑跨越春節(jié)的暴露時間、降承壓水時間過長，對周邊道路、管線、房屋、地鐵設(shè)施造成威脅。

考慮到上述不利情況，我們決定采用肋墻換撐施工技術(shù)，在基坑Ⅰ區(qū)一側(cè)中隔墻位置設(shè)置肋墻換撐，取代了傳統(tǒng)的中樓板傳力帶換撐方式。調(diào)整基坑施工工況，在Ⅰ區(qū)施工完B2層板后，開始開挖Ⅱ區(qū)二層土方，成功將Ⅱ區(qū)底板施工周期提到春節(jié)前。

2 工藝原理

肋墻換撐自上而下設(shè)置于Ⅰ區(qū)地下室底板至首層樓板下方的高度范圍內(nèi)（圖1、圖2），采用混凝土剪力墻，與Ⅰ區(qū)地下室結(jié)構(gòu)一同澆筑，通過與地下室底板、地下室主體結(jié)構(gòu)、中隔墻的可靠連接，形成有效的支撐體系，承受Ⅱ區(qū)支撐傳遞的荷載。整個體系受力明確，肋墻位置靈活可控，解決了相鄰Ⅱ區(qū)分坑的第1、2、4道支撐傳力問題。

圖1 中隔墻肋墻平面布置示意

圖2 中隔墻肋墻剖面

在計算過程中，假定換撐肋墻與地下室樓板連接處為固端，以Ⅱ區(qū)分坑支撐最大軸力值作為荷載，作用在分隔墻上，對換撐肋墻進(jìn)行承載力計算。

因肋墻與地下連續(xù)墻通過植筋連接，除按剪力墻模式計算外，還以T形截面梁進(jìn)行復(fù)核，按2種模式對比后的最不利情況進(jìn)行配筋設(shè)計，確保理論驗(yàn)算安全可靠。

3 工藝特點(diǎn)

3.1 分坑施工提前插入，大幅節(jié)約工期

基坑分坑的原做法為：待Ⅰ區(qū)分坑地下室頂板施工完畢，Ⅰ區(qū)分坑地下室樓板與中隔墻形成可靠連接后，方可開挖Ⅱ區(qū)基坑。

當(dāng)采用肋墻換撐后，Ⅰ區(qū)分坑地下室中樓板（B2層樓板）施工完成后，肋墻便與中隔墻、地下室主體結(jié)構(gòu)一起，對相鄰Ⅱ區(qū)分坑形成可靠支撐，這使得Ⅱ區(qū)分坑的土方開挖等施工工作提前插入。

3.2 肋墻與結(jié)構(gòu)同步施工，不占用關(guān)鍵線路工期

肋墻與結(jié)構(gòu)同步進(jìn)行，肋墻位置的底板預(yù)留插筋，中隔墻位置進(jìn)行植筋，并隨結(jié)構(gòu)逐層施工，不占用關(guān)鍵線路工期。

3.3 肋墻傳力穩(wěn)定可靠、施工便捷

肋墻由底板到地下1層，整個受力由鄰區(qū)支撐傳遞給肋墻，肋墻傳遞給各層梁板及底板，各層結(jié)構(gòu)共同受力，換撐受力更為穩(wěn)定。采用成熟的鋼筋混凝土施工工藝，操作簡便，安全可靠。

3.4 縮短工期、減小基坑變形

采用此技術(shù)有效地縮短了基坑的總體施工時間，利用“時空效應(yīng)[3-4]”原理及技術(shù)措施[5-8]，減小基坑變形，保護(hù)周邊建（構(gòu)）筑物。

4 工藝流程

4.1 I區(qū)第4道支撐拆除及地下4層結(jié)構(gòu)（含肋墻）施工

換撐肋墻與地下室4層結(jié)構(gòu)同步進(jìn)行施工（圖3）。

圖3 地下4層結(jié)構(gòu)（含肋墻）施工示意

肋墻與底板連接處預(yù)留插筋，肋墻與分隔墻連接位置進(jìn)行植筋處理，確保肋墻與結(jié)構(gòu)連接牢固。

4.2 I區(qū)第3道支撐拆除及地下3層結(jié)構(gòu)（含肋墻）施工

換撐肋墻與地下室3層結(jié)構(gòu)同步施工（圖4），墻身兩側(cè)及墻端范圍內(nèi)進(jìn)行樓板鋼筋加強(qiáng)和樓板附加鋼筋施工。

圖4 地下3層結(jié)構(gòu)（含肋墻）施工示意

肋墻應(yīng)盡量避開人防口部、墻柱、格構(gòu)柱部位，在確保施工便利性的同時，也避免后期換撐肋墻拆除過程中對主體結(jié)構(gòu)造成損傷。當(dāng)肋墻與人防口部、剪力墻等部位形成密閉空間時，為確保人員進(jìn)入，可在肋墻處留設(shè)門洞，并在洞口處采用水平型鋼支撐。

4.3 I區(qū)第2道支撐拆除及地下2層結(jié)構(gòu)（含肋墻）施工

待Ⅰ區(qū)B2板完成后，Ⅰ區(qū)繼續(xù)進(jìn)行B1層結(jié)構(gòu)施工，Ⅱ區(qū)分坑開始2層土開挖及支撐施工。為保證Ⅱ區(qū)支撐軸力的有效傳遞，Ⅰ區(qū)換撐范圍的肋墻結(jié)構(gòu)優(yōu)先施工，肋墻范圍內(nèi)B1板不晚于Ⅱ區(qū)第2道支撐形成。

4.4 I區(qū)分坑地下1層肋墻換撐施工

當(dāng)Ⅰ區(qū)B1板完成面積逾50%（優(yōu)先施工鄰近中隔墻處的地下結(jié)構(gòu)），且該范圍內(nèi)主體結(jié)構(gòu)B1板混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度80%后，Ⅱ區(qū)開挖第3層土方并施工第3道支撐。

4.5 I區(qū)分坑第1道支撐拆除及地下1層結(jié)構(gòu)施工

地下1層范圍內(nèi)換撐肋墻達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度，B1板全部完成且達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，Ⅰ區(qū)拆除第1道支撐、施工B0板，Ⅱ區(qū)處于開挖第3層土方并施工第3道支撐過程中（圖5）。

圖5 I區(qū)第1道支撐拆除及地下1層結(jié)構(gòu)施工

4.6 換撐肋墻拆除

Ⅰ區(qū)地下室結(jié)構(gòu)出±0 m后開始拆除肋墻，考慮到成品保護(hù)與環(huán)保要求，采取切割方式從上往下拆除肋墻。肋墻屬于換撐結(jié)構(gòu)，承擔(dān)著基坑支護(hù)力，拆除時遵循“分層、分區(qū)”的原則。肋墻與結(jié)構(gòu)板連接位置拆除并由人工修鑿平整后，采用環(huán)氧樹脂水泥砂漿修補(bǔ)。

拆除肋墻后，及時將廢渣運(yùn)出，嚴(yán)格控制肋墻范圍內(nèi)堆載，避免對永久結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞?？刂浦懈魤ξ鱾?cè)15 m范圍內(nèi)臨時堆載，不得超過2.0 kPa。

扣除樓板厚度后，地下室各層的肋墻高度均為4 m左右，每層的肋墻豎向分2次拆除，單次切割高度約2 m。

5 基坑監(jiān)測

在整個地下室施工過程中，通過對基坑觀測點(diǎn)的觀測，發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)值未超過設(shè)計允許值。基坑最大變形為20 mm，地鐵最大變形值為5 mm，周邊管線監(jiān)測變形值為6 mm，安全儲備充足，變形趨勢符合理論模型。

6 結(jié)語

肋墻換撐技術(shù)在上海瑞虹新城10號地塊的應(yīng)用表明：

1）該技術(shù)進(jìn)行基坑施工時安全可靠，基坑變形可控。

2）該技術(shù)可以有效地節(jié)約工期，相鄰分坑可提前插入施工，肋墻施工不占用關(guān)鍵線路。

3）通過合理壓縮工期，有效地降低了基坑跨節(jié)施工風(fēng)險，縮短基坑的暴露時間，最大限度地控制基坑變形，保障基坑安全，保護(hù)周邊建（構(gòu)）筑物。同時，降低了管理的時間成本，為業(yè)主提前銷售、營業(yè)創(chuàng)造條件。肋墻整體施工簡單，材料種類較少，施工成本可控，整體的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益良好。