胡志橋 鐘志鋒

1. 廣州建筑股份有限公司 廣州 510030；2. 廣州市第一建筑工程有限公司 廣州 510060

1 工程概況

廣州宏城廣場綜合改造工程二期基坑支護總面積約為2 195 m2，基坑呈狹長形，南北寬約30 m，東西長約95 m。圍護樁冠梁距紅線距離為1.60 m，基坑開挖深度為17.20 m?；颖眰?cè)為BRT人形隧道，南面為一期主體結(jié)構(gòu)，東西向均為天河路人行道。

在基坑紅線范圍內(nèi)地面下管槽底標(biāo)高為-2.97 m的位置有6條110 kV、32條10 kV高壓電纜及通信光纖，均為周邊大型商用建筑主要輸送的綜合管線，在施工過程必須進行原地保護，綜合管線原地保護長度約為84 m，在施工全過程中，管線均為使用狀態(tài)。施工可用場地不足容納1臺大型施工機具，施工過程中的出土、材料加工場等施工所需條件均不能滿足。

考慮到縮短工期及綠色施工，基坑支護（永久結(jié)構(gòu)）采用半逆作法施工，支護結(jié)構(gòu)即為永久結(jié)構(gòu)。綜合管線原地保護采用“立柱+組合型鋼梁”的懸掛式保護吊架，使用工字鋼搭設(shè)懸掛架骨架，采用槽鋼、工字鋼、厚木板等構(gòu)造形成保護吊架整體。在有限空間內(nèi)，基坑兩翼采用半逆作法先完成首層結(jié)構(gòu)施工。利用首層結(jié)構(gòu)梁及承重墻搭設(shè)多功能鋼平臺，以增加基坑安全儲備、設(shè)置永久綜合管溝及擴充臨時施工空間（圖1）。

圖1 二期基坑及管線三維模型示意

2 綜合管線原地保護施工

綜合管線原地保護采用“立柱+組合型鋼梁”的懸掛式保護吊架，其主要形式為采用40b#工字鋼作為主梁的懸吊系統(tǒng)，沿管線走向?qū)⑵鋺业醣Ｗo，懸吊系統(tǒng)利用基坑支護內(nèi)支撐立柱安裝45b#雙工字鋼鋼柱。鋼柱橫向架設(shè)2根50b#工字鋼作為橫梁，在型鋼骨架上設(shè)置槽鋼、木板等構(gòu)造，最終完成綜合管線原地保護（圖2）[1-4]。

2.1 懸掛式吊架設(shè)計及驗算

圖2 懸掛式吊架構(gòu)造剖面

根據(jù)管線溝勘察報告，管線溝底在開挖土面下500～800 mm。半逆作法柱頂標(biāo)高為-3.50 m（相對絕對高程11.88 m），鋼柱頂標(biāo)高為-1.14 m（相對絕對高程11.88 m），即鋼柱預(yù)埋在柱內(nèi)2 500 mm，伸出柱2 360 mm。

人工挖孔樁從開挖土面進行，根據(jù)勘察報告，原有地坪線標(biāo)高為-1.27 m（相對絕對高程11.88 m），則鋼柱頂露出開挖面約0.13 m（根據(jù)開挖土面高程略有差別，需對每個樁口進行標(biāo)高復(fù)測）。

用MIDAS建模計算綜合管線懸掛式保護吊架受力，并確定用材。經(jīng)驗算，吊架最大位移及最大應(yīng)力均為上懸掛工字鋼，最大位移為20 mm，最大應(yīng)力為98 N/mm2，材料滿足性能要求（圖3～圖5）。

圖3 綜合管線吊架應(yīng)力云圖

圖4 最大應(yīng)力云圖

圖5 主梁節(jié)點深化驗算

鋼柱設(shè)計長度為4 860～8 830 mm，其中鋼柱95%長度均在人工挖孔樁開挖面下（以勘察報告為依據(jù)）。由于吊架為臨時構(gòu)造，鋼柱定位誤差控制要求較永久結(jié)構(gòu)低。因此鋼柱垂直度控制可利用鋼柱自重，在距樁頂130 mm處開洞，洞孔位于兩工字鋼腹板中間位置，開洞直徑為40 mm，在鋼柱安裝時，內(nèi)插鋼筋架立，利用鋼柱自重保持豎直（圖6）。

2.2 懸掛式吊架施工

2.2.1 雙工字鋼短柱施工

1）在半逆作法柱澆筑混凝土后，在柱頂壓入雙工字鋼柱，鋼柱使用2根45b#工字鋼，在兩工字鋼翼緣接縫處焊接成整體。

2）混凝土澆筑完成且初凝前，用汽車吊將鋼柱壓入樁頂內(nèi)，孔口用鋼筋做定位（圖7）。

圖6 鋼柱開洞定位示意

圖7 鋼柱安裝施工

2.2.2 桁架吊架施工

1）在鋼柱頂端焊接1塊尺寸為500 mm×500 mm×30 mm的鋼墊板支座。鋼墊板與鋼柱在主梁方向左右設(shè)置2道100 mm×100 mm加勁肋，主梁并排擱置在墊板上并焊接固定，在梁端腹板、翼板均加上加強板。

2）根據(jù)管線的走向，在50b#工字鋼主梁上擱置40b#工字鋼次梁，次梁沿管線走向平衡設(shè)置，14#工字鋼橫鋪在2條工字鋼次梁上，在正下方的管線底部穿過1條14#工字鋼，通過鋼絞線連接兩工字鋼形成懸掛系統(tǒng)懸吊管線，吊高為2.40 m，工字鋼縱向間距2.50～4.00 m（圖8）[5-7]。

圖8 吊架立面示意

3 有限空間多功能鋼平臺施工

二期基坑邊即為圍墻，場地極其狹窄，無法滿足正常土方開挖及材料堆場等所需的場地。因此，考慮把基坑?xùn)|西兩側(cè)首層結(jié)構(gòu)板先行施工，以提供機械操作空間。但由于標(biāo)高問題，結(jié)構(gòu)首層低于室外地坪，且因其主要為埋設(shè)綜合管線用，故結(jié)構(gòu)形狀呈凹形。

基坑狹長，在兩翼邊角位是支護結(jié)構(gòu)的不利位置，且該位置有綜合管線溝出入口，支護結(jié)構(gòu)在管線溝位置不連續(xù)，削弱了該角位的荷載傳遞。且支護樁有長約2 m為懸臂結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)形式既無法滿足機械行走的平整要求，也無法起到傳遞荷載的板撐作用。因此一個具有內(nèi)撐、施工作業(yè)空間及管線溝保護的多功能鋼平臺能有效解決上述施工難點及不利因素。

3.1 多功能鋼平臺設(shè)計

通過用MIDAS軟件分析，經(jīng)設(shè)計同意后，在兩翼結(jié)構(gòu)板的上方，用鋼梁、鋼板搭建一個鋼平臺（圖9）。鋼平臺的作用主要體現(xiàn)在以下3個方面：

1）解決土方階段車輛、施工機具的操作空間和主體結(jié)構(gòu)施工階段材料堆場的需求問題；

2）解決支護樁懸臂結(jié)構(gòu)形式的內(nèi)撐傳力問題，避免了重復(fù)設(shè)置內(nèi)支撐；

3）搭設(shè)在永久管線溝上，可充當(dāng)臨時的管線蓋板，解決了管線保護問題。

圖9 多功能鋼平臺平面范圍示意

3.2 多功能鋼平臺構(gòu)造

1）采用63b#工字鋼作為主梁及斜撐，工字鋼間距為1.20～2.50 m，長度9.40～17.30 m，覆蓋在永久管線溝上。

2）次梁36a#槽鋼@550 mm橫鋪在工字鋼主梁上，槽鋼縱向間距1.50～3.50 m（圖10）。

3）槽鋼上密鋪厚30 mm鋼板。

3.3 多功能鋼平臺施工工藝

1）首層樓板上部設(shè)有永久管線溝側(cè)壁承重墻且樓板不平整，針對鋼平臺設(shè)置的需要，利用結(jié)構(gòu)梁、冠梁及承重墻支承鋼平臺，對結(jié)構(gòu)進行局部修改并經(jīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計復(fù)核。

2）土方開挖到首層梁底標(biāo)高后，施工東側(cè)、西側(cè)兩翼首層結(jié)構(gòu)，施工過程中按照鋼平臺主梁布置放線并做好凹槽預(yù)留及配筋調(diào)整，確保凹槽預(yù)留正確及結(jié)構(gòu)安全。鋼平臺鋼梁與承重墻相交位置，承重墻內(nèi)增加暗柱，按結(jié)構(gòu)設(shè)計要求布置鋼筋。

3）將綜合管線安放在永久管線溝內(nèi)，并加蓋柔性材料予以保護。

4）使用汽車吊安裝63b#工字鋼主梁，工字鋼主梁與承重墻交界位置，在工字鋼下兩翼板開洞并使用長80 mm的M8膨脹螺栓固定，工字鋼上緣翼板與腹板使用厚10 mm鋼肋板增加穩(wěn)定性，鋼梁安裝后在凹槽內(nèi)澆筑C30素混凝土（圖11）。

圖10 鋼平臺主梁及次梁布置

圖11 鋼梁與凹槽節(jié)點大樣

5）在63b#工字鋼主梁上按0.55 m間距鋪設(shè)36a#槽鋼，槽鋼與工字鋼間使用50 mm×5 mm角鋼焊接固定。

6）在槽鋼上滿鋪厚30 mm冷軋鋼板，鋼板之間焊接固定。

4 結(jié)語

當(dāng)下的城市地下空間建設(shè)一般在城市繁華地段，施工場地受限、地下構(gòu)筑物復(fù)雜等施工障礙仍未有成套的解決方案，給城市地下空間施工造成很大影響。

本文所闡述的工藝技術(shù)有效地滿足了有限空間綜合管線原地保護和基坑開挖的要求，減少了施工投入，加快了施工進度，實現(xiàn)了綠色施工的目標(biāo)，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益[8-10]。