張 云 海

(1.上海市基礎工程集團有限公司，上海 200433; 2.上海市非開挖建造工程技術研究中心,上海 200433)

超深大面積基坑采用傳統(tǒng)的順作法需要設置大量的臨時混凝土支撐，后續(xù)結構施工時仍需要鑿除，浪費了資源的同時增加了工作量，而且混凝土支撐的整體剛度偏小，不利于控制基坑變形。若采用逆作法施工，結構樓板的剛度遠大于混凝土支撐的剛度，對變形控制有利，同時減少了大量鑿除工作，但逆作法出土效率慢，作業(yè)環(huán)境惡劣，不利于工期控制。結合順作與逆作法優(yōu)點的框架逆作通過先澆筑結構框架梁，后澆筑結構板的方法加快了土方開挖的效率又滿足了支撐體系剛度的要求。

傳統(tǒng)的框架逆作法一般適用于結構軸線比較規(guī)則或體型較小的基坑，鮮有在結構不規(guī)則的大型基坑中運用，究其原因主要為在不規(guī)則結構中梁結構容易產生應力集中，容易對結構產生破壞。針對上海某超大異形深基坑首次嘗試采用框架逆作工藝施工，通過對該工藝的改進，使其在背景工程中取得了良好的效果。本文介紹了背景工程在結構體系較為復雜的情況下采用框架逆作的施工方法，為今后類似工程的施工提供一定的借鑒。

1 概況

1.1 工程概況

背景工程位于上海浦東新區(qū)，地下設置2層地下室。基坑東西向最大長度約300 m，南北向長度約125 m，面積達到38 680 m2，基坑開挖深度11.7 m。結構軸網呈不規(guī)則形。

1.2 周邊環(huán)境概況

本工程基坑東側為已建道路，南側與西側暫為天然河道，北側為一在建地塊，后期將與本工程地下室連通，周圍總體環(huán)境保護要求不高(見圖1)。

1.3 地質概況

本工程基坑開挖范圍內主要存在③層及④層灰色淤泥質粘土層，土體對擾動較為敏感，且部分區(qū)域夾砂，含水較多。基地內土層分布如表1所示。

表1 土層物理性質參數

1.4 方案選型

1)軟土地區(qū)如此大規(guī)模的基坑若整體開挖對于基坑變形及坑底隆起控制比較困難，一般需要將其分坑施工，而分坑施工既增加資金投入又延長了工期，與業(yè)主的要求相悖。

2)而采用逆作施工工藝可以解決分坑施工的問題，且其支撐剛度較大，對變形控制較為有利，但逆作施工的土方開挖、采光、通風都受到了限制，對工期控制較為不利。

3)如此深的基坑通常采用地墻或鉆孔樁作為圍護結構，而地墻在設計上有較多的限制，比如深坑位置、預埋件標高、連接點設計等，這些條件都制約著整體工期。

4)參考了較多的工程案例后，最終采用了排樁圍護體系結合結構框架作為水平支撐的圍護結構。同時對異形框架逆作結構進行了改進。

2 實施方案

2.1 異形結構疊合梁與周邊環(huán)板結合

本工程主體結構軸網不規(guī)則，尤其基坑南側位置呈現曲線型，梁系受力較為復雜。通過采用有限元建模分析，僅利用純結構框架梁作為支撐，在局部存在受力集中、應力不足的情況。考慮利用建筑消防通道作為基坑施工時的棧橋體系，將整個工程框架梁區(qū)域集中于號房區(qū)域，同時基坑南側剪力墻較多，故采用大開口避開剪力墻區(qū)域，保證豎向結構的連續(xù)性。其余區(qū)域采用逆作板封孔，最終形成框架梁結合環(huán)板的支撐體系。B1層整體模型見圖2。

2.2 地下室樓板與圍護連接節(jié)點處理

在逆作施工階段，B1板框架梁支撐體系通過環(huán)梁與圍檁之間的型鋼混凝土組合傳力帶進行水平力的傳遞，該種傳力帶具有剛度大、穩(wěn)定性好的優(yōu)點，對逆作開挖階段的變形起到很好的控制(見圖3)。

在B1板及圍檁施工時，將型鋼埋入結構環(huán)梁及圍檁內，一同澆筑。待底板施工完畢后，再鑿除B1板混凝土傳力板帶，保留H型鋼作為傳力構件。在由下往上順作外墻時，將型鋼周圍滿焊止水鋼板，墻筋無法穿越時可適當在翼緣和腹板進行開孔。外墻施工完成，待基坑回填及外墻防水施工時再將露出外墻的剩余部分的型鋼予以割除(見圖4，圖5)。

2.3 框架逆作結合中心順作環(huán)板逆作施工

工況一：將基坑分層，基坑邊留土30 m寬，放坡開挖至B1層結構板排架位置，施工B1層結構梁板。由于留土寬度大，不會對周邊環(huán)境造成大的影響，在確?；影踩那疤嵯卤M量加快挖土及結構施工速度(見圖6)。

工況二：分別將盆邊30 m留土范圍開挖至B0層結構板排架位置，施工B0層梁板結構，此時因圍護處于懸臂狀態(tài)，盆邊挖土不宜過深，一般不超過2 m。B0層結構貫通(見圖7)。

工況三：采用分區(qū)對稱、抽條跳挖的方式開挖盆邊土方，施工B1層剩余結構，B1層結構貫通(見圖8)。

工況四：由于底板工期一般時間較長，盆邊留土的反壓逐漸失去作用，進而導致坑底位移增大，因此將盆式開挖改為島式開挖，集中優(yōu)勢將盆邊土方開挖完成，并迅速澆筑墊層，避免反壓土的蠕變位移。沿邊范圍內設置加厚墊層，墊層厚度不宜小于30 cm，加厚范圍不小于10 m，并配置鋼筋網片，利用加厚墊層的水平剛度暫時控制位移(見圖9)。

工況五：開挖剩余的盆中土方、澆筑墊層，施工底板，并完成所有底板結構(見圖10)。

3 實施效果

3.1 框架逆作法對基坑變形的影響

在基坑工程施工的全過程中，對基坑支護體系及周邊環(huán)境進行有效地監(jiān)測，為信息化施工提供參數。通過對圍護測斜的監(jiān)測，基坑采用框架逆作工藝，開挖至基底時，圍護最大側向位移約為34.7 mm。根據現有的文獻資料，統(tǒng)計顯示采用混凝土支撐與排樁相結合的明挖順作法，圍護最大側移平均值為0.46%H，而采用地下連續(xù)墻圍護的傳統(tǒng)逆作法施工，圍護最大側移平均值為0.26%H，H表示基坑開挖深度。本基坑開挖至基底后，圍護體最大側向位移為34.9 mm，約為0.29%H，介于0.26%H與0.46%H之間，與傳統(tǒng)逆作法相差不大，整體圍護側向位移控制較好。

3.2 經濟性評價

參照本工程相鄰地塊某基坑面積近2萬m2，開挖深度近10 m，從土方開挖至地下室結構施工完成，整個施工周期約8個月。本工程若采用順作分坑施工，分為兩個大小近2萬m2的基坑進行施工，其整個地下室工期預估為16個月。本工程實際從土方開挖至地下室結構施工完成僅為10個月，工期大大提前。

工程造價方面，采用框架逆作取消了分坑施工的封堵墻及大量臨時支撐的工程量，避免了后期大量的鑿除工作，經濟優(yōu)勢明顯。

4 結語

通過對本工程異形結構框架逆作的分析，結合順作開挖速度快與逆作支撐剛度好的優(yōu)勢，創(chuàng)造性地設計了框架逆作與結構環(huán)板相結合的支撐方式?？蚣苣孀髋c結構環(huán)板相結合的水平支撐方式解決了異形框架結構無法解決的應力復雜的問題，也解決了框架逆作基坑在大面積基坑下變形控制差的缺點，根據整體分析增加桿件對應力集中點進行分解，并采用環(huán)板加強整個基坑水平向的剛度，完成了國內首例利用異形結構結合環(huán)板的框架逆作工法一次性進行大面積深基坑的施工，摒除了框架逆作工藝僅適合于結構梁系較為規(guī)則的工程中的理念，為今后國內對在類似環(huán)境中進行同類工程的開發(fā)與實踐積累了寶貴的經驗。

參考文獻:

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