孫浩林

(中鐵十一局集團有限公司 湖北武漢 430061）

1 工程背景

武漢市軌道交通2號線南延線工程同步建設(shè)光谷廣場綜合體配套工程，該綜合體位于武漢東湖高新區(qū)既有光谷廣場下方，設(shè)計有3條地鐵線路(2、9、11號線）和2條市政通道(珞喻路市政隧道、魯磨路市政隧道），是集軌道交通工程、市政工程、地下公共空間于一體的綜合項目，見圖1。工程采用地下三層多跨框架結(jié)構(gòu)，覆土1.0～1.7 m。地下一層底板埋深約14 m，地下二層底板埋深約21 m，局部地下三層11號線底板埋深約34 m，工程采用鉆孔灌注樁支護，明挖法施工，明挖基坑直徑200 m[1]。

本工程5線相互交叉分隔，立體關(guān)系復(fù)雜；同時，工程規(guī)模大，現(xiàn)狀地面交通量大，地下管線繁多復(fù)雜[2]。如何保證該大型綜合體工程多層深基坑開挖過程中的支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、地表建筑物沉降安全、既有樞紐交通不中斷、地下復(fù)雜管線遷改、市區(qū)施工環(huán)保要求達標并提升工效，是本工程要解決的重大難題。

圖1 光谷廣場綜合體工程各線路位置平面圖

2 分期分區(qū)原則

支護穩(wěn)定:降低200 m直徑大型基坑一次開挖支護風險，同時保證綜合體多作業(yè)面施工，滿足工期要求。在保證不出現(xiàn)失穩(wěn)的條件下，控制位移量滿足規(guī)范要求，不影響周邊建筑物的安全使用。

場地布置:合理緊湊，盡量減少施工用地，利于現(xiàn)場施工作業(yè)，方便材料堆放加工，并滿足各子項目交叉作業(yè)。

交通分流:以滿足周邊區(qū)域內(nèi)的生產(chǎn)生活、保障綜合體工程施工順利進行，行人與非機動車和公交車輛優(yōu)先通行，堅持“占一還一”誘導(dǎo)為主，管制為輔兼顧科學性和可行性原則[3]。

管線遷改:在不影響市民正常生活的情況下，安全、高效且保質(zhì)保量地完成管線遷改工作；先采取臨時遷改方式，待主體結(jié)構(gòu)完成后，再采用正式遷改方式進行管線遷改[4]。

統(tǒng)籌考慮:充分糅合現(xiàn)場環(huán)境因素與施工質(zhì)量、安全、進度需求，合理劃分施工區(qū)塊并在不中斷交通前提下分期實施，并兼顧市區(qū)環(huán)保要求。

為此，在綜合上述諸多條件后，將直徑200 m的綜合體工程基坑，按南、北、中分為三個區(qū)，先中區(qū)后南北區(qū)實施。圓盤中區(qū)施工，利用南北區(qū)提供施工場地，同樣，南北區(qū)施工時，利用已完成中區(qū)頂板做臨時場地，解決了場地緊張問題。同時，將綜合體工程多維接駁接口(下沉庭院出入口及既有車站連接通道、市政隧道對接段）根據(jù)結(jié)構(gòu)形式分期實施[5]。

最終確定，分期分區(qū)實施步驟如下(見圖2）:

一期基坑分為廣場中區(qū)(1-A）、廣場東區(qū)(1-B）、明挖區(qū)間(1-C）、珞瑜路站(1-D）、廣場西區(qū)(1-E），均為地下二～三層。

二期基坑分為廣場北區(qū)(2-A）、廣場南區(qū)(2-B）、珞瑜路通道西段(2-C）、珞瑜路通道段(2-D），均為地下一層。

三期基坑為11號線南端頭(3-A）、魯磨路通道及9號線北段(3-B）、魯磨路通道及9號線南段(3-C）。

四期基坑為廣場西側(cè)公共(4-A）及其他附屬風亭、出口。

圖2 分期分區(qū)示意

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 多層深基坑分期分區(qū)可視化交底

由于光谷廣場綜合體多條線路立體交叉、結(jié)構(gòu)空間層次復(fù)雜，每個視角看到的車站結(jié)構(gòu)都大不相同。為此，通過組合施工組織方案，利用BIM技術(shù)制作三維立體模型，將現(xiàn)場施工的每道工序銜接通過BIM技術(shù)逐一推演，提前模擬了綜合體工程的圍護結(jié)構(gòu)施工、土方開挖運輸?shù)仁┕討B(tài)，更好地指導(dǎo)了現(xiàn)場施工，見圖3。而且，在面對地下繁復(fù)的管線遷改難題，提前建立三維管線模型，進行了現(xiàn)狀管網(wǎng)的可視化交底及搬遷模擬，及新建管網(wǎng)的虛擬布管和設(shè)計優(yōu)化，并結(jié)合物探技術(shù)，有效地解決了在建設(shè)過程中的復(fù)雜管線遷改問題，節(jié)省了施工成本和工期[6]。

圖3 利用BIM技術(shù)進行中區(qū)支護可視化交底

3.2 多層深基坑圍護樁干法灌注技術(shù)

針對多層深基坑圍護樁結(jié)構(gòu)施工，圍護樁樁身上部采用旋挖鉆機干法緩慢鉆進成孔并擠密孔壁，利用土體自穩(wěn)性保持孔壁的穩(wěn)定，以穿過樁身上部裂隙、蟲孔、濕陷發(fā)育區(qū)，進入樁身下部易塌區(qū)后采用泥漿靜態(tài)護壁，并鉆進至孔底。而后，采用機械連接快速安裝鋼筋籠和大直徑導(dǎo)管，吹底翻渣使孔底沉渣懸浮于泥漿中，注漿稀釋泥漿，大埋深快速灌注樁身混凝土完成圍護樁施工。

3.3 多層深基坑抗不平衡支護技術(shù)

一期支護中的圓盤中區(qū)地下二層大基坑深約21 m，局部地下三層11號線基坑深約32.8 m，以坑中坑的形式施工。施工地下三層11號線32.8 m深基坑時，基坑左側(cè)壁深32.8 m，右側(cè)壁深11.8 m，基坑支護中存在極大的不平衡力。通過在三層基坑右側(cè)支護樁后留土堆載，來平衡基坑另一側(cè)支護不平衡土壓力[7]，并在三層基坑底部施加鋼拋撐用來增加抗不平衡土壓力，見圖4。

圖4 一期支護形式

二期支護中，中區(qū)結(jié)構(gòu)已完成，南北區(qū)頂?shù)谝坏乐尾荒茉僦蔚街袇^(qū)分期分隔樁上，需通過中區(qū)結(jié)構(gòu)頂部來傳遞荷載，為此，通過在中區(qū)頂板上設(shè)置支墩梁，并在支墩梁下方增設(shè)鋼管臨時支柱，將二期第一道支撐支頂在中區(qū)結(jié)構(gòu)頂板上[8]。南北區(qū)基坑開挖時，依據(jù)開挖深度不斷鑿除分期分隔樁，提升作業(yè)空間，實現(xiàn)中區(qū)南北側(cè)分隔樁一次性拆除，在保證了支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的同時，大大提升了作業(yè)空間及效率，見圖5。

圖5 二期支護形式

3.4 連通接駁預(yù)留接口施工技術(shù)

光谷廣場綜合體工程包含3條地鐵線路，2條公路隧道，1條非機動車地下過街環(huán)道，以及綜合利用隧道上部空間設(shè)計的地下公共空間工程，建成后各類入出口共計16個，充分保障了各型交通在這個國家級高新區(qū)交通節(jié)點的順利通行。針對該地下大空間多維接駁接口施工，通過設(shè)置φ1 200@1 500 mm鉆孔樁圍護+淺層填土φ800 mm旋噴樁樁間止水，形成分期界面。施工至下期內(nèi)容時，通過對稱拆除分期界面兩側(cè)支撐，來保證分期實施的基坑穩(wěn)定[9]。

3.5 圍護支撐微差延期爆破拆除技術(shù)

主體結(jié)構(gòu)的混凝土強度達到換撐要求時，采用“逐層分區(qū)爆破拆除”方案，將每一層內(nèi)支撐劃分為若干區(qū)域，依次自下至上逐層爆破拆除支撐梁。分次爆破、區(qū)域劃分應(yīng)考慮深基坑圍護體系的時空效應(yīng)，并考慮總體施工進度計劃。每一區(qū)域的爆破拆除順序為:切斷支撐與圍檁的接點→支撐梁→圍檁的施工順序，棧橋板在爆破前先用機械破除，然后再進行爆破施工。采用孔內(nèi)高段別導(dǎo)爆管雷管，孔外低段別導(dǎo)爆管雷管接力的起爆網(wǎng)路。距離周邊樓房、道路和管線較近的圍檁及支撐采用松動爆破，爆破后采用風鎬處理。在第2～4層支撐梁爆破時，在爆區(qū)上方的第1層支撐梁上均勻布設(shè)鋼管架，上方鋪設(shè)1層竹跳板，再鋪設(shè)1～2層密目安全網(wǎng)?；又胁靠斩床糠稚戏綊煸O(shè)1～2層密目安全網(wǎng)，支撐梁外沿掛設(shè)膠皮簾，形成全封閉防護[10-11]。同時，通過控制爆破藥量、堵塞質(zhì)量及支撐梁設(shè)置水袋、塔吊噴淋等措施，可有效降低爆破粉塵對周邊環(huán)境的污染。該技術(shù)，爆破震動持續(xù)時間短、噪聲小、揚塵少，無沉降及水平位移，效果非常明顯，見圖6。

圖6 內(nèi)支撐爆破拆除效果

4 結(jié)論

目前，光谷綜合體地鐵2號線南延線珞雄路站、光谷廣場站至珞雄路站區(qū)間及配套商業(yè)區(qū)、珞喻路下穿市政通道已建成投入使用。

建設(shè)過程中，通過應(yīng)用BIM技術(shù)，解決綜合體下方復(fù)雜管線遷移難題，同時實現(xiàn)了基坑開挖的可視化交底；采用旋挖鉆干法灌注技術(shù)，解決了維護樁量大帶來的泥漿排放、水污染等環(huán)境問題；中區(qū)采用一側(cè)留土堆載抵抗不平衡土壓力，南北區(qū)采用支墩梁傳遞水平荷載至既有結(jié)構(gòu)等措施，解決了多層深基坑分期分區(qū)開挖時的不平衡土壓力難題；通過設(shè)置φ1 200@1 500 mm鉆孔樁圍護+淺層填土φ800 mm旋噴樁樁間止水，形成分期界面，并且對稱拆除分期截面兩側(cè)支撐，來保證分期實施的基坑穩(wěn)定，最終完成了該大型綜合體工程的建設(shè)。

通過上述關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，顯著減少了基坑工程施工災(zāi)害損失，并減少施工工序，降低了基坑開挖對周邊建(構(gòu)）筑物的影響而造成的加固成本，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟效益。同時，也為今后城市地下交通樞紐綜合體設(shè)計及施工積累了豐富經(jīng)驗，為今后城市地下立體多元化交通建設(shè)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)[12]，為城市地下空間開發(fā)提供了實踐依據(jù)，社會效益顯著。