岳寶樹 郭瑞頔 常樂樂 李臣騰 李 根

中國建筑第八工程局有限公司 北京 100097

1 工程概況

1.1 工程整體概況

北京市通州區(qū)運(yùn)河核心區(qū)Ⅳ-03號多功能用地項(xiàng)目的建設(shè)用地面積為16 193.665 m2，總建筑面積為220 053.4 m2，其中主樓地下4層，地上61層（包括機(jī)房層）；裙樓地下4層，地上3層。建筑高度為275.0 m，主要屋面結(jié)構(gòu)高度為249.0 m，裙樓結(jié)構(gòu)最高點(diǎn)為29.6 m。工程主體采用樁筏地基，裙樓采用天然地基，基礎(chǔ)形式采用平板式筏基加抗拔樁。

塔樓建筑結(jié)構(gòu)形式采用斜交網(wǎng)格鋼管混凝土框架-鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)體系，樓蓋采用鋼梁＋混凝土組合樓板體系。塔樓頂部塔冠為圍護(hù)鋼結(jié)構(gòu)，商業(yè)裙房采用鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系，局部長懸挑和大跨度區(qū)域采用預(yù)應(yīng)力梁結(jié)構(gòu)，是集大型辦公及商業(yè)建筑為一體的超高層公用建筑。

1.2 基坑設(shè)計(jì)概述

本工程位于北京市通州運(yùn)河核心區(qū)，基坑?xùn)|西長約110 m，南北長約160 m，基坑面積15 080 m2，開挖深度為24 m?；?xùn)|側(cè)地下室結(jié)構(gòu)邊線距車站最近距離為12.0 m，距地鐵出入口最近距離為2.30 m，距離紅線最近距離為2.15 m，車站主體結(jié)構(gòu)埋深22.0 m?；?xùn)|側(cè)采用地下連續(xù)墻＋錨桿＋局部鋼支撐方案，基坑南側(cè)采用雙排樁（前排灌注樁＋后排地鐵原R1線支護(hù)樁或前排地下連續(xù)墻＋后排地鐵原R1線支護(hù)樁）方案，基坑西側(cè)采用灌注樁＋錨桿方案，基坑北側(cè)采用灌注樁＋錨桿方案或地下連續(xù)墻＋錨桿方案（圖1）。

圖1 基坑設(shè)計(jì)概況

2 施工工藝及關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

2.1 施工信息化應(yīng)用技術(shù)

項(xiàng)目利用施工信息化技術(shù)，解決了施工優(yōu)化、方案選型、模型分析、地鐵評估等難題[1-3]。首先，利用BIM技術(shù)，繪制完成鋼筋籠模型，對桁架筋、加強(qiáng)筋、導(dǎo)管、聲測管等各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化布置，合理規(guī)避碰撞，優(yōu)化吊筋及吊點(diǎn)位置。其次，使用Revit軟件進(jìn)行節(jié)點(diǎn)模型建立，并利用BIM模型進(jìn)行地質(zhì)模擬立體建模，綜合分析各地層及承壓水位置，通過Navisworks、Fuzor、Lumion等施工模擬軟件創(chuàng)建施工動畫進(jìn)行方案模擬，與設(shè)計(jì)院溝通，確立最優(yōu)深化方案，用于指導(dǎo)現(xiàn)場施工。最后，采用MIDAS/GTS軟件進(jìn)行車站結(jié)構(gòu)變形及內(nèi)力預(yù)測分析，按照生成模型分步模擬，計(jì)算初始地應(yīng)力，完成地鐵運(yùn)營評估分析。

2.2 降水模擬分析施工技術(shù)

針對本工程特點(diǎn)，施工前采用Visual Modflow軟件進(jìn)行降水影響三維模擬分析，仿真模擬降水運(yùn)行效果與回灌效果，合理分析本工程地下水的補(bǔ)排關(guān)系和補(bǔ)給能力。通過制定合理的開采方案，有效消除地下連續(xù)墻施工時水位下降的影響，并確保了地鐵M6號線的正常運(yùn)行。

2.3 既有建筑安全保護(hù)技術(shù)

為保證地鐵M6號線運(yùn)營安全，在地下連續(xù)墻施工前，優(yōu)先在基坑地下連續(xù)墻及原地鐵支護(hù)間進(jìn)行雙排高壓旋噴樁施工，加固側(cè)壁土體。采用旋噴鉆機(jī)成孔鉆進(jìn)至樁底標(biāo)高后，通過高壓注漿泵將攪拌好的水泥凈漿高壓流從鉆頭噴嘴中噴射出來，沖擊破壞土體，同時鉆桿以一定的速度邊旋轉(zhuǎn)邊向上提升，將漿液與土體強(qiáng)制攪拌混合。利用漿液凝固后在土中形成的固結(jié)體，對原地基土進(jìn)行置換加固，提高地基承載力并隔離基坑與地鐵，進(jìn)而控制地鐵的不均勻沉降及變形。在施工過程中，為保障施工質(zhì)量，制作試樁，取芯驗(yàn)證后，調(diào)整相關(guān)參數(shù)，尤其是要進(jìn)行下列幾點(diǎn)優(yōu)化：

1）檢查噴頭：不合格的噴頭、噴嘴、氣嘴禁止使用。

2）復(fù)噴搭接：噴射中斷0.5、1、4 h時，分別搭接0.2、0.5、1.0 m。

3）為增加噴射長度和強(qiáng)度，噴射管噴頭必須下落到開噴原位。

4）為保證成樁質(zhì)量，地下水位下需進(jìn)行復(fù)噴施工。由于地層含水率較高，故為了避免漿液流失引起不成樁現(xiàn)象，復(fù)噴時需關(guān)閉高壓水，并緩慢提鉆。

5）旋轉(zhuǎn)速度控制在6～10 r/min，旋噴速度允許偏差不超過設(shè)計(jì)值的±0.5 r/min。

6）為減少地下水滲流導(dǎo)致的漿液流失，避免因地下水造成水泥漿液不凝固的情況，同時增加高壓旋噴樁體的柔韌度，在水泥漿液中加入占水泥質(zhì)量5%的膨潤土。

7）砂層中含水率較高，為提高成樁性能，需在水泥漿液中摻入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.02%的三乙醇胺，使水泥漿液的凝結(jié)時間較短（初凝120 min，終凝200 min），滿足現(xiàn)場施工要求。

2.4 無擾動切除鋼絞線施工技術(shù)

項(xiàng)目深基坑緊靠地鐵R1線及已運(yùn)營M6號線，原地鐵支護(hù)結(jié)構(gòu)采用樁錨支護(hù)體系，在新建地下連續(xù)墻成槽過程中，存在下側(cè)原支護(hù)錨桿鋼絞線無法拆除的問題。同時，已運(yùn)營M6號線要求變形控制在2 mm內(nèi)，要求苛刻，若采用傳統(tǒng)成槽機(jī)直接抓取鋼絞線，則會對已運(yùn)營地鐵產(chǎn)生較大擾動，影響地鐵運(yùn)行。為減少施工對已運(yùn)營地鐵的影響，同時保證施工質(zhì)量及基坑安全，減少后期的整改返工，降低施工成本，項(xiàng)目擬對原地鐵支護(hù)結(jié)構(gòu)鋼絞線進(jìn)行無擾動切除。

1）從原樁身結(jié)構(gòu)受力、原支護(hù)體系受力等角度出發(fā)，分析鋼絞線切除對原支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響，再進(jìn)行鋼絞線切除的場外原位試驗(yàn)。在地下連續(xù)墻施工過程中，輕下慢放，若抓斗遇到錨桿，應(yīng)立即停止挖土施工，先利用抓斗的咬合力切斷錨桿，再進(jìn)行挖土成槽施工。

2）根據(jù)放線位置，開挖可周轉(zhuǎn)式地下連續(xù)墻導(dǎo)墻本體的基槽，提前預(yù)留計(jì)算兩側(cè)聚苯板、第一鋼板、第二鋼板及磚模的距離。開挖完成后進(jìn)行磚模的砌筑，磚模砌筑完成后進(jìn)行平面墊層澆筑。將加工的第一鋼板和第二鋼板吊裝至對應(yīng)位置，然后在第一鋼板的位置施工錨桿，以固定第一鋼板。拉動端部角鋼，改變端部角鋼和第二鋼板之間的距離，端部角鋼在彈簧的作用下會自動地貼緊磚模，然后進(jìn)行地下連續(xù)墻施工。澆筑混凝土前在第二鋼板外側(cè)放置聚苯板，待地下連續(xù)墻混凝土初凝后，將第一鋼板和第二鋼板吊出，放置到下一步需要施工地下連續(xù)墻導(dǎo)墻的位置（圖2）。

圖2 可周轉(zhuǎn)式地下連續(xù)墻導(dǎo)墻示意

3）錨索定位完成后，采用旋挖鉆機(jī)進(jìn)行預(yù)引孔。鉆機(jī)就位前在液壓支腿部位預(yù)先鋪設(shè)鋼板，就位后調(diào)整液壓支腿使鉆機(jī)底盤水平、鉆架垂直。分別在單元槽段兩側(cè)及錨索位置進(jìn)行引孔施工，形成通長豎向孔洞，為抓槽機(jī)提供導(dǎo)向。引孔完成后，依靠液壓抓斗強(qiáng)大的嚙合力將鋼絞線咬斷清除，抓斷錨索后恒壓提升抓斗（圖3）。

圖3 液壓抓斗焊接合金利刃

4）在抓斗恒壓提升過程中，若遇提升阻力加大，不可野蠻提拉，應(yīng)使抓斗返回深處繼續(xù)嚙咬直至障礙徹底截?cái)?，此過程可持續(xù)數(shù)次，最終將伸入基坑內(nèi)的錨固段鋼絞線從槽中抓出。抓取時，抓斗應(yīng)垂直于導(dǎo)墻，履帶距離導(dǎo)墻至少3 m，為避免成槽機(jī)自重產(chǎn)生過大應(yīng)力，造成對地鐵的擾動影響，在成槽機(jī)底鋪厚20 mm的減壓鋼墊板。在開始成槽的6～7 m范圍內(nèi)，成槽速度一定要慢，將槽壁垂直度調(diào)整到最好，并在滿足挖槽軸線偏差要求、保證槽位正確的情況下，適當(dāng)加快成槽速度。成槽期間每隔5 m檢查一次泥漿質(zhì)量，檢查有無漏漿現(xiàn)象存在，同時采用可移動式泥漿池減少泥漿運(yùn)輸距離，以便及時調(diào)整泥漿參數(shù)和采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施，并牢牢掌握地下水位的變化情況，將地下水位對槽壁穩(wěn)定的影響降低到最小程度。成槽完成后進(jìn)行鋼筋籠運(yùn)輸及吊裝。

2.5 施工監(jiān)測技術(shù)

為保證既有地鐵M6號線在基坑施工過程中的運(yùn)營安全，對既有地鐵區(qū)間隧道及車站結(jié)構(gòu)采用自動化及人工2種手段進(jìn)行監(jiān)測。對車站主體結(jié)構(gòu)沉降與差異沉降采用TC-1靜力水準(zhǔn)儀進(jìn)行自動化監(jiān)測，對車站附屬結(jié)構(gòu)采用人工監(jiān)測（圖4）。

圖4 監(jiān)測系統(tǒng)及現(xiàn)場

監(jiān)測周期自鄰近地鐵圍護(hù)樁施工開始，至工后一年評估完成為止。圍護(hù)樁開始施工至肥槽回填完成期間，結(jié)合運(yùn)營特點(diǎn)，監(jiān)測頻率每周不少于4次；肥槽回填后，在監(jiān)測數(shù)據(jù)穩(wěn)定的情況下，監(jiān)測頻率逐步降低至1次/月，其間根據(jù)上層結(jié)構(gòu)荷載增加情況相應(yīng)提高監(jiān)測頻率。

3 結(jié)語

本工程通過采用一系列關(guān)鍵技術(shù)，順利地完成了地下連續(xù)墻的無擾動施工。在施工影響范圍區(qū)域內(nèi)，各沉降監(jiān)測點(diǎn)的累計(jì)變形值和變化速度均控制在允許的范圍內(nèi)，相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)處于正常狀態(tài)，現(xiàn)場巡視過程中亦未發(fā)現(xiàn)異常情況，實(shí)施效果顯著。從工程中總結(jié)的施工方法，具有廣泛的推廣價(jià)值。