1 引言

地鐵選址普遍位于城市建成區(qū)， 當(dāng)采用明挖法施工的結(jié)構(gòu)受限于交通疏解、管線遷改、基坑形狀及埋深等因素時，需采取分期施工的方式完成整個明挖結(jié)構(gòu)的施工， 各分期實施部分的結(jié)構(gòu)相接處為易產(chǎn)生質(zhì)量問題的薄弱部位。

各分期實施部分結(jié)構(gòu)相接駁的常用方法有兩種：（1）通過設(shè)置變形縫將結(jié)構(gòu)分開， 使各部分結(jié)構(gòu)單獨受力互不影響；（2）采用僅設(shè)置施工縫，使各部分結(jié)構(gòu)連接成整體的方式。 當(dāng)受限于整體結(jié)構(gòu)平面形狀、埋深、地層條件、建筑功能時，通常會采用第二種方式。 對于以結(jié)構(gòu)自防水為根本的地下結(jié)構(gòu)，各部分結(jié)構(gòu)的接口部位為易開裂部位， 當(dāng)設(shè)計建模計算未充分考慮各種對接口受力有影響的因素時， 將會導(dǎo)致施工結(jié)果與實際工況不符，使接口薄弱部位的結(jié)構(gòu)尺寸、配筋不足引起結(jié)構(gòu)開裂。 混凝土開裂后，不僅埋下結(jié)構(gòu)滲漏水的隱患，還會使外部環(huán)境的侵蝕介質(zhì)侵入混凝土內(nèi)部，引起鋼筋銹蝕，使得結(jié)構(gòu)耐久性、承載力下降。

2 工程概況

某地鐵明挖區(qū)間沿城市主干道路敷設(shè)，設(shè)雙列位停車線，區(qū)間長度475 m，寬度21.7 m，底板埋深16.53 m。 為充分利用城市地下空間，區(qū)間上方及兩側(cè)設(shè)置為地下商業(yè)空間，地下商業(yè)空間與區(qū)間共同形成地下兩層結(jié)構(gòu)，其中，地下兩層部分為區(qū)間主體結(jié)構(gòu)，區(qū)間兩側(cè)地下一層部分為外掛結(jié)構(gòu)，外掛結(jié)構(gòu)寬度為9.25 m，結(jié)構(gòu)頂板覆土厚度均為3 m。

本工程采用明挖法施工， 基坑方案為圍護樁+ 內(nèi)支撐+坑外降水。 結(jié)構(gòu)沿城市主干道路中敷設(shè)， 為滿足交通疏解需求，結(jié)構(gòu)分2 期實施：一期施工區(qū)間主體部分，先將交通導(dǎo)改至一期施工的基坑兩側(cè)，完成區(qū)間主體并恢復(fù)通車；二期施工外掛結(jié)構(gòu)部分，外掛結(jié)構(gòu)施工完成后整體恢復(fù)路面交通。

結(jié)構(gòu)采用箱形框架體系，沿區(qū)間縱向設(shè)置縱梁及框架柱，不設(shè)置橫梁。 為滿足結(jié)構(gòu)抗浮要求，一期及二期圍護樁均參與結(jié)構(gòu)抗浮，其中，一期圍護樁按錨入底板設(shè)計，二期圍護樁利用樁頂冠梁兼做壓頂梁， 施工完成后的結(jié)構(gòu)及各主要構(gòu)件尺寸如圖1 所示。

圖1 施工完成后結(jié)構(gòu)橫剖面圖（單位：mm）

3 工程、水文地質(zhì)概況

根據(jù)勘察報告， 結(jié)構(gòu)所處地層自上而下分別為①1素填土、⑥1-1粉質(zhì)黏土、⑧H-3中風(fēng)化灰?guī)r，區(qū)間主體及外掛結(jié)構(gòu)均位于⑥1-1上， 一期圍護樁嵌入⑧H-3中， 二期圍護樁嵌入⑥1-1中，地下水最低水位位于區(qū)間主體底板下2.7 m，抗浮水位位于地面以下0.5 m。 巖土參數(shù)建議值見表1。

表1 地層巖土參數(shù)建議值表

4 分期圍護樁對接口受力的影響分析

本工程區(qū)間主體與外掛結(jié)構(gòu)均位于⑥1-1粉質(zhì)黏土層（可塑狀）上，但基坑圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計需將一期圍護樁嵌入⑧H-3中風(fēng)化灰?guī)r層中，且需錨入結(jié)構(gòu)底板參與抗浮，因結(jié)構(gòu)底板所處地層與分期圍護樁所處地層差異很大， 以下分別按考慮分期圍護樁作用（見圖2、圖3），以及不考慮分期圍護樁作用進(jìn)行建模計算（見圖4、圖5），并分析分期圍護樁對接口受力的影響。

圖2 不考慮分期樁時，高、低水位工況彎矩包絡(luò)圖（單位：kN·m）

圖3 不考慮分期樁時，高、低水位工況剪力包絡(luò)圖（單位：kN）

圖4 考慮分期樁時，高、低水位工況彎矩包絡(luò)圖（單位：kN·m）

圖5 考慮分期樁時，高、低水位工況剪力包絡(luò)圖（單位：kN）

1）荷載信息（結(jié)構(gòu)自重軟件自行考慮，以下僅列出除結(jié)構(gòu)自重外的其他荷載）：（1）頂板荷載：覆土自重60 kPa，地面超載20 kPa；（2）中板荷載：中板為人防中板，本次分析暫不考慮人防荷載作用，僅考慮人群荷載4 kPa；（3）底板荷載：低水位時底板水壓為0，高水位時底板水壓為10H（H 為抗浮水位至底板埋深，kPa）。

2）荷載組合：對于地下工程，應(yīng)對使用階段進(jìn)行裂縫寬度驗算，因地鐵工程配筋一般由裂縫控制，故本次僅進(jìn)行準(zhǔn)永久組合計算，永久荷載組合系數(shù)為1.0，可變荷載組合系數(shù)為0.6。

3）內(nèi)力計算結(jié)果見表2。

表2 接口處內(nèi)力值匯總表

由計算結(jié)果可知，兩種模型的內(nèi)力計算結(jié)果偏差很大，當(dāng)考慮分期圍護樁作用時， 接口處頂、 底板均出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，從而引起相鄰構(gòu)件內(nèi)力的差異。 其中，接口頂板支座處，模型②較模型①彎矩大35.7%，剪力大6.8%；接口底板支座處：模型②較模型①彎矩小9.2%、剪力大80%。 本工程結(jié)構(gòu)底板整體位于⑥1-1上，根據(jù)其壓縮系數(shù)指標(biāo)判斷為中壓縮性土，而分期圍護樁樁底嵌入高強度⑧H-3內(nèi)，在整個施工過程中，地基土的回彈再壓縮， 使樁兩側(cè)結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)不同程度的微小沉降，接口處的結(jié)構(gòu)構(gòu)件存在應(yīng)力集中現(xiàn)象。 因此，本工程應(yīng)在建模計算中考慮圍護樁的作用。

5 接口施工縫處理措施

當(dāng)分期實施結(jié)構(gòu)的施工縫設(shè)置于剪力較大的部位時，除在設(shè)計建模計算中充分考慮各種不利因素外， 還應(yīng)重視對施工縫的處理。 新老混凝土黏結(jié)立方體試件的剪切破壞試驗表明，剪切破壞部位均發(fā)生在黏結(jié)面，當(dāng)對黏結(jié)面增加植筋時，結(jié)構(gòu)在開裂狀態(tài)時仍保持有較高的抗剪性能， 提高了黏結(jié)面的安全性[1]，當(dāng)接口部位剪力很大時，建議在新老混凝土連接面處增設(shè)短鋼筋進(jìn)行連接。 界面的表面處理方法、界面劑的使用、 干濕狀態(tài)等對新老混凝土界面黏結(jié)強度具有重要影響[2]，設(shè)計文件中應(yīng)做相關(guān)要求。 先期完成的結(jié)構(gòu)，因受其外側(cè)圍護結(jié)構(gòu)成孔、成墻精度以及澆筑質(zhì)量等因素的影響，接口部位若直接利用外側(cè)圍護結(jié)構(gòu)作為側(cè)模，極易出現(xiàn)蛇形、不平整結(jié)合面，會增加后期結(jié)合面處理難度，埋下質(zhì)量隱患，故接口部位應(yīng)單獨設(shè)置模板，以保證結(jié)合面平整。 接口部位為易開裂漏水部位，接口防水除在結(jié)構(gòu)外側(cè)增設(shè)外包防水加強層外，建議在結(jié)構(gòu)內(nèi)部沿施工縫設(shè)置接水盒， 以確保在少量滲漏的情況下建筑內(nèi)部能夠正常使用。

6 結(jié)語