趙 俊 （中億豐建設(shè)集團(tuán)股份有限公司房屋建筑公司，江蘇 蘇州 215000）

1 工程概況

中荷（蘇州）科技創(chuàng)新港項目位于蘇州市相城區(qū)高鐵新城核心板塊。根據(jù)蘇州市軌道交通規(guī)劃選址函中所示，軌道交通10 號線將下穿本項目的北側(cè)A#塔樓（如圖1 所示），塔樓及周邊基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計需保證樁基位于規(guī)劃盾構(gòu)區(qū)間3m外，地庫底板結(jié)構(gòu)于規(guī)劃隧道頂最小豎向凈距大于6.6m，軌交10 號線此區(qū)間盾構(gòu)隧道規(guī)劃施工時間為本項目竣工后2年。盾構(gòu)穿越區(qū)域地庫地下3層，上部塔樓為科研辦公及部分餐飲商業(yè)混合型用房，地上16層，建筑高度83m，建筑面積26282.07m2，采用框筒結(jié)構(gòu)。

圖1 軌道下穿基坑示意圖

圖2 復(fù)合型托換基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 復(fù)合型托換基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模型圖

2 常規(guī)托換簡述

為了防止上部已建建筑物對下部地鐵隧道造成影響，通常地下室采用托換基礎(chǔ)的形式將上部結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的荷載傳遞至地鐵隧道的兩側(cè)支撐層。應(yīng)用較多的有樁梁式托換基礎(chǔ)和樁筏式托換基礎(chǔ)。

樁梁式托換基礎(chǔ)是采用托換樁和托換大梁組成的托換結(jié)構(gòu)體系，根據(jù)其純梁受力的特點(diǎn)，適用于上部結(jié)構(gòu)的荷載較大，縱向構(gòu)件分部均勻的情況。樁筏式托換基礎(chǔ)則是采用整體的防水筏板，將數(shù)個獨(dú)立基礎(chǔ)連接到樁筏式整體的基礎(chǔ)上，適用于上部結(jié)構(gòu)荷載不大，同時核心筒內(nèi)墻柱密布設(shè)置的情況。

本工程中地鐵將直線穿越新建A#塔樓及周邊地庫底板下方，塔樓為16 層核心筒框架剪力墻結(jié)構(gòu)，上部荷載較大，同時地鐵隧道穿越的部位包括了剪力墻較為集中的電梯井筒及樓梯間等部位，各傳力點(diǎn)分布不均勻，導(dǎo)致單一式的樁梁式托換結(jié)構(gòu)和樁筏式托換結(jié)構(gòu)無法適用于本項目的整體情況。

3 復(fù)合型托換研究

綜合各方面因素和相關(guān)軌道交通項目的上蓋平臺箱式轉(zhuǎn)換層實(shí)施案例，本項目創(chuàng)新式采用“暗梁+筏板”復(fù)合型托換基礎(chǔ)作為轉(zhuǎn)換層，該結(jié)構(gòu)包括托換樁、托換梁和托換筏板，轉(zhuǎn)換區(qū)筏板設(shè)計厚度3m，橫向跨距12.6m。采用筏板基礎(chǔ)可以促進(jìn)上縱向構(gòu)件的靈活配置，滿足建筑功能和使用要求。并且，在嚴(yán)格控制厚板撓度的同時，在厚板內(nèi)設(shè)置暗梁，通過地鐵隧道穿越區(qū)兩側(cè)的灌注樁均勻傳遞，一方面減少了防水筏板的變形，同時也減少了上層建筑荷載對地鐵軌道上部土體的壓力值。

3.1 復(fù)合托換基礎(chǔ)沉降復(fù)核

在盾構(gòu)區(qū)間施工時，盾構(gòu)隧道與工程樁有著復(fù)雜的相互作用關(guān)系，盾構(gòu)隧道施工時，相鄰的樁基礎(chǔ)在一定意義上可以理解為被動樁，被動樁需承受周圍土體位移和應(yīng)力釋放產(chǎn)生的額外樁體位移和內(nèi)力，這對于已建工程項目后期的沉降會產(chǎn)生較大的影響。設(shè)計前結(jié)合項目各單體的具體情況，在軌道盾構(gòu)施工時結(jié)合土體反力，用兩階段分析法對坑沉降進(jìn)行模擬研究，階段一采用有限元法來假設(shè)無樁情況下荷載的自由位移場，階段二再將階段一所求得的自由位移場施加到設(shè)計樁體上，從而計算得到樁基相關(guān)力學(xué)參數(shù)，再通過地鐵隧道周邊的釋放負(fù)載采用位移荷載進(jìn)行代換的形式，在隧道邊界直接施加隧道的位移值，從而計算得出周圍土體的位移變化和各單體的沉降值，通過沉降數(shù)值來判別其是否滿足相關(guān)要求。

3.2 復(fù)合托換基礎(chǔ)受力復(fù)核

在對復(fù)合托換基礎(chǔ)的受力計算分析時同樣采用有限元分析法，計算模型建模時以上部核心筒剪力墻的布置形式為參考，在超厚防水筏板內(nèi)設(shè)置暗梁，暗梁截面采用2.8m×3m。筏板各跨內(nèi)設(shè)置暗梁分割區(qū)間，通過JCCAD 有限元計算軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)的整體計算分析。在計算過程中，因考慮到暗梁作用僅為傳遞荷載，其本身沒有剛性，故不參與整體的計算，通過對托換基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行剛度的設(shè)定，采用平面內(nèi)剛度無限大，平面外以實(shí)際剛性計算的原則，對板的擴(kuò)張和板單元的變形協(xié)調(diào)進(jìn)行合理考慮，從而使得計算結(jié)果能夠更加貼近現(xiàn)場的實(shí)際工況。之后再通過采用盈建科設(shè)計軟件來模擬數(shù)種計算模型，將超厚防水筏板與其中所設(shè)置的暗梁進(jìn)行整體包絡(luò)計算，整體計算后，再單獨(dú)分析受力復(fù)雜的板單元，進(jìn)行裂縫、撓度、沖切等補(bǔ)充估算和柱蓋設(shè)計。

4 復(fù)合型托換式基礎(chǔ)的施工

施工是復(fù)合型托換基礎(chǔ)能否成功的重要環(huán)節(jié)，必須嚴(yán)格按照施工工序施工，確保施工質(zhì)量，注意關(guān)鍵部位的驗收和控制，同時根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況靈活調(diào)整設(shè)計和施工方案。

復(fù)合型托換基礎(chǔ)施工工藝流程為托換樁施工→土方開挖→澆筑墊層、預(yù)制磚胎膜鋪設(shè)→卷材防水層施工→托換梁鋼筋綁扎→托換筏板鋼筋綁扎→混凝土澆筑。

①托換樁施工

托換樁采用直徑800mm 的鉆孔灌注樁，灌注樁有效樁長為48m，采用正循環(huán)泥漿護(hù)壁施工工藝進(jìn)行施工，樁身混凝土標(biāo)號為C35 水下混凝土，混凝土坍落度控制在180～200mm 之間，灌注樁樁頂預(yù)留35d 主筋與托換梁筏基礎(chǔ)間進(jìn)行錨固連接，同時施工期間宜進(jìn)行成孔質(zhì)量檢測，檢測數(shù)量為總樁數(shù)的10%。樁基礎(chǔ)施工完畢后采用低應(yīng)變動測法對樁身完整性進(jìn)行檢測，檢測數(shù)量為總樁數(shù)的20%。同時對混凝土按照規(guī)范要求進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試塊的留置，從而確保樁身混凝土的強(qiáng)度。

②土方開挖施工

復(fù)合型托換基礎(chǔ)區(qū)域結(jié)合托換梁采用分層大開挖的形式，結(jié)合托換梁截面尺寸及筏板板厚開挖至基底。

項目在基坑土方開挖施工前，預(yù)先施工103 口疏干井，65 口減壓井，對基坑內(nèi)土體進(jìn)行預(yù)降水，同時核心筒坑四周通過布設(shè)輕型井點(diǎn)加強(qiáng)抽排，防止坑底出現(xiàn)突涌，于坑外周邊施工臨時道路上設(shè)置若干水位監(jiān)測孔，以此來對圍護(hù)體內(nèi)降水對坑外水位的影響進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，從而避免對周邊地基土體造成影響。

基坑土方開挖施工過程中以"分層分段、限時開挖、留土護(hù)壁"為原則，先行開挖位移控制要求低的區(qū)域，同時考慮時空效應(yīng)，以基坑中部為中心四周對稱均勻出土，從而使開挖過程中基坑內(nèi)土體土壓力能夠做到相對平衡，避免對周邊已施工完成的圍護(hù)樁土造成擠土效應(yīng)，從而對圍護(hù)結(jié)構(gòu)造成影響。

③墊層澆筑、側(cè)模施工

墊層采用100 厚C15 素混凝土進(jìn)行澆筑，托換梁兩側(cè)摒棄了常規(guī)的混凝土實(shí)心磚擋土，采用新型的預(yù)制成品磚胎膜進(jìn)行支設(shè)，加快了現(xiàn)場的整體施工效率。

④卷材防水層施工

墊層上部采用1.2 厚高分子自粘膠膜防水卷材進(jìn)行預(yù)鋪施工，通過防水卷材的顆粒面與復(fù)合型托換基礎(chǔ)混凝土面進(jìn)行有效結(jié)合。

高分子自粘防水卷材主要由自粘橡膠瀝青膠料、隔離膜、高分子片材等材料組成，并在高分子片材上進(jìn)行了復(fù)合織物加強(qiáng)，提高了其強(qiáng)度。

高分子自粘防水卷材結(jié)合了自粘性防水卷材和高分子防水卷材各自的優(yōu)點(diǎn)，提高了耐候、抗穿刺、耐高低溫、自愈等性能，物理性能更優(yōu)異，化學(xué)性能更穩(wěn)定。

⑤托換梁、筏板鋼筋施工

托換梁梁面筋為24C32（16/8），托換梁底筋為66C36（26/40），均分兩排進(jìn)行布置，托換筏板板面板底均配置雙向C36@150 鋼筋，因板厚高達(dá)3m，故每間隔1m 范圍設(shè)置單層雙向鋼筋C12@150，板面板底筋間設(shè)置拉結(jié)鋼筋C6@450×450，采用梅花型布置，在復(fù)合型托換基礎(chǔ)鋼筋施工過程中，有以下幾處相關(guān)施工難點(diǎn)。

a.封邊橫梁鋼筋優(yōu)化

A#塔樓周邊軌交10 號線預(yù)留區(qū)域600厚托板筏板兩側(cè)2m 寬橫梁，該橫梁區(qū)域內(nèi)支撐格構(gòu)柱豎向貫穿橫梁，格構(gòu)柱截面尺寸為480×480，橫梁梁底及梁面鋼筋遇格構(gòu)柱時無法貫通，同時因橫梁底筋、面筋規(guī)格為32、36，所以鋼筋的直徑大，不能通過折彎后的機(jī)械連接。

在保證橫梁角部角筋需連續(xù)的前提下，通過采用切斷并置換鋼筋50%的截面面積的方式進(jìn)行加固，角部的寬度在300mm以上。

當(dāng)角筋被切斷時，橫梁角部加寬300mm，保證角筋伸過格構(gòu)柱長度不小于同一區(qū)段100%搭接長度要求，并水平彎折45°錨入橫梁，滿足錨固長度。

增強(qiáng)筋和切斷的鋼筋接合長度不小于同一區(qū)間100%接合長度的要求，單側(cè)增強(qiáng)筋面積不小于切斷的鋼筋面積的50%，加強(qiáng)筋間隔過小時，采用雙列配置。

箍筋無法施工處，格構(gòu)柱兩側(cè)箍筋需補(bǔ)強(qiáng)，單側(cè)補(bǔ)強(qiáng)面積不小于被切斷箍筋面積的50%。

箍筋無法施工處，格構(gòu)柱兩側(cè)需做箍筋，其余內(nèi)箍按要求設(shè)置，因箍筋施工困難，此處采用兩個U型箍對焊接。

表1 盾構(gòu)施工基坑沉降分析表

圖4 鋼筋補(bǔ)強(qiáng)示意圖

圖5 現(xiàn)場施工節(jié)點(diǎn)

b.鋼筋支架布置

復(fù)合型托換基礎(chǔ)采用雙層槽鋼鋼筋支架，立柱及兩道支架橫梁均采用6.3#槽鋼，立柱間距及支架橫梁均為1.5m，立柱計算步距取值h/2，h為底板板厚。

特殊位置處鋼筋支架結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行加強(qiáng)，以增加結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。如本工程的核心筒集水坑電梯井，底板底筋設(shè)計間距為150，槽鋼支架的立桿設(shè)置應(yīng)做相應(yīng)調(diào)整，在基坑邊每邊單獨(dú)設(shè)置三根立桿，頂部槽鋼橫梁沿基坑邊設(shè)置一圈。立桿鋼墊板為200×200，底板底筋間距為150，為保證槽鋼支架的穩(wěn)定性，可在鋼墊板下部加設(shè)300 長的短鋼筋，短鋼筋和底筋綁扎牢固，鋼墊板和底筋、加筋焊接牢固。

圖6 鋼筋支架示意圖

⑥混凝土施工

復(fù)合型托換結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)采用C35P8混凝土進(jìn)行澆筑，該區(qū)域底板采用小膨脹補(bǔ)償收縮混凝土+后澆帶的形式，補(bǔ)償混凝土收縮的小膨脹混凝土，限制膨脹率為(2.5～4)x10 -4，后澆帶填充用膨脹混凝土，限制膨脹率為(4～6)x10-4，強(qiáng)度等級比兩側(cè)混凝土提高一級，在混凝土中摻入鎂質(zhì)高性能膨脹劑，提高混凝土的抗裂防滲性能，施工前對商品混凝土進(jìn)行配合比驗證。

澆筑前埋設(shè)混凝土測溫線，澆筑完成后進(jìn)行混凝土測溫，并覆膜澆水養(yǎng)護(hù)，通過施工前對混凝土配合比的優(yōu)化，澆筑過程中合理部署澆筑順序，澆筑完成后測溫養(yǎng)護(hù)，對防止混凝土開裂起到了至關(guān)重要的作用。

5 結(jié)語

對于軌道預(yù)留區(qū)域，在此通過對傳統(tǒng)樁梁式和樁筏式托換結(jié)構(gòu)的對比分析，發(fā)現(xiàn)其均不適用，為此研究出“暗梁+筏板”復(fù)合型托換結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行有限元分析，發(fā)現(xiàn)其能夠?qū)⑸喜亢奢d傳遞到地鐵隧道，從而確保上層建筑荷載對地鐵軌道上部土體的壓力值滿足地鐵有關(guān)部門的規(guī)定要求，與此同時該結(jié)構(gòu)可以促進(jìn)上縱向構(gòu)件的靈活配置，滿足建筑功能和使用要求，又以工程實(shí)例為支撐，為后續(xù)緊鄰軌交項目留下寶貴經(jīng)驗。