城市道路下商业街的逆作式施工技术到

   城市道路下商业街采用逆作式的施工方法,具有恢复道路交通快和有效保护周边环境并开发地下空间等优点,但也存在暗挖施工出土慢和地下建筑易渗漏及如何解决天然地基基础与立柱桩的变形协调等问题。本文通过工程难点分析和施工工艺流程及施工点的论述,说明城市道路下商业街的逆作式施工技术,包括围护结构施工、管线搬迁保护、顶板施工、暗挖出运土方、基础底板及竖向结构施工等。 
  关键词城市道路;地下商业街;逆作式;施工技术 
  1.前 言 
  1.1 众所周知,采用逆作法施工是有效保护深基坑周边环境的方法,尤其在城市道路下建设地下商业街时,为了尽快恢复道路通行,采用逆作法施工是最有效的方式。逆作法是在逆作面处先形成竖向结构,逆作面及以下各层地下水平结构自上而下施工,并利用地下水平结构平衡抵消围护结构侧向土水压力的施工方法。 
  1.2 城市道路下商业街采用逆作式的施工方法,即正式施工前将道路中主管线搬迁并进行交通疏导后,施工基坑逆作面的围护桩墙和立柱桩及工程桩等竖向结构,然后开挖基坑上部土方,施工混凝土顶板,再搬回管线并覆土施工道路后恢复交通,同时进行暗挖顶板下土方,逐层向下施工水平结构梁板系统,最后施工基础和完善竖向结构与内装饰及水电空调等安装工程。 
  1.3 由于逆作法施工城市道路下商业街具有恢复道路交通的工期短,且商业街顶板和楼板刚度大,基坑的围护桩墙和立柱桩及顶板与楼板组成整体结构支承全部的竖向荷载和侧向荷载,使得基坑围护结构的水平变形和基坑外侧土体的竖向沉降变形很小,有利于保护基坑周边的环境,但也存在一系列复杂的施工技术问题需解决。 
  2.工程难点分析 
  2.1 道路的交通疏导及缩短工期问题 
  针对工程所在地市政道路分布的实际情况,事先应周密地勘查现场,制定交通疏导方案。制定交通疏导方案时,尽量按车行道改道后全封闭方案实施,即车行道全幅开挖施工方案;汽车绕道通行实在困难时,则可采用半幅式开挖施工方案,即封闭道路的半幅进行开挖施工,另半幅继续通行车辆,然后进行转换。制定合理可行的交通疏导方案是逆作式施工市政道路下商业街的先条件。 
  缩短工期的主方法是采取全天候24h施工技术措施,包括事先协调相关行政、交通、市政等管理部门和搬迁重的管线,集中人力(管理人员和班组工人)、物力(施工机械和材料)抢施工混凝土顶板,以及高温季节和寒冷季节的施工措施。只有采取综合性的施工技术措施才能尽快恢复道路交通。 
  2.2 保护基坑周边环境和道路下管线问题 
  城市道路周边密布有建筑物及道路下众多的管线,故顶板作为承受道路的竖向荷载外还承受围护桩墙传递来的水平支撑力,应保证其强度和刚度。一般地下商业街的顶板可设计成无梁板的形式,以期增加净空,此时柱帽和剪力墙的加腋应随同顶板同时施工,见图1。 
  基坑的围护桩墙既承受土水侧压力,又承受道路和顶板的竖向荷载,在荷载组合作用下,存在围护桩墙的沉降变形和立柱桩的沉降变形如何协调一致问题。解决的方法主有围护桩墙和立柱桩均应进入硬土层作持力层,控制差异沉降不大于2mm及柱距的1/4(文献1)。 
  当围护桩墙属于商业街的永久性外墙结构时,作用在外墙上的土压力应采用静止土压力(文献1),静止土压力系数K宜由试验确定,当无试验条件时可按下式估算(文献2) ,式中 —土的有效内摩擦角。 
  市政道路下各种管线繁多,尤其如煤气管、供水管、供热管等对变形敏感的危险管线,存在如何保护的问题。地下管线处理保护的原则①事先探明原位保护的管线位置,并予以标识。②煤气管、供水管、供热管及直径D≥3mm的其他管线采用施工前搬迁保护措施,D<3mm的电信、电缆管线可采用原位保护措施③挖土机作业时,避开管线位置轻挖,使之露出管线。④采用型钢作为悬吊梁,并用临时型钢柱支撑住悬吊梁,待开挖至顶板底后,采用混凝土支墩支撑管线,或将型钢柱焊接止水钢片后浇入顶板混凝土中。    2.3 逆作式暗挖施工问题    顶板施工后进入逆作式暗挖施工阶段,存在挖土速度缓慢和安全问题。首先是采用地下商业街的楼梯出入口作为土方、材料及施工机械的交通进出口,这些出入口均位于地下商业街两侧人行道位置,故不会妨碍车行道的交通行驶。当道路有广场时,可在广场中央设置出土洞,以加快出土速度。其次是暗挖的有效空间不大,一般采用小挖机挖土,皮带运输机将土方传送或机动小车驳运至出入口,再用站在地面的长臂挖机将土方驳运至汽车运走。    当工程地质土层较硬时,即设计的基础为天然地基承载时,立柱桩不足以承载顶板荷载,应先开挖基坑两侧的土方,即先施工商业街的外墙,并采用临时钢管柱支撑顶板荷载,使施工混凝土外墙取得工作面,先施工好基础,待外墙钢筋绑扎并支模后,从道路地面预留的浇捣孔灌筑外墙混凝土,此时工作面与邻接的中柱处土方形成放坡,从而使顶板部分竖向荷载依靠临时钢管柱和立柱桩及土体复合承载,见图2。    2.4 防止地下建筑渗漏问题    地下商业街建筑的渗漏,主来自顶板、外墙及底板部位。首先应在顶板施工后,在板面铺贴防水卷材,并施工好混凝土保护层,方可覆盖填土并施工道路。其次是地下商业街底板的垫层混凝土顶面铺贴防水卷材后再施工底板,关键技术是底板施工缝除设置止水钢板外,垫层顶面的防水卷材应搭接处理到位。再次是外墙防渗漏施工,当采用“二合一”地下连续墙(围护连续墙兼作永久性外墙)时,应在地下连续墙拼幅处外侧高压注浆止渗或施工高压旋喷桩止渗;当采用围护排桩时,在暗挖施工混凝土外墙后,应施工内衬墙并在内衬墙与外墙之间留出空隙作排水沟及集水井进行排水。    3.施工工艺流程    部分管线搬迁、道路封闭围挡→围护桩墙和止水帷幕及立柱桩施工→顶板土方开挖、部分管线原位保护→顶板及防水层施工→顶板上市政管线复原→回填、路基、路面施工→恢复路面交通→路两侧出入口开挖→地下土方暗挖→支撑临时钢管柱→底板钢筋、混凝土施工→墙和柱子施工→出入口、通风井施工→内部二次结构施工→装饰装修及安装工程施工→验收使用。在地下水丰富的地区施工,应采取相应的井点降水措施,必时结合坑外回灌措施。   4.施工点    4.1 管线的搬迁及原位保护    位于道路下的煤气管、供水管、供热管及直径D≥3mm的其他管线采用施工前搬迁改道保护措施。    原位保护管线采用插入型钢立柱悬挂式保护,型钢立柱插入顶板垫层底。当开挖至顶板垫层底并施工好混凝土垫层后,采用同顶板强度等级的混凝土支墩支撑住管线,再拆除型钢柱。顶板施工中保护好这些管线,直至顶板混凝土浇捣养护后,将管线复原埋于回填土中。管线原位保护的现场照片见图3。    4.2 围护桩和截水帷幕及立柱桩施工    围护桩和立柱桩采用常规的钻孔灌注桩机械施工,截水帷幕采用三轴水泥搅拌桩机或高压旋喷桩机施工,其施工操作点属传统式作法此处不再赘述。    4.3 顶板混凝土结构和防水层施工及管线复原与道路施工    顶板的底模采用碎石细砂找平后铺九层胶合板或浇捣混凝土垫层后铺贴油毛毡作胎模,顶板侧模可用木模或砖砌胎模。    顶板钢筋按设计图纸绑扎成形。顶板两侧钢筋应锚入围护桩墙的压顶梁中,柱帽处立柱桩的主筋(或钢管柱附加锚筋)应弯折式锚入顶板。应在顶板邻接外墙处留设浇捣孔A15@1,见图2,并在墙的水平施工缝处预埋止水钢片或遇水膨胀橡胶带,墙的竖筋在施工缝处采用I级直螺纹套筒连接,或搭接式焊接。隐检验收合格后泵送浇捣顶板混凝土,使用振捣器振捣密实。分段式施工顶板时应处理好施工缝。顶板混凝土硬化后铺贴高分子防水卷材,并在卷材顶面浇捣混凝土保护层。    顶板混凝土完成后,及时进行市政管线复原和回填土及道路施工,检查验收后恢复交通。    4.4 路侧出入口及地下土方暗挖施工    (1)暗挖施工的出入口是地下土方的出口,也是材料、施工人员及机械的进出口,出入口在地下主体建筑施工全过程都存在。出入口留置原则是在道路二侧靠边设置,其纵向间距约在3m左右,出入口平面尺寸不小于3m×6m。    (2) 道路两侧出入口施工.应先采用长臂挖机挖出工作面,然后人工向顶板地下挖掘部分土方,再吊入小挖机进行暗挖出土。顶板在出入口处的边梁应预先加强,以便站立挖机作业。    (3)地下土方暗挖施工阶段,当地基土质较硬,即当地下结构设计为天然地基承载时,应先开挖道路顶板下两侧土方。在地下竖向结构完成前应用临时钢管柱间距@4m撑住顶板,随挖随撑,见图4。在外墙及其基础完成后,再开挖中柱位置的土方。临时钢管柱和保留的硬质土层用于弥补立柱桩承载力的不足。    (4)暗挖施工期的土方采用小型挖机开挖,土方运输可采用皮带运送机或小型机动翻斗车运输。根据实际情况设置足够的通风口及地下通风与照明等设备。    (5)广场处面积较大时,宜留设出土洞,以便于广场顶板下土方的出运。出土洞的边梁应加强,或在洞角加腋板,边梁下的立柱桩承载力不足时,应采用临时粗钢管柱加强,临时钢管柱的上下端焊接水平节点板,下端再用楔形铁垫紧。    4.5 底板混凝土结构施工    (1)当采用天然地基承载时,沿地下商业街纵向先分段开挖其两侧约6m宽后,立即施工混凝土垫层。当有抗浮求时,应先施工抗浮锚杆。    (2)绑扎底板钢筋,宜将底板主筋通过植筋与围护桩墙连接,使围护结构共同参加抗浮承载工作。此时仍需临时钢管柱支撑顶板,底板绑扎钢筋见图4。    (3)中柱底脚底板施工。天然地基承载时,待两侧的底板及其上外墙(柱)施工后,再开挖中柱位置的土方,并施工混凝土垫层和绑扎底板钢筋及泵送浇捣混凝土,同时处理好与两侧底板邻接处的施工缝。此时仍需临时钢管柱支撑顶板,临时钢管柱在底板厚度中央处焊接止水钢板,待底板和柱及墙的混凝土浇捣养护达到设计强度后再切割掉钢管柱。在软土地基地区,中立柱桩通常采用型钢组合成的钢构柱承载顶板荷载,当属于单柱单桩时,则无需上述那样先开挖两侧土方后再开挖中柱处土方,且无需临时钢管柱支撑顶板,总之基坑暗式开挖及地下结构施工应完全符合设计的工况。    4.6 地下竖向结构施工    (1)顶板下两侧基础底板施工后,再施工外墙,注意外墙下部随底板同时施工上翻段约3~5mm高,留设水平施工缝并嵌入止水钢板。外墙外侧采用围护桩墙内侧面喷细石混凝土抹平后当做胎模,并水平植入钢筋,与外墙内侧模的对拉螺栓(附止水钢片)焊接。墙体钢筋绑扎后,搭设外墙内侧模,用伞形销锁住对拉螺栓,并用钢管斜撑加固。    (2)分层浇捣墙体混凝土,混凝土从道路面预留的A15@1mm浇捣孔中向下灌注,并随之伸入插入式振捣器分层振捣密实。注意墙体混凝土灌筑必须饱满密实,可观测道路面浇捣孔中混凝土的液面,直至振捣器作用下混凝土液面不下降为止。然后对内侧模及脱模后墙体喷水养护 14d。    (3)中柱混凝土施工。中柱通常兼作顶板暗挖阶段的承重立柱桩,中柱的钢筋笼已随着立柱桩施工完成,若用型钢组合的钢构柱则应重新绑扎柱周边钢筋骨架,凿毛立柱桩周壁,涂刷界面剂后搭设柱侧模,在侧模顶部留成漏斗形,工人站在脚手架上往漏斗中浇筑混凝土,采用小型插入式振捣器振捣密实。因为在硬土地基区域采用天然地基承载或软土地基柱下多桩承台时,立柱桩承载力不足以支承全部顶板荷载,故此时仍需临时钢管柱支撑顶板。待中柱混凝土达到一定强度后凿去顶部的漏斗。    (4)内部二次结构等施工.地下商业街二次结构包括外墙的内衬墙、底板面层、砌体分隔墙,以及装饰抹灰与安装等分项工程施工属常规的施工方法,此处不再赘述。    5.结束语    5.1 城市道路下的商业街采用逆作式施工技术,既开发了地下空间,又能快速恢复道路交通并有效地保护周边环境,故应用前景广阔。    5.2 针对硬土地基还是软土地基及具体的工程水文地质条件,应编制周密的施工组织设计及采取相应的技术措施,例如临时钢管柱支撑及降排水等。    5.3 落实暗挖施工阶段的开挖程序及质量和安全措施,必须与设计的工况相一致,施工中控制好立柱桩间、以及立柱桩与基坑围护桩墙之间的差异沉降。    参考文献    1 JGJ12-99,建筑基坑支护技术规程S.    2 JGJ165-21,地下建筑工程逆作法技术规程S.