上海浦東機場T1航站樓改造中的內嵌式深基坑工程施工技術

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1 工程概況

上海浦東國際機場T1航站樓流程改造工程建筑安裝施工總承包工程，施工區域位于浦東機場T1航站樓主樓和長廊內以及主樓與長廊之間的中庭區域，包括地上新建結構工程和地下旅客捷運系統土建預留工程。土建預留工程主要由車站結構、區間結構及工作井結構組成，其中車站結構為本工程中體量最大、施工難度最高、周邊變形控制最嚴格的深基坑。

車站深基坑周邊環境較為復雜，其東側和西側分別為運營中的既有航站樓主樓和候機長廊，主要結構形式為無地下室的框架結構，以及上部傾斜的鋼屋蓋和玻璃幕墻結構。車站與周邊建筑物關系如圖1所示。車站基坑南北向長度133 m，東西向寬41.75 m，基坑開挖深度9 m。

圖1 車站段與周邊建筑關系示意

車站區域采用Φ800 mm＠950 mm鉆孔灌注樁（20 m）+雙排旋噴樁止水帷幕（16 m）圍護。基坑設置2 道支撐，第1道為800 mm×800 mm混凝土支撐，第2道為Φ609 mm×16 mm鋼支撐，并另設置一道Φ609 mm×16 mm鋼斜拋撐換撐。鋼支撐材質為Q235?；蛹庸滩捎秒p軸攪拌樁加固，加固深度為坑底至坑底以下4 m。

2 施工重點和難點[1,2]

2.1 與既有結構“零距離”

車站基坑東側為既有航站樓主樓，西側為既有長廊，南側和北側分別為既有南連廊和北連廊。車站基坑不僅被上述結構緊緊包圍，距離既有結構最近處僅有3 m，同時由于主樓和長廊的玻璃幕墻為外傾設置，東西兩側施工空間較小，這使得車站基坑成為一個內嵌在既有結構中的深基坑，施工中稍有不慎就會對基坑周邊的既有結構產生不利影響，甚至有可能影響航站樓的正常運營。

2.2 施工道路布置難度大

為保障機場安全運營，整個T1航站樓流程改造工程僅在現場北端設置了1 個出入口，而車站基坑位于整個新建區域的中部，對于連通現場施工道路起到了承上啟下的重要作用。由于受到既有航站樓主樓和長廊的限制，無法在車站基坑平面范圍以外設置施工道路，所以道路只能在不影響深基坑正常施工的前提下，穿過車站基坑設置。

3 施工總體部署

為了滿足機場不停航要求，同時保證順利施工，在內嵌式車站基坑的施工總體部署中，以施工道路平面布置為核心，以成熟的深基坑施工工藝為基礎。

在車站基坑區域內先后設置2 條施工道路，其中一條道路為混凝土棧橋，位于基坑西側，與第1道混凝土支撐連成整體,作為先期施工道路；利用位于基坑東側達到設計強度的地下室頂板作為后期施工道路，并與基坑南北兩端的道路銜接起來。

深基坑施工采用順作法，即先由上向下進行土方開挖和基坑內支撐施工，待開挖至設計標高后，再由下向上進行基坑結構施工。

4 關鍵施工技術

4.1 土方開挖和基坑內支撐施工

根據圍護設計，基坑第1道內支撐為混凝土支撐，第2道內支撐為混凝土角撐+Φ609 mm鋼管對撐，因此土方分為3 皮開挖。同時為保證現場施工道路暢通，在基坑西側設置混凝土棧橋，棧橋板面標高與第1道混凝土支撐面標高相同，兩者同時施工。第1皮土方開挖時，先進行基坑西側棧橋范圍內土方施工，即先開挖（35軸～43軸）×（F軸～2/G軸）范圍內的土方，再進行基坑東側土方施工，即開挖（35軸～43軸）×（2/G軸～2/H軸）范圍內的土方。土方開挖完成后，按照設計要求完成第1道混凝土支撐施工。待第1道混凝土支撐全部完成并養護達到設計強度后，再進行第2皮土方開挖。

由于第2道支撐的南北端部為混凝土支撐，需經過養護才能形成設計強度，而中部為鋼管對撐，沒有養護過程，所以第2皮土方開挖按照先南北兩端后中部的順序進行。為保證既有結構和基坑結構安全，對中部32 根鋼支撐中的18 根施加自動軸力補償。

全部鋼支撐施工完成后，基坑中部即形成開挖條件，而南北兩端的混凝土支撐仍處于養護階段，因此按照先開挖中部鋼支撐區域再開挖南北兩端混凝土角撐區域的順序開挖第3皮土方。

4.2 自動軸力補償系統

自適應支撐系統包括液壓動力泵站系統、千斤頂軸力補償裝置和電氣控制與監控系統。電氣控制系統采用DCS系統，系統由監控站、操作站和現場控制站組成，本基坑自動軸力補償系統的現場控制站靠近基坑西側一字排開，間隔距離根據現場實際情況確定，每臺控制站控制3 臺泵站(液壓系統)，每個泵站可控制4 根鋼支撐。各個站點通過CAN總線實現數據采集及發送控制指令。因此，車站區基坑共需要18 個油缸、5 臺泵站、2 臺現場控制站。

完成自適應支撐系統的現場布置及系統調試后，需要進行鋼支撐的安裝。自動軸力系統安裝主要與鋼支撐安裝進行穿插配合施工。主要步驟如下：

（a）將鋼箱體與鋼支撐通過高強螺栓或焊接連接為整體；

（b）將鋼支架平臺在設計位置與預埋鋼板焊牢；

（c）將鋼箱體連同支撐一起吊裝至鋼支架平臺；

（d）吊放千斤頂至鋼箱體內，并安裝油管；

（e）預撐鋼支撐，待預撐到位后安裝限位構件；

（f）通過千斤頂對鋼支撐施加預應力；

（g）啟動自適應支撐系統自動調壓程序。

4.3 底板結構施工

第3皮土方的開挖流程如圖2所示，該流程決定了底板結構要按照先施工中部37～41軸（圖2中①），再施工南北兩端部35～37軸（圖2中②）以及41～43軸（圖2中③）的順序進行。土方開挖時，每開挖200 m2的區域即進行墊層施工。待大面積墊層施工完成后，施工防水層和防水保護層。

圖2 車站底板施工流程示意

底板結構施工時，首先在防水保護層上放置厚50 mm的素混凝土墊塊，然后開始鋼筋綁扎施工。底板厚800 mm，承臺厚度和地梁高度均不小于800 mm，下層鋼筋和上層鋼筋之間采用鋼筋支架進行支撐。經計算，鋼筋支架立桿和水平牽桿采用50 mm×50 mm×6 mm角鋼，立桿縱橫向間距1 500 mm。按照結構設計要求，底板混凝土等級為C35 P8，并添加耐堿性較好的且抗拉性能不低于300 MPa的非連續單絲聚丙烯纖維和單絲聚丙烯晴纖維。中塊與南塊、北塊之間設置施工縫，用快易收口網分隔，并按照設計要求設置外貼式鋼板止水帶（寬320 mm）和中埋式鋼板止水帶（厚4 mm鍍鋅鋼板，電鍍鋅10 μm）。

車站地下結構側墻采用單側大模板，所以底板施工時需在側墻設計位置先澆筑高300 mm的側墻，在底板邊緣靠近內側墻面的位置預埋螺桿，以便側墻單側大模板施工(圖3)。預埋螺桿時，首先按照單側大模板螺栓定位，在每榀單側支架處預埋2 個錨固螺栓，間距為300 mm。螺栓與地面必須成45°角，并確保平面位置準確。螺栓預埋時，由現場測量人員進行平面定位和標高控制?？刂坡菟ㄅc底板夾角時，將50 mm角鋼的一個直角邊平放在底板上層鋼筋上，利用等邊角鋼截面含有45°角的特點進行螺栓角度控制。為了保證預埋螺栓在同一條直線上，現場用拉通線的方法控制。由于設計要求螺栓不能直接與結構主筋點焊，所以在相應部位增加附加鋼筋，將螺栓與附加鋼筋點焊連接。焊接完成后，將螺栓的螺紋部分用塑料布包裹并綁牢，以免施工時混凝土粘附在絲扣上影響上模板支架固定。

圖3 單側大模板剖面示意

南塊、北塊底板施工與中塊基本相同，僅在南塊（41軸～2/41軸）×（2/F軸～1B/H軸）范圍內地下室底板上設計有逃生通道。該逃生通道比底板落低3.03 m，形成了“坑中坑”。由于該通道部位部分承臺挖深達到了12.5 m，所以地下室底板施工時，逃生通道暫不施工，先封閉0 m層東側棧橋部位頂板，待地下室除逃生通道以外的其余結構施工完整后，在上部結構施工過程中，再穿插進行逃生通道施工。這樣既可以有效避免逃生通道施工中出現的不可預見因素，又可以使該部位的施工不占用關鍵線路，同時能夠最大程度地限制基坑變形。

4.4 側墻、結構柱施工與現場道路布置

底板施工完畢，經養護達到設計強度后，即可拆除第2道鋼支撐，然后開始施工側墻。由于受到第1道混凝土支撐的限制，側墻第1次僅能施工至相對標高－3.03 m處，即第1道混凝土支撐底以下450 mm處。側墻施工按照中塊→南塊→北塊的順序依次進行。

在車站東側的側墻和結構柱施工時，現場利用西側棧橋作施工道路。待東側頂板上道路達到設計強度滿足通行要求后，施工道路轉移到東側頂板，并直接施工基坑西側棧橋范圍上部結構。待基坑西側上部結構排架拆除后，再進行棧橋部位補缺施工（圖4，①為先期地下結構施工時西側棧橋范圍，②為后期上部結構施工時東側頂板施工通道）。

圖4 車站區域現場道路平面布置

4.5 頂板結構施工

為了盡快實現施工道路從西側棧橋向東側地下室頂板的轉移，地下室東側3/G軸至2/H軸范圍內框架柱完成后先進行頂板施工。頂板施工按照排架搭設→模板鋪設→梁板鋼筋綁扎→混凝土澆筑的順序進行。由于第1道混凝土支撐面標高比地下室頂板面標高落低1 500 mm，而頂板部位最大梁高為1 500 mm，所以絕大多數混凝土支撐結構不影響頂板結構施工。對于高度為1 500 mm的結構梁，只需將支撐面混凝土鑿除即可正常進行梁模板鋪設。

除棧橋范圍內地下室頂板結構暫不施工以外，其余西側梁板結構正常施工。頂板結構在梁邊設置施工縫，梁鋼筋采用一級機械連接。

待地下室東側頂板通道通車、施工道路轉移后，在西側棧橋上開孔，使軸框架柱穿過棧橋板，施工西側地下室頂板。

由于第1道混凝土支撐采用悶拆，節省了設置和拆除斜拋撐的工期，為車站結構按時完成打下了基礎。

5 實施效果

車站基坑周邊環境，長廊以及南北連廊的間距很小，且基坑上部施工空間受到非常大的限制，通過采用自動軸力補償系統，并在施工全過程中始終保持鋼支撐軸力設計值，使整個基坑在開挖過程中變形穩定。整個基坑工程施工完畢后，車站區東西兩側基坑圍護樁最大測斜為21.1 mm，其中航站樓承臺水平位移最大為0 mm，承臺垂直位移最大為上浮6.57 mm，均滿足設計要求，達到了良好的效果。