站房工程地基與基礎(chǔ)優(yōu)化施工技術(shù)

鄧開慧，潘衛(wèi)東

（中鐵建設(shè)集團有限公司基礎(chǔ)設(shè)施事業(yè)部，北京 100040）

1 工程概況

京哈高鐵北京朝陽站站房工程，中央站房主體部分共3 層，其中地上2 層（底部架空站臺層，高架層、局部設(shè)高架夾層）、地下1層（局部設(shè)地下夾層）；西站房主體部分共3 層，其中地上2 層（地面層、局部設(shè)地面夾層，高架層、局部設(shè)高架夾層）、地下1 層（局部設(shè)地下夾層），與市政西廣場樞紐地下一層平接。工程效果見圖1。

圖1 北京朝陽站效果圖

基坑南北長304.0 m、寬260.0 m、深14.7 m。結(jié)合站場過渡方案，主基坑分兩期施工，西側(cè)為一期基坑，寬176 m，東側(cè)為二期基坑，寬84 m。主基坑采用放坡+樁錨及放坡+樁撐的支護形式，降水采用止水帷幕+坑內(nèi)降水。基坑開挖三維效果見圖2。

圖2 北京朝陽站基坑三維效果

2 地基與基礎(chǔ)工程設(shè)計優(yōu)化及施工

2.1 基坑東側(cè)（一二期交界部位）邊坡

北京朝陽站東側(cè)基坑，一期及二期交界部位原設(shè)計為護坡樁，護坡樁樁頂標高為-4.00 m，并且樁頂設(shè)計為擋墻，基坑設(shè)計剖面見圖3。

具體參數(shù)為：護坡樁直徑800 mm，樁間距1 500 mm，三道腰梁（工字鋼32b），樁頂與基坑坡頂及樁間噴100 mm 厚C20 細石混凝土，φ8 mm@200 mm×200 mm鋼筋網(wǎng)片。

在保質(zhì)量、保安全［1］前提下對基坑支護進行優(yōu)化，力求加快施工進度、節(jié)約成本。設(shè)計優(yōu)化后，將護坡樁改為放坡形式，且放坡施工采用目前先進的綠色裝配式護坡施工技術(shù)［2］。鋼花管為φ48 mm 鋼管，間距1 500 mm。坡面每隔3.0 m 設(shè)置泄水孔，梅花形布置。優(yōu)化后的綠色裝配式護坡剖面見圖4。

綠色裝配式護坡施工：

（1）每層墻背邊坡開挖后應盡快鋪設(shè)綠色裝配式（可回收）面層，面層搭接不小于30 cm，采用縫合等方式連接2幅面層（見圖5）。

（2）坡面每隔3.0 m布置梅花形泄水孔，最下排泄水孔高出側(cè)溝平臺0.3 m，可根據(jù)實際情況調(diào)整泄水管疏密［3］。泄水孔采用PVC 管，管徑0.1 m，進水口處采用0.3 m×0.3 m透水土工布（400 g/m2）包裹，插入土層0.5 m（與土釘一起成孔，噴混凝土時用布堵住孔口），傾角10°向外排水（見圖6）。綠色裝配式護坡現(xiàn)場施工見圖7。

圖5 綠色裝配式面層鋪設(shè)平面圖

2.2 風道地基處理優(yōu)化

風道基底原設(shè)計采用水泥粉煤灰碎石樁（CFG 樁，見圖8、圖9）加固，樁徑0.4 m，樁長20.5 m，樁間距1.6 m，正方形布置。樁頂設(shè)置0.3 m厚的碎石墊層，壓實系數(shù)≥0.96，風道基底設(shè)計應力200 kPa，處理后地基承載力必須滿足以上應力要求［4］。

圖6 綠色裝配式細部護坡剖面圖

圖8 CFG樁剖面圖

圖9 CFG樁編號（局部）

基坑采用大開挖，風道位于基坑邊，所以基坑土方施工完成后，沒有可以提供CFG 樁機施工的作業(yè)面，只能在風道土方挖至標高-12.5 m 位置，然后采用高壓旋噴機械進行高壓旋噴注漿處理。南北風道在緊鄰大基坑部位采用高壓旋噴樁施工，經(jīng)計算，優(yōu)化后的高壓旋噴樁地基承載力同樣能夠滿足要求［5］。現(xiàn)場基坑土方開挖剖面見圖10。

優(yōu)化后的高壓旋噴樁參數(shù)為：高壓旋噴樁樁徑為600 mm，設(shè)計樁長8.0 m，施工樁長8.5 m，樁間距1 800 mm。高壓旋噴樁平面見圖11。

圖10 現(xiàn)場基坑土方開挖剖面圖

圖11 高壓旋噴樁平面圖

高壓旋噴樁施工：

（1）旋噴樁漿液采用水灰比為1∶1 的水泥漿。水泥要過篩，且為防止水泥漿離析，應在灰漿機中不停攪動［6-7］。為保證漿液濃度，應當采用二次攪拌配制漿液，即在攪拌機中按確定的水灰比配制并攪拌水泥漿液。攪拌3～5 min 后放入第2 只攪拌桶中使用。禁止采用1 只攪拌桶，一邊配漿一邊抽漿，否則難以控制漿液水灰比。

（2）為保證加固范圍內(nèi)土體有效切割前能拌合均勻且使樁徑達到600 mm，注漿壓力應不小于25 MPa。提管速度控制在15～25 cm/min，噴射流量大于80～120 L/min，旋轉(zhuǎn)速度16～20 r/min，以使土體得到充分切割攪拌。噴射管分段提升的搭接長度不得小于100 mm。高壓旋噴樁現(xiàn)場施工見圖12。

圖12 高壓旋噴樁現(xiàn)場施工

2.3 南風道鋼支撐優(yōu)化

南風道部位鋼支撐原設(shè)計圖是在護坡樁頂部安裝鋼支撐，鋼支撐為直徑609 mm 的圓鋼，壁厚16 mm。預埋件為鋼板，背部焊接角鐵，其中埋板厚度20 mm，角鐵規(guī)格L50×6，鋼支撐的一端為圓鋼，另一端采用活絡(luò)頭。且鋼支撐下部有鋼板焊接在預埋件上作為脫件。原鋼支撐端部設(shè)計見圖13。

對鋼支撐部位與冠梁的固定進行優(yōu)化，采用在鋼支撐端部焊接下掛板，并栓掛防墜落繩，替代原設(shè)計圖的防脫落鋼板設(shè)計，能夠使鋼支撐端部與冠梁的固定更加穩(wěn)定，避免工人仰焊防脫落板的施工。下掛板和防脫落繩施工優(yōu)化設(shè)計見圖14，現(xiàn)場施工見圖15。

3 效益分析

3.1 綠色裝配式護坡

基坑一二期交界部位采用綠色裝配式護坡，綠色環(huán)保，加快施工進度，節(jié)約成本約800萬元。采用原設(shè)計成本見表1，采用綠色裝配式護坡的成本見表2。

3.2 高壓旋噴樁

采用高壓旋噴樁施工，加快了施工進度，且能夠很好地解決場地空間不能滿足CFG樁機施工的問題。

3.3 基坑鋼支撐

采用鋼支撐、下掛板施工，避免了施工人員在基坑里操作施工不便和仰焊質(zhì)量不好控制的問題，并且結(jié)合栓掛鋼絲繩的方式能夠保證鋼支撐的穩(wěn)定性及安全性。

圖14 下掛板和防脫落繩施工優(yōu)化設(shè)計

圖15 下掛板與防脫落繩現(xiàn)場施工

表1 基坑一二期交界部位支護原設(shè)計成本

表2 采用綠色裝配式護坡的成本

4 結(jié)束語

京哈高鐵北京朝陽站，作為工期緊張（工程工期2年）且質(zhì)量目標要求較高的首都地標建筑，研究總結(jié)其在基坑護坡及地基處理方面的優(yōu)化設(shè)計施工技術(shù)是十分必要的。

通過優(yōu)化設(shè)計方案，項目取得了預期效果。其中鋼支撐的優(yōu)化在保證基坑穩(wěn)定的同時，將風道部位作為上下基坑的馬道，也解決了材料及土方的運輸問題。綠色裝配式護坡材料在工程完成后計劃應用于以后的護坡工程，該施工護坡方法可能是今后的發(fā)展趨勢（如同期開工的京雄高鐵也應用了該技術(shù)），真正實現(xiàn)綠色、環(huán)保、節(jié)材目標［6］。下一步計劃將以上技術(shù)成果應用于同類型工程，總結(jié)更多具有推廣應用價值的施工工藝。