軟土地基深大基坑預制鋼棧橋后拆施工方法及運用

文 杰 唐 云 史 朋 龔 達 劉 丹 王家軍 熊久明

中國建筑第八工程局有限公司總承包公司 上海 201204

在城市發展日新月異的今天，新建工程可利用的場地空間越來越狹小、周邊環境越來越復雜，基坑工程向“大、深、緊”方向發展已經成為一種必然趨勢。為了充分利用用地紅線內面積，地下室范圍往往貼近紅線布置，導致紅線內可作為材料堆場和施工通道的場地越來越少，給基坑土方挖運和地下結構施工帶來較大的困難。一般情況下，基坑工程的圍護結構會設計相應的棧橋體系來合理解決材料堆場和施工道路的問題，但隨之而來的地下室頂板結構開裂等施工問題還有待解決。在實際施工中，必須做好對深大基坑施工眾多影響因素的分析，施工前做好多種方案比選，施工中采取科學的項目管理，才能滿足整個項目工程的需求[1]。

基于深大基坑施工特點及問題，以安全綠色施工為根基而提出的預制鋼棧橋后拆施工方法，是在前人提出的棧橋體系施工方法的基礎上，對結構布置、材料選型、施工方案等繼續優化后的一種新型棧橋體系施工方法，該方法可為同類深大基坑項目中的應用實踐提供借鑒。

1 項目工程概況

某項目位于上海市浦東新區張江總部園區南部B5-04地塊，總占地面積28 339.3 m2。總建筑面積123 611.36 m2。樁基設計等級為甲級，地基基礎安全等級為二級。地下室開挖深度為11.6 m（局部12.6 m），本工程結合場地實際情況，采用鉆孔灌注樁+2道混凝土支撐的支護形式。基坑為2層地下室，基坑開挖面積約23 000 m2，周長約590 m，基坑周邊2倍挖深范圍無建筑物及管線。根據基坑破壞的后果及周邊保護對象的情況，基坑安全等級為二級（局部貼邊深坑為一級），環境保護等級為三級。基坑總平面及周邊環境情況詳見圖1。

圖1 基坑總平面及周邊環境示意

2 預制鋼棧橋后拆施工設計特點

本工程基坑支護原本的設計要求為一般的混凝土棧橋體系，且首道支撐標高位于地下室頂板以下。原基坑圍護的工況為：施工第1道支撐→施工第2道支撐→施工底板，后拆除第2道支撐→施工負一層梁板，后拆除第1道支撐。

由于項目周邊環境復雜，混凝土棧橋面積大，施工速度慢，養護時間長，且后續拆除過程對周邊環境影響大且影響工期，考慮節約工期以及環保要求，將混凝土棧橋替換為預制鋼棧橋，且將棧橋支撐抬升到首層以上。新的基坑圍護工況為：施工第1道支撐→施工第2道支撐→施工底板，后拆除第2道支撐→施工地下1層梁板，且保留第1道支撐及棧橋板（圖2）。

圖2 新基坑圍護工況

運用該施工方法，在地下和主體結構完成之前，首道支撐及預制鋼棧橋板均保留用作施工便道或堆場場地，可優化基坑交通組織以及地下室頂板受力狀態，合理保護首層結構，且預制鋼棧橋無需養護，節約資源和工期。

3 預制鋼棧橋后拆施工方法優勢分析

3.1 軟土地基施工環境下環保優越性分析

上海處于較為典型的天然軟土地基區域。本工程軟土層主要為埋深4 m、厚度6 m左右的第③層淤泥質粉質黏土及其下部的第④層淤泥質黏土，土質均勻，呈流塑狀，具有高壓縮性、高靈敏度、低強度等特點，場地內遍布。軟弱的地質條件決定了軟土地區的深大基坑工程施工將會對環境保護問題更為重視。

在深大基坑中布置大面積的現澆鋼筋混凝土棧橋會使用大量的鋼筋、水泥等材料，拆除后一般當作廢料回收，不能循環使用；而預制鋼棧橋構件可以循環使用，進一步提升構件和材料利用率。在預制鋼棧橋施工過程中，現場濕作業少，可降低工程用水量，減少現場廢棄物和粉塵排放，提升項目整體環境整潔程度，減輕大氣污染。

若項目周邊有居民區，預制鋼棧橋施工可縮減混凝土鑿除等工序，從而降低環境噪聲，減輕對鄰近居民區的影響，達到“綠色施工”的要求。顯而易見，預制鋼棧橋比混凝土棧橋更為環保，更加符合“綠色施工”要求[2]。

3.2 預制鋼棧橋后拆施工方法結構布置優越性分析

深大基坑進行土方開挖時，不僅開挖面積和出土量大，并且基坑持續暴露、基坑狀態維持時間長，這些因素很容易造成安全隱患。空間受限的深大基坑大多采用混凝土內支撐的結構形式作為基坑內支護，同時與棧橋體系相結合，可進行土方開挖施工。施工棧橋與混凝土內支撐相結合，可以有效避免基坑對周圍環境的影響，并且在有限的空間內可提供土方運送平臺、材料堆場場地、車輛通道等，為基坑施工創造了更加便利的條件。

目前，深大基坑棧橋體系大多仍采用現澆混凝土棧橋，且首道支撐位于地下室頂板以下，普遍的基坑支護剖面見圖3。當要施工地下室頂板時，首道支撐要依次拆除，為施工地下室頂板留出空間。當地下室頂板施工完成后，首道支撐也相應拆除完畢，這時幾乎所有人力、車載、材料堆場等壓力均會直接傳導至地下室頂板，而地下室頂板此時的結構強度往往還沒有完全形成。

圖3 普遍基坑支護剖面

所以施工過程中需要等地下室頂板達到足夠的結構強度后才能繼續進行地上部分的施工，造成一段時間的延誤；并且即使強度足夠，在之后的施工中地下室底板往往也會由于各種大型機器、材料堆場轉場等導致嚴重的開裂，后期補救措施、返工等程序會增多，這是以往大多棧橋體系結構布置上的缺陷。

而預制鋼棧橋后拆施工方法在設計時適當增加基坑內支撐與底板之間的間距，便于施工人員和施工機械通過。結構布置上將內支撐與棧橋抬高后避開結構樓板，在地下和主體結構樓板施工時首道支撐及鋼棧橋板將一直保留用作施工便道及其他施工用途（基坑剖面見圖4），可以增加材料堆場空間，改善土方運輸條件，提升維護結構可靠性，提高施工效率。材料堆場以及人力、車載等都繼續由鋼棧橋受力，避免了地下室頂板在主體施工過程中的持續受力，從而有效避免地下室頂板開裂。當結構施工完成后才拆除內支撐與鋼棧橋，達到合理優化基坑交通組織和地下室頂板受力狀態的目的。預制鋼棧橋安拆速度快，當需要施工鋼棧橋板下的地下室頂板區域時，只需用吊車先將鋼棧橋板挪位，等此區域的地下室頂板施工完畢后再用吊車將鋼棧橋板放回原處，然后將挪位產生的縫隙使用素混凝土進行填實定位，如此既不影響地下室頂板結構的施工，又能保證鋼棧橋的持續應用。

圖4 鋼棧橋后拆施工方法基坑支護剖面

4 裝配式鋼棧橋體系施工方案

4.1 施工平面布置

4.1.1 交通運輸組織

本工程設有3個出入口，車輛由2#、3#門進，由1#門出。現場內部臨時道路為環形，方便車輛進出，如圖5所示。

圖5 平面交通組織示意

4.1.2 構件的堆放和拼裝

根據本工程的特點，現場設置鋼棧橋及配件臨時堆場，因本施工階段為地下室施工，鋼棧橋等主要構件堆場布置在安裝位置附近的棧橋上或基坑外部。具體位置見圖6。

圖6 施工平面布置

4.2 鋼棧橋安拆方案

4.2.1 安拆順序

當基坑首道支撐達到設計強度80%后，才能安裝預制鋼棧橋板[3]，按照基坑移交順序，由近及遠安裝鋼棧橋板。鋼棧橋拆除順序與安裝順序相反，即由遠及近拆除鋼棧橋，如圖7所示。

圖7 鋼棧橋安拆順序示意

4.2.2 鋼棧橋板吊裝流程

鋼棧橋板按照如下步驟進行吊裝施工：

1）在已完成的棧橋梁上進行測量放線，保證棧橋梁的平面在同一個標高上，確定每塊棧橋板的鋪設位置。

2）采用汽車吊，從近向遠依次吊裝。通過卸扣與棧橋板吊裝孔固定，四點起吊。

3）針對局部現場不平整的部位，采用橡膠墊進行平整度找平。

4）鋼棧橋和混凝土的中間縫隙使用素混凝土進行填實定位，填充的素混凝土略低于鋼棧橋表面。

5）對鋼棧橋進行整體驗收。

4.2.3 鋼棧橋板拆除流程

鋼棧橋板拆除施工，具體包括以下3個步驟：鑿除定位混凝土，保證鋼棧橋可以靈活移動；使用汽車吊，從遠向近依次吊裝、裝車；場地整理，運輸出場。

5 結語

在深大基坑中設置棧橋體系，可以增加材料堆場空間，改善土方運輸條件，提升維護結構可靠性，提高施工效率；針對深大基坑中普通現澆混凝土棧橋體系在軟土區域的施工應用中出現的遺留問題，工程所用的新型鋼棧橋后拆施工方法采取了有效結構布置措施加以避免，可安全運用于軟土地區等復雜地質；運用鋼棧橋后拆施工方法，在設計時可適當增加基坑內支撐與底板之間的間距，便于施工人員和施工機械通過。同時將內支撐與棧橋抬高避開結構樓板，在結構樓板施工完成后再拆除內支撐與棧橋，優化基坑交通組織和地下室頂板受力狀態。預制鋼棧橋綠色環保，安拆速度快，無需養護，可節約資源和工期。