蓋挖加層法是在傳(chuan) 統蓋挖法基礎上發展起來的一種新型施工方法，它利用既有地下結構的頂板作為(wei) 蓋板，結合改進的RJP複合圍護工藝，將地下結構整體(ti) 托換後向下暗挖加層。該方法避免了大麵積敞開式開挖，施工期間不影響地麵交通，也無需搬遷地下管線，為(wei) 解決(jue) 既有建築物地下室改造和中心城區地下空間加層等問題開辟了一條新途徑。
1 工程概況
天津市文化中心地下交通樞紐地處天津中心城區，位於(yu) 市政府旁的友誼路東(dong) 側(ce) ，涉及3條軌道交通線路。根據軌道交通規劃，需在既有地下商業(ye) 空間下方新增換乘通道，以實現L5文化中心站和L6行政中心站的付費區換乘。為(wei) 減少對文化中心地麵景觀綠化的影響，利用既有地下空間結構頂板作為(wei) 天然蓋板，采用蓋挖加層的方式將既有一層地下空間改造為(wei) 地下二層。換乘通道總平麵圖見圖1。
圖1 換乘通道總平麵圖
2 圍護結構設計
2.1 低淨空條件下的新型圍護技術
考慮既有地下結構6.3~7.7m的淨空高度，而且緊鄰L5文化中心站，受工藝和設備的限製，常規的地下連續牆、鑽孔灌注樁、SMW工法等均無法實施。而高壓旋噴工法具有施工設備小型化的特點，一直都被作為(wei) 在狹隘場所施工的首選工藝。為(wei) 解決(jue) 低淨空條件下圍護結構施工難題，借鑒SMW工法的基本原理，由RJP設備高壓旋噴形成止水帷幕，液壓振動錘分節壓入H型鋼承受水土壓力，兩(liang) 者共同形成複合圍護結構。傳(chuan) 統的SWM工法是先旋噴攪拌，後插入型鋼，為(wei) 避免泥漿硬化後影響型鋼的插入，采用先將型鋼插入底層，再在型鋼間進行旋噴的施工工藝，即IBG工法（見圖2）。
圖2 IBG工法示意圖
2.2 圍護結構方案
既有地下空間結構淨高為(wei) 6.3～7.7m，圍護結構剖麵圖見圖3。換乘通道向下暗挖高度為(wei) 7.45m（加層後結構底板埋深約為(wei) 18m），通道東(dong) 、北、西向新施工的圍護結構采用φ1600mmMJS旋噴樁內(nei) 插H型鋼（700mm×300mm×13mm×24mm）。北側(ce) 利用原文化中心地下交通樞紐圍護結構（800mm厚地下連續牆）及RJP旋噴樁內(nei) 插型鋼形成複合圍護；南側(ce) 利用既有L5圍護結構（800mm厚地下連續牆，地下牆深29.4m）。新實施的圍護結構和原地下牆相接形成封閉結構。對於(yu) 底板局部落低（集水坑、自動扶梯坑等）及兼作托換樁處的RJP內(nei) 插型鋼樁樁長均作相應加強處理。
圖3 圍護結構剖麵圖(m)
3 結構托換設計
3.1 複雜工況下的結構托換技術
基礎托換技術主要應用於(yu) 建築物的基礎加固和隧道下穿既有建築物。常見的托換形式有樁基直接托換、門型框架托換和下支撐梁式托換法等。考慮到施工區域南、北側(ce) 緊鄰L5車站和文化中心交通樞紐地下連續牆，無法采用門型框架托換和下支撐梁式托換法，因此樁基直接托換法是本工程的最佳選擇。
樁基的托換施工需考慮托換沉降變形對上部結構的影響，通過對既有結構頂板容許變形的反分析，得到單樁的最大差異沉降量為(wei) 10mm。
3.2 結構托換方案
為(wei) 保證托換施工的安全可靠，托換樁的單樁豎向極限承載力通過靜載試驗確定，試驗采用慢速維持荷載法。從(cong) 承載力和沉降兩(liang) 方麵的試樁數據分析，選用直徑500mm、壁厚10mm、樁長27.5m（不包括原結構底板之上部分）的鋼管樁作為(wei) 標準樁型，單樁豎向極限承載力為(wei) 4400kN。單樁靜載試驗表明，在鋼管樁內(nei) 填充混凝土對控製沉降有一定效果，同時提高開挖後鋼管樁的穩定性，故在壓樁完畢後將所有的空心鋼管用微膨脹混凝土填實。
結構托換采用托換承台加連係梁的方案。在原有地下空間的結構柱四周壓入鋼管樁後，在鋼管頂部製作承台，承台與(yu) 原結構立柱通過柱齒槽和錨筋連接，鋼管樁上焊接錨筋與(yu) 承台鏈接，即采用一承台多樁的形式。在底板上澆築聯係梁，保證在切除底板後地下結構仍有較高剛度和較好的整體(ti) 性。承台的平麵布置見圖4，典型承台結構見圖5。
圖4 承台CT-3結構平麵圖
圖5 承台CT-3結構1-1剖麵圖
4 工程實施
4.1 圍護結構施工
1）H型鋼壓入施工。由於(yu) 施工現場空間狹小，單根型鋼需要分4段分節壓入。采用挖機配備特製加工的小臂，將液壓振拔榔頭安裝在挖機小臂端部，挖機利用振拔榔頭上的液壓夾具將分為(wei) 4m1節的型鋼夾緊吊住送至樁位，在導行定位架引導下，調整型鋼對準樁位中心，利用打樁機液壓錘震動慢慢壓入地層。為(wei) 確保打入精度，除在打入型鋼安放導正架進行控製外，還采用掛線來動態控製，確保型鋼的傾(qing) 斜度＜1/150H（H為(wei) 型鋼的長度）。
2）RJP旋噴施工。高壓旋噴采用日本引進的RJP全方位壓力平衡高壓旋噴設備，具有三重管構造，高壓水、壓縮空氣、超高壓力水泥流體(ti) 獨立噴射，其地基切削能力和傳(chuan) 統旋噴工藝相比提高約10%，總體(ti) 效率提高約30%。此外，高壓噴嘴端頭的排泥吸口與(yu) 能測量內(nei) 壓力的傳(chuan) 感器可精確控製地基內(nei) 的壓力平衡，使旋噴加固對周邊環境的影響降低到最低。
4.2 托換結構施工
由於(yu) 底板厚1.0m，為(wei) 減少施工噪聲，選用金剛石薄壁鑽排孔開孔。金剛石薄壁鑽以排孔的形式鑽鑿出直徑為(wei) 550mm的壓樁孔，取出混凝土芯。采用風鑽開鑿錨杆孔，植入φ32mm錨杆，再澆注硫磺膠泥。為(wei) 減小群樁連續施工對地鐵車站的影響和避免箱體(ti) 結構產(chan) 生不均勻沉降或抬升，經研究采取跳樁施工工藝，原則為(wei) 先施工承台樁後施工邊跨樁，由2台壓樁機從(cong) 兩(liang) 端向中間對稱施工。
5 結語
為(wei) 解決(jue) 在中心城區建設軌道交通換乘通道對地麵交通和地下管線的影響，減少對文化中心地麵景觀綠化施工影響，本工程采用既有地下結構托換和向下加層的施工技術。針對在6.3m低淨空、緊靠L5車站的地方進行加層施工，采用適用於(yu) 天津軟土地層的RJP高壓旋噴技術和先插後噴的圍護結構施工工藝；針對蓋挖加層施工複雜的施工工況，采用適用於(yu) 本工程的靜壓鋼管樁結構托換技術。目前工程已施工結束，從(cong) 監測結果來看，施工過程中結構的各項變形指標均滿足要求，地麵沉降僅(jin) 10mm，順利實現了L5、L6的換乘功能。
作者：胡浩，湯翔
轉自《中國市政工程》