多隧道待穿区地下空间设计与施工

多隧道待穿区地下空间设计与施工

龙敏健 苗恩新

中建四局第六建筑工程有限公司 安徽

摘要：随着我国经济实力的不断提升，为满足大中型城市经济发展需要，陆、航、空、高铁、地铁一体化交通网快速建设，地下空间利用的交叉发展，地下隧道与各类建构筑物形式交错立体化开发，衍生出不同的结构形式，对传统建筑施工技术带来创新空间和挑战。本文从多隧道待穿区地下空间基坑支护、桩基布置、底板结构转换等设计与施工角度进行分析，总结了多隧道待穿区基坑支护形式的选择，在满足基坑施工安全的同时，方便后期盾构机穿越；研究桩基布置和底板转换结构的设计形式，在满足盾构穿越的同时，通过结构转换，又能得到适用的空间布局。为未来地铁待穿区地下空间设计与施工提供思路和经验。

关键词：多隧道 地下空间 桩基布置 转换结构

1.前言

随着我国经济实力的不断提升，为满足大中型城市经济发展需要，陆、航、空、高铁、地铁一体化交通网快速建设，地下空间利用的交叉发展，地下隧道与各类建构筑物形式交错立体化开发，衍生出不同的结构形式，对传统建筑施工技术带来创新空间和挑战。

根据地下空间结构概况、地质条件、周边环境、开挖深度、施工难易程度等条件，目前，常见的基坑支护形式有：排桩支护、桩撑、桩锚、工法桩、地下连续墙、地连墙+内支撑、水泥挡土墙、土钉墙（喷锚支护）等等，以及各种组合形式的桩（墙）加支撑系统等。

根据建设工程的不同特点，如建筑的设计使用功能、结构荷载要求、地质概况、施工难易程度等条件，常见的基础形式有：承台+筏板基础、筏板基础、箱型基础、地梁+筏板基础、条形基础等。为适应底板以下地铁盾构下穿隧道施工要求，对待穿区地下空间结构的基坑支护、桩基布置、底板结构转换的设计与施工必须有新的思考和认识。

2.工程概况

杭州萧山国际机场三期项目新建航站楼及陆侧交通中心工程出租车蓄车楼项目位于杭州市萧山机场内，属萧山国际机场三期建设附属配套设施，其设计使用功能为停车库，先期地下两层、地上一层，远期预留改造为地上7层办公楼，底板以下预留六条待穿越地铁盾构区。基坑呈梯形状，东西长359.8m，南北向长边87m、短边48.6m，基坑面积约24390㎡，地下室底板面积约24000㎡，基坑开挖深度12m。

3.桩基布置设计与施工

3.1.桩基选型

根据勘探孔揭露的地层结构、岩性特征、埋藏条件及物理力学性质分析，场地以砂质粉土、砂质粉土夹粉砂、粉砂、淤泥质粉质粘土、圆砾等土层为主，结合上部荷载，桩基选型为钻孔灌注桩。

3.2.桩基布置设计

建筑结构底板2.0m以有6条地铁隧道待穿越，为满足地铁盾构穿越不受影响，桩基布置设计应遵循以下几点：

（1）钻孔灌注桩基采取成排线性布置，避开隧道结构，其定位布置在隧道结构保护线外。

（2）成排线性布置的钻孔灌注桩，其排与排跨度满足地铁隧道结构保护要求，以保证地铁盾构穿越过程中不会对桩基产生影响。

（3）桩与桩之间纵向间距需满足施工工艺要求，桩的直径及深度根据地质条件由设计计算确定。

桩基布置如下图所示。

图3.2-1 1~18轴基础转换结构平面图

图3.2-2 1~18轴基础转换结构平面图

3.3.对隧道穿越影响的施工控制要点

本工程桩基础采用钻孔灌注桩，设计桩径800mm，共计762根桩，桩底标高-71.0m，有效桩长59m，成孔深度62m。

地质概况主要为砂质粉土、砂质粉土夹粉砂、粉砂、粉砂夹粉质粘土、淤泥质粉质粘土、圆砾、含粘性土圆砾等土层，地层粘聚力较差，结合工程桩入岩深度及其无侧限抗压强度，选择湿作业旋挖成孔施工工艺，利用SR200C型旋挖钻机，施工前先进行试成孔确定参数。

（1）定位放线的准确性

工程桩成线性布置，且带有一定弧度，一般轴线控制法不利于桩位控制，故本工程采用全站仪结合控制点用坐标法放样。采用极坐标定位法，使用全站仪进行桩心坐标点引测，以保证桩心定位准确，桩中心放样完毕后，为便于施工过程中桩心位置的校核沿桩中心拉十字线至1.5m以外引出4个方向控制点，测定桩位后，做好标识，并做好保护措施，施工过程中随时复核桩位，保持桩位的准确性。

（2）塌孔或扩径的控制要点

本场地砂质粉土、砂质粉土夹粉砂、粉砂等土层，埋深在9-12m范围，采用湿作业施工工艺，无论采用旋挖工艺还是正反循环钻工艺，都存在塌孔风险。首先采取增加护筒长度，一般设置12m护筒，降低塌孔几率；其次，通过试成孔确定泥浆配比和钻机速度等参数，控制塌孔。

4.围护设计与施工

4.1.围护体系选择

场地位于杭州市萧山机场内，基坑底部计划穿越6条待建盾构隧道。其中地铁7#线两条隧道计划2019年10月30日自西向东开始穿越，地下结构和基坑围护施工受到盾构穿越条件的限制。故，基坑选型必分两种：TRD等截面水泥土搅拌墙内插型钢、地下连续墙，主要是根据地下结构施工进度，确保盾构穿越前，地下结构部分完成且达到强度要求，基坑围护结构能够拆除，当围护结构不能拆除时，采取地下连续墙，却保证盾构易于穿越。

4.2.围护设计

根据地铁7#线两条隧道计划2019年10月30日自西向东开始穿越，为满足此要求，基坑围护设计：西侧、南侧和北侧采用TRD等截面水泥土搅拌墙内插H型钢体系；东侧由于穿越前地下结构无法完成基坑回填，采用地下连续墙支护体系，在盾构穿越区，采用纤维钢筋代替钢筋以便于盾构穿越。

4.3.对隧道穿越影响的施工控制要点

（1）纤维钢筋施工

受力主（纵）筋间GFRP筋与钢筋、GFRP筋与GFRP筋之间的连接应采用钢制U型卡连接，U型卡应与筋材直径相适应，每根筋材连接端的U型卡数量不得少于两个。

其余部位间的GFRP筋与钢筋、GFRP筋与GFRP筋之间的连接可以采用铁丝绑丝或者尼龙绳进行绑扎，绑扎应该牢靠。

玻璃纤维筋笼制作过程中应注意采取增加玻璃纤维筋筋笼刚度的措施（如筋笼两侧采用工字钢包边、筋笼内部采用一些玻璃纤维筋桁架或后期可以去除的钢筋桁架等等），以防止在吊装以及运输过程中出现较大的变形。

图4.3-1 纤维钢筋连接详图

（2）TRD等截面水泥土搅拌墙

搅拌桩制作后应立即插入H型钢(Q235b),型钢的插入宜在搅拌桩施工结束后30 min内进行。型钢插入定位平行于基坑方向偏差不超过50， 垂直于基坑方向偏差不超过10， 型钢底标高偏差不超过30，垂直度偏差不超过1/200， 型钢长度偏差不超过10,形心转角偏差不超过3度。

5.转换结构设计与施工

5.1.转换结构设计

基坑面积约25000㎡，地下室底板面积约24000㎡，基坑计算开挖深度12.0m，基础形式为桩基+转换地梁结构，地梁截面均为1600*3000mm，底板厚度为1000mm，转换地梁采用下翻梁形式，地梁面标高同底板面标高为-10.1m，转换基础梁纵横向成网格布置 。

5.2.转换结构优化设计

原设计转换地梁采用下翻梁形式，通过设计优化，将转换地梁下翻形式优化为转换地梁上翻形式，地梁底标高同底板底，标高为-12.1m，采取上翻梁结构形式，简化施工工序、节约工期；降低施工难度、提升施工质量可靠性，降低安全管理风险。上翻梁内回填素土和碎石埋并设置引流管连通至集水井，避免因渗漏影响使用；同时，起到抗浮作用，且为后期改造利用提供便利。

5.3.转换结构施工控制

大截面地梁施工前，先进行地梁支撑架的搭设，支撑架采用钢管扣件式双排立杆支撑架形式，钢管材质要求为Φ48*3.0，立杆间距2000*2000mm，水平杆间距为1800mm，地梁两侧立杆每隔4m设置一道抛撑，抛撑与立杆夹角45°~60°为宜，立杆顶端伸出地梁顶面≥1500mm。

超大截面地梁钢筋绑扎顺序：面筋→箍筋→底筋→腰筋；地梁与转换地梁的施工顺序：地梁→转换地梁。

支撑架的水平杆作为面筋架立点铺设面筋，面筋铺设完成后进行套箍，套箍顺序为由小及大、由内而外，箍筋需及时与面筋进行绑扎定位；箍筋施工完成后，开始插入地梁底筋并与箍筋绑扎；最后穿入地梁腰筋，并完成拉钩绑扎。

6.结论

本文从多隧道待穿区地下空间基坑支护、桩基布置、底板结构转换等设计与施工角度进行分析，总结了多隧道待穿区基坑支护形式的选择，在满足基坑施工安全的同时，方便后期盾构机穿越；研究桩基布置和底板转换结构的设计形式，在满足盾构穿越的同时，通过结构转换，又能得到适用的空间布局。为未来地铁待穿区地下空间设计与施工提供思路和经验。

参考文献

[1] 樊晓玲;双隧道施工对邻近已建隧道的影响研究[D];广西大学;2016年.

[2] 苗恩新、余健、高兴; 玻璃纤维筋（GFRP）在配合盾构穿越工程地下连续墙中的应用[J]. 建筑细部. 2019刊第15期5月（下）.