浅析多层地下结构跳空施工技术研究与应用

作者；郑晓敏

1  工程概况

地下结构跳空施工技术以上海瑞立文化商业广场商住办项目（14C地块）为依托，该项目总建筑面积209 296 m2，由14C-02、14C-03、14C-05、14C-06四个地块组成，其中14C-02、14C-05为第一期工程，也是此技术应用之处（图1）。

  整个项目自2013年4月18日开工，一期工程14C-05地块所在的5#、6#楼要求在2014年3月底进行结构封顶，5月开始正式售房，但按设计工况要求，B区第3层土方必须在A、C区底板完成之后开挖，极大地拖延了施工进度，且02、05地块为1个基坑，02地块底板完成时间较05地块晚1个月，严重制约着05地块的拆撑时间，种种因素导致工期非常紧张，按正常施工工序难以按时完成。

项目部成员多次商议并最终决定采用多层地下结构跳空施工技术，在不拆除支撑的情况下，从底板直接施工竖向结构至车库顶板，出±0.00 m后地上结构与地下结构同时施工。经与设计多次沟通，最终确定在6层地上结构完成前，将地下结构全部施工完毕，以满足整体受力要求(图2)。

2  技术路线

2.1施工流程

本工程因为工期紧，按照常规施工工艺进行施工无法满足工期要求。项目人员在研讨过程中提出了在不拆除支撑的情况下进行结构施工的可能性，经过项目人员的反复讨论，制订出了1套完整的、不拆除支撑施工地下结构的方案，即地下结构跳空施工技术。经过与设计、监理、施工等多方专家讨论，反复多次修改，再论证。最终确认的施工流程无需等待拆撑就可以施工地下结构，施工流程为：地块围护→第1、第2层土方→第3层A区、C区土方→5#、6#楼采用跳空施工至±0.00 m→5#、6#楼地上结构施工及支撑拆除→5#、6#楼地上结构施工及地下结构施工。

2.2技术方案

  在支撑梁绑扎的时候通过精确定位，在支撑和地下结构重叠的部分预留地下结构的竖向插筋，插筋两端露出的长度要满足锚固长度，并做好锚固钢筋的保护工作，防止施工过程中意外触碰发生变形。

  土方开挖完成之后，分块施工底板，主楼区域底板完成后在不拆除支撑的情况下施工地下结构，待达到支撑标高的时候将支撑上预留的插筋和地下结构绑扎的钢筋搭接或者焊接在一起，形成整体，并根据支撑周围的结构属性对支撑进行相应处理。

  待结构浇筑达到强度要求之后，利用人工进行支撑凿除，并根据支撑周围的结构属性进行相应处理和混凝土浇筑，混凝土选用高1个强度等级的微膨胀混凝土。

  待地下室顶板完成并达到设计强度之后，即可拆除第2道支撑，随后同时进行地上结构、地下结构、支撑拆除的施工。支撑拆除采用人工凿除，并根据支撑周围的结构属性进行相应处理和混凝土浇筑，混凝土选用高1个强度等级的微膨胀混凝土。此方案虽然增加了后期人工拆除支撑及结构修补人工费用，但可以缩短40 d的工期。

2.3关键技术

2.3.1水平支撑竖向结构预留预埋控制技术

  本技术要求2道支撑拆除之前越过地下室中楼板，将地下2层的竖向结构直接施工至±0.00 m，目前国内鲜有该做法的相关技术及课题，可借鉴经验几乎为零。考虑到支撑与主楼位置的大量重叠，过程中采用水平支撑竖向结构预留预埋控制技术来解决这一难点。

  将围护图中第1道支撑与地下1层竖向结构布置图进行精确叠加，确定重叠区域及尺寸，通过多次放线定位，在支撑上确定重叠区域，并在施作支撑过程中提前预留该位置插筋并进行焊接定位，插筋预留长度为伸出支撑梁顶及梁底各40d，在支撑浇筑完成后用布将插筋缠绕以防止被锈蚀，同时将插筋区域进行隔离，防止插筋被破坏，从而影响其力学性能。同理，对第2道支撑及地下2层竖向结构进行叠加并在第2道支撑上预留插筋。

  考虑到土方开挖之后由于基坑外侧土压力导致支撑承载力变形，尤其考虑到钻孔灌注桩各深度的变形特点，对在第1、第2道支撑标高处的支撑变形分别进行了提前计算，再结合多个项目基坑变形数据分析，将预测钻孔灌注桩的受压位移进行支撑方向的分解，插筋位置在图纸定位的基础上进行了相对应的偏移，以提高竖向钢筋预留的准确性，确保竖向结构最终成型质量。

  通过现场对最终成型的竖向结构质量及监测数据分析，该技术有效保证了其成型质量，尤其是对支撑变形的提前计算，与实际施工基本吻合，是本项目对该技术把控的一大亮点。

2.3.2间层后施工连接控制技术

  在研究水平支撑竖向结构预留预埋控制技术能保证竖向结构的垂直度及受力性能之后，解决后做中楼板与竖向结构的连接问题成为课题研究的重中之重。在保证其连接的受力性能之后，如何有效应对结构平整度、后期渗漏以及最大限度节约工期是3个有效切入点。

  在竖向结构施作过程中，精确测定中楼板标高，在其标高处施作长50 cm水平楼板，设止水钢板并预留40d的水平钢筋。再次对二道撑与中楼板进行叠加，画定中楼板不重叠区域，将该区域沿重叠区域收口1m，设止水钢板并预留40d水平钢筋，留设施工缝，在施工竖向结构时直接将该区域不重叠中楼板施作完成，保证结构成型质量并减少后期施工工程量。

在第2道支撑拆除后，支模将提前施工的未重叠区域中楼板与竖向结构边长50 cm的水平楼板进行标高复核后连接（图3、图4）。

2.3.3水平支撑与周边结构连接技术

本施工工艺的难点在于支撑周边结构不同，针对不同结构，处理方法也不同（图5）。

  1)支撑周边是墙板并和墙板垂直相交或斜向相交。这是最常见的情况，施工方式和预留洞口的施工方式相同。墙柱和支撑梁交界处要在支撑上预先预留插筋，待墙柱浇筑到一定高度之后，将预留的插筋调直，之后和墙柱的竖向钢筋进行连接，加上箍筋和拉筋之后固定喇叭口模板，并在交界处的支撑两边架设满堂钢管换撑，待混凝土达到强度之后，内部支撑采用人工拆除，外部支撑采用机械拆除，紧靠墙柱部分采用手工镐凿平。支撑预留插筋调直并和墙柱竖向钢筋连接，注意接头部分需相互错开。

2)支撑周边是墙板并和墙板重合相交。

  (1)当插筋预留位置准确的时候，此时处理方式就和上面垂直或斜向相交的处理方式相同。

  (2)当插筋预留位置不准确或没有预留插筋的时候，此时处理方式就是把重叠区域看成是一排连续的洞，分2次处理，第1次按长800 mm间隔处理，处理方式和垂直或斜向相交以及预留插筋不准确或者没预留的处理方式相同，待混凝土浇筑完成并达到强度之后处理剩下的支撑梁，第2次处理方式和第1次处理方式相同。

  (3)当支撑和竖向结构柱相交时，相交处要根据构造柱的大小设置相应的换撑柱，换撑柱达到强度要求之后处理相交部分，方法与墙体垂直相交处理方法相同，待洞口混凝土达到强度之后方可拆除换撑柱。

2.3.4误差偏移后补综合控制技术

  误差偏移后补综合控制技术适用于预留插筋处由于各种原因出现偏移或没有预留的情况，该技术能在保证质量和安全的前提下完成支撑和结构的后补工作。

1)支撑周边是墙板并和墙板垂直相交或斜向相交。当插筋出现小于3 cm的偏移时，先按照1:6的比例纠偏，之后用喇叭口模板浇筑混凝土；待上部墙体浇筑完成并达到75%强度之后，采用人工凿除1/3 - 1/2墙厚墙体，支撑上下各凿除300 mm；露出钢筋之后采用l0d单面焊将墙上下钢筋连接成一体，并采用高1个强度等级的微膨胀混凝土浇筑；待处理好的一侧混凝土达到50%以上强度之后，凿除喇叭口模板混凝土和另一侧1/3 - 1/2墙厚墙体，后期处理方式同垂直或斜向相交处理方式（图6）。当插筋没有预留或者偏离过远的时候，对于施工中为预留插筋的交界处，采用预留洞口的方式来处理，先在墙上预留洞口，洞口周边用厚50 mm泡沫隔离保护，防止混凝土和支撑接触，洞口处钢筋预先折弯，并在每个角布置2根斜拉筋，待墙体混凝土浇筑完成并达到强度要求之后凿除支撑，凿出折弯钢筋并调直，采用l0d焊接完成后采用喇叭口模板浇筑，混凝土强度比墙柱强度高1个等级（图7）。

  2)支撑周边是墙板并和墙板重合相交。此时因为涉及的结构区域比较多，为确保安全与质量，采用分批处理方式，分2次处理，第1次按长800 mm间隔做凿洞处理，处理方式和垂直或斜向相交以及预留插筋不准确或者不预留的处理方式相同，待混凝土浇筑完成并达到强度之后处理剩下的支撑梁，处理方式和第1次处理方式相同。

  此项技术涉及到多种偏位问题处理，为确保主体结构安全稳定，处理方式都充分考虑了结构换撑过程中的受力情况，现场需严格按照此技术要求进行实施。

3  结语

  在国内外的建筑行业，地上地下结构同时施工一直是个难题。逆作法施工在很多大型工程中也有运用，但是逆作法成本太高，加上上海地质情况复杂，本工程采用逆作法施工不切实际，所以，本工程采用了地下结构跳空施工技术，相对于逆作法节省了成本，施工难度也减小，同时还缩短了工期。

地下结构跳空施工技术相对于逆作法更加灵活，可以在有主楼的区域采用此方法，不是主楼的区域按照常规施工方法进行施工，节约成本。该技术的成功实施，为今后类似工程提供了借鉴。

4摘要：传统的多层地下结构施工通常采用逐层施工永久结构来代替临时支撑结构进行换撑的顺序施工，在基坑施工中常常以时间换空间，周期较长，不利于建造商尽快将投资转化成资产。而采用有水平临时支撑情况下的多层地下结构跳空施工技术，有效地解决了水平临时支撑与永久结构在时间和空间上的矛盾，缩短建造工期，同时主楼结构的提前形成稳固了基坑，减少了基坑后期变形。该技术具有较强的适用性，在项目应用中，取得了良好的社会效益和经济效益，可为类似工程的施工提供借鉴。