摘要：城市中心里越來越多的建筑物需要被拆除新建，這類建筑物周邊往往地下市政管線復(fù)雜，建筑群密集，有的建筑物附近存在文物古跡。本文講述北京市王府井大飯店改造工程，采用既有地下結(jié)構(gòu)外墻配合暗柱及預(yù)應(yīng)力錨桿的基坑支護形式，在保證深基坑穩(wěn)定性的同時，縮短工期，降低成本，同時將基坑支護對周邊的建筑、市政管線和文物古跡的影響降到最低。
一、工程概況
王府井大飯店改造工程總建筑面積44435m2。本工程改造需要拆除西區(qū)的半地下停車場結(jié)構(gòu)，然后在該處新建符合要求的地下車庫。西區(qū)新建地下停車庫基坑尺寸120m×65m，基坑深度10.770m。原半地下停車場基礎(chǔ)底板底標高－7.600m，地下2層，地下外墻400mm厚，新、舊基底高差約3m。
基坑底部為粉質(zhì)黏土和黏質(zhì)粉土，承壓含水層分別埋深在17.70～18.60m段和26.10～27.20m段，周邊情況復(fù)雜，原半地下停車場南側(cè)外墻與建筑紅線距離最近不足1m，空間狹小，交通不便。外墻外側(cè)存在需要保護的古樹、古建筑及埋深約1.0m的熱力管線，施工期間要保證該熱力管線的安全運行;同時，原地下結(jié)構(gòu)外墻外側(cè)存在舊支護樁，其位置情況難以準確掌握。
二、基坑支護重點、難點及方案選用
1)本工程位于繁華城區(qū)，基坑南側(cè)緊鄰用地紅線和黃土崗胡同，施工場地極為狹小，護坡樁成樁設(shè)備無法進入施工區(qū)域，復(fù)合土釘墻無放坡空間。
2)基坑周邊環(huán)境復(fù)雜，原半地下停車場南側(cè)外墻外側(cè)存在需要保護的古樹、古四合院會所和埋深約1.0m的熱力管線，且施工期間必須保證該熱力管線的安全運行。若是按常規(guī)工藝進行護坡，容易造成周邊管線破壞和文物破壞。
3)原地下結(jié)構(gòu)外墻外側(cè)存在舊支護樁，原有的舊支護樁錨入地下深度不夠，不足以滿足本工程需要。在該部位重新施工新的支護樁，工期長、造價高，且會造成對市政管線、古樹根部和古建筑的破壞。
4)基坑周邊緊鄰居民樓，采用常規(guī)的支護樁和土釘墻會造成揚塵、噪聲等環(huán)境破壞，對周邊居民影響較大�？紤]到以上所述的制約因素，該處基坑支護結(jié)構(gòu)不適合選用傳統(tǒng)的樁錨和復(fù)合土釘墻支護技術(shù)。
為解決上述問題，本工程創(chuàng)新采用保存既有地下外墻結(jié)構(gòu)，并在原有外墻結(jié)構(gòu)上設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨桿的基坑支護技術(shù)。由于基底土質(zhì)較好，在外墻下部分段開挖土體，并設(shè)置型鋼混凝土柱作為新建地下車庫下部3m的支護結(jié)構(gòu)。這種基坑支護方式充分利用原有結(jié)構(gòu)，既可以保證基坑邊坡的穩(wěn)定，又可以減小對基坑周邊的擾動，從而確保周邊管線、古樹和古建筑的安全，同時還能做到綠色節(jié)能。
三、基坑支護設(shè)計
本工程基坑南側(cè)邊坡支護保留原有的地下結(jié)構(gòu)外墻，墻體厚度400mm，設(shè)計支護形式如圖1所示。
圖1 基坑支護形式剖面
保留的地下結(jié)構(gòu)外墻上共設(shè)置2道預(yù)應(yīng)力錨桿，墻體下的暗柱上設(shè)置1道預(yù)應(yīng)力錨桿。
其中，地面下2.50m位置設(shè)置第1道錨桿，水平間距1.6m，錨桿孔徑為150mm，錨桿長度為16.0m，其中自由段長為5.0m。錨索選用3束1860級預(yù)應(yīng)力鋼絞線，傾角為15°，錨孔內(nèi)常壓灌注水灰比為0.5的水泥漿，漿體強度不低于M20，錨桿設(shè)計抗拔力335kN，鎖定力250kN，承壓板300mm×250mm×20mm；
在地面下5.00m位置設(shè)置第2道錨桿，其材料和預(yù)應(yīng)力參數(shù)同第1道錨桿；地面下7.50m位置設(shè)置第3道錨桿(置于暗柱上)，水平間距1.6m，錨桿孔徑為150mm，長度為14.0m，其中自由段長為5.0m，錨索選用2束1860級預(yù)應(yīng)力鋼絞線，傾角為15°。錨桿設(shè)計抗拔力285kN，鎖定力200kN。錨桿注漿施工采用二次高壓劈裂注漿工藝，注漿壓力控制在0.2～0.5MPa。
在保留的地下結(jié)構(gòu)墻體下設(shè)置型鋼暗柱支撐，型鋼暗柱尺寸400mm×400mm(同墻厚)，高3.5m，置于保留的地下結(jié)構(gòu)墻下，水平間距0.8m，下部嵌入基底0.5m，柱身混凝土采用噴射混凝土，強度等級C20，保護層厚50mm。暗柱內(nèi)型鋼采用I22b，型鋼上端與保留的結(jié)構(gòu)墻體鋼筋進行焊接。
四、基坑支護
4.1既有地下結(jié)構(gòu)外墻與待拆除結(jié)構(gòu)的切割分離階段待拆除結(jié)構(gòu)原功能為車庫，框架結(jié)構(gòu)，此處分離線用作原結(jié)構(gòu)外墻與其梁板分割依據(jù)，以確保拆除時不會對原結(jié)構(gòu)墻造成破壞或者損壞，設(shè)置2條分離線，間距約為0.5m，即2條分離線間的結(jié)構(gòu)梁板部分隨分割拆除，如圖2所示。
圖2 既有結(jié)構(gòu)墻體與結(jié)構(gòu)板的分割線
4.2預(yù)應(yīng)力錨桿施工階段
預(yù)應(yīng)力錨桿的施工要與原半地下車庫的拆除互相配合。拆除地下1層結(jié)構(gòu)后，進行第1排預(yù)應(yīng)力錨桿施工;拆除地下2層結(jié)構(gòu)后，進行第2排預(yù)應(yīng)力錨桿施工;完成基坑3m深度范圍的土方開挖和暗柱施工后，進行第3道預(yù)應(yīng)力錨桿施工。
4.2.1成孔試鉆
成孔時，應(yīng)結(jié)合周邊管線布置，避開熱力管線可能位置，進行試鉆。試鉆時，嚴格控制鉆孔速度，通過鉆頭的振感和聲音，判斷成孔效果。鉆入4m無障礙物，則該孔可用;若有障礙物，則避開這一高度及位置，重新試鉆。
4.2.2注漿
采用高壓專用注漿泵，下套管2次劈裂注漿。漿液采用水灰比0.50～0.55的素水泥漿，現(xiàn)場邊攪拌邊灌注，必要時可加入一定量的外加劑(如膨脹劑)。注漿時孔口端部應(yīng)進行封口。每天做1組水泥漿試塊。
4.2.3錨頭制作
錨桿施工完畢后，進行錨頭安裝。注意加工墊板的坡度，保證坡度與錨桿角度相適應(yīng)。對于原結(jié)構(gòu)墻上的錨桿僅采用承壓板加墊塊的形式，承壓板300mm×250mm×20mm。
4.3暗柱施工階段
暗柱施工時，為了保持支護過程中既有結(jié)構(gòu)外墻的穩(wěn)定性，墻體下暗柱不宜同時施工。本工程將暗柱施工分為3個區(qū)域(見圖3)，先進行兩邊部分(A區(qū)和C區(qū))的暗柱施工，待施工完成后再進行中間部分(B區(qū))的暗柱施工。
圖3 暗柱施工區(qū)域劃分
暗柱施工土方開挖采取跳挖施工，每段土方開挖寬度不超過3.0m，每步開挖深度不超過1.0m。工作面開挖后，依據(jù)設(shè)計尺寸及間距，人工開挖暗柱溝槽，暗柱溝槽開挖后根據(jù)土層情況可采取預(yù)錨噴處理及局部插筋補強，以保證土體穩(wěn)定。暗柱施工完成后，面層綁扎Φ6.5@250×250鋼筋網(wǎng)，錨噴50mm厚C20混凝土面層。
4.3.1鑿除舊墻體
在擬開挖暗柱的土坡面上放暗柱輪廓線，暗柱上部與墻體交接處0.4m范圍內(nèi)，鑿除舊墻體部分混凝土，鑿出墻體鋼筋與暗柱槽鋼焊接。
4.3.2柱身制作
溝槽加固后馬上放置工字鋼，工字鋼上端與下端配合[22]，對墻體鋼筋與暗柱內(nèi)槽鋼進行焊接連接，保證每根有4根墻體鋼筋與槽鋼焊接，以保證下部暗柱對舊墻體的有效支撐。柱下部嵌固入基底0.5m，柱身采用噴射混凝土噴注而成，混凝土強度等級為C20。
4.3.3暗柱間土維護
人工清除暗柱間土，約露出1/2暗柱，待土清除干凈、平整后，立即綁扎Φ6.5@250×250鋼筋網(wǎng)，如圖4所示。在相鄰兩根暗柱內(nèi)側(cè)柱身上用鉆頭打引導(dǎo)孔，孔中打入Φ14鋼筋或膨脹螺栓M12，Φ14鋼筋插入深度≥10cm，Φ14鋼筋或膨脹螺栓與橫向壓筋焊接牢固，同時整個鋼筋網(wǎng)面按0.5m×0.5m間距釘入Φ6.5U形筋，通過橫向壓筋及U形筋將整個鋼筋網(wǎng)面壓平。暗柱間噴混凝土厚度為50mm，強度等級為C20。
圖4 暗柱間土維護示意
五、基坑監(jiān)測要點
5.1監(jiān)測點設(shè)置
邊坡的水平、豎向位移監(jiān)測點應(yīng)沿既有結(jié)構(gòu)外墻墻頂布置，周邊中部及陽角處應(yīng)布置監(jiān)測點，如圖5所示。監(jiān)測點水平間距宜≤15m。水平和豎向位移監(jiān)測點宜為共用點。深層水平位移監(jiān)測點宜布置在基坑周邊的中部、陽角處及有代表性的部位，監(jiān)測點間距宜為20～50m，每邊監(jiān)測點數(shù)目不應(yīng)少于1個。錨桿內(nèi)力監(jiān)測采用專用測力計，監(jiān)測點應(yīng)選擇在受力較大且有代表性的位置，基坑每邊中部、陽角處宜布置監(jiān)測點，監(jiān)測點數(shù)量應(yīng)為該層錨桿總數(shù)的1%～3%，并應(yīng)≥3根。各層監(jiān)測點位置應(yīng)在豎向上保持一致。
圖5 監(jiān)測點布置
5.2邊坡變形監(jiān)測報警值及控制值
按照《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》GB50497—2009，結(jié)合類似工程經(jīng)驗，本工程基坑側(cè)壁安全等級為一級，開挖過程中控制護坡坡頂水平位移預(yù)警值為1.5‰H、控制值為2‰H;垂直位移均以30mm作為變形控制值。原結(jié)構(gòu)墻作基坑支護剖面水平位移預(yù)警值為15mm，控制值為20mm;垂直位移控制值為30mm，當(dāng)坡頂位移超過報警值時應(yīng)及時預(yù)警，并按照應(yīng)急預(yù)案采取二級應(yīng)急措施進行處理;當(dāng)坡頂位移超過控制值時，需按照應(yīng)急預(yù)案采取一級應(yīng)急措施進行處理。
圖6 地下室施工工況
4)利用地下室永久結(jié)構(gòu)樁基、鋼管柱及地下室梁板作為塔式起重機基礎(chǔ)，將塔式起重機基礎(chǔ)直接放置在地下室頂板上。
5)應(yīng)用地下連續(xù)墻外置滲水排水系統(tǒng)，解決了地下連續(xù)墻與內(nèi)襯墻之間滲漏水問題
