大型地下停车库综合施工技术——城市建筑密集区地下空间开发利用的新技术

第7卷增刊1地下空间与工程学报Vol．7 2011年10月Chinese Journal of Underground Space and Engineering Oct．2011大型地下停车库综合施工技术———城市建筑密集区地下空间开发利用的新技术*周蓉峰，马惠龄（上海市机械施工有限公司，上海200072）摘要：预制地下连续墙是近年新涌现的施工工艺，将其与盖挖法等施工技术相结合，运用到密集建筑群中进行地下空间的开发利用，通过华东医院二层地下停车库的工程实施，取得了良好的经济效益和社会效益。

关键词：预制地下连续墙；吊装工况；吊点设置；吊具；接头桩；盖挖法中图分类号：TU758文献标识码：B文章编号：1673－0836（2011）增1－1442–08Integrated Construction Technology of the Large Underground Parking Garage ———the new technology of underground space development and utilization in urban built-up areasZhou Rongfeng，Ma Huiling（Shanghai Mechanized Construction Co．Ltd，Shanghai200072，China）Abstract：The prefabricated underground wall construction is the emerging recently technology which has been combined with other construction technology such as cover excavation and applied to the urban built-up areas forunderground space development and utilization．Through the project implementation of the Huadong hospital，thismethod has gotten a good economic and social benefits．Keywords：prefabricated underground wall；hoisting working conditions；lifting point set；hoisting tools；joint pile；cover excavation1引言随着上海地区城市建设的发展，建筑密集区存在大量的地下停车库资源缺乏的问题。

如何利用密集建筑群中有限的地下空间，使得地下室面积尽可能大，同时在施工时对周边建筑物及环境产生的影响降到最小，成为在已有建筑群中进行地下空间开发利用所面临的重大问题。

目前常用的施工工艺是现浇地下连续墙作为基坑围护结构，此项施工技术具有施工噪声小、无震动挤压、施工作业程序易于掌握、施工速度快且对环境影响小等优点，但水下进行混凝土浇灌工序等因素不可避免造成程质量存在一些缺陷。

本文通过对现浇地下连续墙的构造、施工工艺等方面进行剖析，研究一种具有工厂化生产、现场装配式特点的预制式地下连续墙进行地下室基坑围护结构，并采用盖挖法等综合施工技术，在大型地下停车库工程中同时实施，取得了良好效果。

2预制地下连续墙技术2．1预制地下连续墙吊装技术以上海华东医院两层地下停车库工程为背景，通过对长20．5m、宽4m、厚780mm的预制地下连续墙的吊装工况进行分析，确定合理的制作方式、吊点设置位置等施工方案，确保墙体在施工阶段的受力、变形等控制值在规定范围内。

以标准幅为例，整个墙体分上下段不同配筋且迎坑面和迎土面的配筋也不同的形式，迎坑面纵向*收稿日期：2011-07-29（修改稿）作者简介：周蓉峰（1967-），女，上海人，本科，高级工程师，主要从事地基基础施工。

E-mail：zhourongfeng1014@163．com受拉钢筋上部14．1m 区域（称A 区）为Ф28@125、下部6．4m 区域（称B 区）为Ф20@125，而迎土面纵向受拉钢筋上部14．1m 区域为Ф20@125、下部6．4m 区域为Ф18@125。

为减轻墙体重量且不影响其受力和构造要求，将顶板、中板及底板区域的墙体设计为实体外，其余为空腔截面（见图1）。

图1标准幅墙体截面图Fig．1Cross section of normal wall slab综合考虑预制地下连续墙的受力状态，施工可分为制作、运输、吊装及使用等四个阶段。

其中：使用阶段的受力已经设计单位计算考虑；制作阶段，预制墙体4m 的幅宽全长完全处于坚实的场地上，应力相较于其它状态明显偏小；而运输阶段需将预制墙体水平起吊至运输车辆，到施工现场后需从车上水平起吊至相应堆场；吊装阶段需将预制墙体由水平状态转化为垂直状态入槽的垂直起吊过程。

通过分析，预制地下连续墙施工阶段将墙体的水平起吊和垂直起吊作为分析研究的施工吊装工况。

根据混凝土结构设计要求，分析预制地下连续墙的不同工况在自重荷载作用下的竖向变形、弯矩、应力值，验算吊预制地下连续墙所产生的裂缝宽度和受弯构件的最大挠度是否符合设计规范要求。

吊点数量是根据施工作业的可操作性和墙体的受力情况等因数综合考虑而确定。

对于20．5m 长的预制地下连续墙，考虑采用四点作为吊装点进行计算分析，即沿墙的长度方向设置两点，沿墙的宽度方向设置两点。

吊点位置是结合墙体的结构和吊装过程中墙体的受力情况确定。

沿墙的长度方向吊点设置，水平起吊的吊点分别设置在距墙体两端部约0．207L 的位置，即距端顶、端尾各4m 的位置（见图2）；而垂直起吊的吊点分别设置在墙体的顶端和墙体的底板实芯段（顶端下7．5m 处）（见图3）。

沿墙的宽度方向吊点对称设置，中心距为2．07m ，为墙体的实心部位。

采用MIDAS 有限元软件按板单元建立模型。

考虑到吊装时预制地下连续墙本身结构的强度，本图2水平起吊吊点示意图Fig．2Lifting points for horizontallift图3垂直起吊吊点示意图Fig．3Lifting points for vertical lift次分析荷载在预制墙体本身自重的基础上乘以1．3倍的分项系数。

预制地下连续墙吊装状态不断变化，分析了预制地下连续墙水平吊起时的工况和垂直起吊时与水平面的夹角为0ʎ、20ʎ、30ʎ、90ʎ四种工况，其中前三种工况预制地下连续墙底端始终未离开地面，第四种工况为地下连续墙竖直吊起底端离开地面。

根据计算结果，将各工况在自重荷载作用下的竖向变形、弯矩、应力值以及受力情况汇总（见表1）。

表1分析结果汇总Table 1Summary of analysis results 计算模型工况弯矩（kN ·m /m ）竖向变形（mm ）钢索受力（kN ）结构应力（MPa ）水平起吊0ʎ－187．52．3354．31．6垂直起吊0ʎ－464．512．4199．44．620ʎ－479．312．9191．54．730ʎ－460．411．7186．94．590ʎ－43．30．373010．98由上表可知：预制地下连续墙在吊装时所产生的弯矩、应力及竖向变形值在吊装过程中，呈先增大后减小的趋势。

当预制地下连续墙被竖直吊起时，弯矩、变形值最小，在吊点周围产生应力集中。

根据《混凝土结构设计规范》要求，取各工况34412011年增刊1周蓉峰：大型地下停车库综合施工技术在自重荷载作用下产生的最大弯矩值，计算所得吊装预制地下连续墙时所产生的裂缝宽度见表2。

表2裂缝宽度Table2Width of crack计算模型部位最大弯矩（kN·m/m）裂缝宽度（mm）裂缝控制限值（mm）是否满足要求水平起吊垂直起吊A区187．50．040．2是B区－1700．0350．3是A1区－370．50．0760．2是A2区－479．30．120．3是B区－458．40．50．3否根据墙体在地下结构中所处的环境，裂缝控制值有所不同，即根据预制地下连续墙在围护结构中所处的位置不同而取相应的控制值。

结合本工程，预制地下连续墙的A1区为基坑基础底板上表面至基坑顶面的距离，应取一类环境下的一级裂缝控制值0．2mm为限值。

而A2和B区为预制地下连续墙埋入土体的部分，可取一类环境下的三级裂缝控制值0．3mm为限值。

基于以上计算结果和分析，垂直起吊时的B 区所产生的裂缝宽度超过规范要求，因此应通过增大该区受拉区钢筋截面面积的方式来减小裂缝的宽度，使其满足规范的要求。

实施时，将B 区纵向受拉钢筋调整为Ф25@125，其计算结果见表3。

表3调整后的计算结果Table3Calculation results after regulation部位最大弯矩（kN·m/m）裂缝宽度（mm）裂缝控制限值（mm）是否满足要求B区－458．40．220．3是根据《混凝土结构设计规范》要求，取各工况在自重荷载作用下产生的最大竖向变形值与规范所规定的挠度限值进行比较，计算结果见表4，表明各模型所产生的竖向变形满足规范要求。

表4最大竖向变形值与挠度限值Table4Max vertical deformation and deflection limit计算模型构件最大跨度（m）最大变形（mm）挠度限值（mm）是否满足要求水平起吊12．52．341．7（31．2）是垂直起吊1312．943．3（32．5）是注：括号内的数值适用于使用上对挠度有较高要求的构件。

通过上述分析，制定了预制地下连续墙的吊装方案。

由于首次起吊超长、超重的预制墙体，又深入研究了吊装索具。

2．2特殊吊具的设计根据预制墙板的重量和吊装工艺，针对吊具进行研究，确保吊具既满足吊装过程中两个方向（水平力和垂直力）的受力要求，又满足起吊翻转时墙板混凝土不受损坏，同时考虑经济实用。

综合上述因素，设计了一种专用吊具———可拆卸式螺栓，在墙板的制作阶段先预埋吊具的埋件，考虑墙板制作是叠置的，所以水平埋件上表面必须与预制墙面平齐，再制作工具式吊攀，吊装时用螺栓连接，使用后可拆卸重复再用。

2．2．1埋件设计预制墙墙体共有8个埋件，6个在水平面内，2个在顶部，水平面内有4个是运输用水平起吊埋件，另2个与顶部埋件组成墙体翻转用垂直起吊埋件，都采用螺孔吊装形式，即用螺栓与吊具连接。

由于预制地下连续墙内部大部分是空心的，而埋件必须放在实心体内，但实体厚度只有40mm不能满足要求，故在埋件周围加大实体混凝土厚度，使其扩大到92mm（见图4）。

预制墙顶部两个埋件由于受二个方向的拉力和弯矩，而预制墙的厚度仅有780mm，特别是翻转时的受力，会使其顶部混凝土损坏，所以在两个方向都有锚筋，在厚度方向再加钢板以提高抗拉能力，并在离埋件周围430mm 内做成混凝土实心体，以保证吊装时不损坏构件。