福州海峽奧體中心游泳館比賽池、練習(xí)池、跳水池高差較大，基坑土質(zhì)主要是深厚流塑淤泥層，采用SMW工法樁圍護(hù)及l(fā)層圓形鋼筋混凝土內(nèi)支撐?？紤]時(shí)空效應(yīng)，土方采取對稱均衡分層分段開挖，較好保護(hù)比賽池土臺原狀土，有效控制基坑變形，確?；邮┕ぐ踩?，實(shí)現(xiàn)快捷施工。

　　1.工程概況

　　福州海峽奧體中心為2015年全國首屆青運(yùn)會主賽場,位于福州市福灣路，由體育場、體育館、游泳館、網(wǎng)球館、商業(yè)中心等組成，工程總用地面積80.54hm2。游泳館位于整個(gè)奧體中心場地的西北端，東側(cè)與體育館、網(wǎng)球館相鄰，外輪廓為三段不同心圓弧兩兩相切圍合而成的似“水滴”形，福州海峽奧體中心效果如圖1所示。游泳館長210m，最寬處90m。內(nèi)設(shè)比賽池(50m×25m)、訓(xùn)練池(50m×16m)、跳水池(25m×25m)，布置如圖2所標(biāo)。

　　2.工程地質(zhì)條件

　　工程場地為典型淤泥軟土層，勘察報(bào)告揭示地質(zhì)情況，土層及平均厚度自上而下為：

　?、俑矊?.45m;

　　②粉質(zhì)黏土1.53m;

　?、埏柡?、流塑淤泥8.26m;

　　④粉質(zhì)黏土7.26mm;

　?、蒿柡土魉苡倌噘|(zhì)土7.05m;

　?、奚百|(zhì)黏土5.12m;

　　⑦殘積砂質(zhì)黏性土6.68m;

　?、嗳L(fēng)化花崗巖5.49mm;

　　⑨砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖12.72m;

　?、馑閴K狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖16.88m。

　　基坑支護(hù)采用SMW工法樁，樁長21m，樁端持力層為④粉質(zhì)黏土層，立柱樁端持力層為⑨砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層。場地穩(wěn)定水位埋深0.2—16.70m，水位呈季節(jié)性升降。

　　3.工程難點(diǎn)

　　3.1基坑支護(hù)

　　游泳館使用功能獨(dú)特，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。跳水池坑底標(biāo)高一7.200m，跳水池污水處理機(jī)房坑底標(biāo)高一7.900m，地下室其他配套用房坑底標(biāo)高一6.600m，比賽池坑底標(biāo)高一4.100m、練習(xí)池坑底標(biāo)高一3.100m，基坑各部分深淺不一，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)及施工難度大。

　　基坑支護(hù)采用SMW工法及鋼筋混凝土內(nèi)支撐的支護(hù)形式，施工工序多，工藝復(fù)雜，基坑邊線呈不規(guī)則圓弧狀，施工難度大。

　　3.2原狀土保護(hù)

　　比賽池、練習(xí)池及跳水池結(jié)構(gòu)底板設(shè)計(jì)直接由原狀土受力，體量大、荷載重，基坑各部位深淺不一，按設(shè)計(jì)標(biāo)高開挖后，將會形成坑中臺、臺中坑及坑中坑的工況。比賽游泳池結(jié)構(gòu)底標(biāo)高一4.100m，周邊坑底標(biāo)高一6.900m，比賽池內(nèi)周坑壁由4排西850mm@600mm無筋水泥攪拌樁土體加固，垂直高差2.8m，挖土及結(jié)構(gòu)施工中土臺保護(hù)難度大。

　　3.3基坑變形控制

　　福州軟土地區(qū)淤泥層深厚，土體流動性大，側(cè)壓力大，基坑施工的分區(qū)分塊不同步及環(huán)境多變，基坑變形控制難度大。

　　3.4快速高效施工難

　　福州海峽奧體中心為重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，要在短時(shí)間內(nèi)快速完成施工任務(wù)，經(jīng)過圍護(hù)樁及支撐結(jié)構(gòu)施工、土方開挖、地下室結(jié)構(gòu)施工、坑外土方回填、支撐拆除及型鋼回收等諸多工序，施工工期緊迫，實(shí)現(xiàn)高效快速施工難度大。

　　4.施工技術(shù)及措施

　　4.1支護(hù)方案選擇

　　1)練習(xí)池基坑較淺，安排在地下室基坑施工完成后進(jìn)行。

　　2)為了給地下室施工創(chuàng)造更大工作面，對比賽池土臺原狀土進(jìn)行保護(hù)，采用圓形內(nèi)支撐。

　　3)基坑支護(hù)采用剛度較好的SMW工法樁圍護(hù)及1道鋼筋混凝土內(nèi)支撐，基坑外周邊10m土體面降低至一3.100m非地下室部分的承臺底，減少基坑支護(hù)施工時(shí)間以及結(jié)構(gòu)施工需要的換撐與拆除技術(shù)間歇時(shí)間。

　　4)比賽池周邊設(shè)置4排西850mm@600mm，長10m水泥攪拌樁，對基坑內(nèi)壁土體進(jìn)行加固，如圖3所示。

　　4.2 SMW工法樁及水泥攪拌樁

　　1)本工程圍護(hù)采用SMW工法樁，4排西850mm@600mm 水泥攪拌樁長21 m，內(nèi)插H型鋼HN700×300×13×24。

　　2)沿支護(hù)樁鋪設(shè)12m寬800mm厚的渣土道路，SMW工法樁及水泥攪拌樁按要求施工。

　　3)根據(jù)坐標(biāo)基準(zhǔn)點(diǎn)，計(jì)算出圍護(hù)中心線角點(diǎn)坐標(biāo)，精確定位圍護(hù)中心線。

　　4)沿圍護(hù)樁中心線方向開掘槽寬約1.0m，深度1.0～1.2m溝槽。

　　5)垂直溝槽方向放置2根200mm×200mm，長2.5m定位型鋼。沿平行溝槽方向放置2根300mm×300mm、長約8—12m定位型鋼，采用H型鋼定位卡。攪拌樁用套打法，樁中心距600mm。定位型鋼間距1 200mm，用紅油漆做好標(biāo)記準(zhǔn)確定位。

　　6)在樁機(jī)上焊接半徑為5cm的鐵圈，10m高處懸掛線錘，用經(jīng)緯儀校直鉆桿垂直度。攪拌樁機(jī)移到作業(yè)位置后，調(diào)整樁架垂直度，控制在0.5%以內(nèi)。

　　7)搭建好拌漿施工平臺及水泥庫，水泥采用Pc32.5R復(fù)合硅酸鹽水泥，水泥漿液水灰比控制在1.5～2.O，水泥摻入量為20%(質(zhì)量)。

　　8)根據(jù)土質(zhì)情況調(diào)整速率，放松卷揚(yáng)機(jī)使攪拌頭自上而下切土拌合下沉，直到鉆頭下沉鉆進(jìn)至樁底標(biāo)高。鉆桿在下沉和提升時(shí)均需注入水泥漿液，每次下降噴漿60%，提升噴漿40%。鉆進(jìn)速度控制在0.5～1m/min，提升速度控制在1～2m/min，連續(xù)均勻注入拌制好的水泥漿液，鉆桿提升完畢水泥漿液全部注完。

　　9)型鋼插入前涂刷隔離劑，有利于拔出回收。

　　10)水泥攪拌樁施工完畢，型鋼樁插入前在距型鋼頂端0.2m處開1個(gè)孔徑約8cm吊裝孔，并在此處型鋼兩面加焊厚度≥12mm的加強(qiáng)板，汽車式起重機(jī)吊放H型鋼樁。H型鋼接長采用10mm厚鋼板雙面拼焊，焊縫均為坡口滿焊。

　　4.3支撐梁施工

　　1)在一3.900m混凝土墊層面鋪設(shè)1層瀝青油氈后開始綁扎支撐梁鋼筋，防止今后梁底混凝土與泥土黏結(jié)。

　　2)外圍H型鋼與混凝土接觸面用滌綸棉包裹作為隔離層，防止混凝土與H型鋼黏結(jié)。

　　3)支撐梁施工關(guān)鍵是控制好支撐梁相交節(jié)點(diǎn)及H型鋼與圍護(hù)梁節(jié)點(diǎn)的鋼筋綁扎施工質(zhì)量，支撐梁如圖4所示。

　　4.4基坑土方開挖

　　基坑土方開挖考慮時(shí)空效應(yīng)，根據(jù)基坑的特點(diǎn)，依據(jù)對稱平衡原則分塊分層開挖，然后再確定各單元的施工參數(shù)如每步開挖的空間尺寸、開挖時(shí)限、支撐時(shí)限、支撐預(yù)應(yīng)力等。技術(shù)要點(diǎn)是沿規(guī)定的開挖次序逐段開挖，在每個(gè)開挖段中分層分小段開挖，做好基坑排水，減少基坑暴露時(shí)間。每層先對稱開挖四周土方，然后再開挖中間土方，使支護(hù)結(jié)構(gòu)均勻受力。

　　4.4.1土方開挖順序

　　1)支撐梁范圍內(nèi)，由自然地面開挖至一3.900m冠梁底，進(jìn)行支撐梁施工。

　　2)在支撐梁施工期間，開挖基坑周邊10m非地下室部分，承臺底一3.100m平臺進(jìn)行硬化處理。

　　3)開挖支撐梁底面至地下室筏板底面，主要是大面積開挖。

　　4)開挖筏板底面標(biāo)高以下局部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)土方，如跳水池底、污水處理底、承臺底等。土方開挖順序如圖5所示。

　　4.4.2基坑土方開挖方法

　　土方采取分層對稱開挖的方法，由基坑四周向中間推進(jìn)，退挖路線如圖6所示。

　　1)周邊支撐梁網(wǎng)格較密，先用機(jī)械挖除支撐梁網(wǎng)格以下2m的土方，便于支撐梁以下的后續(xù)土方開挖。

　　2)土方由兩側(cè)往兩出土口方向退挖，挖出來的土方隨挖隨運(yùn)，不在場地堆積。

　　3)本工程流塑狀態(tài)淤泥層深厚，淤泥土體軟滑，運(yùn)土車輛無法開到坑底，淤泥場地堆積會增加土側(cè)壓力，邊坡容易造成流動性坍塌。為減少原土體結(jié)構(gòu)破壞，基坑淤泥采用3臺挖土機(jī)接力法開挖。l臺在地表，2臺在基坑不同標(biāo)高的臺階上，相鄰2臺挖土機(jī)的回轉(zhuǎn)半徑在工作搭接范圍內(nèi)，邊挖邊向上傳遞，由地表最上l臺挖土機(jī)裝車，用自卸汽車運(yùn)走。挖土機(jī)用墊鋼板行走移動，防止機(jī)械下陷，如圖7所示。

　　4)土臺側(cè)面土方開挖 土臺四周邊6m附近土方采取縱挖法，嚴(yán)禁挖鏟破壞水泥攪拌樁土體。

　　4.5土臺原狀土保護(hù)

　　1)土方開挖過程中的保護(hù)

　　土方隨挖隨運(yùn)，不在場地堆積，以減少土體的堆載，避免土臺內(nèi)部淤泥過載受壓，將周邊水泥攪拌樁擠壓破壞。嚴(yán)禁運(yùn)土車輛在土臺上行駛，使土臺土體免受碾壓及擠壞。土臺周圍土方開挖采用對稱、均衡、分層開挖，使土臺周邊受擠壓力釋放均衡，避免應(yīng)力集中或局部碾壓。

　　2)結(jié)構(gòu)施工中的保護(hù)加強(qiáng)措施

　　底板結(jié)構(gòu)由后澆帶分為12區(qū)塊。各區(qū)塊施工有先后，結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求有快慢，各區(qū)塊的支撐拆除不一定同步。支撐拆除過程中，坑外流塑狀淤泥側(cè)壓力，將在地下室底板板塊中傳遞，比賽池土臺容易受到剪切破壞，各區(qū)塊后澆帶加強(qiáng)措施整體傳力。

　　4.6支撐梁拆除

　　地下室底板及傳力帶混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定強(qiáng)度，才能開始拆除支撐，采用機(jī)械破碎法快速拆除。

　　1)在混凝土支撐梁上架設(shè)8塊150mm×750mm×12 000mm鋼箱梁，作為拆除機(jī)械操作平臺，如圖8所示。

　　2)支撐梁拆除前，在支撐梁垂直下方底板外擴(kuò)3m滿鋪廢舊輪胎，上蓋膠合板，以防止混凝土碎塊砸壞底板結(jié)構(gòu)，如圖9所示。

　　3)每個(gè)格構(gòu)柱跨內(nèi)支撐梁破碎完后，鎬頭機(jī)退移到下一跨繼續(xù)作業(yè)。

　　4)采取從一端到另一端順向逐根破碎拆除，整跨支撐梁破碎后方可割除鋼筋。

　　5)由9m超長臂的挖土機(jī)在基坑一3.100m平臺處沿著基坑靠邊開行，將混凝土碎塊鉤運(yùn)到自然地面的自卸汽車上運(yùn)走。

　　4.7基坑變形監(jiān)測

　　圓環(huán)內(nèi)撐支護(hù)的特點(diǎn)是整體性強(qiáng)，坑邊土體側(cè)壓力通過斜撐傳遞給內(nèi)圓環(huán)梁承擔(dān)，內(nèi)撐梁承受內(nèi)力較大。基坑支護(hù)的安全穩(wěn)定，既要關(guān)注基坑側(cè)壁的局部破壞，又要重點(diǎn)防范內(nèi)撐梁的拉壓破壞而導(dǎo)致支護(hù)系統(tǒng)的整體破壞。本工程為一級基坑，設(shè)置監(jiān)測項(xiàng)目及監(jiān)測點(diǎn)有：

　　①基坑頂部水平位移監(jiān)測12個(gè)點(diǎn);

　?、诨禹敳控Q向位移監(jiān)測12個(gè)點(diǎn);

　　③圍護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)土體深層水平位移監(jiān)測10個(gè)點(diǎn);

　?、芰⒅轿灰票O(jiān)測15個(gè)點(diǎn);

　　⑤立柱沉降監(jiān)測15個(gè)點(diǎn);

　?、薜叵滤槐O(jiān)測7個(gè)點(diǎn);

　?、咧瘟簯?yīng)力監(jiān)測14個(gè)點(diǎn)。

　　5.實(shí)施效果

　　1)考慮時(shí)空效應(yīng)，根據(jù)基坑的形狀，依據(jù)對稱平衡原則分塊分層，比賽池原狀土體保護(hù)較好。

　　2)接力開挖法對深厚流動淤泥開挖快速有效，可減少淤泥在場地堆積發(fā)生滑坡事故，減弱挖土機(jī)械在淤泥層頻繁移動引起軟土結(jié)構(gòu)破壞。

　　3)監(jiān)測結(jié)果表明，本工程基坑施工方法得當(dāng)，基坑變形控制在預(yù)警值之內(nèi)，第25次支撐梁應(yīng)力(監(jiān)測點(diǎn)位置見圖6)監(jiān)測結(jié)果如表1所示。

　　表1所示施工工況為北側(cè)、南側(cè)支撐梁底下正進(jìn)行底板施工，其他側(cè)支撐梁已開挖至底，中間部分正在開挖。由表1可知，該監(jiān)測項(xiàng)目各項(xiàng)數(shù)據(jù)均未超預(yù)警值，滿足設(shè)計(jì)要求。

　　4)本工程常規(guī)施工需要設(shè)置2道水平支撐，經(jīng)方案優(yōu)化后只設(shè)1道支撐，既節(jié)約工程費(fèi)用，又節(jié)省了工期。水平支撐采用機(jī)械破碎快速拆除法，基坑施工工期較常規(guī)做法提前了1個(gè)半月，為工程后續(xù)施工爭取到更多時(shí)間。