深基坑悬体内嵌装配式管片安装技术研究（1）

在地下车库竖井的建造中，戴连双等通过预制拼装式技术，完成较浅层地下车库基坑衬砌施工；康增柱等采用“装配式+自下沉沉井”技术，在基坑顶部安装预制管片，在基坑底部继续开挖，逐步下沉，完成装配式沉井建造；姜弘等利用竖井掘进机结合预制自动下沉式混凝土管片完成沉井式停车场竖井衬砌。上述竖井的衬砌施工都是沿一个方向逐步施工至整体完工的，未涉及初步完工后底部延深开挖衬砌的问题。另外，在竖井的衬砌施工中，多用到滑模技术，滑模技术可实现自下而上的竖井衬砌施工，为解决竖井自下而上一体衬砌提供了方案。但其施工污染严重、噪声大，因此多用于公铁路通风竖井施工。本研究依托某地下车库工程，在已衬砌的竖井底部延深开挖，在其底部安装衬砌管片。施工工况特殊，环境复杂，针对性地设计嵌入式安装衬砌方案与工艺装备，避开顶部结构，完成底部悬体内嵌管片 安装。

1 工程概况

某地下车库工程，设计深度为30m，直径为20m，采用常规掘进方式，开挖后锚网湿喷混凝土初次支护，逐层开挖至–30m。然后自下而上逐层安装钢结构衬砌管片，安装完成后，在钢结构管片与初期支护毛洞之间的区域（以下简称“回填区”）填充混凝土进行二次衬砌。

该工程钢结构管片衬砌完成后（至标高±0.000），因功能需求变更，将该地下车库深度变更为40m。施工现场在已安装管片的回填区浇筑混凝土填充，使现有钢结构管片与围岩形成整体支撑，混凝土充分凝固后，在已有–30.000m基础上继续开挖至标高–40.000m，如图1所示。因工程施工需求，底部仍使用钢结构管片进行衬砌，本研究针对基坑底部嵌入式管片安装衬砌中的困难展开讨论并设计施工方案，完成–40.000~–30.000m标高范围内的管片安装，并与顶部管片精准对接。

图1 施工工况示意

后续施工存在以下困难。

（1）底部管片的衬砌施工需将管片自下而上逐层嵌入至上下层已安装的管片之间，由于–30.000~±0.000m标高范围内管片已衬砌完毕， –40.000~–30.000m标高范围内管片为悬空内嵌式安装结构，采用行车直接安装时，行车移动范围受顶部已衬砌管片影响大，且单块管片重达10t以上，管片直接吊至既定位置难度大，嵌入式管片定位要求高、吊装安全风险大。（2）底部管片与顶部管片对接处存在间隙与错台。经测量，–30.000m标高处的管片底面略有倾斜，后续管片对接存在困难。 

2底部管片衬砌

针对现场施工状况与施工条件，结合已有的施工经验，制订底部管片的安装衬砌方案。底部管片施工流程如图2所示。

图2 底部管片施工流程

2.1 确定底部管片安装中心与实际高程

前期管片的安装只需确定好底层管片中心，利用管片自身的定位与连接结构，可保证管片每一层安装 的准确度。当前情况顶部回填区已完成衬砌，根据以往的施工经验，在浇筑大量混凝土时，由于混凝土浇筑不对称，浇筑后钢制结构会产生膨胀、偏移甚至浮动。为保证底部管片与顶部管片精确对接，需在基坑底部对已衬砌的管片进行以下测量。

（1）测量–30.000m标高处已衬砌管片整圈（周圈均分24个点）的弧面坐标，根据测得的整圈弧面坐标计算出–30.000m标高处管片的实际圆心坐标，将计算出的圆心坐标作为底部管片安装的中心。

（2）测量–30.000m标高处已衬砌管片底部的实际高程。

2.2?底部管片结构设计与安装方案

顶部完成衬砌的管片形成悬体结构，使得底部管片变为竖向吊装、水平嵌入式安装，管片仅能从中心向外周移动进行安装。针对这种安装方式，对底部管片层高以及结构做调整。考虑到底部管片与顶部管片的准确对接，在已衬砌的管片底端预留600mm高度作为最后相接的调整层空间，将–40.000~–30.000m标高范围设计为标准层结构。

在环向上将每一层最后安装的分块设计为“内大外小”的结构，如图3（a）、图3（b）所示，以便从基坑中心向外周移动嵌入安装。 底部标准层管片设计分块重量为11t、18t、22t 3种重量规格。标准层管片安装完成后，测量实际调整层空间的高度，为保证与顶部精准对接，确定调整层管片高度为595~616mm，重量为1.5t，如图3（c）所示。

      （a）                （b）                    （c）

图3 管片结构调整示意

（a）原结构环向示意；（b）调整后结构环向示意； （c）调整层高度示意

管片的安装方式为竖向吊装、水平嵌入式安装，现有设备不满足吊装条件，需设计一种辅助吊具调整吊装重心进行管片安装。

2.3 底部管片安装

结合当前工程状况与既定的衬砌方案，考虑使用配重方案，将管片起吊重心外移。钢结构管片为圆弧形，其重心位于内弧边缘，结合现场行车钩尺寸以及顶部管片内弧焊接的其他结构，设计起吊重心外移出管片内弧1m，如图4所示。

图4 管片重心位置示意