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南京这个逆作法工程太厉害:基坑挖深达25米,最大位移7毫米!

632 2018-09-06 19:54:14

岩土工程

中国古代最大的科举考场,南京夫子庙,1300平米的方形浅水池,130米的回转下行长廊……把这些关键词巧妙结合在一起的正是全国唯一一家全地下室博物馆——中国科举博物馆

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中国科举博物馆位于江苏南京夫子庙, 由江南贡院改扩建而成,江南贡院是中国古代最大的科举考场,鼎盛期可接纳2万多名考生同时考试,其规模之大、占地之广居中国各省贡院之冠,创中国古代科举考场之最。博物馆包含博物馆主馆(地下三层)、江南贡院南苑以及明远楼遗址区三大区域。


本项目由上海建工二建集团承建,主馆整体沉入地下,上部为方形浅水池,池水面积1300平米,寓意1300年的科举历史。顺着科举博物馆主馆由130米的坡道环绕而下,一米抵十年,再次寓意科举历史。

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坡道一边是布满文字的经匣,另一边是瓦砾堆积的立体庭院。建筑风格四四方方,像米字格似的有棱有角。如鱼鳞一般的瓦片外墙,用书简堆砌而成的内墙,设计感十足又不乏历史味道。


从项目经理俞晓栋的介绍中了解到,这个项目是一个逆作法与顺作法相结合的高难度项目,工程建设用地面积1.5万平方米, 总建筑面积7.8万平方米。依靠团队的默契协作,从开工到建成,施工仅耗时14个月!


现在一起看看这个全国独家是如何建成的!

01
逆作法必要性

由于工程地处夫子庙景区中心地带,且又是一项以地下空间为主的文化项目,工地施工好比“螺蛳壳里做道场”、“瓷器店里捉老鼠”,必须慎之又慎。为加强对周边环境的保护,针对施工场地极为狭小、施工受制因素较多等特点,对于本体周边的大片区域采用了国际先进的逆作法施工技术。


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02

逆作法结构详解

工程四层地下室周边采用大开孔逆作法施工,中间本体脱离部分采用大开孔圆环支撑,以满足在逆作阶段过程中的水平力。圆环内径达46m。在大开孔区域周边北侧及南侧设置了多处2600x800竖向柱以及600厚的竖向剪力墙

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博物馆本体为劲性型钢混凝土结构,采用“上挂下托”的形式,即B2板架于B3板之上,由B3板承受B2板荷载;B1板的挂在B0板上,由B0板承受B1板的荷载。B1板与B0板之间设置拉杆,B3板与B2板之间设置托杆。西侧上部主体结构采用钢结构,外包仿古造型。

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03
逆作法施工关键技术

A  围护结构施工


地下连续墙接头形式:锁口管(柔性接头)

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地下连续墙施工关键技术


【垂直度控制】临时围护地墙垂直度一般要求控制在1/150,而“两墙合一”地下连续墙由于其在基坑工程完成后作为主体工程的一部分而将承受永久荷载的作用,成槽垂直度的好坏,不仅关系到钢筋笼吊装,预埋装置安装及整个地下连续墙工程的质量,更关系到“两墙合一”地下墙的受力性能,因此成槽垂直度要求比普通临时围护地墙要求更高。

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一般作为“两墙合一”的地下连续墙垂直度需达到1/300,而超深地下连续墙对成槽垂直度要求达到1/600,因此施工中需采取相应的措施来保证超深地下连续墙的垂直度,尤其是超深地墙时垂直度的控制就显得更加重要。  


【节点防渗技术】“两墙合一”地下连续墙既作为围护节点挡土、挡水结构,也作为结构地下室外墙起着永久的挡土挡水作用,因此对防水防渗要求极高。地下连续墙单元槽段依靠接头连接,这种接头通常要满足受力和防渗要求,但通常地下连续墙接头的位置是防渗的薄弱环节。所以本项目采用了以下措施:


1) 由于地下连续墙是泥浆护壁成槽,接头混凝土面上必然附着有一定厚度的泥皮(与泥浆指标、制浆材料有关),如不清除,浇筑混凝土时在槽段接头面上就会形成一层夹泥带,基坑开挖后,在水压作用下可能从这些地方渗漏水及冒砂。为了减少这种隐患,保证连续墙的质量,施工中采取了有效的方法进行清刷混凝土壁面


2) 采用合理的接头形式:地下连续墙接头形式按使用接头工具的不同可分为接头管(锁口管)、接头箱、隔板、工字钢、十字钢板以及改进接头-凹凸型预制钢筋混凝土楔形接头桩等几种常用型式。根据其受力性能分为刚性接头和柔性接头。


3) 接头处设置扶壁柱:通过在地下连续墙接头处设置扶壁柱来加大地下连续墙外水流的渗流途径,折点多、抗渗性能好。


4) 在接头处采用旋喷加固:连续墙施工结束后,在基坑开挖前对槽段接头缝进行品字形旋喷桩加固。孔位确定通常以接缝桩中心为对称轴,距连续墙边缘不超过1m,钻孔深度宜达基坑开挖面以下1m。

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改良的钻抓结合的成槽工艺


由于项目地下连续墙需要进入中风化层至少2m,所以采用 “钻抓结合”的施工方案,并在试成槽阶段对暴露出来的一些问题进行改良。

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首先是对设备技术改造,主要是增加抓斗重量,在抓斗两侧增加钢板,大大提高斗齿挖掘时的贯入力,导架侧向呈圆弧过渡,减少了间隙提高了抓斗的稳定性。其次是斗齿形式采用短斗齿,加大油泵功率,提升成槽机的机械性能。

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施工中还增设孔钻,以满足施工要求。(槽段成孔为3孔,钻孔净距保持在1.5m~2m。)

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B  一柱一桩施工


钢丝绳调垂法


首先将校正架中心与桩位轴线校正一致,再用φ20钢膨胀螺栓将校正架底部固定在钢筋混凝土地坪上,下放格构柱时利用调垂架设计中间两块夹板将格构柱顶部中心进行固定。


随后再抽拉固定在格构柱底端的钢丝绳索抽拉来调整格构柱底部的中心位移,调整格构柱整体的中心线和垂直度。


通过格构柱的自重以及校正架校正传力来达到较为精确控制格构柱安装精度目的。


施工流程:


1、调垂架轴线定位


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2、采用汽车吊调垂架对中


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3、调垂架柱脚用φ20螺栓固定在硬地坪上

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4、格构柱安装激光测斜仪

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5、采用双机抬吊起吊格构柱、并送入桩孔

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6、钢丝绳与格构柱进行定位

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7、利用夹板固定格构柱中心位置

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8、拧紧螺杆固定夹板

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9、焊接角钢固定格构柱

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10、收紧钢丝绳调整格构柱垂直度

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11、钢索脱离格构柱,从格构柱中下方导管完成施工

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C  高压喷射扩大头锚杆桩施工


本工程采用高压喷射扩大头锚杆作为永久抗浮构件,共计1003根,锚杆有效长度为16m。锚杆普通锚固段孔径180mm,长度为13m,旋喷扩体段直径为800mm,旋喷扩体长度3m。

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施工流程:


1、桩机定位,确保垂直度

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2、利用钻头旋喷进行引孔及下端扩大头成孔

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3、接长钻杆,扩体端旋喷扩径

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4、下锚,同时将注浆管与锚杆头的囊袋连接

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5、利用套筒及钢筋自带螺纹进行连接,锚杆下到桩底标高,完成下锚 

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6、注浆,注意控制注浆压力 

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7、锚杆锁定,将锚杆上端与底板钢筋锁定

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D  梁柱节点做法


永久结构与栈桥结构的结合:楼梯间等有净距要求的位置,所以将永久结构和栈桥结构结合,再后期凿除部分栈桥结构。


E  防水处理


通常情况下逆作法施工外墙分为混凝土叠合墙与砌块内衬墙。


叠合墙防水做法:墙体上下端与楼板连接处设置止水钢板。

前面从外到里做法:地下连续墙,打磨平整;20厚1:3水泥砂浆找平层;3.0厚聚合物防水涂料(JS);保护层;400混凝土内衬墙;1.5厚水泥基渗透结晶型防水涂料(用量不小于1.5kg/m2);20厚1:3水泥砂浆保护层;面层做法。

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本项目的逆作法施工打破了常规基坑施工“先开挖土体,再由下而上完成地下结构”的传统模式,自上而下逐层完成了土方开挖与主体结构施工。


与传统施工方法相比,其优越性在于:


1、在施工过程中大大减少了基坑的变形、地面位移和沉降,在最大挖深达25米的情况下,整个基坑最大位移为7毫米,确保了周边环境安全;


2、在施工过程中有效减少噪音和扬尘


3、地下开辟作业空间,有效解决了施工场地狭小以及恶劣天气的影响


4、在城市繁华地段采用这种先进工艺,上下同时进行施工,大大加快了工程进度。


THE END

最终,项目部仅用10个月就完成了博物馆包括桩基、地下连续墙在内的地下4层(局部地下5层)、上部3层结构的全逆作施工。施工期间没有对夫子庙景区的正常开放造成任何影响。