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逆作法基坑支护设计过程中需要注意哪些关键控制点

372 2020-11-25 08:57:41


董家渡金融城项目,位于黄浦江西岸,地处外滩滨江沿线,与陆家嘴隔江对望。总开发体量约120万平方米,包含5A级写字楼、高端酒店、大型购物中心及高端住宅等多种业态。项目着力打造上海是中国经济最发达区域-长三角区域的领头羊,正在着力打造浦江沿岸“一城一带”的金融格局。作为外滩金融聚集带的南端的重要节点,董家渡金融城项目凭借着优势地理位置、庞大的开发体量、高品质的项目打造,势必成为未来上海城市发展的璀璨明珠。


董家渡金融城航拍图-基坑施工阶段(拍摄者:waspid)


项目概况


本项目地下室总建筑面积达43万平方米,被市政路及公共绿地划分为10个地块。地下室边界退市政路红线最近处仅3米。基坑开挖面积大,埋置深度深,施工影响范围大,周边现状条件复杂,保护难度大。基于以上原因,加之受市区施工场地限制,本项目北区商业裙房及公共绿地地下室区域,采用了逆作法施工工艺。


GL逆做区平面位置示意图(图片提供:上海建工)


逆做区BIM模型(图片提供:上海建工)


技术措施




基坑工程开挖总面积约14.3万平方米,地下室4层,最大埋深约27米。根据周边环境条件,结合项目整体施工进度,共分为17个分区,按照工期分区分批开挖。逆做区位于北区GL地块,基坑周长1023米,面积2.8万平方米,土方开挖量达70万立方米。属于典型的超大、超长、超深、异形基坑。



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通道连接

地下连通道平面分布图 (图片提供:申元岩土)


各地块地下空间利用市政地下连通道连接,共有8处。其中跨董家渡路地下连通道4处,连接地下二、三层,该4条通道中与逆做区地墙连接的有三处。另逆做区西北角泛海地块连接的地下通道采用顶管施工工艺,需在地连墙中预留出洞钢门框及外侧土体加固。根据建筑设计需求,顶管法施工通道断面采用非常规矩形顶管,外包尺寸6.9mx4.2m,以保证商业使用宽度需求并减少对市政路已有管线的影响。


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管线保护

场地周边情况示意图 (图片提供:申元岩土)


逆做区周边环境较为复杂。西侧为董家渡12、14号地块待拆迁棚户区。西侧为已竣工绿城黄浦湾住宅项目。东侧为2018年年底通车的中山南路地下通道、中国人保大厦及附楼。南侧为董家渡路现状道路。距今已有172年的市级文物保护单位-董家渡天主堂位于道路北侧,紧邻GL逆做区。场地内部原为棚户区,各类原有改扩建建筑及街道工厂众多,市政管线密布。根据规划要求,本地块进行整体开发建设,原有24条市政路废除,路网重新规划,除董家渡路下方管线外,其余市政管线均废除重新铺设。董家渡路下方管线众多,其中φ1800雨污合流管已有50年历史,为董家渡居住区域的唯一排污干管,且需在施工过程中确保其使用。


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减压降水

地质剖面示意图 (图片提供:申元岩土)


本场地从自然地面以下,根据土层形式可划分为六个主要土层。其中上海标准土层第②③⑧层缺失。场地内潜水主要赋存于浅层土中,勘探期间初见水位埋深2.2~3.3米,稳点水位埋深为0.8~1.8m。承压水主要分布于第⑦、⑨层,中间无第⑧层粘性土相隔,因此水力贯通。勘察期间承压水水头埋深约5.5m~6.0m。逆做区埋深不满足承压水抗突涌安全系数要求,需进行减压降水设计。由于无法隔断承压水层,因此需采用加长悬挂止水帷幕方案来控制降压施工对周边环境影响。根据多种方案比较,最终选择了施工质量可靠、造价相对经济的加长地墙方案。


逆做区围护剖面图 (图片提供:申元岩土)


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围护形式

逆做区围护形式采用地连墙。外侧地墙厚度1.2米,长度56米,同时起到挡土和止水作用,同时兼做永久地下室结构外墙的一部分,即“两墙合一”,以节省造价。墙幅间采用十字钢板接头。与其他分区相邻的中隔墙厚度1.0米,采用锁口管接头。混凝土强度等级C35(水下提高一级)。


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水平支撑

逆做区地下室土方开挖(同类项目参考图,图片提供:上海建工)


水平支撑体系,根据逆作法的施工特点 ,需要利用地下室各层结构梁板作为围护水平支撑体系 ,并预留取土口。地下室顶板作为施工机械的挖土作业平台及运输车辆通道,地下其余各层采用小型挖机进行土方开挖并驳运至取土口附近,再通过垂直二次转运将所有土方运输至地面。取土口的选取利用地下室的下沉广场、汽车坡道及楼电梯等后施工区域。


第五道临时支撑平面布置示意图(图片提供:申元岩土)


地下室第四层竖向跨度达6.6米,埋深26米,土压力水压力都达到了最大值。为改善基坑整体变形和受力性能,在地下四层楼板及底板之间增设了一道临时钢斜撑,以便减小地连墙竖向跨度。因此,水平支撑体系为四层逆做水平楼板+一道临时支撑供五道支撑共同承担基坑开挖阶段的水土水平荷载。


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逆作区立柱桩

逆作法一柱一桩钢立柱(拍摄者waspid)


逆做区立柱桩结合永久结构立柱位置采用圆形钢混凝土柱,钢管截面直径550mm,其中行车重载区钢管内部填充高强混凝土,共同在逆做土体开挖阶段支撑地下室结构荷载及施工活荷载,地下室逆做施工完成后外包混凝土形成永久使用状态下的地下室框架柱。在结构大跨度、开洞等无永久结构立柱可利用区域及需局部加强位置,增设临时钢格构柱。立柱桩采用大直径钻孔灌注桩,即一柱一桩。非行车重载区桩径采用φ800钻孔灌注桩,持力层⑦2层;行车重载区采用φ850钻孔灌注桩,持力层⑨层。桩顶均扩径,以保证钢管锚固。桩底采用后注浆工艺以改善桩基持力层力学性质,提高单桩承载力并减少桩间差异沉降。


地上钢结构框架柱与逆做区立柱桩连接现场照片(图片提供:上海建工)


逆做区位于商业地块范围的区域,地上结构为钢结构。因此需在地下室顶板施工时将地上结构钢柱进行预埋。根据地上结构设计要求,钢柱柱脚为固接设计。按照常规顺做法要求需要将地上钢框架柱下插至少一层地下室,以保证柱脚的可靠锚固。由于逆做施法地下室顶板施工完成时,不具备条件同时未开挖地下一层土体,因此专门设计了地上钢框架柱柱脚与逆做一柱一桩钢管桩的连接节点,以便同时符合永久结构受力及施工阶段可实施性的双重要求。同时地上钢立柱的预留高度及位置,也需满足施工车辆行驶空间要求。