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上海地区的深大基坑工程

328 2021-05-25 14:17:45


上海是世界上,目前发展最快的国际化大都市之一,由于市政建设发展的要求.基坑越建制深、越津成大。尤其是 20坩纪 90年代以来,深大基坑工程

发展很快,见表 1-1 和几,个典我的照片。表1.1列举的典型工程是—些超高层建筑的基坑,最深达二十多米,面积最大约 25000m²,其中又深又大的当推金茂大厦和恒隆广场的基坑工程。前者开挖面积约为 20000m²,塔楼的开挖深度为 19.65m;后者基坑面积达 25000m².塔楼部分开挖深度为18.20m,成为浦东和浦西两个最有代表性的深大基坑工程,见图 1-1 和 1-2。基坑工程采用圆形钢筋混凝土结构的最大直径为万都中心,直径为 92m,见图 1-3。正在建造的 101 层的上海环球金融中心,基坑直径超过 100m,见图 1-4。此外,正在施工的长峰商城,基坑深度比明天广场还深。这些深大基坑往往靠近地铁,或者在周边有高大群楼,或者附近有一些地下管线。因此,要求采用逆作法施工,目前该方法已成为深大基坑工程的一种优选方案,例如,主楼采用顺作法裙房采用逆作法相结合是当下常用的一种理想方案。

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除了高层建筑的深大基坑工程外,还有地铁和越江隧道工程。例如,上海外环隧道浦西暗埋段的深基坑,最大开挖深度为 30.4m,将在以下几章进行论述。本章主要论述金茂大厦和恒隆广场的深大基坑工程。

首先指出∶由于上海地区属于典型的软土地区,其工程地质和水文地质条件较差,土体具有高含水量、高灵敏度、高压缩性、低密度、低渗透性等特性。在软士、高水位及其他复杂条件下开挖基坑,容易产生土体滑移、基坑失稳、围护墙体变位 、坑底隆起、支挡结构严重漏水、流土,以致破损等灾害。这些灾害对周边建筑物 、地下构筑物及管线的安全造成很大威胁。而上海地区的深基坑大多位于地下 30m 以内的流塑和软塑粘土层中,更增加施工时基坑围护结构变形控制的难度。

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在总结金茂大厦、恒隆广场(见附录四)和明天广场等深大基坑工程的设计、施工和现场监测的实践,以及科学技术发展的基础上,提出关于软土地区深大基坑工程的设计思想。

1.总体设计方案。可以这样说,总体设计方案是一个战略的布局。挡土墙、支撑体系、施工应作为整体考虑。例如,金茂大厦,在安全前提下要考虑缩短工期.采用灌注桩把主楼和裙房分开,让主楼首先施工,这是一个很好的布局。而在恒隆广场,因条件容许则采用全面施工的方案。实践证明,两个实施方案均有效而成功。

2.挡土结构。地下连续墙经常用作挡土结构,它不但用作挡土结构和地下室的外墙,可能时,还应用作承重结构(两墙合一或三墙合—),考虑和 .上部结构共同作用时,将能产生很大经济效果。

3.支撑体系。钢筋混凝土桁架体系,可以按照需要设计任意形状,构成大空间,便于施工,而且刚度大,可减少墙体的位移,金茂大厦和恒隆广场就是例证。但是需要爆破,因此如果条件许可,应采用全逆作施工或半逆作施工方法。同时,应用共同作用理论指导控制软土地区的差异沉降问题。

4.计算方法。当具体方案确定后,考虑现有各种方法和程序,即计算工具基本解决的条件下,开始设计时,应同时采用几种方法进行计算比较。例如;一一般杆系有限元、平面有限元和三维有限元以及考虑士体模型( 弹塑性或弹粘塑性)的平面和空间有限元等方法。当基坑属于空间课题时,最为有效的是采用非线性空间基坑设计的超明星软件(在第四章详述)。经过几个计算方法的比较,加以设计和施工经验的综合判断,运用综合分析方法,可以预估在施工过程中可能发生的多种情况,在设计和施工应采用的预防措施,这样,可达到既优化又安全的目的。

5.施工方法与措施。最主要的两个问题就是降水和挖土。在大深的基坑中,往往要求采用大空间,便于挖土。如金茂大厦的基坑留有 60m 直径的空间,又如上海方都广场的基坑,采用 92m 直径空间。在坑内降水是一个突出的问题,使基坑底的土能保持干燥,强度得以提高,有利于降低坑底隆起。中岛法和盆式开挖的留土和施工,为深大基坑抗隆起和抗滑移发挥重要作用。明天广场已成功采用主楼顺作法和裙房逆作法相结合的施工方法,比之当年金茂大厦的经验,又前进一步。正在施.工中的长峰商城和环球金融中心也采用和将采用明天广场的基坑方案。还有,应有防患于未然的抢险措施。

6.现场监测的信息化跟踪。要有一个水平高的监测单位,及时提供可靠的分析数据,既供反分析检查现状和预测下阶段可能发生的问题,也供设计和施工单位考虑应采取的措施,以利于顺利完成施工任务。现在已有检测和预测软件,为保证安全施工提供有利条件,详见第六章的信息化施工。

在基坑变形控制中,围护墙体水平位移是一个关键性指标。根据金茂大厦和恒隆广场基坑工程的实测数据,提出围护墙体水平位移的控制值为开挖深度的 0.5%。在上海外环隧道浦西段深基坑中,水平位移控制值在设计时先定为0.3%,后来,考虑基坑自身条件及周围环境的具体情况,修改为 0.6%,该工程已于 2002 年顺利完工。由此可见,墙体水平位移的控制值,可根据具体要求而作相应调整。