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上海证大喜玛拉雅艺术中心基坑工程

356 2021-01-12 16:29:30


一、工程简介及特点


证大喜玛拉雅艺术中心基坑围护工程坐落于上海市浦东花木行政区内,四面临路,交通便利,东与上海新国际博览中心仅芳甸路一路之隔,南临樱花路,西临石楠路,北临梅花路,毗邻世纪公园。


本工程基坑开挖面积大,约25700m²,周边延长米约720m∶ 基坑开挖深度深,常规开挖深度达到了16.6m(裙房),塔楼开挖深度 17.9m.电梯井、集水井等局部落深区域最大开挖深度达到了 21.2m。


本工程采用了钻孔灌注桩结合三道内支撑的围护结构体系,如图1所示。紧邻一层既有酒店区域因缺少施工空间而采用了单排旋喷桩止水。对于本地区同类型工程,大都采用地下连续墙结合四道内支撑,本工程的顺利实施,推动了钻孔灌注桩围护结构在软土地区复杂环境条件深基坑工程中的应用。


二、工程地质条件


本工程场地为本地区典型的软土地层分布,其中场地浅层的厚填土、暗浜、建筑垃圾,③~④层的深厚软土,⑦层承压水分布都对基坑工程施工带来各种不利影响。关于土层的具体分布及其物理力学性质指标见表 1。


三、基坑周边环境


本工程四周环路,基坑周边遍布各种市政管线,场地东侧有地铁七号线车站。场地东南侧则紧邻一座一层酒店,周边环境十分复杂,保护要求较高。图2显示了本工程四周环境情况。


本工程地下室设计充分利用了红线内的空间,围护结构外边线距离红线均很近,基本为1~2m,基坑工程可利用的地面施工空间狭小,对工程的开展、施工组织与管理和工期都非常不利。


本工程基地四周环境条件复杂,基地西侧有地铁七号线芳甸路车站,其规划地铁连通口通往本工程地下室。


基地东南角有一座一层酒店、其长约80m,紧邻本工程基坑,距地下室外墙不足2m。基地四周均为市政道路,地下管线众多,尤其是一些上水、煤气、电缆管线距离基坑围护结构外边线仅为2~3m,有一条磁悬浮电缆管道距离围护结构外边线5m左右。具体管线情况如下 (按距离施工现场由近及远)∶


东侧芳甸路∶ 电力管线(磁悬浮公司)、煤气、上水、雨水、通信电缆、煤气。南侧樱花路∶上水、通信电缆、雨水、污水、煤气、电力电缆。西侧石楠路∶ 电力电缆、煤气、污水、通信电缆、上水。


北侧梅花路∶煤气、电力电缆、污水、雨水、电话、上水。


基地北侧一路之隔,是另一大型正在施工的深基坑工程,两者之间不可避免的互相影响。


基坑工程设计与施工过程中,对周边环境的保护,尤其是对既有酒店、地铁、周边市政道路及其地下管线的保护,是一个突出的难点。


四、基坑围护设计方案 

1. 围护结构总体设计概述


本工程基坑开挖面积大、开挖深度深、周边环境保护要求高,根据本地经验。常规设计应采用地下连续墙加四道钢筋混凝土内支撑体系。但本工程本着技术经济、方便施工的原则,大胆采用了围护钻孔灌注桩挡土+三轴水泥搅拌桩止水+三道钢筋混凝土内支撑的围护结构体系,详见图3、图4,既保证了围护结构体系的安全可靠性,又大大节约了工程投资,并加快了施工速度。


2.围护结构


——常规开挖区域(1-1 剖面),基坑开挖深度 16.6m,设计采用 φ100mm@ 1300mm钻孔灌注桩挡土,桩底埋深30.1m;外侧采用φ1000mm@750mm三轴水泥搅拌桩止水,桩底埋深 23.9m,水泥掺量 20%。


——紧邻地铁出入口建筑区域(2-2 剖面),基坑开挖深度 16.6m,设计采用φl150mm@1350mm钻孔灌注桩挡土,桩底埋深30.1m;外侧采用φl000mm@750mm三轴水泥搅拌桩止水,桩底埋深 23.9m,水泥掺量 20%。


——紧邻保留建筑区域(3-3 剖面),基坑开挖深度16.6m,设计采用φl150mm@ 1350mm钻孔灌注桩挡土,30.1m;外侧采用φl000mm@750mm三轴水泥搅拌桩止水,桩底埋深 23.9m,水泥掺量 20%。


基坑常规开挖区域在坑内侧局部区域设置三轴水泥搅拌桩墩式加固,在靠近地铁一侧及保留建筑一侧. 则加密了坑内加固范围。


3. 支撑体系


本工程供设置了三道钢筋混凝土内支撑,相关信息详见表2。支撑体系的布置以东西向对撑 为主,辅以角撑和边桁架的形式。


结合第一道支撑对撑布置,本工程结合土方开挖方案,设置了三组栈桥,因第一道支撑落低较多,故栈桥均由斜坡段和挖土平台段两部分组成。


支撑平面布置详见图 5,斜栈桥剖面可参见图 6.


支撑立柱坑底以上采用型钢格构柱,截面为480mm×480mm;坑底以下设置立柱桩,立柱桩采用φ800mm钻孔灌注桩。型钢格构立柱在穿越底板的范围内设置止水片。


4.土方开挖方案


因建设方对整个工程工期要求较高,基坑呈南北向长条形分布,基坑东侧芳甸路侧不能设置出土口。


结合本工程实际条件,结合支撑平面布置,设计在西侧石楠路侧设置了三个出土口及相应的三条斜向栈桥和挖土平台,将整个工程由北向南划分为三个施工区域,交叉施工。即北侧土方先开挖,支撑先做,随后流水作业,中部土方开挖、浇筑支撑,最后是南侧土方开挖、浇筑相应支撑。


挖土阶段,形成了北侧土方开挖始终超前于最南侧土方开挖,两者高差达到了10m以上。同样,北侧最先开挖至坑底,最先浇筑底板,也同样最先拆除支撑。最终形成了北侧支撑已经拆除,地下室结构施工±0.000 标高板与梁,中部拆除第二道支撑,施工-6.100m标高板与梁,而南侧仅仅拆除第三道支撑,施工一11.500m标高板与梁的施工现象。


这样的流水作业,使得不同工种的工人均可从北向南连续施工,同时施工操作面增大,施工速度也相应加快,大大节约了工期。但在流水作业的过程中,设计也提出了很多相应的要求,以控制整个工程施工风险,避免工程事故发生。


本工程从开始挖土,到底板浇筑完成,仅耗费了7个月的工期,从打桩到正负零地下室结构完成,施工时间也仅仅 15 个多月,这在上海地区同类深大基坑工程中是罕见的。


五、基坑监测

1.监测项目


本工程采用信息化施工,施工期间根据监测资料及时控制和调整施工进度和施工方法。根据工程实际情况,设置了如下监测项目。


(1)周边环境监测


A)地下综合管线垂直、水平位移监测;B)周边建(构)筑物垂直位移、倾斜、裂缝监测; C)周边地表沉降剖面监测。


(2)基坑围护监测


A)围护顶部变形监测;B)围护墙体侧向变形监测;C)深层土体侧向变形监测; D)支撑轴力监测;E)立柱桩垂直位移监测;F)坑外潜水位监测;G)坑底土体隆起监测;H)承压水水头监测。


2. 基坑开挖施工工期


本工程从 2007年3月3日开始施工围护桩、工程桩;2007年7月9目开始开挖第-批土方,此时基坑南侧围护桩、坑内加固、立柱桩、工程桩仍在继续施工;2007年11月 11日开始浇筑第一块底板;直至 2008年 1月13日完成最后一块底板浇筑。基坑土方开挖施工工况如表 3 所示。


3.监测结果

(1)围护桩测斜


图7列出了基坑四周中点的部分测斜点监测结果。因基坑开挖顺序为从北向南,因此,北侧的测点 P11的变形总是先于其他三个测点发生变化,而南侧的测点 P23 则最后开挖,其变形也落后于其他三个测点。

从每个测点的变形曲线均可发现,当土方开挖时,围护桩均有较明显的一次性变形,随后变形发展变缓,但仍在持续增长 从图中数据发现,第一层土方开挖时,围护桩水平变形较小,而在第二 第三批土方开挖过程中,围护桩的水平变形较大 因为仅设置了三道支撑,支撑竖向间距较大,土体较为软弱,围护桩水平变形略显偏大 因此,减少每次土方开挖深度,增加支撑道数,缩小围护桩无支撑暴露 间.加快施工速度对控制围护结构变形均有一定的作用。


(2) 围护桩桩顶竖向位移


图8列出了四周中点的部分桩顶测点竖向位移监测结果,图示四个测点位于图7测斜点附近 从图8可以看出,开挖初期,由于卸土回弹,围护桩有一定的隆起.随着基坑挖深加大,逐渐下沉 这种下沉趋势包括因基坑开挖,围护桩向可能位移引起的,也包括桩自身的沉降变形。


(3) 立柱桩桩顶竖向变形


图9列出了部分立柱桩竖向上抬的监测结果 从图9可以看出,本地区土体是比较软弱的,随着开挖深度的增加,坑内土体回弹还是比较明显的,虽然立柱下均有30m长的立柱桩 且支撑体系荷重也较大,但是立柱桩均发生了 25〜55mm的上抬 待基坑开挖到底,立柱桩上抬达到了最大值,其后逐渐回落。


六 小结


对于深度超过15m的深大基坑,本地区常规设计多是釆用地下连续墙结合四道内支撑的围护结构体系 本工程结合浦东地区已施工的其他类似深大基坑的设计 施工经验,通过科学合理的设计计算,严格的施工要求,选择了钻孔灌注桩挡土结构+三轴水泥土搅拌桩止水帷幕+三道钢筋混凝土内支撑的围护结构体系,确保了工程的安全实施


本工程基坑围护设计结合基坑的形状与周边环境保护的要求,支撑平面布置采用了东西向对撑为主的形式 同时结合第一道钢筋混凝土支撑,设置了三条东西向栈桥及挖土平台,极大地方便了基坑土方开挖及随后的地下室结构施工 从而将整个施工区域划分为南 中 北三大块,交叉施工


这种交叉流水作业,大大缩短了工程施工工期 本工程从开始挖土,到底板浇筑完成,仅耗时7个月.从打桩到正负零地下室结构完成,施工时间也仅仅15个多月.这在上海地区同类深基坑工程中是罕见的。


本工程的顺利实施,为同类型的深大基坑提供了更多设计 施工选择,有利于传统的钻孔灌注桩围护结构在市区内环境保护要求较高 且越来越深大的基坑工程中的推广。



感谢供稿作者:

梁志荣、赵军、李伟

(现代建筑设计集团上海中元岩土工程有限公司)