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上海盛大国际金融中心基坑工程

418 2020-11-27 17:42:53

一、工程简介及特点

1.工程简介
(1)建筑结构简况
盛大国际金融中心项目位于上海市浦东新区世纪大道、向城路以及福山路交汇处。占地面积9786㎡,总建筑面积约10800㎡,地上40层,地下4层,局部地下3层,建筑总高度170.50m,为钢框架-混凝土核心筒结构体系。如图1所示。

(2)支护设计
主楼区基坑典型开挖深度为22.15m,核心筒区域局部挖深达27.05m,裙房区为
19.35m.基坑平面呈直角三角形,开挖面积约7000㎡,基坑周长约350m.由于运营
中的地铁4号线距基坑仅6m,而且本基坑开挖深度大于隧道埋深,基坑施工时对其保护难度较大。为确保基坑工程施工时临近地铁隧道的安全,将基坑分为三个区,I区与II、I区之间以地下连续墙作临时隔断,如图3所示。围护结构采用“两墙合一”的地下连续墙,向城路侧采用1m厚地墙,世纪大道侧及福山路侧采用1.2m厚地墙,临时隔断地墙厚度为1m,地下墙深分别为37.95m和41m,福山路侧地墙进入⑦-1b层草黄色粉砂层3m.地下连续墙两侧设置Φ850@600mm三轴水泥土搅拌桩作为槽壁加固体,搅拌桩插入坑底以下7m,其中地铁侧基坑外设置双排Φ850@600mm三轴水泥土搅拌桩槽壁加固。如图8、9所示。I区基坑呈三角形,面积较大,采用五道钢筋混凝土支撑,呈正交对称布置,局部深坑增设第六道钢支撑。II、II区基坑呈长条形,采用一道钢筋混凝土支撑和四道(局部五道)钢支撑,由于基坑宽度较小,支撑呈平行布置。如图5所示。为控制基坑开挖阶段围护体的水平位移,达到有效保护地铁区间隧道的目的,在I区坑内周边以及在II区和I区坑内满堂设置Φ850@600mm 三轴水泥土搅拌桩加固。I区在靠近地铁侧的加固体宽度达到11m,并设置坑内“对撑”加固体,在地铁侧被动区加固体与先期施工的搅拌桩槽壁加固体之间设置Φ800@600mm 旋喷桩。加固体深度范围从第二道支撑底部至基底以下5m,坑底以下水泥掺量20%.坑底以上水泥掺量结合支撑体系布置采用了10%和15%相间设置,以同时提高加固土体强度和减小支撑位置土方开挖难度,如图4所示。

(3)基坑降水
基坑施工总体上采用化整为零的方法,将整个基坑根据围护设计划分为三个区,先期施工面积较大的I区基坑,待I区地下结构施工完成后再施工II、II区基坑。对于基坑降水,考虑开挖深度深,经过计算,开挖到基坑底部土体不能满足抗管涌稳定性要求,因此,采取按需降承压水的方法,对于I区考虑距离地铁相对较远,根据抽水试验及渗流数值模拟,在基坑内布置39口减压井(含备用井及观测井),II、I区积较小,挖土深度相对较浅,且紧邻地铁区间隧道,为减少降压对周边环境的影响,利用I区减压井进行抽水降压。

(4)基坑开挖
I区土方按支撑分布采取分层开挖,首层开挖深度小,采用大面积放坡开挖的方法施工。第2~5层土采用分块开挖,按基坑平面形状以及支撑布置分为4个区,即基坑三个角形成三个区,平行于4号线的斜边形成一个区,该区域又根据基坑开挖顺序分为三个块。为了加快施进度进行流水施工,充分按照“空间效应”原理,根据每一区域支撑体系的形成特点,原则上在下一层土方开挖时,仅满足该区域支撑强度达到设计强度的80%、整个基坑该层土方开挖完毕形成支撑即可。第六层土由于是大面积挖至基底,为此,原则上要求在第五道支撑达到设计要求的强度时才开始开挖,如图6所示。同时,为有效控制基底回弹,将第六层土方分为S1,S2,S3,S4四块,其中S3又细分为两块。

先开挖基坑转角处S1,S2块,施工该区域大底板,后开挖S3块和主楼核心筒落深区 S4块,最后一次浇注S3,S4块大底板,如图7所示。II、I区基坑紧邻地铁,支撑竖向间距均在3.5m以下,原则上采取分层分皮挖土,但是,考虑挖机操作空间,采取挖至支撑底再架设支撑的方法,控制每一段无支撑暴露长度为11~12m,无支撑暴露时间为16小时。

2. 工程特点
(1)施工工期紧
本工程沿世纪大道侧有即将推进的地铁9号线盾构隧道,为了减少基坑施工对地铁隧道的影响以及由此而支出的支护费用,要求本工程I区基础底板在9号线盾构经过前施工完毕,因此,相应的施工工期异常紧张。

(2)基坑开挖深度深
本工程主楼区基坑典型开挖深度为22.15m,核心筒区域局部挖深达27.05m,裙房区为19.35m,属超深基坑。

(3)环境保护要求高
本基坑施工除了要减少对周边道路以及市政管线的影响外,重点要对福山路下运营中的地铁4号线区间隧道进行保护。根据地铁管理部门要求,基坑施工应确保对隧道的附加沉降影响不得大于10mm.

(4)基坑开挖受承压水影响大
对本工程影响的第⑦-1a承压水静止水位高,一般在地面以下4~11m.承压含水层顶板埋深浅,仅28.5m深,而本工程典型开挖深度22.15m,核心筒区域局部深坑27.05m,因此,基坑开挖受承压水影响大。

二、工程地质条件
本工程场地内为典型的上海软土地层,土层物理、力学指标参数见表1.

三、基坑周边环境情况

本工程东北侧为世纪大道,道路下有正在运营的地铁2号线区间隧道和即将修建的铁9号线区间隧道。2号线隧道埋深16~17m,距离本工程地下连续墙围护结构约38m规划9号线隧道埋深16~19m,距离本工程地下连续墙围护结构约8.5m.场地西侧为山路,道路下有正在运营的地铁4号线区间隧道,隧道埋深约17m,距离本工程地下连墙仅6.0m.场地东南侧为向城路,周边道路下均埋设有大量市政管线,包括电力管线上下水管、煤气管、通讯管线等,如图1、2所示。

五、基坑围护典型剖面图

如图8、9所示。

六、简要实测资料

由于本基坑工程开挖深度大,紧邻多条正在运营的地铁隧道,而且施工工期异常紧张,需采用突破常规的方法施工,因而信息化监测显得尤为重要。基坑与地铁隧道典型监测点设置如图10所示。

本基坑工程I区从2007年10月8日第一道支撑形成后正式开始开挖至2008年1月
12日基础底板浇筑完成,期间进行包括深坑在内的六道支撑挖土施工以及大底板的浇筑仅用了97个日历天,这在软土深基坑工程施工中是极其罕见的。Q4、Q20分别为I区施工世纪大道侧以及向城路侧的地下连续墙测斜监测点,其变形曲线如图11、12所示。从图中可以看出,随着基坑开挖深度的不断增大,地下连续墙水平最大点也在不断下移,至基础底板浇筑完成,地下连续墙水平位移均控制在50mm以内,很好地满足了控制各项变形和保护环境的要求。从图中可以看出,地下连续墙水平位移最大点均在开挖深度13m附近,较其他类似工程位置要高,说明有效的地基加固可阻止围护结构水平位移向地基土体深层传递,对于控制变形十分有利。


II、I区基坑从2008年9月4日皿区第一道形成开始第二皮土方开挖,皿区2008年11月20日底板形成,II区2008年12月28日底板形成,历时115个日历天,Q27、Q46分别为福山路侧地下连续墙测斜监测点,其变形曲线如图13、图14所示。从图中可以看出,虽然施工时间较长,但由于每一区开挖面较小,“空间效应”明显,加上该区域采取满堂加固,因此,地下连续墙最大变形仅为26.23mm.图15为2006年12月30日~2009年9月2日地铁4号线轨道沉降变化曲线,XLJ1~XLJ35为下行线轨道纵向监测点,从图中可以看出,在I基坑开挖期间,地铁轨道的沉降变形均控制在-1.5mm~+2mm之间,在II、I区基坑开挖期间,地铁轨道的变形均表现为隆起,且在5mm以内,极好地满足了地铁管理部门规定的附加沉降控制在10mm的要求,保证了地铁4号线的正常运营。图16、17为基坑施工的实景图。

七、点评

1.对于环境保护严格的软土深基坑工程,如周边存在地铁隧道等,依据“空间效应”原理,采用化整为零的方法将基坑进行分区分块分期开挖,可以达到很好的变形控制效果。

2.对于软土深基坑,采用合适的地基土体加固,可以大大提高被动区土体抗力,阻止水平位移向地基土体深层传递,从而有效减小基坑围护结构的水平位移。

3.对于工期异常紧张的软土深基坑,经过充分研究和论证,利用“空间效应”原理,结合周密的基坑信息化监测,可以提前实施局部土方开挖,从而加快施工进度。


作者:王美华  尤雪春  陆纪东(上海市第七建筑有限公司)

本文仅供学术经验分享之用

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