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上海仲盛商业中心基坑工程

402 2020-11-27 15:18:19



一、工程简介及特点

仲盛商业中心工程位于上海闵行区都市路5001号,莘朱路以南,都市路以西,名都路以北,莘城路以东。仲盛商业中心建成后是上海市“商业航母”,是一座现代化、多层式的大型广场,相当于整个徐家汇商业中心商业区面积的一半。仲盛商业中心占地6.4万㎡,共八层,地上5层,地下3层,总建筑面积29万多㎡,檐口高度28m,其中地上部分为商业用房;地下为超市、车库、设备机房等门。

该工程采用桩筏基础,底板厚度1300mm,垫层 200mm厚。工程桩为Φ600mm和ф900mm 两种钻孔灌注桩,大部分Φ900mm灌注桩属于一柱一桩,即桩上接格构柱。地下结构采用顺逆作相结合的施工方法,即占地3万㎡的中心岛采用顺作法施工,周边占地2万㎡的地下1层采用顺作法、夹层及地下2层采用逆作法施工。

围护结构采用地下连续墙,并两墙合一,墙段有效长度为23.25m[2].支撑体系采用楼板面兼作临时水平支撑,一柱一桩作为临时竖向支撑。该基坑属超大型深基坑工程,基坑等级为一级,是当时为上海市最大的基坑工程之一。

二、工程地质条件

根据地质勘察资料,本场地土层性质情况如表1所示。
本工程场地浅部地下水属潜水类型,主要补给来源为大气降水,地表径流,地下水稳定水位深度约为0.5~1.4m。

三、基坑周边环境情况

基坑周边为市政道路,其下有多条市政管线。基坑周边地下管线由近至远依次为:北侧为电缆4根,Φ300mm自来水管(11.3m),中800mm 自来水管(17m),
Φ500mm 天然气管(21m),500mm 自来水管(24m),西侧为电缆1根,中800mm雨水管(18m),Φ450mm污水管(31m);南侧为中600mm雨水管(16.7m),Φ300mm污水管(30.7m);东侧为Φ450mm雨水管(20.2m),Φ300mm污水管(32.2m).另距基坑北侧30m有一多层住宅小区,南侧有一公园。周边环境对中心岛基坑采取大开挖施工较为有利。基坑周边管线及建筑物布置图如图1所示。

四、基坑围护平面图


本基坑工程采用“中心岛顺作-周边一明两暗顺逆作结合”的围护设计方案。基坑

中部的结构全部采用顺作法施工,周边首层结构顺作施工,而周边地下1层、

地下2层结构采用逆作法施工,在中心岛地下结构向上施工的过程中将中心岛结构与周边逆作结构逐层连接封闭。


围护结构采用地下连续墙厚0.8m,有效深度23.25m,地下连续墙混凝土设计强度等级C30(水下混凝土提高一级),槽段按6m长划分,接头采用刚性接头。


主体地下室各层结构梁板兼作为基坑开挖阶段的水平支撑系统,其中梁板与地下连续墙的连接处设置环梁,并与结构楼板整体浇注,地下一层结构缺失处及逆作施工阶段后作结构构件开口位置的-9.400m及-5.700m处设置有两道临时支撑,形成可靠的水平传力体系,并与周边逆作区域结构梁板贯通,形成整体环状封闭体系。


竖向支承系统采用一柱一桩永久格构柱以及临时格构柱两种形式。设计桩基为钻孔灌注桩,中间顺作区以600mm的抗拔桩为主,其单桩竖向承载力设计值为2300kN,竖向抗拔力设计值为1000kN.周边逆作区一柱一桩采用Φ900mm钻孔灌注桩上加支承立柱,单桩竖向承载力设计值为5100kN.桩底标高-52.3m,桩顶标高-14.30m,有效桩长38m;桩尖持力层为上海地质⑦-2层。桩上安装钢立柱,截面为460mmx460mm,由四角为L160mmx16mm的双角钢,通过缀板-440mmx400mmx12mm 周边满焊而成。永久格构柱在逆作施工结束后外包混凝土形成主体结构柱(外包混凝土强度等级为C50,柱内钢筋32mm@28mm);而临时格构柱则可待地下室形成并达到强度后割除。

基坑平面四边尺寸约为120m,235m,275m,250m,周长约890m,面积约50496㎡,其中顺作区面积约为18000㎡,逆作区面积约为32496㎡,呈近似等腰梯形[3].基坑围护平面布置如图2所示。


五、基坑围护典型剖面图

按设计方案,基坑及地下室工程的施工分10个阶段:

阶段I:坑内及地下连续墙外卸载区土方普遍开挖至-3.800标高。同时施工连续墙导墙以及混凝土路面,围护墙外边坡面做配筋加细石混凝土护坡,如图3所示。

阶段II:施工地下连续墙及其外侧单排搅拌桩止水帷幕,在止水帷幕与地连墙之间采用轻型井点降水,地连墙内侧被动区采用水泥土搅拌桩加固并在坑内采用轻型井点降水,进行坑内硬地坪、工程桩和一柱一桩施工,如图4所示。


阶段皿:进行第一次挖土是将基坑四周逆作区挖至-6.65m,基坑中央留中心岛。开挖时取三点对称同时开挖和隔段开挖结合的方式,各施工段的主要施工顺序依次为:3→6→4→5;11→9→10;17→15→14.在开挖第4、9、15三个区域及以前,运土车辆从现有东、南、西三个大门出入;最后开挖第5、14施工段,将东、西两个通道挖除,运土车辆从南大门出入;第16施工段暂不施工,保留南通道,以备第二次挖土时继续作为运土行车道路使用,如图5所示。

阶段IV:施工周边地下一层结构及结构缺失处混凝土临时支撑,基坑中部留出中心岛顺作空间。四周裙边留土位置不设排架,中部排架基层采用100mm厚素混凝土垫层,排架下脚设置垫脚。在楼板施工期间轻型井点继续施工,见图6.

阶段V:在地下一层已施工周边梁板养护期间,施工周边首层结构和地下一层竖向构件。同时进行第二次挖土,这次挖土为-3.8~-14.6m大开挖,逆作区按三级放坡,顺作区土方全部挖完,挖土流向全面铺开从东侧向西逐步后退挖土。周边继续放坡开挖,将基坑中部开挖至基底标高,浇筑中间基础底板。此时土方边坡为三级,坡底标高为-14.600m,护坡采用钢丝网细石混凝土,见图7.

阶段I:施工中部顺作区地下二层结构及结构缺失处混凝土临时支撑和地下三层竖向构件;见图8.

阶段VI:施工顺作区地下一层结构和地下二层竖向构件,地下一层结构与周边连接,形成封闭结构,见图9.

阶段VII:进行中心岛部分首层结构及地下一层竖向构件施工,并封闭首层结构,同时进行第三次挖土即逆作区-6.65~-10.35m逆作挖土。整个挖土区域分十一块,共有16个取土口。采用四点同时开挖和间隔跳挖相结合的方法,挖土流向先为由近到远,然后由远及近。即挖土时先从取土口向两边掏挖,形成通道,然后再逐步退挖到取土口。各区挖土顺序依次为:9→11→10→4→3;17→15→5→16→6→14.同时施工逆作区地下二层结构,并将地下二层梁板结构封闭,见图10.

阶段IX:施工中心岛部分二层结构及一层竖向构件,见图11.

阶段X:施工中部三层结构及二层竖向构件。进行第四次挖土,在逆作区出-9.35m结构楼板以后,逆作区-10.35~-14.4m逆作挖土,留200mm厚土层人工修整,挖土方法与第三次挖土方法相同。将基础底板浇筑至墙边,从而完成整个基础底板的施工。见图12.

六、简要实测资料

由于本基坑工程面积大、开挖深度大、地下水位高、基坑周边邻近建筑物及地下管线多,施工环境复杂,受周围环境的影响较为敏感。在工程桩基施工及基坑开挖过程中因对原状土的破坏,导致土体内应力、孔隙水压力的变化,易引起周围地下管线、建筑物和基坑本体发生变形。

为保护周围环境与地下工程的安全,检验设计形变、力变参数,并对形变参数进行控制等,必须在基坑开挖中对地下连续墙变形、土体变形、地下水位、周围建
筑物和围墙、道路的沉降等进行监测[4].

地下连续墙墙身测斜监测点布设如图13所示。

监测频率应根据施工工况合理安排,做到既经济又安全。本基坑工程的监测频率如表2所示。

现场监测还须采用定时观测与跟踪观察相结合的方法进行。当变形超过有关标准或监测结果变化速率较大时,加密观测次数。当有事故征兆时,连续监测。超大型基坑开挖施工是个复杂的系统工程,其中的监测数据繁多,这里取一些有典型意义的数据,如地下连续墙结构的测斜数据来反映基坑工程在开挖施工中的变形。测斜J24测点的实测数据,如图14所示。


在施工过程中通过对及时对各项数据进行分析,当出现报警值时立刻报警,并反馈到施工中进行施工调整。土方开挖和支护结构施工中周边土体、围护结构及管线没有出现过大的变形及应力,确保了工程的安全、顺利进行,实现了基坑工程的信息化施工。


七、点评


逆作法作为一种较新的施工工艺,具有缩短工程总工期、节约项目成本、对环境影响小等优点。但由于逆作法地上地下立体交叉施工,工序多而复杂给施工组织带来一定难度,施工中要求精心组织施工,才能确保工程的顺利完成。上海仲盛商业中心基坑工程根据工程的自身的特点,采用中间顺作周边逆作的半顺作半逆作法施工,并采用若干关键技术确保了基坑开挖施工的顺利进行。

参考文献

[1]庄剑峰,谢小松.“半逆作法”在上海仲盛商业中心大型深基坑开挖中的应用.建筑技术,2007(12):893-895
[2]谢小松,徐伟.“半顺作半逆作法”基坑开挖中地下连续墙有限元分析.结构工程师,2007(3):22-25
[3]谢小松,徐伟.“半顺作半逆作法”施工中若干关键技术探讨.施工技术,2006(11):21-23

[4]朱圣妤,谢小松.上海仲盛商业中心逆作法施工中的差异沉降控制技术.结构工程师,2009(1):139-142


作者:谢小松,徐伟(中交第三航务工程勘察设计院,同济大学)

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