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        兩相鄰深基坑同步施工關(guān)鍵技術(shù)*

        2015-09-18 02:50:14
        建筑施工 2015年2期
        關(guān)鍵詞:南北分塊土方

        上海建工七建集團(tuán)有限公司 上海 200050

        1 工程概況

        外灘國(guó)際金融服務(wù)中心項(xiàng)目位于上海市黃浦區(qū)外灘8-1地塊,東至中山東二路,南至東門(mén)路,西至人民路,北至龍?zhí)堵返暮蠂?,?guī)劃中的楓涇路將基地分隔為南、北2 個(gè)地塊(圖1)。總用地面積為45 471.9 m2,建筑總面積約426 073 m2,地上總建筑面積約269 968 m2,地下建筑面積約156 105 m2。北地塊和南地塊地下室均為4 層,南、北地塊通過(guò)規(guī)劃楓涇路下的3 條地下通道,將2 個(gè)地塊地下室相互連通。

        圖1 南北基坑同步施工場(chǎng)景

        本工程周邊環(huán)境較為復(fù)雜,變形控制及保護(hù)要求較高?;厮拿嬗芍猩綎|二路、東門(mén)路、人民路、龍?zhí)堵? 條市政道路合圍,位于基坑四周的十六鋪交通樞紐、外灘通道與地下空間、老城廂居民區(qū)以及基地四側(cè)的市政道路和市政管線均為本基坑工程的重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象。

        本工程基坑開(kāi)挖深度為20.4~21.9 m,南北區(qū)基坑之間距離為26 m,與基坑深度相當(dāng),屬于典型的軟土地基兩相鄰深基坑同步施工問(wèn)題,如何確保相鄰基坑的施工安全,將是本工程基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)和土方開(kāi)挖的主要施工難題。

        場(chǎng)地地下水類(lèi)型有淺部土層中的潛水和深部土層中的承壓水。因本工程基坑開(kāi)挖深度約為20.4~21.9 m,故淺部的潛水和承壓水均與本工程建設(shè)密切相關(guān)。根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告,本工程擬建場(chǎng)地在130.45 m深度范圍內(nèi)的地基土大部分區(qū)域?yàn)檎5貙映练e區(qū),主要由飽和黏性土、粉性土及砂土組成。

        2 基坑圍護(hù)方案

        由于本工程基坑工程開(kāi)工前尚處于建筑方案設(shè)計(jì)階段,無(wú)法確定地下室是否存在勁性結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)梁板大面積缺失等不利逆作施工的因素,同時(shí)如采用逆作法實(shí)施方案,支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須待主體地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)資料基本完整之后方可開(kāi)展,勢(shì)必與主體設(shè)計(jì)進(jìn)度產(chǎn)生較大的矛盾,將較大程度地推遲開(kāi)工日期,延緩整個(gè)工程的開(kāi)發(fā)進(jìn)度。順作法相對(duì)于逆作法雖然存在著大量的支撐需要施工和拆除[1,2],但結(jié)合本工程的實(shí)際情況,由于順作法的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與主體設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)性較低,受主體設(shè)計(jì)進(jìn)度的制約小,基坑工程有條件盡早開(kāi)工,因此本工程采用順作法設(shè)計(jì)方案。

        考慮到基坑開(kāi)挖深度超過(guò) 20.4 m及周邊需保護(hù)對(duì)象眾多,根據(jù)上海軟土地區(qū)已實(shí)施的大量基坑工程的成功實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),本工程基坑采用“兩墻合一”的地下連續(xù)墻+5道鋼筋混凝土支撐的支護(hù)體系,如圖2所示。

        圖2 基坑支撐剖面

        3 相鄰深基坑同步施工影響分析

        根據(jù)圍護(hù)設(shè)計(jì)方案,本工程單個(gè)基坑施工流程為:深井降水(水位降至開(kāi)挖面下1 m)→第1層土方分塊開(kāi)挖、第1道支撐及棧橋混凝土結(jié)構(gòu)施工和養(yǎng)護(hù)→第2層土方分塊開(kāi)挖→第2道支撐混凝土結(jié)構(gòu)施工和養(yǎng)護(hù)→第3層土方分塊開(kāi)挖→第3道支撐混凝土結(jié)構(gòu)施工和養(yǎng)護(hù)→第4層土方分塊開(kāi)挖→第4道支撐混凝土結(jié)構(gòu)施工和養(yǎng)護(hù)→第5層土方分塊開(kāi)挖→第5道支撐混凝土結(jié)構(gòu)施工和養(yǎng)護(hù)→第6層土方分塊開(kāi)挖→墊層施工。

        為了較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)南北基坑開(kāi)挖的相互影響,采用大型有限元分析軟件對(duì)南北基坑同步開(kāi)挖、北區(qū)基坑先于南區(qū)開(kāi)挖2 皮土的2 種工況分別進(jìn)行三維有限元分析,為本工程最終采用較為合理的施工工況提供參考。

        1)工況一:南北區(qū)基坑同步開(kāi)挖施工。理論計(jì)算結(jié)果表明:本工程基坑普遍區(qū)域挖深為20.4 m,南北坑同步開(kāi)挖至基底時(shí),南區(qū)地下連續(xù)墻鄰近連通道側(cè)最大水平位移為32.9 mm,北區(qū)地下連續(xù)墻鄰近連通道側(cè)最大水平位移為38.1 mm,連通道區(qū)域土體最大沉降為35.8 m(圖3、圖4)。

        圖3 工況一圍護(hù)體側(cè)向變形云圖

        圖4 工況一土體豎向位移云圖

        2)工況二:北區(qū)基坑先于南區(qū)基坑2 皮土方進(jìn)行開(kāi)挖施工。理論計(jì)算結(jié)果表明:本工程基坑普遍區(qū)域挖深度為20.4 m,南北基坑開(kāi)挖至基底時(shí),南區(qū)地下連續(xù)墻鄰近連通道側(cè)最大水平位移為32.4 mm,北區(qū)地下連續(xù)墻鄰近連通道側(cè)最大水平位移為39.1 mm,連通道區(qū)域土體最大沉降為35.7 m(圖5、圖6)。

        圖5 工況二圍護(hù)體側(cè)向變形云圖

        圖6 工況二土體豎向位移云圖

        綜上所述,根據(jù)變形計(jì)算結(jié)果,南北基坑的開(kāi)挖對(duì)中間土體的影響較大,在最不利工況下土體沉降達(dá)35.8 mm,建議本工程正式施工之前,將該區(qū)域地下管線全部搬遷,并在基坑開(kāi)挖過(guò)程中對(duì)此區(qū)域進(jìn)行限載,以保證此區(qū)域的安全性。另外,在南北基坑同步開(kāi)挖、南區(qū)基坑先于北區(qū)基坑開(kāi)挖2 皮土的2 個(gè)工況下,南北基坑中間土體的沉降值介于35.7~35.8 mm之間,變形幾乎相同。

        由此可見(jiàn),南北基坑的先后施工工況對(duì)中間土體的變形、支撐軸力的影響不大。因此,從工期角度考慮,選擇南北基坑同步開(kāi)挖的施工工況,可大大縮短工期。同時(shí)根據(jù)有限元分析,在南北基坑先后開(kāi)挖條件下,南北基坑中間土體均處于穩(wěn)定狀態(tài)。

        4 相鄰深基坑同步施工技術(shù)

        考慮到本工程整個(gè)項(xiàng)目分為南北2 個(gè)地塊,南北地塊之間相隔寬26 m的楓涇路,且北地塊工程與南地塊工程需同步進(jìn)行基坑施工,待南北基坑地下結(jié)構(gòu)完成后,再施工楓涇路中間人行和車(chē)行通道。南北區(qū)挖土流程工況依照先開(kāi)挖北區(qū)基坑土方,后開(kāi)挖南區(qū)基坑土方,南北基坑土方開(kāi)挖以相互不超過(guò)1 層為限定條件,同時(shí)南北兩區(qū)基坑不同時(shí)挖至基坑底部。為加強(qiáng)基坑的整體強(qiáng)度,在南北基坑第1道支撐施工的,同時(shí)施工楓涇路3 個(gè)連通道的第1道混凝土支撐,與南北基坑形成有效連接。待南北基坑地下結(jié)構(gòu)完成后,再施工楓涇路地下連通道的基坑及結(jié)構(gòu)。

        5 實(shí)施效果

        通過(guò)前期對(duì)兩相鄰深基坑同步施工工況的研究分析,確定了相鄰深基坑相互之間開(kāi)挖不超過(guò)一皮土高差的原則,使得相鄰基坑同步開(kāi)挖的安全風(fēng)險(xiǎn)得到了有效控制,在整個(gè)基坑施工過(guò)程中,未發(fā)生一起安全、質(zhì)量事故,且提前完成了業(yè)主的進(jìn)度要求。周邊保護(hù)建筑物及地下管線的變形均在控制范圍內(nèi),取得了良好的社會(huì)效益。

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