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        上海徐家匯中心項目雙向同步逆作法施工技術(shù)的研究與應(yīng)用

        2018-11-09 08:38:00申青峰
        建筑施工 2018年7期
        關(guān)鍵詞:作法立柱雙向

        申青峰

        上海建工一建集團(tuán)有限公司 上海 200120

        基坑順作法和逆作法是較為常用的地下室施工方法,隨著地下空間開發(fā)規(guī)模的擴(kuò)大,大型地下室施工占施工總工期的比例顯著增高?;禹樧鞣ㄖ问┕ぜ安鸪杀鞠鄬^高,逆作法上下結(jié)構(gòu)平行立體施工,節(jié)約工期,受力合理、對周邊環(huán)境保護(hù)好。

        對3層及以上的大型地下室結(jié)構(gòu),基坑逆作法施工技術(shù)在狹窄城市核心區(qū)、周邊環(huán)境復(fù)雜、上部結(jié)構(gòu)工期緊張、基坑變形控制要求高的條件下具有較好的工程實踐效果,在質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性上能達(dá)到相對均衡的應(yīng)用效益[1-2]。

        本文針對逆作法施工的特點與難點,結(jié)合實際的施工案例,對雙向同步逆作法[3-4]施工技術(shù)進(jìn)行了實施和應(yīng)用,總結(jié)了一些可為今后類似工程提供借鑒的經(jīng)驗。

        1 工程概況

        徐家匯中心華山路地塊工程為大型商辦綜合體建筑(圖1),地下3層、地上2棟8層主塔樓(東西兩側(cè)分布有2層裙房)。主樓上部結(jié)構(gòu)及地下結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu),無核心筒剪力墻。在項目開發(fā)過程中,工程采用了雙向同步逆作法進(jìn)行施工,在B1層結(jié)構(gòu)施工并養(yǎng)護(hù)完畢后,上下結(jié)構(gòu)同時施工[5]。

        圖1 結(jié)構(gòu)平面示意

        1.1 地理位置及周邊環(huán)境

        徐家匯中心華山路地塊工程位于上海市徐匯區(qū)核心地段,東側(cè)為天平路、西側(cè)為華山路、北側(cè)緊鄰廣元西路、南側(cè)為規(guī)劃道路。其中,天平路側(cè)主要為多層及高層建筑,規(guī)劃道路側(cè)主要為國際和平婦幼保健院,華山路側(cè)為匯銀廣場,廣元路側(cè)主要為居民樓。場地周邊有大量地下管線,環(huán)境保護(hù)要求高。

        1.2 工程水文地質(zhì)及基坑工程概況

        場地主要由黏土、粉土及砂土組成,潛水水位埋深在0.70~0.80 m之間。場地第⑦層砂土及粉性土屬第一承壓含水層,最高承壓水位埋深3.0 m,最淺頂板埋深44.2 m,普遍區(qū)域基本處于臨界狀態(tài)?;訃o(hù)體系采用厚1.0、1.2 m兩墻合一地下連續(xù)墻,立柱樁采用鉆孔灌注樁內(nèi)插鋼管立柱或格構(gòu)柱(圖2)。

        圖2 結(jié)構(gòu)剖面

        2 雙向同步逆作法施工關(guān)鍵技術(shù)

        本工程基坑開挖深度約17 m,開挖面積12 000 m2,采用了雙向同步逆作法施工技術(shù)進(jìn)行施工。在基坑開挖過程中,為加快施工進(jìn)度,減少時空效應(yīng)的影響,充分發(fā)揮地下室梁板結(jié)構(gòu)的水平剛度,控制基坑變形,從施工流程、關(guān)鍵節(jié)點、開挖效率等方面進(jìn)行總體施工部署。

        2.1 上下結(jié)構(gòu)雙向同步逆作施工流程

        合理設(shè)計和安排施工流程是雙向同步逆作法施工的重點,在考慮結(jié)構(gòu)合理承載及經(jīng)濟(jì)性的條件下,確定上部結(jié)構(gòu)開始同步施工的節(jié)點和施工的最大層高。

        在本項目的施工過程中,地下結(jié)構(gòu)施工時同步逆作完成主樓和裙房地上結(jié)構(gòu)。

        主要施工流程如下:地下室B1框結(jié)構(gòu)逆作完成并養(yǎng)護(hù)至要求強度值后,主樓上部結(jié)構(gòu)開始同步施工。在3層地下室逆作階段同步完成2棟主樓地上8層結(jié)構(gòu),以及西側(cè)裙樓地上2層結(jié)構(gòu)的施工。其余上部結(jié)構(gòu)待地下室基礎(chǔ)底板完成,且一柱一樁外包混凝土達(dá)到設(shè)計強度后再進(jìn)行施工。

        2.2 超長大直徑一柱一樁施工技術(shù)

        本工程一柱一樁均采用勁性鋼管柱,其中:φ0.9 m的一柱一樁共133根,有效樁長46.5、48.5 m;φ1.2 m的一柱一樁共44根,有效樁長65 m。

        根據(jù)設(shè)計要求,一柱一樁的立柱范圍外偏差不大于1/200,樁中心允許偏差20 mm;格構(gòu)柱調(diào)垂垂直度偏差小于1/500,鋼管柱調(diào)垂垂直度偏差小于1/600。這要求在逆作施工過程中,必須對一柱一樁間的差異沉降進(jìn)行實時監(jiān)測,根據(jù)監(jiān)測結(jié)果來指導(dǎo)基坑開挖及上部結(jié)構(gòu)施工,確保順利實施。

        2.2.1 ?試樁施工

        根據(jù)設(shè)計要求,現(xiàn)場完成了3根試樁,以確定主樓下一柱一樁單樁承載力和沉降是否滿足要求(表1),試樁最大荷載30 000 kN。

        表1 試樁數(shù)據(jù)

        由表1可知,3根試樁的單樁豎向抗壓極限承載力均不小于30 000 kN,其樁基豎向抗壓承載力特征值均不小于15 000 kN,滿足設(shè)計值12 000 kN的要求。3根試樁對應(yīng)逆作工況階段荷載12 000 kN(加載值13 600 kN)時的沉降量依次約為17.6、16.0和11.8mm。由此可見,逆作一柱一樁的沉降量較小,處于可控范圍內(nèi),可以滿足對差異沉降控制的要求。

        2.2.2 ?施工控制措施

        1)為確保鋼立柱的垂直度和平面偏差滿足設(shè)計要求,從樁基定位、護(hù)筒埋設(shè)、測量復(fù)核、樁基成孔等方面,全過程嚴(yán)格控制立柱樁的施工精度。為確保一柱一樁施工進(jìn)度及質(zhì)量,立柱施工采用專用調(diào)垂架等調(diào)垂設(shè)備對鋼立柱進(jìn)行調(diào)垂和固定[6]。

        2)支承立柱樁均采用樁端后注漿的工藝,嚴(yán)格控制后注漿施工工藝,確保立柱樁達(dá)到設(shè)計要求的承載力。后注漿工藝通過樁端注漿改變樁端虛土及樁端附近土層的物理化學(xué)力學(xué)性能及樁土之間的邊界條件,加固沉渣與改良泥皮,從而提高樁的承載力并減少沉降量,達(dá)到控制逆作施工階段一柱一樁沉降量和沉降差的目的。本工程立柱樁樁端注漿分2次進(jìn)行,第2次注漿在第1次注漿完成2 h后進(jìn)行,注漿速率不宜超過50 L/min。

        3)土方開挖應(yīng)遵循先撐后挖的原則,施工工藝流程應(yīng)與設(shè)計工況一致,并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行實時動態(tài)調(diào)整。挖土過程中嚴(yán)禁機(jī)械碰撞支護(hù)結(jié)構(gòu)、立柱樁等已形成的結(jié)構(gòu)體。鋼立柱周邊土體開挖時應(yīng)先掏空四周,避免承受不均勻的側(cè)向力而發(fā)生失穩(wěn)。

        2.2.3?環(huán)梁節(jié)點構(gòu)造設(shè)計

        一柱一樁鋼立柱與結(jié)構(gòu)梁連接施工,關(guān)鍵是解決梁鋼筋與鋼立柱節(jié)點的連接問題,確保施工階段和使用階段框架梁柱節(jié)點的質(zhì)量和內(nèi)力分布滿足主體結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求(圖3)。

        圖3 鋼管混凝土柱與梁的連接節(jié)點

        本工程中鋼管混凝土立柱頂部設(shè)置在地下室首層結(jié)構(gòu)梁底,通過錨筋及加勁環(huán)托板與首層結(jié)構(gòu)梁板形成整體;與地下1層~地下2層結(jié)構(gòu)梁間采用環(huán)梁、抗剪環(huán)筋及抗剪栓釘連接。在環(huán)梁節(jié)點施工時,須在鋼管柱周邊設(shè)置1圈鋼筋混凝土環(huán)梁,形成一個剛性區(qū)域來確保梁端節(jié)點力的有效傳遞。

        2.3 取土洞口優(yōu)化布置技術(shù)

        取土洞口的設(shè)置應(yīng)綜合考慮出土量的需求、挖土分塊及塔樓裙房布局優(yōu)化取土口布置,本工程共分為9個挖土分塊,每塊土方開挖時設(shè)置不少于1個取土洞口,并考慮深層土方取土機(jī)械操作面需求,采用長臂挖機(jī)進(jìn)行取土,確保每個取土洞口至少有一邊長度大于8 m。取土口優(yōu)化設(shè)置要求如下[7-8]:

        1)洞口大小滿足結(jié)構(gòu)受力要求,四角進(jìn)行加腋處理,從而有效傳遞水平力。在整體剛度滿足基坑變形控制的條件下,取土口的面積應(yīng)盡可能大。

        2)洞口的水平間距應(yīng)避免挖土機(jī)多次駁運(以2次為宜)且滿足暗挖作業(yè)通風(fēng)要求。地下通風(fēng)有效距離約15 m,挖土機(jī)覆蓋半徑7~8 m,取土口凈距控制在30~35 m。

        3)地下室各層結(jié)構(gòu)均需設(shè)置上下對應(yīng)的取土口。取土口周邊作為挖土機(jī)械及土方車輛??康闹剌d區(qū)域應(yīng)進(jìn)行施工階段的受力分析,并需采取相應(yīng)的結(jié)構(gòu)加固措施。

        4)取土口頂板上口要設(shè)置上翻坎臺,防止頂板雨水或施工用水流入基坑。

        2.4 地下室梁板結(jié)構(gòu)加固技術(shù)

        考慮綠化、建筑功能實現(xiàn)等要求,地下室頂板一般都存在較多的標(biāo)高差,局部甚至可達(dá)到2 m以上。但雙向同步逆作施工中,地下室頂板是主要的行車通道和堆場,過多過大的高差對現(xiàn)場交通組織及策劃極為不利。對于主要行車通道上的高差,一般應(yīng)采取EPS板填平;高差較大時,對結(jié)構(gòu)框架梁和板可采取加腋方法進(jìn)行處理,加腋部分的傾斜角度應(yīng)滿足行車坡道構(gòu)造要求。

        同時,按照滿載車輛(如混凝土泵車)不大于70 t,均載25~30 kPa的要求對地下室結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)核,采取增大結(jié)構(gòu)截面(一般增加梁寬,不影響建筑使用;首層板厚度不小于250 mm)、增加結(jié)構(gòu)配筋等方法對重載車道或堆載區(qū)梁板結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。

        2.5 暗挖出土效率提升措施

        逆作法土方開挖時,暗挖出土速度直接決定了施工效果,如果暗挖的速度快,墊層與結(jié)構(gòu)施工跟進(jìn)得也快,那么基坑的變形相對來說就小。

        通過預(yù)先留設(shè)通風(fēng)口、安裝大功率渦流風(fēng)機(jī)、設(shè)置專用的防水照明線路等措施,使照明和通風(fēng)設(shè)施得到改善,創(chuàng)造有利的暗挖施工作業(yè)條件。根據(jù)現(xiàn)場情況和施工組織,在首層結(jié)構(gòu)梁板上合理布置車輛的運行路線,并對在基坑內(nèi)部進(jìn)行暗挖施工的挖土機(jī)和駁運工具進(jìn)行合理的安排,保證暗挖出土能順利進(jìn)行。

        3 結(jié)語

        本文對雙向同步逆作法在徐家匯中心華山路地塊工程應(yīng)用中的關(guān)鍵控制技術(shù)進(jìn)行了研究。通過采用合理的工序安排和節(jié)點設(shè)計,提高了大型地下結(jié)構(gòu)的施工效率,具有推廣和應(yīng)用前景。

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