上海MOU中心基坑支护安全性评估报告.ppt

上海MOU项目,华东建筑设计研究院有限公司,基坑支护结构安全性评估报告,2012年04月,目 录,一、工程、地质概况 二、基坑支护设计历程 三、基坑支护结构设计方案 四、基坑开挖对周边环境影响的数值分析 五、塔楼开挖相互影响分析 六、基坑开挖三维弹塑性有限元模拟分析 七、结论与建议,一、 工程、地质概况,工程概况,基坑工程安全等级： 本工程开挖深度26.60m28.80m，根据上海市基坑工程技术规范，基坑工程安全等级可划分为：一级 基坑工程环境保护等级： 本基坑工程的重点保护对象为东侧的杨高南路下方的市政管线、下立交，以及北侧的杨高南路雨水泵房。 北侧杨高南路雨水泵站区域基坑工程的环境保护等级：一级 基坑普遍区域基坑工程的环境保护等级：二级,地质概况,场地范围内地下水有潜水和承压水： 潜水 上海市年平均地下水位埋深为地表面下0.50.7m，潜水位埋深随季节、气候等因素而有所变化。 承压水 埋深呈年周期性变化，变化幅度约为3.011.0m，第层承压水埋深约为7.18.3m。,地质概况,本工程场地土层地质特点是基坑浅层分布有较厚的淤泥质粘土和淤泥质粘土。属高压缩性、高含水量、流变的软土。 深层为层厚较大、物理力学性质较好的砂层。 砂层分布有和承压含水层，两承压含水层相互连通。,地质概况,二、 基坑支护设计历程 初步设计阶段 深化设计阶段 安评设计方案,在初步设计阶段，提供了三类共五个方案： 1第一类：整坑顺作方案1：“整坑顺作”方案 2第二类：整坑逆作方案2：“整坑逆作”方案 3第三类：分坑顺逆结合 方案3A：“纯地下室逆作，塔楼穿插顺作”方案 方案3B：“纯地下室逆作，塔楼芯筒穿插顺作”方案 方案3C：“塔楼芯筒先顺作，纯地下室后逆作”方案,初步设计阶段,方案一,初步设计阶段,整坑顺作”方案,方案二,初步设计阶段,“整坑逆作”方案,方案3A,初步设计阶段,施工流程上： 施工主体工程桩、基坑围护体及一柱一桩 浇筑形成地下室顶板结构和地下一层结构 塔楼区域往下顺作开挖，同步进行纯地下室区域的土方开挖和地下其余各层水平结构的逆作施工,“纯地下室逆作，塔楼穿插顺作”方案,方案3B,初步设计阶段,施工流程上： 施工主体工程桩、基坑围护体及一柱一桩 浇筑形成地下室顶板结构和地下一层结构 塔楼芯筒区域往下顺作开挖，同步进行纯地下室区域的土方开挖和地下其余各层水平结构的逆作施工,“纯地下室逆作，塔楼芯筒穿插顺作”,方案3C,初步设计阶段,我院在初步设计方案中针对该五个方案从技术、经济以及工期等各项指标进行了全面的对比分析。业主及专家根据工程工期要求以及技术经济性的分析最终评选方案3A：“纯地下室逆作，塔楼穿插顺作”方案和方案3B：“纯地下室逆作，塔楼芯筒穿插顺作”方案成为设计深化方案，并建议对两个设计方案作进一步深化比选。,初步设计阶段,二、 基坑支护设计历程 初步设计阶段 深化设计阶段 安评设计方案,深化设计阶段,方案3A,深化设计阶段,方案3B,二、 基坑支护设计历程 初步设计阶段 深化设计阶段 安评设计方案,经参建各方对调整后的方案3A和方案3B的分析讨论，并结合征询会的会议精神，决定采用对主体结构影响小的方案3A作为安评设计方案的方向。 针对方案3A交叉工况时，塔楼区域四侧围护墙受力不平衡的问题，通过工况的调整避免发生受力不平衡的问题，即在施工顺序上，取消穿插施工的工况。 本项目的设计方案为： “前阶段整体逆作，后阶段塔楼先顺作、纯地下室后逆作”方案,安评设计方案,安评设计方案,三、 基坑支护结构设计方案 总体设计方案 地下连续墙 塔楼临时支撑系统 纯地下室逆作结构梁板 专题分析 土方开挖、降水、监测 地下室退界说明,总体设计方案,施工流程上： 1 施工主体工程桩、基坑围护体及一柱一桩 2 浇筑形成地下室顶板结构和地下一层结构 3 塔楼区域往下顺作开挖，完成塔楼地下结构施工 4 待塔楼区域地下一层结构达到设计强度后，纯地下室区域进行 土方开挖和地下其余各层水平结构的逆作施工,工况流程,总体设计方案,工况一 施工主体工程桩、地下连续墙及一柱一桩,工况流程,初步设计方案,工况十二 （1）挖除盆边余土并开挖至基底，及时施工基础底板 （2）塔楼区域进行上部结构施工,总体设计方案,工况流程,三、 基坑支护结构设计方案 总体设计方案 地下连续墙 塔楼临时支撑系统 纯地下室逆作结构梁板 专题分析 土方开挖、降水、监测 地下室退界说明,地下连续墙,三、 基坑支护结构设计方案 总体设计方案 地下连续墙 塔楼临时支撑系统 纯地下室逆作结构梁板 专题分析 土方开挖、降水、监测 地下室退界说明,塔楼临时支撑系统,内支撑,支撑连杆碰钢管柱处理方案 在基础底板完成后，钢管柱吊装前可将其先期凿除，避让开钢管柱的位置 主撑杆件碰钢管柱处理方案 主撑杆件内设置钢骨梁，根据钢管梁的吊装要求，对影响区域局部凿除,竖向支承体系,4L18018角钢格构柱 采用1000钻孔灌注桩 桩长35m,塔楼临时支撑系统,三、 基坑支护结构设计方案 总体设计方案 地下连续墙 塔楼临时支撑系统 纯地下室逆作结构梁板与一柱一桩 专题分析 土方开挖、降水、监测 地下室退界说明,竖向支承体系,上部结构荷载标准值：8500 KN 55016钢管内填C60高强混凝土 1000钻孔灌注桩，桩长45m 钢管柱采用后插法施工 桩端后注浆,纯地下室逆作结构梁板,一柱一桩施工工艺,纯地下室逆作结构梁板,三、 基坑支护结构设计方案 总体设计方案 地下连续墙 塔楼临时支撑系统 纯地下室逆作结构梁板 专题分析 土方开挖、降水、监测 地下室退界说明,地下连续墙与主体结构的连接措施,专题分析,地下连续墙防渗,专题分析,接头防渗处理 底板止水处理及砖衬墙作法,抓斗成槽机 铣槽机,超深地下连续墙成槽技术：“抓铣结合”,地下连续墙成槽工艺,专题分析,地下连续墙接头,专题分析,临时隔断地墙凿除,专题分析,临时隔断地下连续墙凿除,临时隔断底板分缝处理,专题分析,临时隔断地下连续墙分缝处理,承压水处理对策,专题分析,承压水处理对策,暂定基坑周边的地下连续墙底标高设置于滤管底标高以下10m； 正式施工前进行群井抽水试验；下一步将根据试验结果对地下连续墙深度作深化设计； 按需、逐级降压；,专题分析,外滩国际金融服务中心基地总平面图,承压水处理对策案例,地表沉降预估,专题分析,三、 基坑支护结构设计方案 总体设计方案 地下连续墙 塔楼临时支撑系统 纯地下室逆作结构梁板 专题分析 土方开挖、降水、监测 地下室退界说明,土方开挖,M和O塔楼顺作圆环撑区域挖土剖面示意图,基坑降水,降水总体原则： 潜水采用疏干井进行降水，承压水采用降压井进行降水； 疏干井降水应在基坑开挖前15-30天或更早进行； 对于减压井，必须按需降水； 坑外观测井同时作为备用降水井，在基坑周边设置一定数量的回灌井。,基坑监测,周边环境监测 A、周边道路的变形及沉降监测 B、地下管线变形（沉降、位移）监测 C、周边建筑物的变形及沉降监测 D、基坑外承压水水头监测 E、基坑外潜水水位监测 围护结构监测 A、地下连续墙顶水平位移及沉降监测 B、地下连续墙身水平位移监测 C、对应地下连续墙测斜点外侧的土体测斜监测 D、结构梁及支撑轴力监测 E、坑底回弹监测 F、立柱的垂直、水平位移监测 G、立柱内力监测,三、 基坑支护结构设计方案 总体设计方案 地下连续墙 塔楼临时支撑系统 纯地下室逆作结构梁板 专题分析 土方开挖、降水、监测 地下室退界说明,四、 基坑开挖对周边环境 影响的数值分析,分析对象,邻近雨水泵房的剖面A-A,邻近雨水泵房的剖面A-A,计算模型,邻近沉井的剖面B-B,邻近杨高路下立交的剖面C-C,开挖至基底时水平位移云图 地下连续墙最大水平位移44.5mm 下立交最大水平位移4.6 mm,邻近杨高路下立交的剖面C-C,开挖至基底时竖向位移云图 下立交最大沉降2.8 mm,邻近杨高路下立交的剖面C-C,58,计算结果汇总,下表为对基坑开挖对邻近建（构）筑物影响的有限元计算结果的汇总：,根据理论预测结果并结合已有的工程经验，本方案采用的围护结构可以有效保护周边环境，同时在实际施工中需结合周边建筑物监测数据进行信息化施工。,五、 塔楼开挖相互影响分析,计算模型,计算模型,61,计算结果汇总,基坑内外、特别是坑内临时隔断地墙之间土体的水平位移趋势分析结果：,62,计算结果汇总,临时隔断地墙之间的土体位移变化表明，临时隔断地墙间土体水平位移一直保持在较小的水平，且土体保持向邻近基坑内侧位移的趋势，邻近基坑同时开挖之间的相互影响十分有限、基坑间留土宽度满足要求。,63,塔楼基坑实施相互影响控制措施,临时隔断地下连续墙 采用1000厚的地下连续墙比800厚地下连续墙能更有效地保持中部土体的稳定性 结构楼板施工,64,土方开挖 平衡对称挖土； 控制最不利工况下相邻两栋塔楼之间的土方高差不得超过一皮土方的高度。 信息化施工 在塔楼间土体中设置深层位移监测点，三个塔楼基坑开挖工程中应加强塔楼间土体的监测工作，做到信息化施工，基坑施工时应根据监测结果及时调整施工工况,塔楼基坑实施相互影响控制措施,65,相关案例,于家堡多个项目工程,66,相关案例,绿地卢湾工程,绿地卢湾工程挖深为12.4m 邻近基坑挖深约15m。 两工程基坑相距约18m，基本上同时施工,67,相关案例,外滩国际金融服务中心项目,26m,六、 基坑开挖三维弹塑性有限元模拟分析 计算模型及施工工况 1000厚隔断墙基坑变形分析 800厚隔断墙基坑变形分析 三维模拟分析结论,计算模型,地下连续墙、钢筋混凝土支撑和逆作楼板模型网格,施工工况,STEP-3：第一皮土方开挖，坑边预留土体,六、 基坑开挖三维弹塑性有限元模拟分析 计算模型及施工工况 1000厚隔断墙基坑变形分析 800厚隔断墙基坑变形分析 三维模拟分析结论,1000厚隔断墙基坑变形分析,逆作区域开挖至坑底后，地墙X向水平变形云图,逆作开挖到底时地墙变形,58.0,1000厚隔断墙基坑变形分析,逆作区域开挖至坑底后，地墙Y向水平变形云图,逆作开挖到底时地墙变形,46.0,1000厚隔断墙基坑变形分析,顺作开挖到底，临时隔断地墙变形,塔楼开挖相互影响分析,14.8,13.8,15.1,15.4,六、 基坑开挖三维弹塑性有限元模拟分析 计算模型及施工工况 1000厚隔断墙基坑变形分析 800厚隔断墙基坑变形分析 三维模拟分析结论,800厚隔断墙基坑变形分析,顺作区域开挖至坑底后，地墙Y向水平变形云图,顺作开挖到底时地墙变形,39.8,27.5,临时隔断地下连续墙厚度对比分析 采用1000厚的地下连续墙比800厚地下连续墙能更有效地保持中部土体的稳定性。,六、 基坑开挖三维弹塑性有限元模拟分析 计算模型及施工工况 1000厚隔断墙基坑及环境变形分析 800厚隔断墙基坑及环境变形分析 三维模拟分析结论,三维模拟分析结论,地下连续墙变形 地下连续墙变形均满足本基坑工程环境保护等级要求 周边土体变形 塔楼顺作区域开挖至坑底：10.8mm 纯地下室逆作区域开挖至坑底：20.1mm 基坑开挖引起的地表沉降处于可控制的范围内，均满足本基坑工程环境保护等级要求。,三维模拟分析结论,塔楼顺作区域基坑相互影响 临时隔断地墙间土体水平位移一直保持在较小的水平，且土体保持向邻近坑内侧的位移趋势，邻近基坑同时开挖时之间的相互影响十分有限、基坑之间留土宽度满足要求 临时隔断区域地墙厚度 为了在顺作区域基坑开挖过程中将围护结构变形、内力以及基坑实施对周边环境的影响降至较低水平，选用1000mm临时隔断地墙更为有利。,14.8,13.8,15.1,15.4,七、 结论与建议,结论与建议,基坑工程概况 本基坑工程的重点保护对象为东侧的杨高南路下方的市政管线、下立交，以及北侧的杨高南路雨水泵房 基坑周边普遍区域环境保护等级：二级 杨高南路雨水泵房区域环境保护等级：一级 “前阶段整体逆作，后阶段塔楼先顺作，纯地下室后逆作”方案 基坑自身安全性评估 本围护方案的基坑稳定性及围护体变形能够满足基坑工程自身的安全性要求,结论与建议,塔楼相互影响的评估 三个塔楼基坑同时开挖至基底时，三栋塔楼之间的土体均处于稳定状态 采取增加临时隔断墙厚度、控制塔楼土方开挖速度、结构楼板施工以及信息化施工等措施，确保三栋塔楼开挖期间中间区域土方的稳定性 基坑开挖对周边环境影响分析 基坑变形方面：模拟分析表明，本基坑工程的开挖对周边敏感建构筑物的附加变形影响可控制在其允许的范围之内 降水方面：墙底适当加深至降压井滤头底部以下约10