逆作法施工.doc

特大型商业地产建筑深基坑逆作法施工实践Construction Practise on Reversed Construction Method for Deep Fundation Pit of Super Huge Commercial Real Estate Building【摘 要】万科铜山街项目属于特大型深基坑工程，采用逆作法施工，本文着重介绍了该工程土方开挖方法、高精度伺服型一柱一桩垂直度激光测量与液压调控系统、临时支护体系与主体结构相结合的施工工艺及相关节点等内容，并且通过在万科铜山街项目中的实际应用，取得很好的经济效益和社会效益，有较好的推广应用价值。【关键词】逆作法施工工艺 “撑梁合一” 一柱一桩调垂 一段式插筋 土方工程1 工程概述本工程为万科铜山街项目，位于上海市浦东新区民生路浦东大道路口，项目内容包括8栋2528层住宅、1栋32层酒店和酒店式办公等主体建筑。项目总建筑面积达27万m2，其中地下建筑面积约9万m2。本工程基坑面积达46200 m2,基坑开挖深度普遍区域为10.2m，主楼区域根据底板厚度不同，开挖深度从11.4m12.9m不等。图1 项目总平面图1.1 周边环境周边建筑：距该侧地下室边线约18.8m分布有80m高的中国石化大厦（剪力墙结构，桩基础，两层地下室）。地下管线：昌邑路、民生路、浦东大道下覆众多市政管线，其中距离基坑边线最近的为基坑南侧300煤气管线。1.2 水文地质概况本工程场地地势平坦，地面标高在4.42m3.59m之间，高差0.83m。场地土主要由1褐黄色粘土、2灰黄色粘土、1灰色淤泥质粉质粘土、2灰色砂质粉土、3灰色淤泥质粉质粘土、灰色淤泥质粘土、1-1灰色粘土、1-2灰色粉质粘土等土层组成。本工程地下水属于潜水类型，地下水水位埋深在1.702.80m之间。根据勘察结果，本工程1土层中的承压水对基坑底部无影响。2 基坑支护方案本工程开挖深度较深，施工难度较高，为了减少基坑开挖对周边环境的影响，设计采用逆作法施工，其中塔楼区域开设大出土口顺作施工，既方便出土又避免塔楼剪力墙逆作施工带来的大量临时竖向托换结构。同时，应业主开发节奏要求，7号楼区域单独设置成坑，采用顺作法施工，坑内设置2道圆环形支撑体系，大大提升出土速度。基坑围护结构采用钻孔灌注桩，桩径850950，桩间净距为200mm。钻孔灌注桩外侧采用单排8501200三轴水泥土搅拌桩作为止水帷幕。水平支撑体系采用主体结构梁板，临时围护体与地下室周边各层结构框架梁之间，通过将结构梁延伸至压顶圈梁（砼围檩）形成水平传力体系。竖向支承体系采用一柱一桩型式，立柱采用460mm460mm角钢格构柱，立柱桩利用主体工程桩。3 关键施工技术3.1 土方开挖本工程分为东西两个分区，东区分为东一区、东二区，东三区三个区域,西区分为西一区，西二区，西三区。每个二级分区又分为若干个三级分区。如下图：图2 基坑分区图基坑在逆作阶段在B0板设置大小不一取土口18个，设置原则为相邻取土口间距小于30米，以利于逆作阶段挖土施工。图3基坑取土口设置平面图首先东一区放坡开挖第一皮土，放坡比例1:2，随挖随浇筑垫层。搭设排架，浇筑B0板，同时东二区开挖第一皮土，按1:2放坡，随挖随浇筑垫层。在东一区B0板养护时，东二区搭设排架施工B0板，同时东三区开挖第一皮土。在东一区，东二区B0板养护时，东三区搭设排架并浇筑B0板。待整个东区B0板形成后，东一区开挖第二皮土，施工B1板，然后依次施工东二区及东三区B1板。待整个东区B1板形成后，岛式开挖基坑第三皮土，依从东一区至东三区顺序先施工主楼区底板，以便尽早进入上部结构施工，后施工其余地下室底板。3.2 高精度伺服型一柱一桩垂直度激光测量与液压调控系统本工程由于主体结构柱截面较小，一柱一桩垂直度控制要求非常高，故采用新型高精度伺服型一柱一桩垂直度激光测量与液压调控系统。本系统分为两个主要部分，一个是高精度激光测斜仪，另一个是液压全自动调垂系统。本系统测量原理1：倾斜仪的测量轴线与天然铅垂线的夹角。运用发射器的光束找出倾斜仪在钢格构柱柱管上的安装面，在钢格构柱柱管竖起后即可利用倾斜仪的输出实时监测钢格构柱柱管的倾斜状态。通过程序设计，倾斜仪可以直接与电脑连接或配套的显示仪表连接，直观的反映出被测物的垂直度，倾斜角度和偏移尺寸。通过实时监测系统，取得钢构柱偏斜状态的实时数据，经过计算机处理后，发出指令给液压泵站系统控制相对应千斤顶的伸缩，以调整钢构柱的偏斜状态，达到设计施工所要求的垂直度精度要求，同时能对调垂整个过程实时监控。一柱一桩液压全自动调垂系统主要由：1）高精度实时监测系统；2）液压动力系统；3）自动控制系统；4）伸缩同步千斤顶；5）调垂及定位机构；6）程序及软件系统等组成。图4 一柱一桩调垂系统本工程通过采用高精度伺服型一柱一桩垂直度激光测量与液压调控系统，每台设备每天可完成一柱一桩施工2根，垂直度基本控制在1/500以上，满足了主体结构柱外包格构柱的要求。该系统具有自动化程度高、效率高、精度高、操作方便、安全可靠的特点。3.3 逆作法竖向结构一段式插筋施工工艺逆作法施工中，竖向结构的插筋留置及连接是逆作法施工的技术难点之一。传统的逆作法竖向结构插筋工艺往往是在施工首层结构板时先预留一段向下的柱钢筋，在施工第二层结构板时预留一段向上的柱钢筋，同时预留一段向下的柱钢筋。而在随后的竖向结构顺作施工时，再利用一根钢筋与上部及下部的预留钢筋焊接连接，从而完成竖向结构的钢筋绑扎。而本工程在一柱一桩垂直度施工精度较高的前提下，采用一种全新的插筋方式，即在施工首层结构板时先预留一段向下的柱钢筋，施工第二层结构板时，设置一根通长钢筋，上用接驳器连接首层板的预留柱钢筋，同时再向下预留下一层的柱钢筋，此方法相比于传统的逆作法插筋工艺，不仅节约了钢筋原材料，减少了施工工序，提高了施工效率，同时也对施工质量有着明显的提升。图5 一段式插筋示意图图6 一段式插筋现场实体照片3.4 顺逆结合施工工况本工程7号塔楼采用顺作法施工，而塔楼外地库区域采用逆作法施工。工况转换如下：工况一：7号楼首先开挖第一皮土，施工第一道支撑环梁；工况二：待首道支撑达到设计强度后开挖至第二道支撑环梁底，施工第二道支撑环梁；工况三：继续开挖至基底标高，施工基础底板；图5 7号楼基坑开挖至基底剖面示意图图7 7号楼基坑开挖至基底现场实景工况四：底板施工完成后拆除第二道支撑环梁，施工地下二层结构；工况五：接着施工地下一层结构，其中地下室顶板与7号楼外地下室逆作区域同步施工完成； 图8 顺、逆作区域地下室顶板施工完成剖面示意图工况六： 7号楼进入上部结构施工，逆作区域继续向下挖土，随挖随敲除临时隔断体；工况七：整个地下室底板施工完成后，向上顺作地下室外墙，并在外墙和灌注桩围护之间回填土，完成地下结构施工。 图9 7号楼施工上部结构地库逆作挖土剖面示意图此施工工况大大加快了7号楼的施工进度，在地库施工至底板的同时，7号楼上部结构已施工至14层结构。图10 逆作基坑开挖至基底现场鸟瞰图3.5 “撑梁合一”节点施工在采用临时围护体的逆作法基坑施工过程中，主体结构和临时围护之间需采用换撑的方法来解决逆作阶段水平力的传递问题。由由国际广场逆作法工程2在该节点采用的是型钢换撑的方式，该方法传力路径较直接，但型钢与混凝土之间连接存在大量的焊接工作，施工工艺较复杂。本工程在该节点采用“撑梁合一”的方式施工，即在基坑开挖阶段，将结构框架梁伸入压顶梁(围檩)内形成水平传力体系，支撑梁与结构梁合二为一。结构梁钢筋在地库外墙处进行锚固，外墙外结构梁钢筋另配，以解决结构上必须的钢筋锚固要求。结构梁在地库外墙防水施工时，在外墙与支撑梁接触面进行凿毛，预埋遇水膨胀止水条，并且在施工缝处设置卷材防水附加层。该节点在逆作法结构施工时，大大降低了施工材料及施工工序，例如取消了常规传递水平力的型钢支撑，同时取消了大量的扶壁柱等。在降低经济成本的前提下，整个基坑在逆做施工过程中的变形控制也取得了重大的成功，围护灌注桩的测斜变形普遍保持在20mm以内，可见其的成功性。图11 支撑梁穿外墙防水节点4 结语铜山街项目深基坑逆作施工拓展了深基坑施工工艺的种类和应用范