天津高銀117大廈地下工程施工關(guān)鍵技術(shù)

余地華，葉 建，艾心熒，陳芍橋

（中建三局集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430000）

施工技術(shù) Construction Technique

天津高銀117大廈地下工程施工關(guān)鍵技術(shù)

余地華，葉 建，艾心熒，陳芍橋

（中建三局集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430000）

天津高銀117大廈結(jié)構(gòu)高、體量大、工期緊，工程技術(shù)含量高，施工組織、管理難度空前，工程的重點(diǎn)、難點(diǎn)與關(guān)鍵技術(shù)主要集中在以下方面：工程進(jìn)度控制；垂直運(yùn)輸組織與管理；鋼結(jié)構(gòu)施工；鋼板剪力墻核心筒施工；超高層混凝土配制與泵送技術(shù)；超高層測量與監(jiān)測技術(shù)；機(jī)電安裝技術(shù)；超高層高空安全防護(hù)技術(shù)；LEED認(rèn)證與綠色施工技術(shù)；深化設(shè)計(jì)與BIM技術(shù)；工程總承包管理。其地下工程施工創(chuàng)造了房建領(lǐng)域樁基長度中國之最、超高層建筑底板混凝土體量世界之最等記錄。

1 高承載力超大長徑比鉆孔灌注樁施工關(guān)鍵技術(shù)

天津高銀117大廈4根試驗(yàn)樁樁長120m，樁徑1m，長徑比120，單樁極限承載力42 000kN，屬高承載力超大長徑比樁；為了保證鋼筋籠和混凝土導(dǎo)管的順利下放及混凝土的成功澆筑，垂直度必須控制在1/300以內(nèi)；120m深的樁孔要求護(hù)壁泥漿性能穩(wěn)定、護(hù)壁效果好、泥皮薄、沉渣少；全長設(shè)置的鋼筋籠長120m、重46t，其制作、轉(zhuǎn)運(yùn)、下籠、接長過程的工藝和變形控制難度超常；水下澆筑高保塑自密實(shí)高耐久性混凝土的施工工藝和質(zhì)量保持難度極大；在粉質(zhì)粘土夾粉砂的土層中，超長樁進(jìn)行樁底、樁側(cè)注漿的注漿效果難以保證；如何消除試樁樁頂以下26m非摩擦段的樁側(cè)摩擦阻力，需研究新的方法。其中，120m的民用建筑工程樁長度、120∶1的民用建筑工程樁長細(xì)比、C55混凝土水下澆筑、直徑50mm三級(jí)鋼的民用建筑工程樁等特點(diǎn)創(chuàng)下了4項(xiàng)世界之最，由此帶來的施工難度之大在國內(nèi)外超高層建設(shè)史上前所未有。

直徑為1m的百米長樁穿越5個(gè)相對(duì)含水層，在復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境下要保證工程樁的垂直度不大于1/300、保證不塌孔、保證孔底沉渣厚度小于10cm、保證工程樁鋼筋籠的混凝土保護(hù)層厚度以及工程樁混凝土的水下澆筑順利，這是非常艱巨的挑戰(zhàn)。

中建三局綜合在上海、武漢等臨海臨江地區(qū)的深基坑施工經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合天津地區(qū)的地質(zhì)情況精心編制了超長樁施工技術(shù)方案。中建三局集團(tuán)有限公司開展“產(chǎn)、學(xué)、研”，聯(lián)合中建商品混凝土有限公司等專業(yè)公司及相關(guān)科研院校，對(duì)一系列難題開展系統(tǒng)研究和應(yīng)用，總結(jié)形成了高承載力超大長徑比全鋼筋籠鉆孔灌注樁綜合施工技術(shù)，成功應(yīng)用于天津高銀117大廈樁基工程的施工并實(shí)現(xiàn)良好收效，選用ZSD2000、GPS-20等型號(hào)的鉆機(jī)，采用氣舉反循環(huán)工藝和深厚沙土超深鉆孔泥漿控制技術(shù)進(jìn)行120m超長樁試樁施工。通過不斷調(diào)整泥漿比重和成孔鉆進(jìn)速度等技術(shù)參數(shù)，最終確定了可靠的長樁施工方案，并成功攻克了垂直度控制小于1/300的世界性難關(guān)，經(jīng)檢測全部達(dá)到一類樁標(biāo)準(zhǔn)。僅用180天時(shí)間就完成了941根直徑1m、成孔深度100m的鉆孔灌注樁施工任務(wù)，創(chuàng)造了房建領(lǐng)域工程樁長度之最，并成功攻克了垂直度控制小于1/300的世界性難關(guān)，經(jīng)檢測全部達(dá)到一類樁標(biāo)準(zhǔn)（圖1）。

圖1 樁基施工完畢

基于此總結(jié)形成的《高承載力超大長徑比鉆孔灌注樁施工關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用》先后榮獲2011年中建總公司科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)、2013年度中國施工企業(yè)管理協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)科技創(chuàng)新二等獎(jiǎng)。

2 6.5萬m3高標(biāo)號(hào)超厚超大體積筏板混凝土一次性連續(xù)澆筑

天津高銀117大廈基礎(chǔ)筏板混凝土澆筑總方量巨大、混凝土強(qiáng)度及抗?jié)B等級(jí)高、筏板內(nèi)鋼筋及高強(qiáng)錨栓密集、混凝土輸送距離長且落差大、須在冬季一次性連續(xù)澆筑完成，給實(shí)際施工帶來了空前嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)和考驗(yàn)。

針對(duì)這一施工難題，我司通過前期大量的試驗(yàn)驗(yàn)證和精心的施工組織策劃，開展一次超大體量混凝土供應(yīng)總承包管理模式研究、超厚超大底板泵管布置技術(shù)研究、低溫環(huán)境超遠(yuǎn)距離混凝土輸送泵防堵管技術(shù)研究及超大體積澆筑與養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究，首創(chuàng)一家總負(fù)責(zé)、多家配合的大底板混凝土供應(yīng)總承包模式，由一家商品混凝土公司牽頭作為總承包商，多家商品混凝土公司協(xié)調(diào)工作，統(tǒng)一混凝土配合比，統(tǒng)一原材料，并采取多項(xiàng)技術(shù)措施和管理措施確?；炷凉?yīng)順暢。

2011年12月26日至2011年12月29日，項(xiàng)目混凝土施工部攜手5家不同的混凝土生產(chǎn)單位、6個(gè)攪拌站、12條生產(chǎn)線、285臺(tái)混凝土攪拌運(yùn)輸車，歷經(jīng)82h連續(xù)作業(yè)，一次性完成了天津高銀117大廈D區(qū)6.5萬m3超大體積筏板混凝土的澆筑施工，創(chuàng)下國內(nèi)外民用建筑筏板混凝土一次性連續(xù)澆筑方量的世界之最（圖2）。通過檢測結(jié)果分析，混凝土質(zhì)量穩(wěn)定，性能良好，強(qiáng)度均達(dá)到設(shè)計(jì)要求；澆筑完筏板表面光潔平整，無深層的有害裂縫，整體情況良好。該工程的成功實(shí)施使我國民用建筑高標(biāo)號(hào)超大體積混凝土一次性連續(xù)澆筑施工技術(shù)邁向了一個(gè)更高的臺(tái)階，為今后類似工程超大體積筏板混凝土澆筑施工提供了寶貴的借鑒經(jīng)驗(yàn)。

圖2 混凝土澆筑

基于此總結(jié)形成的《6.5萬方高標(biāo)號(hào)超厚超大體積混凝土綜合施工技術(shù)研究與應(yīng)用》先后榮獲2013年中建總公司科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、2013年度中國施工企業(yè)管理協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)科技創(chuàng)新二等獎(jiǎng)。

3 特大型基坑工程施工關(guān)鍵技術(shù)

天津高銀117大廈項(xiàng)目基坑邊坡頂部平面尺寸約為394m(南北向)×315m（東西向），開挖面積約12.4萬m2，土方開挖量約210萬m3，創(chuàng)單體建筑基坑土方開挖之最。

基坑采用順作法施工，根據(jù)開挖深度和平面布置，基坑分為A、B、C、D四個(gè)區(qū)。A區(qū)、C區(qū)（附屬樓、純地下室）開挖深度為18.7m，B區(qū)（靠山樓）開挖深度為19.05m，D區(qū)（117主塔樓）開挖深度為25.7m。基坑平面布置如圖3所示。

A+B區(qū)東、西、北三側(cè)采用淺層卸土放坡+深層地下連續(xù)墻＋兩道鋼筋混凝土內(nèi)支撐（對(duì)撐和角撐）；A+B區(qū)南側(cè)與C+D區(qū)北側(cè)共用一面排樁和地下連續(xù)墻；C區(qū)東、西兩側(cè)采用淺層卸土放坡+深層地下連續(xù)墻＋兩道鋼筋混凝土圓環(huán)支撐；C區(qū)南側(cè)采用淺層重力壩結(jié)合鋼斜撐＋深層地下連續(xù)墻＋兩道鋼筋混凝土圓環(huán)支撐；D區(qū)采用封閉地下連續(xù)墻＋預(yù)應(yīng)力錨索。

圖3 基坑平面布置圖

天津117大廈項(xiàng)目場地屬于海相與陸相交互沉積地層，場地淺層分布有多層滲透性較強(qiáng)的粉土或粉砂層，且與粉質(zhì)粘土層交替分布。場地地下水地表下約100m深度范圍內(nèi)主要分布5個(gè)相對(duì)含水層，基坑開挖需對(duì)第1相對(duì)含水層（潛水）及第1相對(duì)含水層（潛水）進(jìn)行降水?；娱_挖深度及房屋埋深相對(duì)關(guān)系如圖4所示。

圖4 基坑開挖深度及房屋埋深相對(duì)關(guān)系示意圖

圖5 基坑支護(hù)

圖6 施工棧橋

基坑支護(hù)及施工棧橋如圖5、圖6所示。針對(duì)天津117大廈項(xiàng)目基坑工程超大超深、地質(zhì)下水條件復(fù)雜、工期緊迫、支撐結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜、施工分區(qū)及流程變更頻繁等施工重難點(diǎn)，施工單位高度重視、精心籌劃、周密部署、科學(xué)施工，從支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化、土方開挖、內(nèi)支撐施工、地連墻施工、支撐立柱樁施工、基坑降水設(shè)計(jì)與施工、基坑監(jiān)測等多方面進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，研究形成了以超大直徑混凝土圓環(huán)非對(duì)稱受力支撐體系設(shè)計(jì)和特大型基坑工程施工為主線，集優(yōu)化和監(jiān)測為一體的超大直徑混凝土圓環(huán)非對(duì)稱受力支撐體系應(yīng)用與特大型基坑工程施工成套技術(shù)，包括：超大直徑（188m）混凝土圓環(huán)非對(duì)稱受力支撐體系的設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)；施工順序調(diào)整引起的超大直徑混凝土圓環(huán)非對(duì)稱受力支撐體系設(shè)計(jì)問題分析與優(yōu)化研究；超大直徑（188m）混凝土圓環(huán)非對(duì)稱受力支撐體系施工關(guān)鍵技術(shù)；超大直徑（188m）混凝土圓環(huán)非對(duì)稱受力支撐體系的監(jiān)測分析與信息化施工關(guān)鍵技術(shù)；超大直徑（188m）混凝土圓環(huán)合理支撐體系分析研究。

4 結(jié) 語

經(jīng)天津高銀117大廈基坑工程中成功應(yīng)用，較好地控制了基坑及支護(hù)結(jié)構(gòu)受力、變形在規(guī)范允許范圍內(nèi)，對(duì)周邊環(huán)境影響較小，施工安全性好且效率高。該技術(shù)研究成果通過湖北省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳科技成果鑒定委員會(huì)專家組的鑒定，鑒定結(jié)論為：該項(xiàng)成果總體達(dá)到國際先進(jìn)水平，其中超大直徑非對(duì)稱受力環(huán)形內(nèi)支撐體系的研究與施工達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

（編輯 張海霞）

Tianjin 117 Mansion underground construction key technology

YU Di-hua, YE Jian, AI Xin-ying, CHEN Shao-qiao

［中圖分類號(hào)］TU473；TU471+.15

［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］B

［文章編號(hào)］1001-1366(2015)06-0063-03

［收稿日期］2015-05-20