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

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?duì)較高，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(duì)周邊環(huán)境保護(hù)好。

對(duì)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(shí)踐效果，在質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性上能達(dá)到相對(duì)均衡的應(yīng)用效益[1-2]。

本文針對(duì)逆作法施工的特點(diǎn)與難點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際的施工案例，對(duì)雙向同步逆作法[3-4]施工技術(shù)進(jìn)行了實(shí)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(yàn)。

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(xiàng)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(shí)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(shí)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(diǎn)、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(jì)和安排施工流程是雙向同步逆作法施工的重點(diǎn)，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(diǎn)和施工的最大層高。

在本項(xiàng)目的施工過程中，地下結(jié)構(gòu)施工時(shí)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(qiáng)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(jì)強(qiáng)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(jì)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(duì)一柱一樁間的差異沉降進(jìn)行實(shí)時(shí)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(shí)施。

2.2.1 ?試樁施工

根據(jù)設(shè)計(jì)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(jì)值12 000 kN的要求。3根試樁對(duì)應(yīng)逆作工況階段荷載12 000 kN（加載值13 600 kN）時(shí)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(duì)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(jì)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(duì)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(jì)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(jì)工況一致，并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)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(shí)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(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)

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(diǎn)的連接問題，確保施工階段和使用階段框架梁柱節(jié)點(diǎn)的質(zhì)量和內(nèi)力分布滿足主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求（圖3）。

圖3 鋼管混凝土柱與梁的連接節(jié)點(diǎn)

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(diǎn)施工時(shí)，須在鋼管柱周邊設(shè)置1圈鋼筋混凝土環(huán)梁，形成一個(gè)剛性區(qū)域來確保梁端節(jié)點(diǎn)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(gè)挖土分塊，每塊土方開挖時(shí)設(shè)置不少于1個(gè)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(gè)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(yùn)（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(duì)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(tái)，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(shí)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(duì)現(xiàn)場交通組織及策劃極為不利。對(duì)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(shí)，對(duì)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(shí)，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(duì)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(duì)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(shí)，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(duì)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(yùn)行路線，并對(duì)在基坑內(nèi)部進(jìn)行暗挖施工的挖土機(jī)和駁運(yùn)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(duì)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(diǎn)設(shè)計(jì)，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。