逆作法施工技術(shù)在城市核心區(qū)的應(yīng)用

肖 永

1. 上海建工二建集團(tuán)有限公司 上海 200080；2. 上海建筑工程逆作法工程技術(shù)研究中心 上海 200080

城市核心區(qū)作為一個(gè)城市的經(jīng)濟(jì)、文化中心，是一個(gè)城市的活力之源。城市核心區(qū)人口稠密、建筑物密集、交通流量大，在城市核心區(qū)開發(fā)的項(xiàng)目往往有著施工場(chǎng)地狹小，鄰近建筑物對(duì)沉降變形比較敏感，揚(yáng)塵、噪聲控制要求高等問題。逆作法施工技術(shù)可以最大限度利用場(chǎng)地空間，創(chuàng)造施工作業(yè)面。同時(shí)通過主體結(jié)構(gòu)與臨時(shí)支護(hù)體系相結(jié)合，形成水平支撐體系，減少深基坑施工對(duì)周邊環(huán)境的影響。近年來，逆作法施工技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于城市核心區(qū)的工程建設(shè)[1-5]。

1 深基坑常見施工技術(shù)對(duì)比

深基坑工程施工常用順作法和逆作法2種方式，2種方式在施工流程和安全性上有很大的區(qū)別。

1.1 施工流程對(duì)比

樁基圍護(hù)施工完成后，順作法由上而下分層開挖，逐層施工水平臨時(shí)支撐體系，底板完成后再由下而上逐層拆除臨時(shí)水平支撐并實(shí)施各層地下結(jié)構(gòu)。圍護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)體系相對(duì)獨(dú)立。

逆作法進(jìn)行地下結(jié)構(gòu)施工時(shí)，由上而下分層開挖并實(shí)施各層永久結(jié)構(gòu)梁板，利用永久結(jié)構(gòu)梁板作為水平支撐體系，直至底板完成。同時(shí)，根據(jù)工程需要，有條件在首層結(jié)構(gòu)梁板達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后同步開始上部結(jié)構(gòu)的施工。

1.2 安全性對(duì)比

逆作法利用結(jié)構(gòu)體系作為水平支撐，剛度較大，基坑開挖安全性較高，且基坑的變形小，對(duì)周邊環(huán)境的影響很小。另外，逆作法在首層結(jié)構(gòu)梁板實(shí)施完成后，可以作為材料堆場(chǎng)，解決了場(chǎng)地狹小等問題。

綜合考慮，在城市核心區(qū)的項(xiàng)目開發(fā)，深基坑工程采用逆作法施工對(duì)項(xiàng)目的開展實(shí)施更有利。

本文依托上海市徐匯區(qū)太平洋數(shù)碼二期建筑“拆落地”重建工程，對(duì)緊貼城市核心區(qū)逆作法施工項(xiàng)目的重點(diǎn)管線、地鐵出入口的保護(hù)技術(shù)進(jìn)行研究。通過圍護(hù)施工控制、逆作法施工關(guān)鍵控制、信息化施工等技術(shù)，確保工程順利實(shí)施。

2 工程背景

2.1 工程概況

太平洋數(shù)碼二期“拆落地”重建工程位于上海市徐匯區(qū)肇嘉浜路1117號(hào)太平洋數(shù)碼廣場(chǎng)內(nèi)，東側(cè)、南側(cè)分別為美羅城A、B區(qū)。北鄰肇嘉浜路，西側(cè)為漕溪北路，道路下方為軌交1號(hào)線。

本工程總用地面積3 360 m2，總建筑面積14 943 m2。其中地上部分8層，結(jié)構(gòu)形式為鋼結(jié)構(gòu)，建筑高度60 m，主要包括商業(yè)、餐飲、公共文化空間及機(jī)房夾層，總建筑面積8 578.1 m2。地下3層，主要包括商業(yè)、餐飲、設(shè)備用房及儲(chǔ)藏室，總建筑面積6 364.9 m2。工程基坑分A區(qū)主坑、B區(qū)連通道（與地鐵出入口連接）。A區(qū)主坑挖深18.02 m，面積2 150 m2，采用逆作法施工，B區(qū)挖深7.92 m?；訃o(hù)形式為厚1 m地下連續(xù)墻，地下連續(xù)墻深度為37～40 m。地下連續(xù)墻兩側(cè)設(shè)置三軸水泥土攪拌樁槽壁加固，局部采用MJS工法施工（圖1）。

圖1 工程概況

2.2 周邊環(huán)境分析及難點(diǎn)

1）A區(qū)主坑北側(cè)有110 kV超高壓電纜（圖2），電纜井距離本工程地下連續(xù)墻外邊界只有1.62 m。該電纜為1992年軌交1號(hào)線建造時(shí)敷設(shè)，為從日本進(jìn)口的充油電纜，型號(hào)老舊，國內(nèi)無備貨，該電纜為地鐵的上級(jí)備用電纜。根據(jù)電力部門的計(jì)劃，在該電纜拆除前，工程要完成整個(gè)A區(qū)的樁基圍護(hù)施工。故樁基圍護(hù)階段，電纜及電纜井的保護(hù)尤為重要。

圖2 超高壓電纜位置及監(jiān)測(cè)布點(diǎn)

2）地鐵10號(hào)線出入口最近點(diǎn)距離A坑地下連續(xù)墻外邊線3.15 m，最遠(yuǎn)點(diǎn)距離A坑地下連續(xù)墻外邊線13.13 m。地鐵出入口基礎(chǔ)距離地面高度7 m。B區(qū)基坑與地鐵出入口連通，B區(qū)圍護(hù)形式為φ1 000 mm@1 200 mm鉆孔灌注樁，施工前必須做好相應(yīng)的措施降低樁基圍護(hù)施工，A、B區(qū)開挖及地下結(jié)構(gòu)施工等對(duì)地鐵出入口的影響。

3）徐家匯天橋連廊項(xiàng)目基本與本項(xiàng)目同時(shí)開工，且天橋連廊的北側(cè)、西側(cè)、南側(cè)與本項(xiàng)目2層鋼結(jié)構(gòu)連接，共9個(gè)連接點(diǎn)（圖3）。天橋連廊項(xiàng)目作為區(qū)政府重點(diǎn)關(guān)注的工程，需盡早將2層鋼框架連接點(diǎn)提供給天橋連廊項(xiàng)目使用，這對(duì)項(xiàng)目的施工工期提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

圖3 天橋連廊與本項(xiàng)目連接情況

4）本工程用地面積約3 3 6 0 m2，基坑總面積2 210 m2，基坑占66%，再將地鐵10號(hào)出入口、基坑周圈地下連續(xù)墻、三軸水泥土攪拌樁及MJS等施工考慮在內(nèi)，可用場(chǎng)地捉襟見肘。采用逆作法進(jìn)行地下挖土及地下結(jié)構(gòu)施工時(shí)，如何在如此狹小的場(chǎng)地組織施工流水，如何遵循“分層、分塊、對(duì)稱、限時(shí)”的作業(yè)原則，是本工程施工的一大難點(diǎn)。

3 逆作法實(shí)施關(guān)鍵技術(shù)

3.1 樁基圍護(hù)施工階段技術(shù)措施

1）本工程于2017年12月27日開工，2018年3月初—2018年7月底完成樁基圍護(hù)施工。電纜井處槽壁加固采用MJS工法施工。施工時(shí)通過調(diào)整排泥量，控制地內(nèi)壓力，控制噴射注漿引起的地基隆起與下沉，有效控制施工對(duì)電纜井的影響。通過監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知，MJS施工階段，電纜井抬升7～9 mm，在可控范圍內(nèi)。整個(gè)樁基圍護(hù)施工階段，電纜井的最大沉降為7 mm。

2）A區(qū)主坑靠地鐵出入口一側(cè)坑內(nèi)采用寬10 m的φ1 500 mm@1 000 mm雙高壓旋噴樁進(jìn)行加固，其他區(qū)域采用寬6 m的φ1 500 mm@1 000 mm雙高壓旋噴樁進(jìn)行加固。A區(qū)坑外槽壁加固也同樣采用微擾動(dòng)、可控性強(qiáng)的MJS工法，通過控制地內(nèi)壓力，減小對(duì)地鐵出入口的影響。

3）B區(qū)緊貼車站出入口的圍護(hù)樁施工時(shí)，先人工挖孔、焊接預(yù)埋長護(hù)筒，再進(jìn)行鉆孔施工。避免樁基施工鉆孔時(shí)泥漿對(duì)地鐵出入口的影響，長護(hù)筒長度7 m（超過車站出入口的深度）。

4）本工程逆作法采用18根φ1 000 mm鋼管立柱樁（鋼管為φ500 mm×16 mm）作為地下室一柱一樁，鋼管立柱的垂直度偏差要求不大于1/600（樁身垂直度偏差不大于1/200）。一柱一樁調(diào)垂采用雙聯(lián)置換式激光測(cè)斜設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了一柱一樁施工全過程的垂直度高精度測(cè)量與控制。

3.2 地下結(jié)構(gòu)施工階段技術(shù)措施

1）逆作結(jié)構(gòu)梁板各層布置5個(gè)取土口，其中周邊取土口利用電梯井道、樓梯井道設(shè)置，中間結(jié)合自動(dòng)扶梯位置設(shè)置（圖4）。

2）A區(qū)主坑地下結(jié)構(gòu)采用逆作法挖土，利用主體地下結(jié)構(gòu)梁板及臨時(shí)支撐共同作為施工階段的水平支撐體系。為確保逆作法施工階段結(jié)構(gòu)傳遞水平力的可靠性，在上層結(jié)構(gòu)梁板施工完成、形成整體水平支撐體系，且整體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%（對(duì)于首層結(jié)構(gòu)應(yīng)達(dá)到100%）后，方可進(jìn)行下層土方開挖。每層土方采用分層、分區(qū)、分塊盆式開挖的原則施工，待上層水平結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度后，向下分層、分區(qū)、分塊盆式開挖。根據(jù)地鐵保護(hù)要求結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，將地下結(jié)構(gòu)分為三大分區(qū)，挖土順序?yàn)?區(qū)→2區(qū)→3區(qū)（圖5）。逆作法挖土施工流程如下：第1皮土方開挖至－4.7 m、B0板結(jié)構(gòu)施工→1層鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工→第2皮土方開挖至－9.72 m、B1板結(jié)構(gòu)施工→第3皮土方開挖至－15.42 m、B2板結(jié)構(gòu)施工→B1層結(jié)構(gòu)柱回筑施工→第4皮土方開挖至－18.32 m、底板結(jié)構(gòu)施工→B2層結(jié)構(gòu)柱回筑施工→B3層結(jié)構(gòu)柱回筑施工、地下室外墻結(jié)構(gòu)回筑施工→地上鋼結(jié)構(gòu)施工、B區(qū)基坑開挖。采用逆作法施工，在B0板結(jié)構(gòu)完成后，進(jìn)行了1層的鋼結(jié)構(gòu)吊裝，為天橋連廊提前施工創(chuàng)造了條件。

圖4 取土口布置

圖5 A區(qū)主坑分區(qū)

3）進(jìn)行2區(qū)、3區(qū)挖土?xí)r，需在靠近地鐵側(cè)預(yù)留寬10 m、高1.2 m的土護(hù)壁，在下層施工時(shí)挖除。

4）根據(jù)政府管控要求，該地段10：00～ 15：00、20：00～22：00可以進(jìn)行出土作業(yè)，每天可出土?xí)r間有限?，F(xiàn)場(chǎng)挖土高峰時(shí)期B0板上配備1臺(tái)起重機(jī)、1臺(tái)長臂挖機(jī)，下面配3～4臺(tái)0.6 m3的反鏟挖機(jī)，確保平均每天出土量在800～1 000 m3。

5）A區(qū)逆作法挖土階段，地下部分每隔8～10 m布置1個(gè)節(jié)能燈，作為照明之用。逆作法通風(fēng)采用軸流風(fēng)機(jī)，排風(fēng)量為50 m3/min。

6）各層土方挖至標(biāo)高，墊層澆筑完成后，采用1.8 m短排架作為豎向結(jié)構(gòu)施工支撐體系。

7）考慮本工程場(chǎng)地狹小，地下室施工階段，出土口作為地下結(jié)構(gòu)施工進(jìn)料口，到場(chǎng)材料最大限度地通過取土口直接吊運(yùn)至施工操作面。

8）逆作法頂板以下立柱豎向鋼筋通過接駁器連接，局部采用焊接形式。當(dāng)樓層層高較高時(shí)，立柱的豎向鋼筋設(shè)置2個(gè)接頭，分別位于上層樓板的板底和本層中間層高處。否則每層設(shè)置1個(gè)鋼筋接頭，位于上層樓板的板底。采用一段式連接方法減少了逆作法樓板上插筋的連接接頭數(shù)。根據(jù)層高，墻、柱豎向鋼筋可采用一段式預(yù)留插筋。

3.3 信息化施工技術(shù)

項(xiàng)目技術(shù)團(tuán)隊(duì)通過BIM技術(shù)對(duì)工程實(shí)施透明化管理，提高了施工效率和施工質(zhì)量、縮短了項(xiàng)目工期。

本工程采用信息化監(jiān)測(cè)技術(shù)，埋設(shè)鋼筋應(yīng)力計(jì)對(duì)主梁（支撐）軸力進(jìn)行測(cè)量，預(yù)埋傳感器對(duì)樁身軸力進(jìn)行監(jiān)測(cè)等，為基坑圍護(hù)體系和周邊環(huán)境安全提供準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)信息。當(dāng)工程出現(xiàn)緊急情況或監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超過預(yù)警值時(shí)，能及時(shí)結(jié)合應(yīng)急預(yù)案采取相應(yīng)的應(yīng)急措施。

另外，本工程結(jié)合項(xiàng)目安全管理需要，采用視頻監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)項(xiàng)目的全過程施工進(jìn)行監(jiān)視和管理，在鄰近的最高建筑上、塔吊上、施工大門處等安裝視頻監(jiān)控，不但為項(xiàng)目的施工過程安全管理提供保障，也為項(xiàng)目實(shí)施的全過程記錄留下寶貴的資料信息。

4 結(jié)語

本工程地處上海市徐家匯核心區(qū)，周邊環(huán)境極其復(fù)雜。根據(jù)特點(diǎn)，本工程采取了逆作法施工，使地下結(jié)構(gòu)施工自上而下進(jìn)行，并利用首層結(jié)構(gòu)樓板作為材料堆場(chǎng)和施工作業(yè)面，有效地解決了材料堆場(chǎng)問題。通過圍護(hù)施工參數(shù)控制、采取雙聯(lián)置換式激光測(cè)斜技術(shù)、合理優(yōu)化取土口布置、分塊組織挖土流水、結(jié)合信息化施工技術(shù)等，大大減少了支撐鑿除量，有效降低了揚(yáng)塵、噪聲對(duì)周邊環(huán)境的影響，且將基坑變形控制在最小限度，確保了周邊環(huán)境安全以及工程的順利開展，對(duì)類似工程有一定的借鑒價(jià)值。