地下室塔樓核心筒先行施工和支撐內(nèi)置預(yù)埋型鋼技術(shù)研究

吳忠強(qiáng)

（上海建工七建集團(tuán)有限公司，上海 200050）

隨著城市建設(shè)的迅猛發(fā)展，建筑物使用需求的增加，工程項(xiàng)目的施工工期與形象進(jìn)度變得尤為重要。本文結(jié)合實(shí)際工程，對(duì)傳統(tǒng)地下室施工工序進(jìn)行優(yōu)化，并研發(fā)了一種新型的地下室核心筒先行施工施工方法，保證深基坑施工安全的同時(shí)，優(yōu)化了施工工期和資源配置，為今后類(lèi)似的工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)和施工提供參考。

1 工程概況

張江中區(qū)單元57-01 地塊項(xiàng)目規(guī)劃用地面積17 252m2，地下室總共劃分為5 個(gè)區(qū)塊，地上共計(jì)3 個(gè)單體建筑，分別為1#辦公塔樓，高度320m；2#商業(yè)樓，高度為24m；3#商業(yè)樓，高度為24m。其中1#辦公塔樓位于A3 基坑區(qū)塊。本工程西側(cè)緊鄰56-01 地塊，中間采用中隔墻與相鄰基坑分隔；南側(cè)緊鄰已建成的地鐵13 號(hào)線學(xué)林路站（埋深16.6m），圍護(hù)結(jié)構(gòu)與地鐵區(qū)間隧道最近距離約20.23m；東側(cè)緊鄰規(guī)劃卓聞路，后續(xù)地下室與卓聞路下規(guī)劃地下通道相連，通向58-01 地塊（圖1）。

圖1 工程地理位置示意圖

本工程地下室為混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)，1#辦公塔樓為型鋼混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系?；悠毡殚_(kāi)挖深度為16.1m，局部挖深達(dá)到21m，圍護(hù)采用地下連續(xù)墻及3 道水平混凝土支撐的方式；靠近地鐵側(cè)的兩個(gè)分區(qū)普遍開(kāi)挖深度為12.6m，采用一道水平混凝土支撐加兩道鋼支撐的方式。基坑內(nèi)土體通過(guò)三軸水泥土攪拌樁裙邊加固以及高壓旋噴樁坑內(nèi)加固，靠近地鐵側(cè)的分區(qū)采用三軸水泥土攪拌樁滿樘加固。地下室結(jié)構(gòu)施工工況要同支撐拆除相結(jié)合起來(lái)，底板施工完成達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，拆除第三道支撐；施工地下三層、地下二層結(jié)構(gòu)，待地下三層、地下二層施工完達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，拆除第二道支撐、第一道支撐，施工地下室頂板。支撐拆除前，結(jié)構(gòu)需要養(yǎng)護(hù)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度。

2 施工難點(diǎn)

傳統(tǒng)的地下室結(jié)構(gòu)施工模式為，拆除一道基坑支撐，隨后施工一層水平結(jié)構(gòu)，施工工序較為固定，從而使得施工進(jìn)度受到較大的限制。若想加快主塔樓施工進(jìn)度，則需先行施工主塔樓核心筒結(jié)構(gòu)，由于地下室水平結(jié)構(gòu)施工相對(duì)滯后，故主塔樓核心筒結(jié)構(gòu)施工時(shí)上一道支撐或棧橋還尚未拆除，主塔樓核心筒結(jié)構(gòu)與支撐棧橋位置產(chǎn)生碰撞，并且由于不滿足設(shè)計(jì)圖紙中的支撐拆除工況，此時(shí)上一道支撐及棧橋不可拆除。

設(shè)計(jì)圖紙中規(guī)定，需將地下室三層水平結(jié)構(gòu)與地下室二層水平結(jié)構(gòu)均施工完畢，并且養(yǎng)護(hù)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，方可拆除第二道支撐，但是地下二層頂板面距離第二道支撐底僅有0.2m，使得現(xiàn)場(chǎng)施工難度大大增加，施工過(guò)程中效率嚴(yán)重降低，嚴(yán)重阻礙了項(xiàng)目施工進(jìn)度。

3 核心筒先行施工及相應(yīng)技術(shù)措施

3.1 圖紙優(yōu)化

為加快項(xiàng)目施工進(jìn)度，保證項(xiàng)目施工形象，需主塔樓核心筒結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度優(yōu)先于地下室水平結(jié)構(gòu)。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙中對(duì)施工工況的要求，由于地下室結(jié)構(gòu)尚未施工完畢，上層的支撐及棧橋仍然不可拆除，此時(shí)主塔樓核心筒結(jié)構(gòu)必然與上層的支撐及棧橋存在碰撞。由于原支撐及棧橋布置與主塔樓核心筒結(jié)構(gòu)存在較大的碰撞，故需調(diào)整原支撐及棧橋的布置。調(diào)整前后的主塔樓核心筒結(jié)構(gòu)與支撐及棧橋的平面相對(duì)關(guān)系如圖2 所示。

圖2 核心筒與支撐棧橋平面布置圖

支撐及棧橋的平面布置經(jīng)過(guò)調(diào)整后，使得主塔樓核心筒結(jié)構(gòu)與支撐及棧橋的碰撞大幅度減少。在不影響主塔樓核心筒結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度的同時(shí)，既滿足設(shè)計(jì)圖紙中對(duì)施工工況的要求，又保證了支撐及棧橋等基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的完整性及基坑的穩(wěn)定性。同時(shí)在主塔樓核心筒結(jié)構(gòu)施工時(shí)，可以直接利用棧橋作為施工交通道路及材料堆放場(chǎng)地，提高了施工的便利性。

3.2 支撐標(biāo)高優(yōu)化

由于地下二層頂板面距離第二道支撐底僅有0.2m，使得地下二層水平結(jié)構(gòu)施工時(shí)的鋼筋預(yù)留長(zhǎng)度難以滿足，需更改為預(yù)留套筒，施工成本大幅度上升，并且過(guò)小的距離大大增加了現(xiàn)場(chǎng)的施工難度，嚴(yán)重降低了施工效率。為降低施工成本，提高施工效率，保證施工進(jìn)度，對(duì)第二道支撐的標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整，將原第二道支撐整體抬高0.1m，減少施工成本及地下二層結(jié)構(gòu)施工時(shí)的人工降效，基坑剖面優(yōu)化前后如圖3 所示。

圖3 基坑剖面示意圖

3.3 支撐內(nèi)預(yù)埋型鋼

支撐及棧橋經(jīng)調(diào)整后，主塔樓核心筒結(jié)構(gòu)已避開(kāi)棧橋區(qū)域，但時(shí)主塔樓核心筒剪力墻結(jié)構(gòu)與支撐梁的碰撞卻無(wú)法回避，核心筒先行施工時(shí)，若將碰撞區(qū)域支撐梁先行拆除，將無(wú)法滿足設(shè)計(jì)圖紙中對(duì)施工工況的要求，并且嚴(yán)重影響基坑支撐圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平力的傳遞，基坑的安全性與穩(wěn)定性無(wú)法保證。

為保證基坑支撐圍護(hù)結(jié)構(gòu)的完整性及主塔樓核心筒結(jié)構(gòu)的施工進(jìn)度，當(dāng)支撐結(jié)構(gòu)施工時(shí)，在主塔樓核心筒剪力墻結(jié)構(gòu)與支撐結(jié)構(gòu)碰撞位置處預(yù)埋型鋼。如圖4 所示，預(yù)埋型鋼選用H400×400×30×30，并在兩端設(shè)置450×450×16封頭鋼板，兩側(cè)設(shè)置340×100×10 加勁板，間距@800，預(yù)埋型鋼長(zhǎng)度應(yīng)為剪力墻厚度兩端各增加2m。

圖4 支撐內(nèi)預(yù)埋型鋼示意圖

當(dāng)主塔樓核心筒剪力墻結(jié)構(gòu)施工至此區(qū)域時(shí)，需將預(yù)埋型鋼鑿出。為保證型鋼的完整性，需全程采用人工鑿出。型鋼鑿出時(shí)需在支撐上搭設(shè)腳手架以提供施工操作面。腳手架需從下一層水平結(jié)構(gòu)或支撐結(jié)構(gòu)上搭設(shè)，搭設(shè)高度需高出本層待鑿出型鋼的支撐頂0.5m。腳手架沿支撐方向布設(shè)兩跨（每邊挑出一跨），沿剪力墻方向布設(shè)3跨，立桿間距為1m。若腳手架搭設(shè)于支撐上，底部需采用抱箍形式進(jìn)行固定。腳手架四周滿布密目安全網(wǎng)成封閉空間，架體下部設(shè)置外八字型木板形成漏斗型收集器，使上部鑿出的混凝土落至漏斗底部，有利于后續(xù)的清理工作，且保障了下方施工人員的人身安全。

待后續(xù)地下室結(jié)構(gòu)施工完畢，滿足設(shè)計(jì)圖紙中要求的支撐拆除工況時(shí)，再將與主塔樓核心筒結(jié)構(gòu)碰撞處的支撐采用切割方式進(jìn)行切除。

3.4 核心筒周邊施工縫留設(shè)

由于主塔樓核心筒結(jié)構(gòu)先行施工，故需在核心筒周邊一圈均留設(shè)施工縫。若將水平結(jié)構(gòu)在核心筒剪力墻處斷開(kāi)，后續(xù)剪力墻施工時(shí)將沒(méi)有操作空間，且此處為結(jié)構(gòu)梁端，屬于結(jié)構(gòu)薄弱點(diǎn)。為保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及施工的便利性，故將施工縫留設(shè)于核心筒剪力墻外結(jié)構(gòu)梁1/3 處，施工縫范圍內(nèi)水平結(jié)構(gòu)與主塔樓核心筒結(jié)構(gòu)一并先行施工，并留設(shè)排架支撐，待后續(xù)地下室排架拆除時(shí)再一并拆除（圖5）。

圖5 核心筒施工縫留設(shè)平面圖

3.5 施工過(guò)程中的注意事項(xiàng)

1）支撐內(nèi)型鋼應(yīng)預(yù)埋至支撐中心。

2）支撐內(nèi)型鋼應(yīng)全程采用人工鑿出，且鑿除范圍不應(yīng)超過(guò)型鋼所穿核心筒剪力墻外擴(kuò)500mm。

3）支撐預(yù)留型鋼處外圍混凝土，應(yīng)隨地下室結(jié)構(gòu)回筑自下而上逐層拆除，嚴(yán)禁提前鑿除預(yù)留型鋼外圍混凝土，并且應(yīng)盡量減少型鋼暴露時(shí)間。

4）上一道支撐鑿除預(yù)留型鋼外圍混凝土后，拆除下一道支撐前，核心筒剪力墻需至少澆筑至上一道支撐面以上0.5m處，并且達(dá)到設(shè)計(jì)高度。

5）支撐預(yù)留型鋼標(biāo)高及軸線平面位置允許偏差為：±10mm。

4 結(jié)論

通過(guò)本項(xiàng)目的實(shí)施，地下室底板澆筑施工完成后，主塔樓核心筒結(jié)構(gòu)出±0 僅用30 天時(shí)間，而地下室水平結(jié)構(gòu)僅施工完成地下三層，比傳統(tǒng)施工方法提前了至少60 天，滿足了主塔樓核心筒結(jié)構(gòu)的提前施工，使其不受地下室水平結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度的影響。這種核心筒結(jié)構(gòu)先行施工方案以及相應(yīng)的施工技術(shù)措施，在保證了基坑的安全性與穩(wěn)定性的同時(shí)，又極大地加快了施工進(jìn)度，合理規(guī)劃了資源配置。這種核心筒先行施工的技術(shù)措施，可為今后類(lèi)似的工程項(xiàng)目借鑒參考。