超深基坑顺逆作立体穿插实施技术.pdf

1、超深基坑顺逆结合立体穿插实施技术设计与实践华东建筑设计研究院有限公司华东建筑设计研究院有限公司上海地下空间与工程设计研究院上海地下空间与工程设计研究院华东建筑设计研究院有限公司上海地下空间与工程设计研究院2020-11-1翁其平院副总工程师目 录ONTENTSC2工程概况1技术背景3基坑支护设计总体方案4关键技术与对策超40项逆作法工程项目分布上海、南京、武汉、天津、无锡、苏州、杭州、徐州、南昌、澳门、越南胡志明等国内外十余个城市全逆作、半逆作、上下同步逆作、顺逆结合、排桩逆作等各种类型技术背景技术背景 南京青奥中心双子塔基坑面积约1.1万m2整体地下三层，基坑挖深1420m工期要求上下同步逆

2、作地下施工阶段同步施工地上18层结构国内上下同步逆作最高项目20122013技术背景技术背景 杭州国际金融中心基坑面积约15.6万m2整体设置三层地下室，基坑挖深16m造价与工期大开口逆作与上下同步逆作相较于顺作法，节省混凝土支撑方量超6万立方，仅此项节省造价超亿元国内逆作基坑面积最大项目20132017技术背景技术背景 上海世博500kV地下变电站基坑面积约1.3万m2直径130m，基坑挖深34m变形控制逆作施工国内逆作基坑挖深最深项目20062009555045403530252015105001020304050 CX18水平位移/mm深度/m STEP1 STEP3 STEP4 STE

3、P5 STEP6 STEP7 STEP8 STEP9 STEP1042mm技术背景技术背景 技术背景技术背景常规“塔楼先顺作，裙楼后逆作”实施流程塔楼顺作区裙楼逆作区技术背景技术背景 上海白玉兰广场工程塔楼先顺作，裙楼后逆作基坑面积4.2万平方米，地下四层，开挖深度24米邻近地铁12号线及区间隧道 基坑面积:17400m2 基坑挖深:主楼区18.40m，裙楼区16.10m66F办公塔楼320m39F酒店塔楼172m 上海华敏帝豪大厦塔楼先顺作，裙楼后逆作 基坑面积:17400m2 基坑挖深:主楼区18.40m，裙楼区16.10m技术背景技术背景目 录ONTENTSC2工程概况1技术背景3基坑支

4、护设计总体方案4关键技术与对策项目概况项目概况建筑名称：南京金鹰国际三期建筑地点：江苏省南京中心城区新街口商圈近汉中路、螺丝转弯主要用途：商业、办公、酒店等 1、项目概况2、建筑结构概况项目概况项目概况塔楼48层，结构高度220m 采用框架-核心筒结构体系商业裙房810层，结构高度50m 采用框架结构体系地下5层 首层结构采用梁板结构体系，地下一层四层采用无梁空心楼盖体系，桩基采用人工挖孔桩。48F塔楼810F裙楼项目概况项目概况3、基坑概况项目概况项目概况临时隔断地墙基坑挖深22.1m裙楼区域基坑挖深22.1m裙楼区域最大挖深30m塔楼区域126m80m191m基坑面积：12500平米基坑周

5、长：480m基坑挖深：2230m当时南京市中心城区开挖深度最深的基坑。4、环境概况项目概况项目概况地铁2号线隧道12m3.1m基坑北侧：地铁区间隧道距离12m（0.5倍挖深范围内）基坑南侧：省级文保石鼓路天主教堂，距离3.1m南北夹击之下环境保护要求极高。4、环境概况项目概况项目概况基坑北侧：地铁区间隧道距离12m（0.5倍挖深范围内）1000-34.1001000700砼压顶梁1000厚地下连续墙有效长度32.15m0.000自然地面628013000638089009800640012000立柱桩-0.050顶板-10.350地下二层-17.350地下四层-20.900钢立柱3000-5.

6、850地下一层裙楼底板 厚1000-22.1005800350035003550100022100120002004500-13.850地下三层200厚素砼垫层-1杂填土G2-1孔33107003100670024002400210016001500260034009300-1粉质粘土-2粉质粘土-3粉质粘土(局部粘土)-3a 粉砂夹粉质粘土-3粉质粘土(局部粘土)含卵砾石粉质粘土粉质粘土-a含卵砾石粉质粘土-1/1 强风化含砾砂岩、砂砾岩-1/2 强风化含砾砂岩、砂砾岩-2/1 中风化含砾砂岩、砂砾岩-1.6501000-34.1001000700砼压顶梁1000厚地下连续墙有效长度32.1

7、5m0.000自然地面立柱桩-0.050顶板-10.350地下二层-17.350地下四层-20.900钢立柱3000-5.850地下一层裙楼底板 厚1000-22.1005800350035003550100022100120002004500-13.850地下三层200厚素砼垫层-1杂填土G2-1孔33107003100670024002400210016001500260034009300-1粉质粘土-2粉质粘土-3粉质粘土(局部粘土)-3a 粉砂夹粉质粘土-3粉质粘土(局部粘土)含卵砾石粉质粘土粉质粘土-a含卵砾石粉质粘土-1/1 强风化含砾砂岩、砂砾岩-1/2 强风化含砾砂岩、砂砾岩-

8、2/1 中风化含砾砂岩、砂砾岩-1.6502层建筑4层建筑?8001200隔离柱双液跟踪注浆1500800-23.90031004、环境概况项目概况项目概况24层砖木混合结构天然条形基础最近距离3.1m基坑南侧：石鼓路天主教堂省级文保、南京市仅存唯一一座“罗马风”式建筑浅部约20m内以可塑硬塑粉质粘土层为主，内夹两层透水性较好的粉砂层和卵砾石层，分别为第一和第二承压水含水层基岩面埋深约1824m不等，分为泥岩、细砂岩和含砾砂岩三种类型G2G2-1G3G4地层剖面展开图4卵砾石地墙底3-3a粉砂基坑开挖面基岩项目概况项目概况5、地质概况粉质黏土【基坑超深】本工程基坑超深，实施风险高。【环境复杂】

9、基坑北邻运营地铁隧道，南近文保建筑，南北夹击下环境保护要求高、难度大。【场地狭小】本工程基坑四周紧贴道路和建筑物，地下室撑足红线，施工场地狭小。【工期紧迫】本工程塔楼和裙楼工期极为紧迫。工程特点及难点工程特点及难点目 录ONTENTSC2工程概况1技术背景3基坑支护设计总体方案4关键技术与对策1、总体方案基坑支护设计总体方案基坑支护设计总体方案基坑总体设计方案：量身定制了塔楼顺作、裙楼逆作的分坑顺逆结合的方案；塔楼先顺作可加快塔楼工期；裙楼逆作区上下同步施工可提速裙楼地上结构工期；裙楼逆作在塔楼顺作未出0.0之前，提前插入穿插施工，进一步缩短总工期2、围护体设计基坑支护设计总体方案基坑支护设计

10、总体方案周边采用“两墙合一”地下连续墙隔断采用临时地下连续墙墙厚设计：地铁侧、天主教堂侧：1000mm其他侧：800mm墙深设计：墙深3035m，进入中风化基岩隔断坑内外地下水H型钢接头22100304003、支撑体系设计基坑支护设计总体方案基坑支护设计总体方案塔楼顺作基坑剖面图1000-34.1001000700砼压顶梁1000厚地下连续墙有效长度32.15m0.000自然地面628013000638089009800640012000立柱桩-0.050顶板-10.350地下二层-17.350地下四层-20.900钢立柱3000-5.850地下一层裙楼底板 厚1000-22.10058003

11、50035003550100022100120002004500-13.850地下三层200厚素砼垫层-1杂填土G2-1孔33107003100670024002400210016001500260034009300-1粉质粘土-2粉质粘土-3粉质粘土(局部粘土)-3a 粉砂夹粉质粘土-3粉质粘土(局部粘土)含卵砾石粉质粘土粉质粘土-a含卵砾石粉质粘土-1/1 强风化含砾砂岩、砂砾岩-1/2 强风化含砾砂岩、砂砾岩-2/1 中风化含砾砂岩、砂砾岩-1.6503、支撑体系设计基坑支护设计总体方案基坑支护设计总体方案裙楼逆作基坑剖面图3、支撑体系设计基坑支护设计总体方案基坑支护设计总体方案塔楼顺作

12、区水平支撑：四道钢筋水平支撑；圆环支撑竖向支承：灌注桩内插角钢格构柱裙楼逆作区水平支撑：五层逆作水平结构竖向支承：人挖桩内置钢管混凝土柱25塔楼顺作区开挖至坑底4、实施工况基坑支护设计总体方案基坑支护设计总体方案STEP1 塔楼顺作区逐步先撑后挖开挖至基底，期间裙楼逆作区可施工B0板裙楼逆作区塔楼顺作区B0板274、实施工况基坑支护设计总体方案基坑支护设计总体方案STEP2 塔楼顺作区完成普遍区基础底板后，裙楼逆作区可施工至B1板裙楼逆作区塔楼顺作区B0板B1板284、实施工况基坑支护设计总体方案基坑支护设计总体方案STEP3 塔楼顺作区完成B2板后，裙楼逆作区可根据工期要求向下逐层逆作裙楼逆

13、作区塔楼顺作区B0板B1板294、实施工况基坑支护设计总体方案基坑支护设计总体方案STEP4 塔楼顺作区拆除第一道支撑之前，需设置斜向支撑裙楼逆作区塔楼顺作区B0板B1板B2板304、实施工况基坑支护设计总体方案基坑支护设计总体方案STEP5 裙楼逆作区施工完成基础底板之后，由上至下逐层拆除中隔墙，连通两侧地下结构裙楼逆作区塔楼顺作区B0板B1板B2板B3板B4板B5板31目 录ONTENTSC2工程概况1技术背景3基坑支护设计总体方案4关键技术与对策1、全工况受控下的塔楼顺作区和裙楼逆作区立体穿插实施关键技术关键技术顺逆作立体穿插实施的关键问题如何确保穿插实施过程顺作区和逆作区水平传力可靠T

14、op-down 裙楼逆作区塔楼顺作区控制条件1：塔楼底板完成方可开挖地下一层土方1、全工况受控下的塔楼顺作区和裙楼逆作区立体穿插实施B0板Top-down 裙楼逆作区塔楼顺作区控制条件1：裙楼逆作区在塔楼周边留坡及抽条分块施工B1板，以平衡塔楼第二道环撑受力1、全工况受控下的塔楼顺作区和裙楼逆作区立体穿插实施1-11-31-21-51-71-41-62-12-12-32-22-42-52-22-32-42-51、全工况受控下的塔楼顺作区和裙楼逆作区立体穿插实施控制条件1：裙楼逆作区在塔楼周边留坡及抽条分块施工B1板，以平衡塔楼第二道环撑受力裙楼逆作区塔楼顺作区控制条件2：塔楼B2层楼板完成后方

15、可开挖裙楼逆作区地下二层土方1、全工况受控下的塔楼顺作区和裙楼逆作区立体穿插实施裙楼逆作区塔楼顺作区控制条件3：塔楼顺作区拆除第一道支撑之前，需设置斜撑平衡逆作区B0板水平力1、全工况受控下的塔楼顺作区和裙楼逆作区立体穿插实施1、全工况受控下的塔楼顺作区和裙楼逆作区立体穿插实施关键技术关键技术国内首例顺逆作立体穿插实施的基坑工程实现了塔楼出0.000时，裙楼逆作完成地下二层，裙楼工期提前了4个月裙楼逆作区穿插实施塔楼顺作区2、逆作阶段跃层结合空间斜撑施工关键技术关键技术工况动态调整需求：裙楼逆作期间，受高考和南京亚青会期间土方禁运影响(2013.52013.8共3个月)基坑土方要求在2013年

16、5月底之前提前全部开挖完成。设计对策：地下三层以下设置空间斜撑实现了跃层直接开挖至基底待底板施工完成再向上顺作地下四层结构B0B1B2B3跃层施工优势 挖土空间加倍，便于大型机械作业，大幅提升土方挖土效率 加大工作面，大幅提高裙楼抗拔锚杆（4600根）的施工效率 B4层顺作施工，可与地上施工同步进行，不占绝对工期，进一步加快工期2、逆作阶段跃层结合空间斜撑施工关键技术关键技术2、逆作阶段跃层结合空间斜撑施工关键技术关键技术地下三层结构梁板基 底空间斜撑南京市及江苏省首个逆作法基坑跃层施工项目-1 杂 填 土G 2-1孔33107003100670024002400210016001500260

17、034009300-1 粉 质 粘 土-2粉 质 粘 土-3 粉 质 粘 土(局 部 粘 土)-3a 粉 砂 夹 粉 质 粘 土-3 粉 质 粘 土(局 部 粘 土)含 卵 砾 石 粉 质 粘 土粉 质 粘 土-a含 卵 砾 石 粉 质 粘 土-1/1强 风 化 含 砾 砂 岩、砂 砾 岩-1/2强 风 化 含 砾 砂 岩、砂 砾 岩-2/1中 风 化 含 砾 砂 岩、砂 砾 岩自 然 地 坪 0.000上部纯抓法下部钻抓法3、土岩结合地区地下连续墙设计关键技术关键技术地墙设计选型：本工程中风化基岩的单轴饱和抗压强度接近10MPa，标贯击数超过100击，传统成槽机施工难度极大、施工工效极低。结

18、合岩土层地质情况，建议并提出地下连续墙采用经济性和高效性优势并存的钻抓结合工艺，即对上部约25m粘土层采用传统液压抓斗成槽，下部约10m基岩采用先钻后抓的工艺成槽。在南京地区提出了土岩结合地质条件下地墙采用经济、高效的钻抓结合工艺。431 3 0 08 6 5 1 29 0 0 09 4 0 01 0 4 0 02 8 9 02 7 5 05 1 6 04 9 5 05 8 5 01 0 8 0 01 0 8 0 01 0 8 0 07 4 0 01 0 8 0 01 0 8 0 09 0 0 09 0 0 09 0 0 09 0 0 09 0 0 01 2 5 07 5 2 5 08 4 1

19、 7 0 1 5 0 0S 1S 2S 3S 4S 5S 6S 7S 1 4S 1 3S 1 2S 1 1S 9S 2 0S 2 1S 2 2S 2 3S 2 4S 1 9S 1 8S 1 7S 1 5S 1 0S 1 6S W-0 6S W-0 5S W-0 4S W-0 3S W-0 2S W-0 1S W-0 7C Y S W-0 1C Y S W-0 2C Y S W-0 3C Y S W-0 4C Y S W-0 5C Y S W-0 6C Y S W-0 7地墙防渗性能检测：采取大降深抽水试验和声纳渗流探测技术两种手段对地墙渗漏进行检测证实本工程地下连续墙施工质量总体较好，对少数可

20、疑渗漏点进行加固。关键技术关键技术3、土岩结合地区地下连续墙设计大降深抽水试验坑内外水位降深曲线声纳渗流探测技术检测图谱4、1/3000超高垂直度桩柱一体化设计关键技术关键技术地面调垂架定位导向器 封闭降水后人工挖孔桩 桩柱二次浇注 定位导向器限位 地面调垂架调垂 在土岩结合地区可实现1/3000超高精度调垂关键技术关键技术4、1/3000超高垂直度桩柱一体化设计关键技术关键技术4、1/3000超高垂直度桩柱一体化设计关键技术关键技术4、1/3000超高垂直度桩柱一体化设计首次高强C60砼浇灌控制范围第1次C40砼范围C40C60首次高强C60砼浇灌控制范围第1次C40砼范围C40C60C60

21、砼超灌段500首次高强C60砼浇灌控制范围第1次C40砼范围C40C60C60砼超灌段500主要技术创新主要技术创新4、1/3000超高垂直度桩柱一体化设计 实际效果实现了1/3000的超高精度调垂，即柱身27m范围内偏差在10mm之内。大大降低了逆作法梁柱节点施工难度5、复杂逆作水平结构体系下的梁柱节点设计关键技术关键技术首层梁柱节点设计：1.劲性钢筋混凝土环梁节点；2.既解决了型钢混凝土梁主筋穿越问题，又为型钢钢骨提供了可靠连接；3.实现了有限尺寸梁柱节点的高承载性能，突破了常规逆作梁柱节点的使用局限。常规钢环板节点常规钢筋混凝土环梁节点南京金鹰国际三期创新劲性钢筋混凝土环梁节点5、复杂逆

22、作水平结构体系下的梁柱节点设计关键技术关键技术空心楼盖梁柱节点设计：1.地下一四层均采用空心楼盖体系2.双暗梁节点，该节点构造通过双暗梁传递梁端弯矩，并通过工字钢剪力架承担梁端剪力；3.解决了结构梁钢筋连接的难题，也解决了节点抗剪问题，为逆作楼盖和梁柱节点设计提供了新思路。工字钢剪力架1-1弧形衬板t=20mm工字钢剪力架出土口边梁近出土口侧腰筋延伸至型钢腹板处出土口出土口边梁结构板结构板结构板该三角形加腋范围为实心板，板厚同暗梁高远离出土口侧腰筋通过加腋实心板锚至与其正交的暗梁内空心楼盖空心楼盖施工实景双暗梁及工字钢剪力架双暗梁工字钢剪力架项目实测项目实施及社会效益项目实施及社会效益通过以上技术创新，实现基坑安全快速推进的同时，有效控制了基坑变形，保护了周边环境。监测结果显示，地墙测斜普遍控制在15mm内，最大值仅21mm；引起的地铁隧道沉降仅5.5mm，水平位移仅4.1mm；天主教堂沉降仅约10mm。15mm12mm墙体测斜坑外土体测斜塔楼区开挖实景裙楼区上下同步逆作实施实景谢谢！请批评指正谢谢！请批评指正