地下工程施工難點:一是基坑面積大;二是開挖深度深;三是施工環(huán)境復雜。其基坑南側是延安中路高架,北側南京西路下的地鐵2號線靜安寺車站緊貼本工程北側Ⅱ區(qū)地下室結構外墻,而在建中的M7線地鐵靜安寺車站西側地下連續(xù)墻與本工程東側圍護體的距離為6.20~13.00m(且正在施工中)。越洋廣場地下1~2層有城市地下連通道,地下3層是地鐵2號線和M7號線的一票換乘通道。
根據工程具體情況和對2條地鐵線的保護,我們將項目整體分為2個施工區(qū)域:Ⅰ區(qū)為一幢43層超高層辦公樓和24層酒店式公寓組成;Ⅱ區(qū)為6層商場大樓。
在施工工藝上:Ⅰ區(qū)工程地下室采用順作法施工,Ⅱ區(qū)工程地下室根據對地鐵的保護要求再分2個施工區(qū)域;靠近地鐵的區(qū)域采用順作法施工,另一區(qū)域因工期需求采用逆作法施工。中間用連續(xù)墻隔開。
Ⅰ區(qū)基坑總面積約為11293m2,地下3層相互連通形成一體。
圍護結構采用地下連續(xù)墻形式,地下連續(xù)墻深約30m,寬度為800mm(局部1000mm)。北側與Ⅱ區(qū)結合部采用鉆孔灌注樁和三頭攪拌樁形式作為臨時隔斷。本工程采用“兩墻合一”形式,即地下連續(xù)墻將同時作為結構地下室外墻。
基坑支撐體系采用3道鋼筋混凝土支撐和圍檁。為了加強支撐間的整體作用,在支撐間設置聯(lián)系桿。第一道支撐中心標高-2.10m,截面為1000mm×800mm,局部結合棧橋處為1000mm×1000mm,圍檁截面為1200mm×800mm;第二道支撐中心標高-7.9m,截面為1200mm×800mm,圍檁截面為1300mm×800mm;第三道支撐中心標高-12.95m,截面為1300mm×800mm;圍檁截面為1400mm×800mm。 辦公樓電梯井挖深部位設置一道鋼支撐,即,中心標高-19.65m處設置第四道鋼支撐(H700mm×300mm×13mm×24mm)。 由于基坑周邊沒有施工道路,因此沿基坑中間部位及大門附近支撐上設置混凝土棧橋,以利土方施工順利進行。
2、水文地質條件
本工程地層以淤泥質粘土和粉質粘土為主,按其水文地質特性,場地開挖范圍內的地下水類為潛水。
潛水含水層:場地潛水主要在②、③及④層土中,其補給來源主要為大氣降水,排泄方式主要為蒸發(fā),潛水與地表水體也有較強的水力聯(lián)系。勘探期間實測場地淺部地下水位埋深為0.90~1.50m(上海市年平均地下水位離地表面約0.50m~0.70m)。
3、降水施工工藝
由于基坑圍護采用明挖法,施工時需及時疏干開挖范圍內土層的地下水,為保證基坑的干開挖施工的順利進行,共布置了47口疏干井(按每240m2布一口井)。
3.1井孔施工
(1)測放井位:根據井位平面布置圖測放井位,當布設的井點受地面障礙物或施工條件的影響時,現場可作適當調整。
(2)安裝鉆機:機臺應安裝穩(wěn)固水平,大鉤對準孔中心,大鉤、轉盤與孔的中心三點成一線。
(3)鉆進成孔:疏干井的開孔孔徑為φ500mm,均一徑到底。鉆進開孔時應吊緊大鉤鋼絲繩,輕壓慢轉,以保證開孔鉆進的垂直度,回轉鉆成孔施工采用孔內自然造漿,鉆進過程中泥漿密度控制在1.10~1.15,當提升鉆具或停工時,孔內必須壓滿泥漿,以防止孔壁坍塌。
(4)清孔換漿:鉆孔鉆進至設計標高后,在提鉆前將鉆桿提至離孔底0.50m,進行沖孔清除孔內雜物,同時將孔內的泥漿密度逐步調至1.10,至孔底沉淤小于750px、返出的泥漿內不含泥塊為止。
(5)下井管:下管前必須測量孔深,孔深符合設計要求后,開始下井管。井管焊接要牢固、垂直,下到設計深度后,井口固定居中。
(6)填礫料(中粗砂):填礫料前在井管內下入鉆桿至離孔底0.30~0.50m處,井管上口應加悶頭密封后,從鉆桿內泵送泥漿進行邊沖孔邊逐步調漿,使孔內的泥漿從濾水管內向外由井管與孔壁的環(huán)狀間隙內返漿,使孔內的泥漿密度逐步調到1.05,然后開小泵量按要求填入礫料,并隨填隨測填礫料的高度,直至礫料下入預定位置為止。
(7)填粘性土:在圍填粘性土時,應將塊狀的粘性土碾碎(粒徑≤75px)后填入,下入速度不宜太快。
(8)井口封閉:為防止泥漿及地表污水從管外流入井內,在地表以下回填2.00m厚粘性土以止水,或采用水泥漿封孔。
(9)洗井:在提出鉆桿前利用井管內的鉆桿接上高壓泵,先進行孔內換漿,將孔內泥漿換成清水,同時置換出井管底沉淤,直到水清不含砂為止。
(10)安泵試抽:成井施工結束后,在疏干井內及時下入潛水泵與接真空管、排設排水管道、地面真空泵安裝、鋪設電纜等,電纜與管道系統(tǒng)在設置時應注意避免在抽水過程中被挖土機、吊車等碾壓、碰撞損壞。抽水與排水系統(tǒng)安裝完畢,即可開始試抽水。先采用真空泵與潛水泵交替抽水,真空抽水時管路系統(tǒng)內的真空度不宜小于0.06MPa,以確保真空抽水的效果。
(11)排水:洗井及降水運行時,用管道將水排至場地四周的明渠內,通過排水渠將水排入場外市政管道中。
3.2疏干井降水運行
(1)在疏干井的成井施工階段應邊施工邊抽水,即完成一口投入降水運行一口,力爭在基坑開挖前及時降低圍護結構內基坑中的地下水位,做到能及時降至每一層開挖面以下0.5m~1.0m。
(2)坑內疏干井抽水時,潛水泵的抽水間隔時間由短至長,每次抽水井內水抽干后,應立即停泵,對于出水量較大的井,每天開泵的抽水的次數相應要增多。
(3)工地現場要備足潛水泵,數量要多于井數的1~2臺。使用的潛水泵要做好日常保養(yǎng)工作,發(fā)現壞泵應立即修復或及時更換。
(4)降水運行期間,現場實行24h值班制,值班人員應認真做好各項記錄,做到準確齊全。
(5)降水運行階段應保證電源供給,如遇電網停電,有關單位須提前兩個小時通知降水施工人員,以便及時采取措施,保證降水效果。
4、挖土與支撐施工
4.1第一皮土方開挖和支撐(棧橋)施工
公寓樓和塔樓部位占地面積各5150m2和5660m2,此處先挖深1.80m~1.00m(天窗區(qū)域),土方量約為7482m2。施工利用三臺EX-200挖土機,由南向北進行表層土開挖。
第一道支撐施工時,按要求鑿除地下連續(xù)墻上部分混凝土,要求鑿至圍檁底面以上5~250px。剝出地下連續(xù)墻主筋,清除開鑿面松動的混凝土碎塊和殘漿。
混凝土澆搗采用C30混凝土(除四周圍檁均采用C30S6)。
按照設計圖紙放出支撐、圍檁墊層灰線(每側墊層邊比支撐邊寬250mm),并復核鋼構柱位置,根據鋼構柱實際位置在征得設計同意后調整支撐軸線位置,但注意與鋼結構柱位置不能相碰。
支撐底部澆筑200mm厚C20混凝土墊層,上鋪油氈隔離層代底模。
側模采用九夾板加50mm×100mm木方外加穿墻螺栓、扣件管支撐體系。棧橋平臺模采用九夾板。
第一道支撐澆筑時進行分段施工,原則上要求每個施工段內的混凝土一次澆搗完成,分段澆搗必須注意施工縫的留設與處理。施工縫要求留設在跨中的L/3內。
施工縫處理:鑿除鋼筋和界面處的松動混凝土和殘漿,用同配比水泥漿接漿后再澆筑新混凝土。
混凝土澆搗采用汽車泵或固定泵進行澆搗。
4.2第二皮挖土及第二道支撐施工
公寓樓部位挖深5.85m、土方量約為30128m3、每天按運土量為3000m3計,工期為10d,利用3臺EX-300和3臺EX-100挖土機、分3條施工作業(yè)線,由西向東進行立體接力開挖。
塔樓部位挖深5.85m、土方量約為32884m3、每天運土量為3200m3計,工期為10d,利用2臺EX-200和2臺EX-100挖土機、分2條施工作業(yè)線;由西向東進行立體接力開挖。
挖土按盆式方法進行,挖土不得超挖,開挖面的高差應控制在3m以內,放坡為1∶1.5;?立柱周邊應對稱掏空,以防止立柱受力不均勻。
針對鋼筋混凝土圍檁、邊桁架及角撐復合支撐的特點,挖土的流向與支撐施工配合,做到分區(qū)挖土、分區(qū)形成支撐,最大程度地減少基坑無支撐狀態(tài)持續(xù)的時間。
待挖土到位后,在支撐部位開溝挖槽,槽深為支撐底標高下250px,槽寬為支撐寬度加1m(左右各0.5m),槽邊坡按1∶0.75放坡。
在溝槽兩側邊坡處設置100mm×150mm臨時排水小明溝。
在支撐區(qū)挖土時,在通道的支撐旁填土然后鋪上走道板,讓走道板架空,高出支撐面750px。嚴禁在底部掏空的支撐構件上行走與操作。
第二道支撐施工時將圍檁高度部位的地下連續(xù)墻表面鑿毛,使圍檁對地墻有一定的嵌固作用,同時剝出與圍檁吊筋相焊接的地下連續(xù)墻鋼筋。
施工墊層、方法及要求同第一道支撐,進行立柱樁穿支撐節(jié)點施工,焊鋼板及鋼筋。
圍檁、支撐的鋼筋綁扎、支模、插吊筋,模板形式亦同第一道支撐。
考慮到基坑工程結束后的支撐拆除,在澆搗支撐時預埋爆破用紙管。
混凝土標號C30,摻早強劑,采用2臺固定泵接硬管布料。施工縫留設要求同第一道支撐。
4.3第三皮挖土及第三道支撐施工
當第二道支撐的混凝土強度達到設計強度的80%,進行開挖第三皮土方。
開挖條件同第二次開挖。最底下750px厚土體采用人工方式開挖,將坑底土平整到標高要求并布置好盲溝。
電梯井等深坑部位在機械挖到坑周圍標高時,同時挖除并將土帶走,并配合人工挖土成型。拔除深井降水管。
混凝土墊層施工緊隨挖土分塊進行,不使坑底長時間暴露。其間用水準儀測量,嚴格控制墊層標高。
支撐施工同第二道支撐施工。
4.4辦公樓電梯井挖深部位鋼支撐施工
操作工藝:溝槽成型→焊接立柱牛腿→拼接安裝H型鋼支撐形成支撐體系→補加綴板→焊接固定部分節(jié)點→全部焊接→檢查驗收。
根據設計圖紙和交底要求放出支撐軸線,檢驗支撐位置、立柱樁及圍護樁位置。
鋼支撐檢查內容:節(jié)點焊縫質量、橫向聯(lián)系桿設置情況、支撐軸線與標高。嚴格控制支撐軸線、標高偏差,要求水平向、垂直向沿軸線偏差控制在30mm以內。
5、結語
整個基坑工程從降水、開挖到地下室結構出地面各項質量指標均符合設計和規(guī)范要求,沒有出現大的位移和沉降,保證了附近高架和地鐵2號線的正常運營以及M7號線地鐵車站的順利施工,取得了較好的經濟和社會效益。