白玉蘭廣場超大基坑分區(qū)施工技術(shù)

上海建工一建集團有限公司 上海 200120

1 工程概況

上海市北外灘白玉蘭廣場項目地處虹口區(qū)北外灘沿黃浦江地區(qū)，為黃浦江周邊的地標性建筑及浦西最具標志性的第一高樓，將形成新的上海CBD核心環(huán)。

該項目地上總建筑面積26 萬m2，地下室16 萬m2，包括1 座66 層高320 m的辦公塔樓、1 座39 層高172 m的酒店塔樓、1 座5 層高47 m的展館、高4 層的酒店及商業(yè)裙樓。

基地北側(cè)有運營中的軌交12號線車站，其與白玉蘭廣場地下室部分外墻合二為一。基坑北側(cè)東長治路505號的上海海員醫(yī)院為優(yōu)秀歷史建筑，西南側(cè)為優(yōu)秀歷史建筑——百年紅樓；西側(cè)為老式民居，東側(cè)為220 kV變電站和新建路越江隧道。基坑南側(cè)、西側(cè)道路下分布有多條市政管線，管線分布錯綜復(fù)雜。

2 基坑分區(qū)概況

本工程基坑總面積為43 953 m2，平均挖深達到21 m，最深達到29 m。針對基坑周邊環(huán)境保護要求高的特點，利用6 道地下連續(xù)墻將基坑劃分為8 個區(qū)域[1,2]進行施工（圖1）：A區(qū)面積約為7 088 m2，B區(qū)面積約為7 479 m2，C1區(qū)面積約為13 550 m2，C2區(qū)面積約為12 100 m2，D1區(qū)面積約為781 m2，D2區(qū)面積約為945 m2，D3區(qū)面積約為871 m2，E區(qū)面積約為1 150 m2。地上建筑中，辦公塔樓位于A區(qū)，酒店塔樓和展館位于B區(qū)，裙房位于C和D區(qū)，設(shè)備用房位于E區(qū)內(nèi)。

圖1 上海北外灘白玉蘭廣場項目基坑分區(qū)示意

3 工程難點及特點

3.1 分區(qū)施工工序復(fù)雜

本工程基坑分為A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)（C1、C2）、D區(qū)（D1、D2、D3）、E區(qū)共8 個基坑組成一個群坑工程，各基坑之間的施工順序是基坑安全高效施工的關(guān)鍵。

3.2 工程體量大

本工程土方量超過80 萬m3，且面積最大的C區(qū)采用逆作開挖法，開挖速度慢，挖土將占用大量工期。

3.3 周邊環(huán)境控制要求高

本工程緊鄰軌交12號線、歷史保護建筑、新建變電站等，且周邊道路管線眾多，環(huán)境保護要求高，故控制基坑變形是基坑施工過程中的重點。

4 基坑分區(qū)施工流程

綜合基坑圍護設(shè)計要求、場地條件、基坑變形控制等因素考慮，基坑分區(qū)施工流程如下：

（a）首先進行B區(qū)基坑的開挖及地下結(jié)構(gòu)施工，待B區(qū)完成首層結(jié)構(gòu)后開始進行其上部酒店塔樓結(jié)構(gòu)施工，同時開始進行A區(qū)基坑挖土及地下結(jié)構(gòu)施工。

（b）待A區(qū)完成首層結(jié)構(gòu)后再進行其上部塔樓結(jié)構(gòu)施工，同步進行D1、D3區(qū)基坑挖土及地下結(jié)構(gòu)施工。

（c）D1、D3區(qū)完成地下1層結(jié)構(gòu)施工后開始進行D2區(qū)基坑開挖及結(jié)構(gòu)施工，同時開始進行C1區(qū)基坑逆作施工、E區(qū)基坑開挖及結(jié)構(gòu)施工。

（d）D、E區(qū)完成地下結(jié)構(gòu)施工后，開始進行C2區(qū)基坑逆作施工。

（e）C1區(qū)地下結(jié)構(gòu)逆作完成后開始進行其上部酒店裙房的結(jié)構(gòu)施工，C2區(qū)地下結(jié)構(gòu)逆作完成后開始進行其上部商業(yè)裙房的結(jié)構(gòu)施工。

5 關(guān)鍵性技術(shù)措施及施工方案[1-3]

5.1 A區(qū)施工技術(shù)（圓形自立式圍護體系）

A區(qū)采用Φ95 m的圓形地下連續(xù)墻自立式圍護體系，共布置5 道環(huán)形混凝土支撐。挖土深度最深達29 m，分6 層進行大敞開式順作土方開挖[3]：采用島式開挖形式，先開挖周邊支撐部位，待混凝土支撐強度達到設(shè)計要求后，再開挖中間土。基坑開挖、支撐及墊層施工時遵循“分層、分塊、留土護壁、對稱、限時、開挖支撐”的總原則進行。根據(jù)棧橋的分布，每層土方開挖平面上劃分為5 個施工段對稱進行挖土。圍護墻邊支撐部位開挖時抽條分塊（圖2）。

圖2 A區(qū)挖土分塊平面示意

5.2 B區(qū)基坑施工技術(shù)

B區(qū)基坑基本呈長方形，長度約為136 m，寬度約為60 m，挖深為21.0～23.0 m。B區(qū)為常規(guī)順作法施工，采用混凝土對撐結(jié)合角撐的形式（共5 道）。B區(qū)挖土采用先中央對撐后周圍的盆式開挖，基坑周邊預(yù)留10 m寬度平臺坡體[4]。

5.3 D區(qū)基坑施工技術(shù)

D區(qū)為狹長型矩形基坑，長度約為165 m，寬度為14～24 m，北側(cè)緊鄰軌交12號線。在D區(qū)進行挖土施工時，為了有效保護已施工完成的地鐵結(jié)構(gòu)，將基坑進一步劃分為D1、D2、D3三個基坑：首先進行D1、D3區(qū)挖土及地下結(jié)構(gòu)施工，施工完畢后開始進行D2區(qū)挖土及地下結(jié)構(gòu)施工。

D區(qū)采用2 道混凝土支撐+3 道鋼支撐的混合支撐體系，其中鋼支撐采用液壓自動伺服系統(tǒng)，每根鋼支撐設(shè)置一個帶回鎖功能且壓力量程達3 000 kN的油缸，通過電腦終端實時監(jiān)控鋼支撐受力以實現(xiàn)軸力自動補償，控制地鐵側(cè)圍護變形（圖3）。

圖3 鋼支撐軸力補償裝置

由于采用大坑劃小坑、鋼支撐軸力補償系統(tǒng)等施工措施，基坑圍護、地基加固效果較好，基坑開挖完成后底板澆搗及時，避免了D區(qū)基坑開挖后暴露時間過長而引起持續(xù)變形等問題，有效控制了緊鄰地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形，達到了保護地鐵隧道結(jié)構(gòu)的目的。

5.4 C區(qū)基坑施工技術(shù)

為加強對周邊敏感環(huán)境的保護，將C區(qū)基坑利用3 道地下連續(xù)墻分隔為C1、C2兩個獨立基坑，其中C1區(qū)待A區(qū)地下結(jié)構(gòu)施工完畢后先行施工，C2區(qū)待D、E區(qū)地下結(jié)構(gòu)施工完畢后進行施工。

5.4.1 施工流程

C區(qū)地下結(jié)構(gòu)施工采用逆作法，共布置26 個出土孔，以滿足逆作挖土及建筑材料垂直運輸?shù)男枨蟆Ｊ┕さ缆凡贾糜谑讓樱鶕?jù)結(jié)構(gòu)承載與施工需要，形成環(huán)通道路。C區(qū)地下結(jié)構(gòu)施工采用盆式挖土，分塊施工，盆中區(qū)域施工完成后，周圍區(qū)域跳幫施工，盡早形成混凝土結(jié)構(gòu)十字對撐，從而控制地墻變形及施工對周邊地區(qū)的影響。為滿足C1區(qū)酒店裙房工期以及地下結(jié)構(gòu)設(shè)計安全要求，C1區(qū)地下結(jié)構(gòu)領(lǐng)先C2區(qū)地下結(jié)構(gòu)施工2 層。

5.4.2 方案調(diào)整

為控制開挖至坑底后的基坑變形，初始設(shè)計方案考慮在C區(qū)基坑周邊設(shè)置斜拋撐，但會造成挖土速度慢，底板形成時間長，不利于基坑周邊地下連續(xù)墻變形的保護，故對原方案進行了優(yōu)化調(diào)整（圖4）：將B3層地下連續(xù)墻邊梁加高1 000 mm，同時與之相交的結(jié)構(gòu)主梁采用1∶2下加腋的方式與地下連續(xù)墻進行連接，地下連續(xù)墻邊梁加高部分以及主梁加腋部分在后續(xù)施工過程中鑿除。利用B3層邊跨結(jié)構(gòu)的加強來替代斜拋撐，在底板施工時，挖土進度的加快使得底板結(jié)構(gòu)能夠盡快的形成，減小坑底土暴露時間，從而有效保護基坑變形。

圖4 現(xiàn)方案剖面（邊梁加高加腋）

同時，對C區(qū)周邊土方開挖后的墊層厚度從150 mm調(diào)整至300 mm，以加強對圍護變形的控制，從而減少對周邊環(huán)境的影響。

5.5 E區(qū)基坑施工技術(shù)

E區(qū)為設(shè)備區(qū)域，地下1層，挖土深度9 m。為加強對其北側(cè)軌交12號線及南側(cè)220 kV變電站的保護，該區(qū)采用框架逆作法進行基坑施工，先行逆作地下結(jié)構(gòu)主梁作為支撐體系，待底板完成后再順作施工疊合梁板，既提供了敞開式明挖作業(yè)環(huán)境，又減少了結(jié)構(gòu)回做過程中的混凝土支撐拆除工作，可以有效地避免支撐拆除過程中的二次變形。

6 結(jié)語

上海市北外灘白玉蘭廣場項目在超大基坑工程施工過程中，采用了基坑分區(qū)施工技術(shù)，通過“大坑劃小坑”的方法避免了土方開挖的一次性大體量卸荷，并靈活安排各分區(qū)施工流程，合理有序地進行各分區(qū)流水作業(yè)，因地制宜優(yōu)化支護方案，確保了工程的順利進行。