上海徐家匯中心項目雙向同步逆作法施工技術的研究與應用

申青峰

上海建工一建集團有限公司 上海 200120

基坑順作法和逆作法是較為常用的地下室施工方法，隨著地下空間開發規模的擴大，大型地下室施工占施工總工期的比例顯著增高。基坑順作法支撐施工及拆除成本相對較高，逆作法上下結構平行立體施工，節約工期，受力合理、對周邊環境保護好。

對3層及以上的大型地下室結構，基坑逆作法施工技術在狹窄城市核心區、周邊環境復雜、上部結構工期緊張、基坑變形控制要求高的條件下具有較好的工程實踐效果，在質量和經濟性上能達到相對均衡的應用效益[1-2]。

本文針對逆作法施工的特點與難點，結合實際的施工案例，對雙向同步逆作法[3-4]施工技術進行了實施和應用，總結了一些可為今后類似工程提供借鑒的經驗。

1 工程概況

徐家匯中心華山路地塊工程為大型商辦綜合體建筑（圖1），地下3層、地上2棟8層主塔樓（東西兩側分布有2層裙房）。主樓上部結構及地下結構為框架結構，無核心筒剪力墻。在項目開發過程中，工程采用了雙向同步逆作法進行施工，在B1層結構施工并養護完畢后，上下結構同時施工[5]。

圖1 結構平面示意

1.1 地理位置及周邊環境

徐家匯中心華山路地塊工程位于上海市徐匯區核心地段，東側為天平路、西側為華山路、北側緊鄰廣元西路、南側為規劃道路。其中，天平路側主要為多層及高層建筑，規劃道路側主要為國際和平婦幼保健院，華山路側為匯銀廣場，廣元路側主要為居民樓。場地周邊有大量地下管線，環境保護要求高。

1.2 工程水文地質及基坑工程概況

場地主要由黏土、粉土及砂土組成，潛水水位埋深在0.70～0.80 m之間。場地第⑦層砂土及粉性土屬第一承壓含水層，最高承壓水位埋深3.0 m，最淺頂板埋深44.2 m，普遍區域基本處于臨界狀態。基坑圍護體系采用厚1.0、1.2 m兩墻合一地下連續墻，立柱樁采用鉆孔灌注樁內插鋼管立柱或格構柱（圖2）。

圖2 結構剖面

2 雙向同步逆作法施工關鍵技術

本工程基坑開挖深度約17 m，開挖面積12 000 m2，采用了雙向同步逆作法施工技術進行施工。在基坑開挖過程中，為加快施工進度，減少時空效應的影響，充分發揮地下室梁板結構的水平剛度，控制基坑變形，從施工流程、關鍵節點、開挖效率等方面進行總體施工部署。

2.1 上下結構雙向同步逆作施工流程

合理設計和安排施工流程是雙向同步逆作法施工的重點，在考慮結構合理承載及經濟性的條件下，確定上部結構開始同步施工的節點和施工的最大層高。

在本項目的施工過程中，地下結構施工時同步逆作完成主樓和裙房地上結構。

主要施工流程如下：地下室B1框結構逆作完成并養護至要求強度值后，主樓上部結構開始同步施工。在3層地下室逆作階段同步完成2棟主樓地上8層結構，以及西側裙樓地上2層結構的施工。其余上部結構待地下室基礎底板完成，且一柱一樁外包混凝土達到設計強度后再進行施工。

2.2 超長大直徑一柱一樁施工技術

本工程一柱一樁均采用勁性鋼管柱，其中：φ0.9 m的一柱一樁共133根，有效樁長46.5、48.5 m；φ1.2 m的一柱一樁共44根，有效樁長65 m。

根據設計要求，一柱一樁的立柱范圍外偏差不大于1/200，樁中心允許偏差20 mm；格構柱調垂垂直度偏差小于1/500，鋼管柱調垂垂直度偏差小于1/600。這要求在逆作施工過程中，必須對一柱一樁間的差異沉降進行實時監測，根據監測結果來指導基坑開挖及上部結構施工，確保順利實施。

2.2.1 ?試樁施工

根據設計要求，現場完成了3根試樁，以確定主樓下一柱一樁單樁承載力和沉降是否滿足要求（表1），試樁最大荷載30 000 kN。

表1 試樁數據

由表1可知，3根試樁的單樁豎向抗壓極限承載力均不小于30 000 kN，其樁基豎向抗壓承載力特征值均不小于15 000 kN，滿足設計值12 000 kN的要求。3根試樁對應逆作工況階段荷載12 000 kN（加載值13 600 kN）時的沉降量依次約為17.6、16.0和11.8mm。由此可見，逆作一柱一樁的沉降量較小，處于可控范圍內，可以滿足對差異沉降控制的要求。

2.2.2 ?施工控制措施

1）為確保鋼立柱的垂直度和平面偏差滿足設計要求，從樁基定位、護筒埋設、測量復核、樁基成孔等方面，全過程嚴格控制立柱樁的施工精度。為確保一柱一樁施工進度及質量，立柱施工采用專用調垂架等調垂設備對鋼立柱進行調垂和固定[6]。

2）支承立柱樁均采用樁端后注漿的工藝，嚴格控制后注漿施工工藝，確保立柱樁達到設計要求的承載力。后注漿工藝通過樁端注漿改變樁端虛土及樁端附近土層的物理化學力學性能及樁土之間的邊界條件，加固沉渣與改良泥皮，從而提高樁的承載力并減少沉降量，達到控制逆作施工階段一柱一樁沉降量和沉降差的目的。本工程立柱樁樁端注漿分2次進行，第2次注漿在第1次注漿完成2 h后進行，注漿速率不宜超過50 L/min。

3）土方開挖應遵循先撐后挖的原則，施工工藝流程應與設計工況一致，并根據監測數據進行實時動態調整。挖土過程中嚴禁機械碰撞支護結構、立柱樁等已形成的結構體。鋼立柱周邊土體開挖時應先掏空四周，避免承受不均勻的側向力而發生失穩。

2.2.3?環梁節點構造設計

一柱一樁鋼立柱與結構梁連接施工，關鍵是解決梁鋼筋與鋼立柱節點的連接問題，確保施工階段和使用階段框架梁柱節點的質量和內力分布滿足主體結構設計的要求（圖3）。

圖3 鋼管混凝土柱與梁的連接節點

本工程中鋼管混凝土立柱頂部設置在地下室首層結構梁底，通過錨筋及加勁環托板與首層結構梁板形成整體；與地下1層～地下2層結構梁間采用環梁、抗剪環筋及抗剪栓釘連接。在環梁節點施工時，須在鋼管柱周邊設置1圈鋼筋混凝土環梁，形成一個剛性區域來確保梁端節點力的有效傳遞。

2.3 取土洞口優化布置技術

取土洞口的設置應綜合考慮出土量的需求、挖土分塊及塔樓裙房布局優化取土口布置，本工程共分為9個挖土分塊，每塊土方開挖時設置不少于1個取土洞口，并考慮深層土方取土機械操作面需求，采用長臂挖機進行取土，確保每個取土洞口至少有一邊長度大于8 m。取土口優化設置要求如下[7-8]：

1）洞口大小滿足結構受力要求，四角進行加腋處理，從而有效傳遞水平力。在整體剛度滿足基坑變形控制的條件下，取土口的面積應盡可能大。

2）洞口的水平間距應避免挖土機多次駁運（以2次為宜）且滿足暗挖作業通風要求。地下通風有效距離約15 m，挖土機覆蓋半徑7～8 m，取土口凈距控制在30～35 m。

3）地下室各層結構均需設置上下對應的取土口。取土口周邊作為挖土機械及土方車輛停靠的重載區域應進行施工階段的受力分析，并需采取相應的結構加固措施。

4）取土口頂板上口要設置上翻坎臺，防止頂板雨水或施工用水流入基坑。

2.4 地下室梁板結構加固技術

考慮綠化、建筑功能實現等要求，地下室頂板一般都存在較多的標高差，局部甚至可達到2 m以上。但雙向同步逆作施工中，地下室頂板是主要的行車通道和堆場，過多過大的高差對現場交通組織及策劃極為不利。對于主要行車通道上的高差，一般應采取EPS板填平；高差較大時，對結構框架梁和板可采取加腋方法進行處理，加腋部分的傾斜角度應滿足行車坡道構造要求。

同時，按照滿載車輛（如混凝土泵車）不大于70 t，均載25～30 kPa的要求對地下室結構進行復核，采取增大結構截面（一般增加梁寬，不影響建筑使用；首層板厚度不小于250 mm）、增加結構配筋等方法對重載車道或堆載區梁板結構進行加固。

2.5 暗挖出土效率提升措施

逆作法土方開挖時，暗挖出土速度直接決定了施工效果，如果暗挖的速度快，墊層與結構施工跟進得也快，那么基坑的變形相對來說就小。

通過預先留設通風口、安裝大功率渦流風機、設置專用的防水照明線路等措施，使照明和通風設施得到改善，創造有利的暗挖施工作業條件。根據現場情況和施工組織，在首層結構梁板上合理布置車輛的運行路線，并對在基坑內部進行暗挖施工的挖土機和駁運工具進行合理的安排，保證暗挖出土能順利進行。

3 結語

本文對雙向同步逆作法在徐家匯中心華山路地塊工程應用中的關鍵控制技術進行了研究。通過采用合理的工序安排和節點設計，提高了大型地下結構的施工效率，具有推廣和應用前景。