基坑典型工程实例

实例二最大最深基坑工程--上海金茂大厦

金茂大厦位于浦东陆家嘴隧道出口处南面，工程占地2．3万m2，建筑总面积29万m2，地下3层，地上88层，塔尖标高420m(见图8-10)。地下3层面积约6万m2，基坑开挖面积近2万m2(见图8-11)，开挖深度主楼为19．65m，裙房为15．1m。主楼下有429根直径914钢管桩，桩长65m，送桩17．5m；裙房下有632根直径609钢管桩，桩长33m，送桩13．5m。该工程由中国上海对外贸易中心股份有限公司投资，美国SOM设计事务所设计，上海建工集团总公司承包。

1．基坑工程特点

该工程是目前上海地区基础工程施工中最大最深的工程项目。其主要特点为：

(1)作为基础外墙围护工程的地下连续墙兼有承重墙的职能，地下墙壁厚1m，深36m。由于地下墙内壁不设内衬，这就要求施工单位在地下墙施工中确保施工质量，尤其在槽段的接缝处理，槽底沉渣清理，

整个墙体的防渗等方面，必须严格把关。

(2)基坑的临时支撑采用现浇钢筋混凝土支撑。

(3)基础土方量大，达30万rn3。

(4)由于基础施工采用二阶段开挖方案，所以在主楼核心筒和地下室钢结构吊装时，混凝土支撑应不碰这些结构，故支撑设计应做到四避让：避让塔楼核心筒、避让地下室钢结构、避让裙房地梁、避让基础

钢管桩。这些都给支撑平面布置带来了许多困难。

2．基坑支护的设计

(1)设计方案比选在金茂大厦基础工程中，SOM设计事务所原设计是采用斜拉锚方案。在主楼部分，斜拉锚共设六道；在裙房部分，斜拉锚共设四道。斜拉锚的使用角度为45，锚固于7～2层砂土层，在根部10～15m范围灌注水泥浆。斜拉锚由钢筋束组成，斜拉锚的锚固设计强度为150t(使用荷载)。

钢筋混凝土内支撑方案由上海建工(集团)投标提出，在主楼部分，内支撑设四道，第一道支撑标高一3．4m；第二道支撑标高～8．3m；第三道支撑标高一13．1m；第四道支撑标高一17．1m。在裙房部分，内支撑设三道，标高同主楼部分。由于这一施工方案在上海有成熟的施工经验，施工可靠性强，在施工费用方面也不比斜拉锚施工方案多，所以最后经过比选认为对于金茂大厦基坑支护钢筋混凝土内支撑施工方

法较适合。

(2)岩土参数取值和土压力

在表8-1中，除主动土压力由计算得到外，其余均由地质资料获得。对于基坑围护挡土墙的主动土压力，由于朗金理论的计算结果比较适合上海软土地基的客观情况，故可根据朗金主动土压力计算公式得到

土压力分布。

(3)基坑支护设计反力包络图

根据主动土压力分布图进行综合，得到四道内支撑作用点支撑反力包络图(见图8-12)。根据朗金理论计算，第四道支撑的反力应大于第三道支撑的反力，但从各种资料和文献中查阅出，当挖土达到一定的深度时，由于深层土的变形滞后性，可对支撑反力作适当调整，故第四道支撑减为791kN／m。

(4)基坑支护设计工况

工况1：主楼和裙房第一次挖土结束；

工况2：主楼第一道支撑和主楼第二次挖土结束；

工况3：主楼第二道支撑和主楼第三次挖土结束；

工况4：主楼第三道支撑和主楼第四次A挖土结束；

工况5：主楼第四道支撑和主楼第四次8挖土结束；

工况6：裙房第二次挖土结束；

工况7：裙房第二道支撑和裙房第三次挖土结束；

工况8：裙房第三道支撑和裙房第四次挖土结束；工况9：所有内支撑拆除和地下室三层楼板均结束。根据以上分析的边界条件以及各工况，用计算机SAP90程序进行计算可得到地下连续墙和钻孔灌注桩的弯

矩包络图、剪力包络图和位移包络图。

(5)地下连续墙和钻孔灌注排桩配筋设计

根据地下连续墙在各工况下的包络图可得地下连续墙配筋包络图，然后按配筋包络图配筋。图8-13是以主楼某标准槽段配筋图。根据钻孔灌注排桩在各工况下的包络图得到排桩配筋(图8-14)，钻孔排桩直径为561200，间距为1400，桩顶标高为一8．7m，桩长24m，桩底标高为一32．7m。

根据本工程钢筋混凝土内支撑四避让原则得第一、第二、第三道内支撑平面布置。用计算机SAP90程序进行计算，可得各道支撑在各点的变位值，水平弯矩值，竖向弯矩值，轴力值以及各节点的反力值等。

第一道水平支撑的腰梁段面1000×800(6×)，塔吊行走支撑断面800×1000，其它断面分别为

800×800、700×800、600×600。第二道水平支撑的腰梁1200×800，大开间侧支撑

断面为900X 800，其它支撑断面为800X 800和600X 600。第三道水平支撑的腰梁为1200X800、大开间处大多为1000×800、局部杆件为ii00×800，其它支撑断面分别为900×800、700×700。第四道支撑与第三道支撑相同。根据前面的分析可得各断面的配筋图，图8-15及图8-16是典型断面的配筋图。

立柱支撑由两部份构成，埋入坑底以下的为钻孔灌柱桩，坑底以上部份为格构式钢结构柱，该柱插入钻孔灌柱桩内5m，塔楼区域的钻孔桩径为声1000、桩长20m、格构柱外形截面尺寸600×600、肢件为11600×14、裙房区域的钻孔桩直径为850、桩长22．5m、格构柱截面尺寸为480x480、肢件为1140X14。

格构柱的钢材为A3钢。根据各道支撑反力图进行计算，可得钻孔桩配筋(见图8-17)。

3．基坑支护的施工

本工程设计方SOM要求采用刚性接头，所以给施工带来了难题。作为基础支护工程的地下墙兼有承重的职能，且地下墙将作为地下室的外墙内侧面设有内衬，所以对防水性和质量均有较高要求。本工程首次使用了C40高强度水下混凝土，给工程带来了新的课题，由于工程桩较地下连续墙先施工，而部分送桩孔距地下连续墙很近，给地下连续墙施工带来了不利影响；又由于地下连续墙深36m，支承在7-2土层，

而7-1土层和7-2土层土质较硬，成槽极为闲难．

地下连续墙采用了新型的柔性接头(见图8-18)，标准雌槽段长5．4m，标准雄槽段长6．Om，施工时采用间隔跳跃式施工方式。用两台进口液压成槽机分区流水进行施工。在距地下连续墙较近的送桩孔进行压浆处理，保证地下连续墙成槽质量。在完成的地下连续墙外侧近接头区域进行劈裂压浆施工，保证地下连续墙的坑渗能力。在7-1层，7-2层标高处，若导杆式液压成槽机成槽困难。即用导杆式成槽机成槽7-1层以上部分。由绳牵式成槽机成槽7-1层和7-2土层。采用两只油压千斤顶，加扁担，分节顶升法预拔

接头箱。

导墙底部的土层必须是原状土，防止成槽时上口坍方。使用导杆式成槽机施工时，用经纬仪控制成槽垂直度；为了确保槽壁稳定，槽内泥浆液面高度要求控制在导墙顶面下200mm左右。在雄槽施工时，