地下建筑施工：世博变电站案例分析

1、,案例分析,500千伏世博输变电工程,500千伏世博输变电工程,1、工程概况,工程效果图,500千伏世博输变电工程，是世博会重要配套工程，工程为全地下四层筒型结构，地下建筑直径（外径）为130米，地下结构开挖深度为34米，顶板落深2米。工程建设规模列全国同类工程之首，地面部分将建设大型公共绿地及上海市“雕塑公园”。,2 、周边环境,山海关路北侧民宅，距基坑约30m,天主教堂，距基坑约110m,南北高架道路，距基坑约33m,上海壹街区（高层建筑），距基坑约140m,500KV地下变电站,挖深约33.7米,基坑周边环境实景图,基坑周边环境效果图,特别指出的是成都北路侧的合流管线，据以往的经验，合流

2、管道为箱涵结构，对土体变形较为敏感。因此，应结合其结构构造图纸和具体的保护要求，对其进行专门的监测和针对性保护措施。,3 、地质水文情况,潜水,本场地浅层地下水属潜水类型，补给来源主要为大气降水、地表径流，水位动态为气象型。,本场地承压水分布于1、2和3、层中。本工程底板位于第1层承压水层中，因此须针对底板抗渗以及底板与地下连续墙交界面位置防渗漏进行专项处理。,承压水,逆作法 “两墙合一”地下连续墙 800mm内衬墙逆作 四层结构梁板作为水平支撑 三道临时环形支撑 逆作法竖向支承系统, 一柱一桩立柱+端后注浆钻孔灌注桩,4、基坑围护结构概况,地下连续墙两墙合一+结构梁板替代水平支撑+临时环形支

3、撑”的“逆作法”总体方案,地下连续墙深：57.5m宽：1.2m垂直度：1/600； 抗拔桩深：82.3m直径：800m垂直度：1/300； 立柱桩（一柱一桩）深：89.5m直径：950m垂直度：1/600； 地下四层筒体结构，开挖深度34米，结构板标高分别位于-2.000、-11.550、-16.550、-26.550、-31.300m标高采用逆作法施工。,地下四层筒形结构,2.5米厚大底板 埋深34m,落深顶板-2m,57.5m深地下连续墙 1200厚,800厚内衬墙和 1.2米连续墙两墙合一,665根 抗拔桩,201根 一柱一桩,5、关键施工技术,1、超深地下连续墙施工技术， 深度57.5

4、m，垂直度控制（1/600）,2、逆作法超长支撑柱施工技术,3、超深基坑降水及承压水处理技术,4、超深地下空间逆作法取土技术 挖土深度34m，对挖土进度的控制、 土方开挖流程,5、大面积地下清水砼结构施工技术 土体回弹、一柱一桩及地墙的不均匀 沉降均会产生裂缝影响,一柱一桩吊装施工,7、施工全过程的周边环境监测,6、超深逆作法施工作业环境安全措施复杂,1、超深地下连续墙施工技术,地下连续墙呈圆筒形布置，水土压力的作用将主要转化为环向轴压力，槽段之间应采用刚性接头，地墙超深不适合设置锁口管和接头箱。接头外侧设置1000高压旋喷桩止水。地下连续墙混凝土设计强度等级C35（水下混凝土提高一级），墙底

5、进行注浆加固。,地下连续墙成槽施工采用抓-铣结合的施工工艺，成槽时间：平均58小时/幅（流水施工），泥浆净化池：2个*1500m3，,层土(约30米)采用成槽机成槽，CCH500-3D真砂抓斗成槽机,、层土采用MBC30、BC40铣槽机成槽；,地下连续墙施工工艺,对于上部在7层土前的土层，用CCH500-3D真砂抓斗成槽机直接抓取。抓斗的抓取效率也可以保证。,上部抓斗成槽,进入到7层土层后，用液压铣槽机铣削，铣槽机机体长度比较长，机体重量对控制成槽的垂直精度非常有帮助，直至终孔。,下部铣削成槽,泥浆性能指标控制指标,泥浆配合比,钢筋笼分两段，上节笼长度：24.0 m，钢筋笼重44吨，下节笼长度

6、：30.75m，钢筋笼重69吨，接头错开1250mm。 钢筋笼横向吊点设置采用4点吊。钢筋笼纵向吊点设置五点，主机设计两点，副机设计三点。400T吊车：1台，200T吊车：1台,钢筋笼吊装,地下连续墙槽段接头,超深地下连续墙不宜采用锁口管或接头箱接头,设计采用工字型刚性接头,工字形接头槽段接头施工流程,混凝土浇筑 本工程设计浇筑面标高为墙顶面标高，商品砼设计强度等级C35，抗渗P12，施工强度等级提高一级C40P14。 施工中，在期槽钢筋笼的两端焊接工字钢作为墙段接头，钢筋笼及工字钢下设安装后，在工字钢与槽孔孔端之间下回填石子，用以防止混凝土浇筑时出现绕流进入工字钢槽内。 “H”型钢底部防绕流

7、措施：本工程将“H”型钢底端接长300mm500mm，以阻挡砼从槽底流向相邻槽幅。,超长钢管砼一柱一桩施工(550钢管长36.5m)； 高垂直度要求高(1/600) 落深自然地坪一柱一桩(落深3.5m) 不同标号的混凝土同时施工（C35和C60）； 沉渣要求5cm； 超深桩桩底注浆；,2、逆作法超长支撑柱施工技术,施工难点,垂直度监控设备,孔下调垂设备,关键对策：,1、开发了一套精度达1/1000的传感器和电脑监控设备 2、研发了孔下调垂设备,高垂直度要求(小于1/600),钢管吊装流程图,调垂系统流程图,关键对策：,制定了一柱一桩不同标号混凝土浇注（C35和C60）的企业规程，规范了逆作支承

8、桩的施工工艺流程,不同标号混凝土浇筑技术,降水方案确定前，工程进行了群井抽水试验 目的: 1、确定-层中地下水静止水位分布情况； 2、通过抽水试验了解第-层中地下水在抽水状态下相互是否存在水力联系； 3、通过抽水试验确定第一承压含水层单井涌水量； 4、根据抽水试验成果，为后期提出合理的基坑降水运行方案服务； 5、分析与预测基坑周边相邻地面沉降的时空分布。,3、超深基坑降水及承压水处理技术,基坑降水抽水试验,其中： G1-G8 坑外第层观测井； G9-G10 坑外第1层观测井；G11-G12 坑外第2层观测井；G13-G14 坑外第3和层观测井。,W1-W14 坑内第层降压井 G1-G14 观测

9、井 S1-S32 坑内疏干井,井点布置图,基坑降水施工方案,出土口 （共九个）,分区开挖示意图,4、超深地下空间逆作法取土技术,本工程地下四层，挖深34m，四层结构标高分别为-2.000m、-11.550m、-16.550m、-31.300m，由于局部的层高较高，故在-6.50m设置一道临时单环支撑，-21.55m和-29.45m设置两道临时双环支撑，并且在B2和B3层之间局部增加临时的柱间连系杆支撑，以增加逆作时地下结构的整体性。在进行各层施工时，划分为AG共7个区域，出土口共9处。 本工程采用逆作法施工。根据工程实际情况，工程施工分为A、B、C、D、E、F、G七个施工区，出土口共9处。土方

10、开挖及结构施工流水搭接进行，总体施工流程为A区F，G区B，C区D，E区。,永久钢立柱 55016钢管柱 钢管垂直度1/600 逆作阶段内填C60混凝土 逆作完成后外包C40混凝土形成结构柱 立柱桩桩径950mm,B1板土方开挖,上海建工 第二建筑,上海建工 第二建筑,B1板结构施工,上海建工 第二建筑,上海建工 第二建筑,B3板开土方挖,上海建工 第二建筑,上海建工 第二建筑,B3板结构施工,上海建工 第二建筑,上海建工 第二建筑,内衬墙施工,5、大面积地下清水砼结构施工技术,上海建工 第二建筑,上海建工 第二建筑,外包柱施工,上海建工 第二建筑,上海建工 第二建筑,内隔墙施工,上海建工 第二

11、建筑,上海建工 第二建筑,工程实施进程,现场桩基和地下连续墙施工(STEP1),地下管线变形监测； 建/构筑物沉降、裂缝监测； 基坑外地表（浅层土体）变形 基坑外地下潜水水位监测； 基坑外地下承压水水位监测； 基坑外深层土体位移监测； 基坑外土体分层沉降监测。,周边管线监测点平面布置,6、施工全过程的周边环境监测,1、周边环境监测,地下连续墙墙体水 平位移监测； 地下连续墙墙顶变 形监测； 地下连续墙内、外 侧水土压力监测； 地下连续墙的竖向 及环向钢筋应力； 地下连续墙的竖向 及环向混凝土应变； 内衬墙的环向及竖 向钢筋应力监测。,地下连续墙监测点平面布置,2、围护结构监测, 、结构梁钢筋应力监测； 、环形支撑轴力监测； 、钢管立柱的应变内力监测； 、钢管立柱桩桩身应力监测； 、立柱桩隆沉监测。,钢管立柱及格构柱监测点平面布置,3、支撑体系和立柱监测,钢管立柱及格构柱的垂直位移观测主要为控制超深逆作法施工过程中结构的差异沉降。(控制在20mm), 、基坑开挖过程中的工 程桩桩身隆沉监测； 、基坑开挖过程中工程 桩桩身应力监测； 、基坑开挖过程中土体 分层沉降监测； 、结构使用阶段的监测,基坑外深层土