场地小、工期紧、造价高怎么办?一体化施工完美解决大难题-施工技术-筑龙建筑施工论坛
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发表于2018-03-12    1146人浏览    3人跟帖    复制链接  只看楼主

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SSS沉

一、什么是一体化施工的概念?

1、一体化的由来和概念 
由来:北京现代化标志之一的中央商务区(简称CBD)的建设,对土地集约化程度要求越来越高,且由于各个地块的功能、开发时间、基础埋深均有差异,因此协调解决相邻建筑基坑开挖的相关问题尤为重要。
概念:在一级开发尚未开发完成的情况下,各二级地块提前介入,在一级开发主导下,进行相关设计、施工相互协调、配合工作,并最终达到加快施工进度、节约资金、提高土地利用率为目的的多赢局面。

2、一体化如何实施
一体化施工原则,即由政府组织、项目单体实施、分工区统一设计、统一施工、统一监管、统一协调,以协议方式委托一家专业公司进行基坑支护和降水设计,委托一家有资质的施工单位进行土护降一体化施工
在支护方案设计时充分考虑临时支护体系与永久建筑结构的关系,让二者有机结合,使其土地利用率最大化,实现了地下空间综合开发利用的目的。

3、北京地产行业开发模式
北京大型建筑群建设的开发模式,是由具有代表政府职能的开发公司先进行拟建区域的拆迁、地下公共空间、配套市政设施的建设(生地变熟地,一级开发)。在上述开发基本完成后,进行二级地块开发。

4、一体化的好处
 提高效率、节约资金、对类似大型项目的开发建设,具有很好的借鉴意义。

二、北京CBD核心区介绍

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北京CBD核心区位于国贸立交桥东北角,北至光华路,东至针织路,南至建国路绿化带,西至东三环辅路。占地约30公顷,规划建筑面积约为150万平方米,建成后将成为集写字楼、酒店、会展中心、文化娱乐等设施为一体的高档商务区。
建设用地主要包含地下市政公共空间及17个二级开发地块组成。其中被誉为北京第一高楼的“中国尊”,总高度528m,位于整个建筑群的中轴线上,基坑深度37.8m,为北京第一深基坑。
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三、一体化施工的概念及实施

1、一体化施工概念的由来
整个CBD核心区的建设进度总布局是先施工地下公共空间及管廊部分,后开发各二级地块,地下空间及管廊部分结构竣工后将为各二级地块提供交通通道及临时材料堆场,为二级地块开发服务。
对于这样大型的地下开发工程,最经济的基坑施工方案为整个区域同步开发、同期施工。由于拆迁工作量巨大,涉及问题众多,各区域拆迁进度不一,直接导致地下公共空间及管廊施工进度的滞后,而各二级地块开发商在取得用地许可后,急需进场进行开发建设。如此一来,同步开发的目标不能实现。
为解决上述公建部分工期滞后影响二级地块进场施工的矛盾,需要由管理单位、设计单位、施工单位统筹考虑一级开发与二级开发之间的衔接及协调配合。
为此,提出了“一体化施工”的概念,即在公共空间部分尚未开发完成的情况下,各二级地块提前介入,进行相关设计或施工工作,与公共空间同时进行开发建设。 

2、一体化施工的实施
北京CBD核心区内主要道路采用“九宫格”形式布局,与周边道路衔接良好,而各条道路下,即为地下管廊部分,并与场地中央的地下公共空间相连,而各二级开发的商业、金融等地块位于“九宫格”的各小分块内,这种设计格局灵活自然,整个核心区可以分期进行开发,也可整体进行开发,实施性较强,为整个项目的一体化施工创造了有利条件。
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地下空间基坑深度约为27.2m,管廊基坑深度为14.5m,而各二级地块大部分基坑深度在30m 以上,其中“中国尊”深度为37.8m。相邻地块基底高差部位的支护及土方开挖,是一体化重点考虑的对象。
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“一体化”的实施,包含以下几个方面:
(1)公共空间与管廊基坑施工时,与各二级地块相邻部位不设置直立桩锚支护体系,改为大放坡预应力土钉墙支护,放坡场地越过红线设置在对应位置二级地块范围内,降低了支护施工费用;
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(2)公共空间及管廊结构下最外侧基础桩施工时加密(或者改为地连墙),兼顾二级地块基坑支护需要。相邻地块施工时不需再另作支护结构,仅需要根据地块基坑深度的不同进行锚杆设计,并随土方开挖分层进行锚杆施工。通过对支护结构整体位移的控制,既保证了基坑支护整体稳定又确保了上部结构的安全。
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(3)地下空间及管廊施工时,利用二级地块场地作为公共空间土方施工的通道和放坡场地,以及结构施工时物资周转场地;

实例:地下空间及管廊施工时借用Z14地块作为运输通道及材料周转场地;地下空间及管廊竣工后,Z14再投入施工。
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(4)各相邻地块根据现场情况递次开发,相互借用场地,做到场地利用率最大化; 
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一工区四个地块施工顺序为Z-1b、Z-2b、Z-2a、Z-1a,渐次利用场地,有序开发,最后马道收尾设置在西北角Z-1a地块。
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(5)通过一体化施工,深度较大的二级地块基坑简化为“坑中坑”模式,支护及降水难度大为降低。
实例:Z15基坑深度37.8m,采用“一体化”模式后,与地下空间一体开挖,后期支护深度仅为11m;一工区三星地块基坑深度32m,采用“一体化”模式后,后期支护深度仅为18m(南侧)和7m(北侧)
 
从施工时间先后角度方面
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从施工场地部署方面
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四、一体化施工的成果

管廊下最外侧基础桩距离结构外边线0.3m,桩间距调整为1.5m,桩长满足二级地块支护要求,减少了二级地块的二次支护工期及费用。
二级地块深度为32m,需要再施工一侧薄壁地连墙作为止水结构。

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管廊下最外侧基础桩改为地连墙,厚度800mm,兼做管廊基底的承载桩及二级地块的止水结构;避免二级地块开挖后再施工止水结构,节省了工期及造价。
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Z15地块中国尊基坑深度37.8m,-27.2m以下部位地连墙止水及支护结构布置在公共空间基底以下,同时替代部分基础桩,使Z15地块的支护结构能够提前施工,同时其结构外皮距离红线仅50mm,提高了土地利用率,实现了两方业主的双赢局面。
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一工区共四个地块,占地面积34000㎡,基坑深度25~32m,四个地块按照一个基坑进行考虑,四周采用地连墙支护及止水,各地块之间高差按照坑中坑模式考虑,采用护坡桩支护,极大的降低了支护造价,方便各家业主施工。
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高低差部位的桩锚支护
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外围的地连墙支护


部分一体化施工成果
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1、增加建筑面积
地下公共空间与各二级地块均采用“一体化施工”模式,不单独在红线范围内设置边坡支护结构,使建筑结构可以按照红线位置进行设计;仅此一项,地下公共空间增加建筑面积约9000平米, 各二级地块也相应增加红线范围内有限占地面积,提高了土地利用率;

2、降低工程造价
以Z15地块为例,该地块周边管廊进行一体化施工,提前进行了基坑土方开挖及基础桩施工,提前工期约90天;其地连墙与管廊下基础桩两者二合一,费用分摊,为各自节省造价约3200万元;

3、节约工期
一工区实行“一体化施工”战略,四个地块归结为一个大基坑进行外围支护和封闭降水,费用由四个业主分摊,比各自独立进行开发,费用节省一半,基坑支护工作量减少,工期节约近120天。

五、 “中国尊”深基坑设计及施工

1、工程概况及周边条件

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“中国尊”因其外形与中国古代著名酒器“尊”类似而命名,位于核心区中轴线最北端,基坑平面尺寸136m×84m,基底标高-37.8m,其四周均为地下管廊或地下空间部分,最北侧距离光华路人行道边11~13m。
按照“一体化”施工部署,其周边管廊需要先于本项目施工。

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“中国尊”周边两条管廊及文化中心基坑深度-27.2m,西侧管廊
以西由于拆迁问题场地占用,采用桩锚支护;东侧管廊以东采用大放坡处理;Z15地块与邻近管廊部位均采用大放坡处理,平面布置详见上图。

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其中两条管廊北侧端头为满足大放坡的要求,也设置护坡桩,桩长度为32.5m,支护深度按照管廊深度27.2m考虑;场地北侧与光华路之间为北连廊,宽度11~13m,基底标高为-27.2m。

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地下空间及管廊于2011年3月开工,Z15地块于2012年4月开始进行基坑支护设计时,现场场地已经进行了大量土方开挖,现况条件如图所示:


“中国尊”基坑支护设计面对的场地条件为:
北侧:用地红线北侧为北连廊,宽度11-13m,管廊基底标高-27.2m,紧邻光华
路人行步道边。光华路为交通主干道及后期施工运输及物资临时周转场地,
对荷载要求较大;

东侧:紧邻金河东路北管廊,管廊基底标高-27.2m,宽度24m,土方已经开挖
至-14m;管廊东侧为Z14地块,尚未进行土方开挖,边坡采用大放坡处理;

南侧:紧邻文化中心,基底标高-27.2m,土方已经开挖至-14m;

西侧:紧邻金和路北管廊,基底标高-27.2m,宽度24m,土方已经开挖至-14m;管廊西侧为Z1-b(清华)及Z2-b地块(三星),但由于拆迁原因,目前场
地被占用,该侧采用桩锚支护。

地下水:管廊及地下空间部位采用管井降水至-28m位置;而本项目基底位于-38.8m,位于第二层承压水位置,且面临第三层承压水突涌的风险;


“中国尊”基坑支护设计面对的施工环境为:
北侧:管廊基底与本基坑基底高差10.6m,为了给本基坑施工提供场地,该管廊结构将在“中国尊”出±0.0后再施工,因此,该侧边坡暴露的时间将超过两年;
东侧:本基坑开挖至基底时,金河东路北管廊结构将竣工并作为本项目基础施工的物资运输通道,届时将形成垂直37.8m的高差;管廊东侧Z14地块土方开挖时间未定,需要考虑管廊两侧土体卸载不均造成的水平及侧向压力;
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“中国尊”基坑支护设计面对的施工环境为:
南侧:文化中心地下5层,地上14层,为保证本项目地下结构的顺利实施,其地上部分将在本项目结构出±0.0 后再施工;
西侧:与东侧类似,届时也将形成37.8m的垂直高差;管廊西侧的土体开挖时间未定,也需要考虑管廊两侧土体卸载不均造成的水平及侧向压力;
地下水:管廊及地下空间采用管井降水,本基坑需要揭露两层承压水,且有第三层承压水突涌的风险,只能采用帷幕隔水+管井疏干的方式来控制地下水。
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2、基坑支护重难点分析
基于前文所述,本项目基坑支护及地下水控制重点及难点为:
1)深度最大:基坑深度37.8m,为目前北京地区最深的基坑,尤其北侧紧邻交通主干道光华路,地表荷载按照60KPa考虑,需要严格控制边坡变形;
2)地下水复杂:基底穿透第一层承压水,基础底板距离第二层承压水顶板仅约2m左右,需要解决高水头承压水产生的坑底突涌问题;
3)周边条件复杂:本基坑向下开挖过程中,其周边管廊结构持续向上施工,但管廊外二级地块土方不向下开挖,需要解决管廊两侧卸载不均匀产生的附加荷载影响;
4)统筹考虑:基坑支护需要考虑桩基施工及核心筒结构施工的需要;本基坑位于管廊基底以下的部分,支护体的放置位置,需要统筹考虑,这直接影响土地使用面积及工程造价、工期影响。

3、基坑支护及止水结构选型
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4、施工作业面标高的确定
由于地下第一层承压水的稳定水位标高为-24m,第二层承压水稳定水位标高为-26m,因此,需要选取合适的作业面标高,防止地连墙成槽施工过程中,地下水发生突涌现象。
综合考虑土方开挖进度及地下空间管井降水速度,将地连墙施工作业面标高确定为-22m,地连墙顶标高为-27.2m,上部为5.2m的空钻部分。
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5、场地硬化及导墙临时支护
由于地连墙施工标高为-22m,地层为粘性土层,含水量较大,地层较软,不利于重车行走。因此,作业面采取铺设渣土并表层硬化的措施。
导墙开挖深度为2.5m,由于地层软弱、含水量较大,开挖后侧壁坍塌,不利于导墙施工。经过多方调研及综合比较,最后导墙采用微型桩临时支护,很好的解决了槽壁坍塌的问题。
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6、基础桩及混凝土内支撑施工
基础柱施工标高为-27.2m,桩基完成后进行混凝土内支撑的施工。
基础桩施工期间,本场地四周的管廊已经进行结构施工,为保证桩基施工道路畅通,在场地西南角的管廊结构上预留两个门洞作为通行道路。该门洞在后期土方结束后封堵。
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同阶段施工照片
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在-22m施工内外双层地连墙
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管廊结构施工,中国尊施工基础桩
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管廊结构竣工,中国尊桩基完成
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中国尊利用管廊作为结构施工临时场地

7、施工效果
①基坑北侧上部采用桩锚支护,下部采用单侧地连墙支护,桩顶最大水平位移为16mm,超过60T的重载车辆经常停靠在坡顶,边坡稳定;至目前,边坡暴露时间已经超过两年,仍然稳定;
②基坑开挖后,双层地连墙部位内侧地连墙止水效果非常好,直接在地连墙上抹灰做防水层;北侧单侧地连墙局部出现洇水现象,采用施工隔墙的方式解决。通过监测,地连墙外侧地下水位为-28m,高于基底近10m;
③通过监测,地连墙在底板混凝土浇筑前无水平位移,最大沉降量为3.82mm,满足设计要求;
④至目前,该项目结构已出±0.0,地连墙已经完成作为支护结构的使命,将作为结构承载桩永久存在。
 
8、本项目“一体化施工”的体现
由于本项目地理位置特殊,其施工步骤与周边管廊的施工节奏密切相关,CBD管委会协调各级业主单位、施工单位提出了“一体化施工”的概念,即在公共空间部分尚未开发完成的情况下,各二级地块提前介入,与公共空间同时进行开发建设。
就本项目而言,具体体现在以下几个方面:
①地连墙布置在管廊基底以下,不在本项目红线范围内占用空间;
②地连墙属于“一体化施工”范畴,在本项目尚未取得开工手续的情况下即可与管廊基础桩同步施工,为本项目的推进提前了较多时间;
③管廊结构施工时,为本项目预留洞口作为施工通道,省略了原设计中的栈桥施工,节省了大量费用及工期。

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一体化施工介绍很详细

 当前离线   发表于2018-03-12  | 只看该作者      筑龙币+10

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在支护方案设计时充分考虑临时支护体系与永久建筑结构的关系,让二者有机结合,使其土地利用率最大化,实现了地下空间综合开发利用的目的。

 当前离线   发表于2018-03-13  | 只看该作者      筑龙币+20

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