中国尊大厦总占地面积11 478m², 总建筑面积约437 000m², 其中地上建筑面积约350 000m², 地下约87 000m²。建筑高度528m, 地上108层, 地下7层, 基础埋深约38m。本工程基坑支护形式为:北侧标高-27.200m以上采用“护坡桩+预应力锚杆”支护体系;标高-27.200m以下采用“地下连续墙+混凝土角撑+高压旋喷桩”支护体系, 东、西、南三侧采用“地下连续墙+预应力锚杆+混凝土角撑”支护体系。本基坑内共设置1道混凝土角撑, 支撑、腰梁均采用C35混凝土, 支撑及腰梁中心标高为-27.650m, 基坑支护形式如图1所示。

1) 本工程紧临周边主干道路、人群密集的建筑物、市政管网, 北侧-27.200m以上护坡桩通过门式刚架与地下连续墙相连形成整体。-27.200m标高以上土方已随其上支护结构施工开挖完成, 剩余土方开挖面在-27.200m, 开挖深度约10m, 开挖环境及基坑支护体系复杂, 开挖处构成坑中坑结构, 施工时土体稳定性控制尤其重要。

2) 本工程剩余土方开挖量约120 000m³, 开挖深度为-27.200～-38.000m, 土方量大且开挖深度深, 降效严重。在基坑东、西、南三侧地下连续墙-32.150m标高处有1道锚杆需穿插施工, 基坑北侧及南侧各有3组工程检测桩需穿插进行静载试验, 影响土方施工的连续性, 总工期为86d, 工期紧迫, 因此角撑结构的施工应同其他工序有序衔接, 且提供相应的作业面。

3) 本工程东、西两侧与CBD地下管廊紧邻, 南侧与拟建文化中心紧邻, 相邻基础埋深各不相同。因此, 本工程与周边紧邻地下管廊、文化中心之间相互作用突出, 而且贯穿于建设期和建成后, 需充分考虑各结构体系间的变形协调和相互影响。

用于角撑的支承桩共28根, 桩径1 000mm, 均采用13m长格构柱, 嵌入基础灌注桩的长度为2.2m, 灌注桩桩顶标高-37.700m, 有效桩长12m, 格构柱均由4根等边角钢加缀板焊接而成, 截面尺寸为560mm×560mm, 4根└180×18, 垫板尺寸为540mm×200mm×10mm, 间距500mm (见图2) 。

支撑梁及腰梁截面如表1所示。

混凝土支撑梁配筋如表2所示。角撑结构布置如图3所示。

定位放灰线→土方开挖→摊平基土并夯实→施工垫层→铺油毡纸→弹中线→绑扎钢筋→支侧模→浇捣混凝土→养护至要求强度→土方开挖→基础底板施工完毕→换撑结构强度达要求→角撑切割拆除。

角撑结构与土方开挖穿插分区、分段施工, 混凝土内支撑按角分Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ共4个区流水施工, 依次施工西北角、东北角、西南角、东南角支撑。其中由于西南角支撑处于马道口位置, 涉及马道转换, 故西南角内支撑施工将配合马道倒运分2次施工, 如图4所示。

待土方开挖完成且地下室底板浇筑后, 在基础底板南北两侧肥槽内直接浇筑C50混凝土作为基础底板与地下连续墙的传力带, 待传力带强度达到设计值的80%时, 开始拆除角撑, 如图5所示。

按拆除顺序调整角撑分区编号, 根据支撑受力原则, 需对角拆除。因北侧两部分支撑范围紧邻主干车道, 所受竖向结构影响较大, 故拆除从西北角支撑开始。根据结构施工流水顺序, 拆除顺序为Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ, 如图6所示。支撑梁拆除顺序先拆除次撑梁 (CC) , 再拆除2号支撑梁 (ZC2) , 最后拆除1号支撑梁 (ZC1) 。

在钢筋笼四面主筋上各焊接1根18水平钢筋, 距格构柱每边20～30mm, 使格构柱位于钢筋笼中间, 保证格构柱各面与钢筋笼间距均匀, 以便吊装后对格构柱位置进行微调, 使其位置准确柱身铅垂。格构柱四面分别采用2根长1m的18钢筋斜向与钢筋笼主筋焊牢, 焊接长度180mm, 钢筋具有一定长度形成柔性连接, 以便使格构柱作相对微调。

角撑体系立柱均为钢格构柱, 截面尺寸为560mm×560mm, 支撑和格构柱的连接采用格构柱插入支撑形式 (见图7) 。

当支撑梁主筋间距无法满足格构柱穿过时, 应调整主筋位置或对主筋进行1∶6斜度弯曲翻样, 保证格构柱插入支撑。

施工过程中, 遇到多支撑交叉的情况应具体情况具体分析。若2道支撑为规则十字交叉形式, 在钢筋绑扎过程中应注意交叉部位钢筋节点位置错开, 错开距离≥35d。若支撑为不规则的米字交叉形式, 则应注意锚固长度符合设计要求的35d。支撑连接如图8所示。

采用15mm厚多层覆膜木模板, 次背楞采用4m长、50mm×100mm木枋, 主背楞采用48.3×3.6钢管。支撑梁侧边部分次龙骨采用50mm×100mm木枋。先将土层夯实, 采用100mm厚素混凝土上铺油毡纸作底模, 底模宽度大于支撑梁宽度200mm, 两边均分。支撑梁侧模采用50mm×100mm、间距150mm木枋与15mm厚多层覆膜木模板, 支撑体系梁侧模中部设置1道对拉螺栓。穿墙对拉螺栓采用16圆钢, 并加塑料套管于梁中部, 如图9所示。

支撑钢筋绑扎时, 在梁上预埋20双吊环, 供拆除支撑时吊装使用。次撑 (CC) 按2 000mm分段居中埋设, ZC2按1 500mm分段居中埋设, ZC1按1 200mm分段居中埋设。吊筋对称焊接在最外侧主筋上, 与主筋焊接长度>10d, 吊环直径≥2.5d, 吊环伸出保护层高度≥80mm (见图10) 。

拆撑遵循“先换撑、后拆除”的原则, 当基础底板施工完成后在基础底板南北两侧的肥槽内直接浇筑C50混凝土, 作为基础底板与地下连续墙的传力带, 待传力带强度达到设计值的80%时, 拆除内支撑。

1) 拆除工艺选择采用金刚石绳锯切割的方式将支撑梁分段拆除, 使用塔式起重机吊出场外。格构柱用气焊切割后吊出场外。格构柱、支撑梁节点处, 大小环梁处、腰梁部分支撑由于钢筋密集, 切割困难, 利用风镐等机械直接破碎成块, 集中堆放后用吊斗运出场外。

2) 绳锯切割施工方法在切割施工前根据吊环位置, 分段确定切割位置。在分割好的块体上根据切割先后顺序钻穿绳锯导线孔, 使绳锯形成环形。在切割嵌入块体吊装难度较大部位一侧采用竖缝排孔分离。

在预埋吊环上穿好钢丝绳, 并连接至吊钩, 根据预先计算好的拉力, 施加一定的起吊力, 使钢丝绳预紧。开动液压马达, 通过导向轮将金刚石索套预紧, 使其和混凝土梁紧密接触, 然后再进行切割 (见图11) 。

3) 切割块垂直吊运在已切割完毕的支撑块预埋吊环上穿好钢丝绳, 并连接固定至吊钩上吊运至场外。经计算划分, 切割单元以5t/块为限。

1) 支撑轴力监测为掌握支撑轴力随施工工况变化情况, 确保围护系统在墙后水土压力传来的水平荷载作用下安全稳定, 拟在基坑混凝土支撑上布设10个轴力监测断面。埋设方法为:将被选定的钢筋按照钢筋应力计对焊的长度裁开, 然后将钢筋应力计两端连接杆对焊在相应位置的钢筋上 (见图12) 。应力计连接杆直径须与钢筋主筋相同, 在埋设位置截断主筋用钢筋应力计置换。应力计导线在钢筋笼内用软绳统一固定在主筋上引出, 避免施工时破坏。

2) 周边环境沉降变形观测采用经纬仪视准线法观测, 当混凝土支撑完成土方 (-27.200m以下) 开挖时, 东西管廊和南中心文化广场也都封顶完成, 可在其上布置经纬仪置镜点进行观测。观测时间从-27.200m处土方开挖至混凝土支撑拆除。

由于本工程位于密集建筑区, 基坑宽度和长度大, 属于超大型基坑。经第三方检测单位对基坑进行全方位监测, 基坑及周边环境沉降变形在开挖过程中始终保持稳定状态, 未超出设计控制值。经工程实践表明, 角撑体系在环境敏感地区作为超大型基坑的内支撑对控制位移、沉降是有效的。