地下室塔楼核心筒先行施工和支撑内置预埋型钢技术研究

吴忠强

（上海建工七建集团有限公司，上海 200050）

随着城市建设的迅猛发展，建筑物使用需求的增加，工程项目的施工工期与形象进度变得尤为重要。本文结合实际工程，对传统地下室施工工序进行优化，并研发了一种新型的地下室核心筒先行施工施工方法，保证深基坑施工安全的同时，优化了施工工期和资源配置，为今后类似的工程项目设计和施工提供参考。

1 工程概况

张江中区单元57-01 地块项目规划用地面积17 252m2，地下室总共划分为5 个区块，地上共计3 个单体建筑，分别为1#办公塔楼，高度320m；2#商业楼，高度为24m；3#商业楼，高度为24m。其中1#办公塔楼位于A3 基坑区块。本工程西侧紧邻56-01 地块，中间采用中隔墙与相邻基坑分隔；南侧紧邻已建成的地铁13 号线学林路站（埋深16.6m），围护结构与地铁区间隧道最近距离约20.23m；东侧紧邻规划卓闻路，后续地下室与卓闻路下规划地下通道相连，通向58-01 地块（图1）。

图1 工程地理位置示意图

本工程地下室为混凝土框架剪力墙结构，1#办公塔楼为型钢混凝土框架-核心筒结构体系。基坑普遍开挖深度为16.1m，局部挖深达到21m，围护采用地下连续墙及3 道水平混凝土支撑的方式；靠近地铁侧的两个分区普遍开挖深度为12.6m，采用一道水平混凝土支撑加两道钢支撑的方式。基坑内土体通过三轴水泥土搅拌桩裙边加固以及高压旋喷桩坑内加固，靠近地铁侧的分区采用三轴水泥土搅拌桩满樘加固。地下室结构施工工况要同支撑拆除相结合起来，底板施工完成达到设计强度，拆除第三道支撑；施工地下三层、地下二层结构，待地下三层、地下二层施工完达到设计强度，拆除第二道支撑、第一道支撑，施工地下室顶板。支撑拆除前，结构需要养护到设计要求的强度。

2 施工难点

传统的地下室结构施工模式为，拆除一道基坑支撑，随后施工一层水平结构，施工工序较为固定，从而使得施工进度受到较大的限制。若想加快主塔楼施工进度，则需先行施工主塔楼核心筒结构，由于地下室水平结构施工相对滞后，故主塔楼核心筒结构施工时上一道支撑或栈桥还尚未拆除，主塔楼核心筒结构与支撑栈桥位置产生碰撞，并且由于不满足设计图纸中的支撑拆除工况，此时上一道支撑及栈桥不可拆除。

设计图纸中规定，需将地下室三层水平结构与地下室二层水平结构均施工完毕，并且养护达到设计强度后，方可拆除第二道支撑，但是地下二层顶板面距离第二道支撑底仅有0.2m，使得现场施工难度大大增加，施工过程中效率严重降低，严重阻碍了项目施工进度。

3 核心筒先行施工及相应技术措施

3.1 图纸优化

为加快项目施工进度，保证项目施工形象，需主塔楼核心筒结构施工进度优先于地下室水平结构。根据设计图纸中对施工工况的要求，由于地下室结构尚未施工完毕，上层的支撑及栈桥仍然不可拆除，此时主塔楼核心筒结构必然与上层的支撑及栈桥存在碰撞。由于原支撑及栈桥布置与主塔楼核心筒结构存在较大的碰撞，故需调整原支撑及栈桥的布置。调整前后的主塔楼核心筒结构与支撑及栈桥的平面相对关系如图2 所示。

图2 核心筒与支撑栈桥平面布置图

支撑及栈桥的平面布置经过调整后，使得主塔楼核心筒结构与支撑及栈桥的碰撞大幅度减少。在不影响主塔楼核心筒结构施工进度的同时，既满足设计图纸中对施工工况的要求，又保证了支撑及栈桥等基坑围护结构的完整性及基坑的稳定性。同时在主塔楼核心筒结构施工时，可以直接利用栈桥作为施工交通道路及材料堆放场地，提高了施工的便利性。

3.2 支撑标高优化

由于地下二层顶板面距离第二道支撑底仅有0.2m，使得地下二层水平结构施工时的钢筋预留长度难以满足，需更改为预留套筒，施工成本大幅度上升，并且过小的距离大大增加了现场的施工难度，严重降低了施工效率。为降低施工成本，提高施工效率，保证施工进度，对第二道支撑的标高进行调整，将原第二道支撑整体抬高0.1m，减少施工成本及地下二层结构施工时的人工降效，基坑剖面优化前后如图3 所示。

图3 基坑剖面示意图

3.3 支撑内预埋型钢

支撑及栈桥经调整后，主塔楼核心筒结构已避开栈桥区域，但时主塔楼核心筒剪力墙结构与支撑梁的碰撞却无法回避，核心筒先行施工时，若将碰撞区域支撑梁先行拆除，将无法满足设计图纸中对施工工况的要求，并且严重影响基坑支撑围护结构水平力的传递，基坑的安全性与稳定性无法保证。

为保证基坑支撑围护结构的完整性及主塔楼核心筒结构的施工进度，当支撑结构施工时，在主塔楼核心筒剪力墙结构与支撑结构碰撞位置处预埋型钢。如图4 所示，预埋型钢选用H400×400×30×30，并在两端设置450×450×16封头钢板，两侧设置340×100×10 加劲板，间距@800，预埋型钢长度应为剪力墙厚度两端各增加2m。

图4 支撑内预埋型钢示意图

当主塔楼核心筒剪力墙结构施工至此区域时，需将预埋型钢凿出。为保证型钢的完整性，需全程采用人工凿出。型钢凿出时需在支撑上搭设脚手架以提供施工操作面。脚手架需从下一层水平结构或支撑结构上搭设，搭设高度需高出本层待凿出型钢的支撑顶0.5m。脚手架沿支撑方向布设两跨（每边挑出一跨），沿剪力墙方向布设3跨，立杆间距为1m。若脚手架搭设于支撑上，底部需采用抱箍形式进行固定。脚手架四周满布密目安全网成封闭空间，架体下部设置外八字型木板形成漏斗型收集器，使上部凿出的混凝土落至漏斗底部，有利于后续的清理工作，且保障了下方施工人员的人身安全。

待后续地下室结构施工完毕，满足设计图纸中要求的支撑拆除工况时，再将与主塔楼核心筒结构碰撞处的支撑采用切割方式进行切除。

3.4 核心筒周边施工缝留设

由于主塔楼核心筒结构先行施工，故需在核心筒周边一圈均留设施工缝。若将水平结构在核心筒剪力墙处断开，后续剪力墙施工时将没有操作空间，且此处为结构梁端，属于结构薄弱点。为保证结构的稳定性及施工的便利性，故将施工缝留设于核心筒剪力墙外结构梁1/3 处，施工缝范围内水平结构与主塔楼核心筒结构一并先行施工，并留设排架支撑，待后续地下室排架拆除时再一并拆除（图5）。

图5 核心筒施工缝留设平面图

3.5 施工过程中的注意事项

1）支撑内型钢应预埋至支撑中心。

2）支撑内型钢应全程采用人工凿出，且凿除范围不应超过型钢所穿核心筒剪力墙外扩500mm。

3）支撑预留型钢处外围混凝土，应随地下室结构回筑自下而上逐层拆除，严禁提前凿除预留型钢外围混凝土，并且应尽量减少型钢暴露时间。

4）上一道支撑凿除预留型钢外围混凝土后，拆除下一道支撑前，核心筒剪力墙需至少浇筑至上一道支撑面以上0.5m处，并且达到设计高度。

5）支撑预留型钢标高及轴线平面位置允许偏差为：±10mm。

4 结论

通过本项目的实施，地下室底板浇筑施工完成后，主塔楼核心筒结构出±0 仅用30 天时间，而地下室水平结构仅施工完成地下三层，比传统施工方法提前了至少60 天，满足了主塔楼核心筒结构的提前施工，使其不受地下室水平结构施工进度的影响。这种核心筒结构先行施工方案以及相应的施工技术措施，在保证了基坑的安全性与稳定性的同时，又极大地加快了施工进度，合理规划了资源配置。这种核心筒先行施工的技术措施，可为今后类似的工程项目借鉴参考。