深圳市赛格广场大厦岩土工程实录.doc

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1、深圳市赛格广场大厦岩土工程实录李清明1 张喜珠1 邓文龙1 张运标1 黄力平1 王贤能1李荣强21深圳市勘察研究院 深圳518031 2深圳市建立局 深圳5180311 工程概况深圳市赛格广场大厦位于深圳市深南中路与华强路穿插路口之NE侧，北邻宝华大厦，东接中电住宅楼，南紧靠赛格电子配套市场，西侧为华强北商业街。拟建大厦分主塔楼与裙楼二局部。主塔楼地上72层，高度358m，平面呈八边形，构造采用芯筒外框体系；裙楼地上10层，设在主塔楼的西、南两侧，采用框架构造；楼梯间及电梯井壁采用钢筋混凝土剪力墙。在主塔楼与裙楼以下设地下室4层，设计基坑深度17.5m内筒部位开挖深度为24.5m。2 勘察方案

2、2.1 勘察要求（1） 对建筑场地及地基稳定性的适宜性作出工程地质评价；（2） 为地基根底设计与施工、地基处理与加固、不良地质现象的防治工程提供工程地质资料及计算指标；（3） 查明建筑物范围内的地层构造，基岩分布、埋深及厚度。提供基岩与土层的物理力学性质，划分土层与岩层及各种风化带界限，岩层中有无断层破碎带并查明其产状、宽度与厚度，提供各土层的承载力与桩周摩擦力；（4） 查明地下水的埋藏条件、类型、水质、渗透性、侵蚀性、涌水量、水位变化规律，基坑开挖降水的可能性及对相邻建筑物的影响，提供建筑物的根底方案与选型；（5） 对场地进展地震危险性分析，提供地震动设计参数地震加速度反响谱、卓越周期、场地

3、类别、地面加速度峰值及适应本场地特征的人工波，场地地震根本烈度，作为地震作用分析的依据。2.2 勘察工作量2.2.1 勘探点的布置勘探钻孔数量与位置由业主、设计方与我院三方商定，共布置52个钻探孔，为查明场地内地层的渗透性补充5个钻孔，共57个钻孔，详见勘探点平面布置图图1。 勘探深度确实定按?高层建筑岩土工程勘察规程?JGJ72-90、?深圳地区建筑地基根底设计试行规程?SJG1-88的有关规定与设计院的要求，主塔楼控制性钻孔进入微风化岩层18m，一般性钻孔进入微风化岩层15m；裙楼局部控制性钻孔进入微风化岩1m，一般性钻孔进入中风化岩5m。 室内及野外原位试验根据标准对高层建筑测试与试验的

4、有关规定与设计要求，本工程除进展室内试验外，还进展了原位标准贯入试验、静力触探试验、群孔抽水试验及对场地进展地震反响分析与地震平安性评价。室内试验除做常规试验外，还进展了高压固结试验、静动三轴试验、岩石点荷载试验与图1 勘探点平面布置图岩石单轴饱与抗压强度试验等。标准贯入试验在26个钻孔内进展了217次，目的是划分岩土的风化程度及其均匀性与承载能力。静力触探试验在6个钻孔旁进展，总进尺130.10m，旨在确定地基强度与均匀程度。群孔抽水试验选取一个抽水试验主孔，在主孔周围布置8个观测孔，旨在确定场地内地层的渗透性，为基坑降水与桩基施工提供计算参数。另外，对拟建场地进展了地震反响分析与地震平安性

5、评价，其目的是根据拟建场地所处区域地质构造特征、地震活动性规律与场地岩土分布特征来评价地震的振动效应与次生效应对建筑物的影响，为拟建超高层建筑提供抗震设计参数。3 场地岩土条件 场地各地层的工程性质及分布情况拟建场地原地貌属风化残丘坡地，地势北高南低，后经人工改造，现地势较为平坦。场地内各地层自上而下共分12层见表1，各岩土层的主要物理力学性质指标平均值见表2，其埋藏与分布特征见工程地质剖面图1313图2。 场地地下水条件场地内坡积粘土、残积砾质粉质粘土与全风化粗细粒花岗岩为相对隔水层，强、中风化粗细粒花岗岩为场地内主要含水层，地下水属基岩裂隙微承压水类型，其来源主要为大气降水渗入与来自西北向

6、的侧向补给。地下水位埋深0.602.75m，稳定地下水位标高8.459.70m。根据群孔抽水试验，强中风化粗细粒花岗岩的渗透系数K为0.070.39m/d，平均0.22m/d，影响半径26166m，平均85m。3.3 场地地震效应 区域地震地质特征综合分析深圳市及其邻近地区地震地质构造与地震活动性规律情况后认为：表1 地层状态及埋藏特征成因岩土名称状态层厚/m层底标高/mQml素填土稍湿,稍密Qdl粘土稍湿湿,硬塑坚硬Qel 砾质粉质粘土湿,可塑硬塑粉质粘土湿,可塑53-1全风化粗粒花岗岩全风化强风化粗粒花岗岩强风化中风化粗粒花岗岩中风化微风化粗粒花岗岩微风化全风化细粒花岗岩全风化强风化细粒花

7、岗岩强风化中风化细粒花岗岩中风化微风化细粒花岗岩微风化碎裂岩强风化微风化走向NW，倾向SW，倾角约70图2 工程地质剖面图1313第 20 页表2 各地层主要物理力学性质指标平均值表2指标名称地层 名称天然含水量W%天然重度(kN/m3)比重Gs孔隙比e塑性指数lp%液性指数ll100-200kPa平均压缩系数a100-200(MPa-1)压缩模量Es(MPa)内摩擦角()凝聚力c(kPa)标准贯入试验N锤击数液限Wl(%)不固结不排水三轴试验固结不排水三轴试验压缩系数压缩模量侧壁摩阻力fs(kPa)锥头阻力qc(MPa)岩石单轴饱与抗压强度c(MPa)内摩擦角()凝聚力C(kPa)总应力有效

8、应力(MPa-1)(MPa)内摩擦角()凝聚力C(kPa)内摩擦角()凝聚力C(kPa)a0-50a50-100a100-200a200-300a300-4000-5050-100100-200200-300300-400粘土(Qdl)5112砾质粉质粘土(Qel)321521粉质粘土(Qel)321230全风化粗(细)粒花岗岩39(465.5)(12.7)强风化粗(细)粒花岗岩50中风化粗(细)粒花岗岩(29.1)微风化粗(细)粒花岗岩(67.4)（1） 拟建场地位于东南沿海地震活动强度远小于外带的内带，内带只能发生Ms7级的地震，影响本场地的地震根本烈度为7度。（2） 从地震活动时间序列来

9、看，自1400年以来明显存在两个周期约为310320年的地震活动周期：14001700年为第一活动周期；1701年至今为第二活动周期。每一活动周期可划分为四个阶段：即平静阶段约80年，加速释放阶段约120年，大释放阶段不超过10年与剩余释放阶段约100年。目前，东南沿海正处于剩余释放阶段，预计到二十一世纪方转入平静阶段。 地震反响分析在对拟建场地所处区域地质构造部位及地震活动性调查与研究的根底上，通过划分主要潜在震源区，采用综合概率法对场址进展地震危害概率分析，确定并模拟一个旨在反映场区地震危险水平的地震动输入，同时采用动三轴试验模拟地震时土层反响的力学参数，结合场地实际条件，以“等效线性法进

10、展地震反响分析，得到在不同概率水平P=0.02、0.1、0.632下的基岩概率加速度峰值PGA、地面设计地震影响系数(T)、地面设计地震系数K、地震规准加速度反响谱(T)与位移反响谱Sd(T)。（1） 场地基岩概率加速度峰值考虑场地周围约300km地震影响区内的地震活动特征，以及地震动衰减关系等，采用综合概率法计算工程场地的地震危险性，得到其50年内三个概率水平的基岩加速度峰值PGA如表3。（2） 场地地面设计地震系数根据场地土层的剪切波速及土动三轴试验结果，采用非线性地震反响的等效线性法，计算得到场址平均地面设计地震系数K如表3。（3） 场地设计规准加速度反响谱根据场地2个工程地震孔位的地震

11、反响分析结果，得到其不同概率水平的综合规准加速度反响谱(T)表示如下：T)T0.10(s)(T)=T Tg (s)2.30(Tg /T) TgT4.00(s)cT4.00(s)式中Tg 与c取值见表3。（4） 场地地面设计地震影响系数根据地震影响系数(T)的计算关系，可以将三个不同概率设防水准的设计地震影响系数统一表示如下：(T)=max(0.10/T)T0.10(s)maxTTg (s)max (Tg /T) TgT4.00(s)cT4.00(s)式中max、c及Tg取值见表3。（5） 设计位移反响谱在设计加速度反响谱根底上，对未来50年内三个不同概率水准位移反响谱Sd(T)统一表示如下单位

12、：cm：d1(10T)T0.10(s)Sd(T)=d2T2TTg (s)d3 (T/ Tg) TgT4.00(s)d4T4.00(s)式中d1、d2、d3、d4、Tg取值见表3。表3 三个概率水准的PGA、K、Tg与c等取值设防水准常遇地震63.2%偶遇地震10%罕遇地震2%PGAcm/s2KTgcmaxcd1d2d3d44 岩土工程分析与评价4.1 场地稳定性与适宜性分析与评价根据场地区域地质构造特征，地震活动性规律与钻探揭露情况，场地内不存在大型活动断层，仅发育一条走向NW，倾向SW的陡倾角张扭性非活动性断裂，场地内无其它不良地质现象，拟建场地是稳定的，适宜建超高层建筑。 岩土设计参数的分

13、析与评价 天然地基岩土设计参数见表4。 桩根底岩土设计参数见表5。 深基坑支护岩土设计参数见表6。4.3 根底选型的分析与评价根据建筑物特征与场地岩土条件，拟建大厦主塔楼应采用桩根底，裙楼可采用天然地基或桩根底。当裙楼采用天然地基而主塔楼采用桩根底时，应考虑采取相应措施来处理裙楼与主塔楼之间由于采用不同根底类型造成的沉降差问题。人工挖孔灌注桩作为在深圳地区广泛应用，并且是一种施工简便，造价低廉与质量可靠的桩型，建议主塔楼首选根底工程桩为人工挖孔灌注桩，以微风化粗细粒花岗岩作桩端持力层。 深基坑支护形式的分析与评价拟建大厦设地下室4层，设计基坑深度为17.5m内筒部位开挖深度为24.5m。基坑北

14、侧为25层宝华大厦人工挖孔桩根底，桩端持力层为强风化岩，其地下室外墙与本工程地下室外墙相距6.0m；东侧为4栋7层民用建筑均为天然地基，相距4.0m；南侧为赛格电子配套市场8层，框架构造，浅根底，根底埋深1.5m，1985年建成，一般相距2.0m，最近处仅0.2m；西侧为著名的深圳华强北商业街，设计地下室外墙距人行道10.00m，场地四周有复杂密布的各种市政管线。为确保四周建筑物的平安与正常使用，特别是应业主要求：“在赛格广场大厦的建立期内，必须保证赛格电子配套市场的正常营业，建议地下室基坑支护形式采用地下连续墙，以强风化岩作墙底持力层，地下连续墙的埋深建议不小于25.0m。综合考虑深基坑开挖

15、、基坑降水与人工挖孔桩施工降水对周围建筑物的影响以及拟建场地位于繁华的闹市区，施工场地特别紧张而影响施工进度等问题，建议采用全逆作法施工，来解决上述一系列问题，同时亦可缩短工期，节约投资。表4 天然地基岩土设计参数建议值地层名称及成因代号天然容重KN/m3承载力标准值fkkPa压缩模量EsMPa变形模量EOMPa内摩擦角度粘聚力CkPa渗透系数Km/d坡积粘土Qdl22030残积砾质粉质粘土(Qel)22030残积粉质粘土Qel20028粗粒花岗岩全风化40035强风化70040细粒花岗岩全风化35032强风化60038强风化构造碎裂岩50036表5 桩根底岩土设计参数建议值地层名称及成因代号

16、状态打入式预制桩或沉管灌注桩 冲、挖、钻孔灌注桩桩端土(岩)承载力标准值qp(kPa)桩周土摩擦力标准值qs(kPa)桩端承载力标准值qp(kPa)51015人工填土(Qml)稍密10当孔底沉渣厚度100mm时，按左列数值乘以0.4折减系数后采用。坡积粘土(Qdl)硬塑-坚硬35残积砾质粉质粘土(Qel)可塑-硬塑30140020002300残积粉质粘土(Qel)可塑-硬塑2518002100粗粒花岗岩(53-1)全风化4527001200强风化6030002700中风化5500微风化9500细粒花岗岩(53-1)全风化4027001200强风化5030002700中风化5000微风化1000

17、0构造碎裂岩强风化452400中风化4000微风化6000表6 深基坑支护岩土设计参数建议值设计参数土层名称不固结不排水固结不排水基床反力系数K总应力有效应力Cuu(kPa)uu()Ccu(kPa)cu()Ccu(kPa)cu()水平KH(MPa/m)垂直KV(MPa/m)坡积粘土(Qdl)15102520254025残积砾质粉质粘土(Qel)182525264530残积粉质粘土(Qel)152025254025全风化粗粒花岗岩253035307550全风化细粒花岗岩203030287040强风化粗粒花岗岩3035453210060强风化细粒花岗岩3035403095554.5 基坑降水可能性

18、及其对周围环境影响的分析与评价3/d.m，渗透系数0.0720.39m/d，基坑总涌水量3/d，说明场地内地下水量小，渗透性弱，加上含水层的顶底板有厚度大、隔水条件好的隔水层，当基坑支护系统采用止水帷幕或地下连续墙措施，并且止水帷幕或地下连续墙垂向长度不小于25m时，预计周边建筑物实际发生的最大沉降量不超过51.5mm，且沉降较均匀，不会影响周边建筑物的正常使用，在采用止水帷幕或地下连续墙措施之后，那么基坑开挖或当采用人工挖孔灌注桩作工程桩时，不需采用封闭式井点降水措施，可在基坑桩施工中采用坑桩内直接排水。当遇到富水构造裂隙时，可采用超前井或局部布置少量小口径井点排除地下水。5 地下连续墙设计

19、与地下室逆作法施工经屡次方案比选，最终选定根底工程桩采用人工挖孔灌注桩，主塔楼以微风化基岩作为桩端持力层，裙楼以中风化岩作桩端持力层。基坑支护采用“地下连续墙方案，地下室采用逆作法施工。5.1 地下连续墙设计5.1.1 地下连续墙嵌固深度确定本工程地下连续墙按其内边线与地下室周边轴线重合布置，周长340m，替代地下室外墙。地下连续墙既是围护构造，同时兼做承重墙，在设计中验算了地下连续墙构造的整体稳定性、承载力等多种平安度，也考虑了地下水的渗透以及对环境的影响，最后取定地下连续墙的有效深度按不小于25.0m墙顶标高为设计0.00以下1.6m，并入强风化岩内1.0m进展双控。5.1.2 导墙设计及

20、槽段划分导墙的主要作用是划分挖槽位置、防止槽壁坍塌、储容泥浆等。本工程采用“现浇RC导墙，导墙厚200mm，深1500mm。槽段的长度根据成槽机械设备的成槽能力、砼的供给能力、槽壁的稳定性等综合确定，且满足构造要求梁板放在槽段上。共划分为68个槽段，标准长度为6m。对于邻近电子配套市场的一侧，相应缩短槽段的长度，增加导墙的厚度及深度。为保证地下墙的整体性与足够强度，槽段之间的接头位置必须避开地下室的拐角部位及内部构造的联结处。5.1.3 地下连续墙构造设计地下连续墙的构造设计采用同济大学开发的三维有限元计算软件，对施工阶段及使用阶段进展了仿真计算，模拟逆作法施工的各个工况，共计算了14种工况。

21、计得地下墙弯矩Mmax=900KNm，支撑轴力Nmax=600KN，水平位移Smax=8mm。地下墙厚度取定为800mm，混凝土强度等级为C30，抗渗标号S8，主筋按弯矩包络图配置，最大配筋28250。地下墙墙顶设置RC冠梁，以加强其整体性；地下墙采用柔性接头，为改善地下室的使用与受力条件，设200mm厚RC内衬。5.1.4 支撑系统设计地下室构造的梁板构造为地下室逆作法施工的可靠支撑体系，其内力计算考虑其与地下墙的空间协同作用进展计算，根据地下墙计算内力校核，主体构造设计单位取定的地下室梁板构造尺寸满足要求。梁的尺寸一般为60010008001200mm，板厚400600mm。施工过程中，可

22、先做些临时水平支撑。5.1.5 中间支撑柱及预埋件本工程所有柱子均为钢管混凝土柱，柱最大轴力N=90000KN，对应的钢管断面为160028mm。根底为一柱一桩布置的挖孔桩。经计算复核，本工程不专门另设中间支承柱，逆作法的中间支承柱采用工程柱。地下室构造的梁板体系与地下连续墙的连接采用预埋钢筋、预埋钢板连续。5.1.6 冠梁设计本工程地下墙设冠梁，将各槽段地下墙顶部连成整体，以在基坑土方开挖时，协调各单元的受力与变形。地下墙顶部冠梁高1000mm宽1000mm，砼标号C30。冠梁兼作地下室外墙一局部，因此地下墙冠梁内设预埋件，并预留各种穿墙管的位置。5.2 地下室“全逆作法施工5.2.1 “全

23、逆作法施工工序概念设计地下室采用“全逆作法施工，按以下工序进展：地下连续墙施工人工挖孔桩施工安装中间支承柱构造钢管混凝土柱进展正/逆作法分界层楼板0.00层的施工地下、地上构造同步施工。5.2.2 地下连续墙施工工序地下连续墙的施工顺序如下：测量放线导墙、道路修筑成槽施工清孔、吊放接头管钢筋笼制安砼水下浇筑转入下一单元槽段。5.2.3 地下连续墙施工（1） 成槽施工地下墙垂直度设计偏差1/200，采用索式抓斗、导杆抓斗进展成槽施工，抓斗抓至设计标高后，用冲击配合方锤修槽。地下室为承重墙，槽段形成后，在钢筋笼入槽前，进展清槽，控制沉渣厚度2cm；然后吊装接头管，待砼初凝后，顶升拨出接头管。（2）

24、 钢筋笼制作与安装在场地内设四个256m的钢筋制作平台，钢筋笼的制安过程中，严格按设计图纸设置预埋钢筋，确保预埋件的水平、垂直位置准确。预埋件焊接在钢筋笼上，外盖泡沫塑料板。用一台136t的主吊机结合一台20t的吊机，采用两侧铁扁担的起吊方法起吊钢筋笼。对于高大的钢筋笼分段起吊，竖向拼接，然后整体入槽。竖向拼接的位置设在墙体弯矩较小处，竖向钢筋的连续用焊接。（3） 混凝土水下浇注成槽清槽检查合格后，吊装接头管与钢筋笼后，即可浇筑砼。采用商品砼，开导管法水下浇筑。导管下口埋入砼2-4m，随浇随提升随拆，不得中断。（4） 中间支撑柱施工完成北侧及东侧地下连续墙的施工后，将场地划分为两个区，分别穿插

25、施工地下连续墙及挖孔桩。人工挖孔桩的施工从自然地面开场。桩顶预先做好根底承台与钢管柱的杯口。所有钢管柱均先于厂家制造好后再运至施工现场。钢管柱吊装后从自然地下处插入根底杯口，经校正即可固定。钢管柱随着逆作法工序的展开而逐层接高。5.2.4 “全逆作法构造施工在自然地面将构造所有钢管柱安装就位并适当固定后，即可安装0.00层的钢梁钢梁与钢管柱的连接为刚性节点与压型钢板组成的组合盖体系在-轴之间预留出土坡道，并与周边地下墙构造进展可靠连接，浇筑楼盖及钢管柱的砼。进展正、逆作法施工的分界层楼板0.00构造层的施工完成后，即可按地上构造安装、地下挖土及地下构造施工的工序同步进展，这样就可以实现逆作法施

26、工的目的。地下局部继续吊装钢管柱段，将钢管柱向上对接延伸，然后安装地上一层的梁与组合楼盖，浇筑混凝土，逐层向上施工，一般三层一根钢管柱段；地下局部首先挖土方与土方外运，挖完地下一层后，安装地下一层的梁与组合楼盖，浇筑混凝土。地上、地下构造施工同步进展，直至构造竣工。地下室土方开挖后，将地下墙清洗、凿毛、整平，扳出预埋钢筋，对漏水处进展防水处理后，绑扎钢筋，正作施工RC内衬墙。5.2.5 土方开挖土方开挖是逆作法的一个难点，应尽可能地提高土方挖运的机械化作业程度。对于本工程土方开挖根本上属于暗挖作业，土方开挖的顺利与否，对地下室的“逆作法成功与否起决定作用。本工程构造柱网一般为123的中小型挖掘

27、机械。土方开挖按地下室各楼层暗挖作业，直至底板标高，实现了全机械化施工，机械挖掘、机械转运、机械提升，大大提高了土方施工的效率。地下室-1层施工时在轴之间预留宽约6m的坡道，作为土方挖运及材料进出的通道；-2、-3、-4层施工即预留出土口，垂直运输土方。土方挖运与地下室构造分段穿插流水施工。5.2.6 通风技术地下室“全逆作法施工根本上属于暗挖作业，施工过程中人员、机械相对密集，施工环境差，空气质量差。为确保施工人员平安，改善施工环境，在地面布置了通风系统，从地面采风，由鼓风机送风至工作面，形成空气回流。整个地下室全逆作法工程于1998年6月施工完毕时上部构造已施工至45层。6 建筑物沉降观测

28、在赛格广场大厦施工期间，从1997年7月22日起至2000年5月23日止，对赛格广场大厦主体设沉降观测点26个与周边建筑物设沉降观测点28个进展了18次沉降观测，观测结果说明：（1） 赛格广场大厦主体沉降量裙楼部位一般为612mm，主塔楼部位一般为815mm，其沉降量与沉降差均在标准允许范围之内。（2） 在赛格广场大厦施工期间，周边建筑物中北侧的宝华大厦始终较为稳定，沉降不大，最大沉降出现在第10次观测时B3点号，累计下沉6.24mm，随后还有所回弹。东侧的中电住宅楼最大累计沉降出现在近基坑侧的Z7、Z10号点，累计沉降1418mm。南侧的赛格电子配套市场最大累计沉降出现在第12次观测时P8、P9号点，分别累计下沉了33.46mm与32.68mm，与相邻点的不均匀沉降差缺乏以影响建筑物的正常运行。7 结语赛格广场大厦地上72层，地下4层，该项工程勘察提出的各项建议均被设计采纳。建议工程桩采用人工挖孔灌注桩、基坑支护采用地下连续墙、基坑开挖与挖孔桩施工不需采用封闭式井点降水，及为了综合解决深基坑开挖、基坑降水与人工挖孔桩降水对周围环境的影响与拟建场地位于繁华的闹市区，建筑施工场地紧张及施工进度等问题，采用逆作法施工的建议被采纳，实践证明是成功的，为城市建筑物密集区的超高层建筑施工提供了经历，具有较高的社会效益与经济效益。