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1、世博中心绿色建筑中关键施工技术的研究与应用王美华12 ，费跃忠2同弃走学，上海2 0 0 0 9 2 ；2 上海市第七建筑有限膺目，上海2 0 0 05 0摘要：分析T 世博中。工程的特点“厦施2 f - 所面的难董，通过对不同支护i 式进行 匕较分析，在舞台区采用空间椅杂支撑结音底板结构自牡锚的支护万法并进行实践，形成太面积走落差深基皖支护设计施I 技术时地下室结构形式混凝强度，设计配筋、后浇带设置等进行分析，采取设置施I 缝和目浇带相结合的i 式进行混凝i 分墁浇筑，急凝十掺抗裂剂墙报增加抗裂铜筋、加强混凝i 浇捣和齐护等措施并进行实践，形成T 超长，无水九结构缝的地T 姑构裂缝控制施I
2、新技术。通过在H 架式姻桁架顶面增设平面】s 时支撑桁苯，形成T 大跨度H 状式桁榘提升过程中防止平面外屈的新型g e J “ X - 艺。结果表明：太型埽馆一般功能复杂，结构体系具有太空间、大跨度的特 ，综夸采用；种形式的深基坑支护，超长结构裂琏控制，太跨度锢结构整体提升I 艺等相结合的施I 技术，可d 保证I 程的顺利夹施1 引言随着中国20 l0 年上海世博会的成功中办，以“一轴四馆”等水九性建筑为代表的一大批大型场馆相继进行建设。而太型场馆由于其特殊的功能需求，一般都具有体量大，结构体系复杂，且存在太空问的特导。世博中心是园区内唯一按照中国三星标准和美国L E E D 金奖双重控制执行
3、的绿色建筑，作为是世博水A 性场馆中最重要的建筑之一，在世博期问烈会议接待、公共活动为主，在世博会后将转型为套泌中心。本王“世博中，o 为倒，分析了工程的特点“及施工所面临的难点，通过对施工中的关键技术进行研究并实践，为今后类似大型场馆的建设提供借鉴。2 工程概况2 2 设计概况世博中心工程位于世博会规划叵滨扛 绿地内，北靠世博公园，南g 浦明路，东接世博轴工程，总建筑面积1 4 199O m 。，南北长约99 m ，东西长约4 1 4 m ，地下1 层，地上7 层，建筑高度约3 9 m 。地下为箱彤钢筋混凝土结构，上部为奎铜结构，如图1 所示。陶1 建筑散粜图2 2 场地夺件本工程建设场地位
4、于浦东上南路周家渡渡口，属滨海平原地貌类型。建设场地局部原为工厂及附近居民棚P 区，区内道路通遮，涉及较；的地下障碍物，包括浅部走量居民住宅姐及各类厂屠等建( 构) 筑物的目基础，部分厂房及设备下的桩基础，原有厂区内“厦道路下遗留的各类地下管线等。3 工程的特点及实施的主要难点3l 基坑支护设计施工方面本S - 程基坑面积42 0 0 0i l l 2 ，虽然挖土深度普遵较浅，为67 5 。但是，功能“厦结构体系的特殊要求，坑内存在大量的深坑，特别是舞台落深区域，局部坑中坑托深达到l23 m ，相对罔边基威落深近6 m ，再加上本X - 程所在区域地下障碍物较；，因此，在兼顾安全经弁的同时，对
5、太面积基坑存在太落差情况的围护设计和施工提出7 非常高的要求。3 2 超长地下混凝土结构施工方面本工程地下室底板及墙板单边长度达414 m ，且不设永久结构缝，根据施工进度安排，地下结构施工处于冬季，混凝土早期强度低，裂缝控制难度大。虽然设计考虑横向按3 6 m 左右设置后浇带，但是，后浇带的增加不仅会增加结构的施工期，还会给后道工序如钢结构的施工等带来影响。为此，在兼顾工期质量的情况下，给超长混凝土结构的施工带来了极大的挑战。3 3 大跨度片架式钢桁架提升工艺方面本工程主体钢结构以5 4 米跨片架式桁架系统作为主要承重结构，形成大跨度空间结构体系。由于这些钢桁架分布于远离结构边线的地下室结构
6、上方，考虑经济以及施工场地等原因，常规大型履带吊进行跨内或跨外吊装的方案受到了限制，为此，采用原位拼装，就地提升的方法成为本工程片架式钢桁架高空安装就位的首选方案。但是，由于片架式钢桁架不仅具有跨度大，重量重的特点，而且，截面高而窄、侧向刚度差，为此，提升过程中确保片架式钢桁架的整体稳定，具有一定的难度。4 主要的关键施工技术4 1 大面积深基坑支护设计施工技术4 1 1 基坑工程概述本工程基坑东西长约4 1 4 m ，南北宽约9 9 m ，基坑总延长米约为10 3 0 m ，基坑面积达到4 2 0 0 0砰，属超长、超大面积的深基坑工程，根据地下室开挖深度，基坑在平面上分为A 、B 、C 三
7、区，如图2 所示，各区基坑挖深如表1 所示。图2 基坑平面分区示意图表1 基坑各区开挖深度4 1 2 基坑周边环境本工程基坑工程施工阶段周边环境较为复杂，北侧、西侧紧邻世博公园。南侧为在建园区道路浦明路，东侧世博轴工程基坑围护外边线已进入本工程建筑红线，且与本工程同步施工。4 1 3 基坑围护方案的选定针对本工程基坑的特点，典型区域基坑围护初步考虑采用两种方案：方案一：C 区北侧采用型钢水泥土搅拌墙板式支护体系结合坑内钢管斜抛撑围护结构。南侧基坑周边环境条件较为宽松，采用在坑外卸土放坡并结合复合土钉墙作为围护体。A 、B区采用钻孔灌注排桩结合止水帷幕，坑内设置一道( 局部二道) 钢筋混凝土支撑
8、系统。方案二：C 区全部采用型钢水泥土搅拌墙加斜抛撑的中心岛施工方案，南侧考虑场地环境较好，采用卸载放坡结合型钢水泥土搅拌墙加斜抛撑的方案，A 、B 区同方案一。在综合上述两个方案后，一方面，考虑方案一施工场地内地下障碍物较多，在基坑开挖土钉施工阶段存在较大的不确定性，处理不当将会严重影响施工工期，另一方面，根据本工程结构的特点，在上部钢结构吊装阶段，南侧将安装1 0 6 0 t m 行走式塔吊，且塔吊安装时，地下室结构还未全部完成，因此，对基坑围护安全提出了极高的要求。为此，通过方案比较分析后确定采用方案二。对于舞台区，考虑基坑与周边落差达6 m ，除三边呈坑中坑布置形式以外，北侧深坑靠边布
9、置。在支护形式选择时，舞台区均考虑沿舞台基坑边线设置钻孔灌注桩结合三轴搅拌桩止水帷幕作为围护结构，支撑布置考虑两种方案。1 6 7 方案一：采用两道平面支撑，其中第一道采用钢筋混凝土南北对撑，第二道利用坑中坑围护结构结合增设的临时立柱设置钢支撑。方案二：北侧考虑基坑贴边，第一道支撑采用空间桁架支撑，南侧结合中心岛开挖方式设置竖向斜撑，待周边底板形成后，除部分区域设置混凝土支撑进行周边围护结构加强外，其余部分充分利用舞台周边浅坑区底板结构作为锚拉结构，取代第二道支撑。经过比较，考虑方案一虽然传力路径比较清晰，且施工工况比较简单，但是，需要增加大量的支撑以及临时立柱桩费用，而方案二虽然受力分析以及
10、施工工况比较复杂，但是，结合施工工况，通过三维数值模拟分析后其土压力的传递以及结构受力表明都是合理的，而且，由于取消了第一道对撑，可节约大量的支护费用，因此，最终选择方案二。最终本工程典型基坑支护形式如图3 、图4所示。图3 优化后基坑围护设计平面图图4 舞台落深区基坑剖面示意图4 2 超长地下混凝土结构施工技术4 2 1 地下混凝土结构概述本工程地下室底板厚6 0 0 r a m ，墙板厚为5 0 0 m m 、8 0 0 r a m ，采用C 4 0 P 6 混凝土，底板及墙板单边长度达4 1 4 m ，不设永久结构缝。墙板设计配筋：竖向内外分别为2 0 国1 5 0 ，2 5 西1 5
11、0 ，水平筋为1 6 国1 5 0 。4 2 2 结构裂缝控制技术根据施工进度安排，本工程地下结构施工处于冬季，混凝土早期强度低，为有效控制混凝土有害裂缝的产生，主要对以下几方面开展技术研究并进行实践。4 2 2 1 超长混凝土结构分块技术根据设计要求，基础除横向按3 6 m 间距设置一条后浇带外，不设永久结构缝。考虑后浇带设置过多，后序补缺工作量大，而且，纵向1 0 0m 超长结构容易引起结构裂缝，为此，对原有设计横向后浇带优化，按7 2 m 左右设置一条，后浇带之间( 约3 6 m 左右) 结合基坑分段开挖施工流向设置施工缝，施工缝两侧结构混凝土浇筑搭接时间控制不少于2 1 天，在纵向除利
12、用中心岛施工两侧设置的施工缝外，在F 轴位置设一条后浇块。具体分块如图5 所示。JLLl 。E 1 一E Z “日B5一田日日 群1 日E 口厨甄 】c 9。卡争1气1C ZC 】C C 5瞄钎C 8 I-i g 了，璺_ ，b_ 1D Z妇D D 5D 6D T j 幛凸m - rI rI r1图5 基础底板结构分块平面示意图通过分块施工，每一浇筑块的长度均控制在4 0 m 以内，每块面积控制在13 0 0 m 2 左右，施工缝相邻两侧分块浇捣时间控制在2 1 天，既有效控制了混凝土有害裂缝的开展，又加快了施工进度。4 2 2 2 超长结构混凝土配合比设计为控制有害裂缝的产生，除对混凝土配合
13、比进行优化设计以外，在底板采用掺水泥用量8H E A 高效膨胀剂的补偿收缩混凝土，外墙采用聚丙烯纤维混凝土，掺量为O 9 k g m 3 。基础底板与墙板结构混凝土配合比见表2 、表3 ： 表2 基础底板C 4 0 P S H E A 混凝土配合比，1 6 8 袁3 墙板( 3 0 P 6 聚丙烯混凝十配音比嚣i i 水泥水5 子砂外掺料外加剐鼍嚣P 0 4 25 繁s “m 喜繁翟m 。? 2 7 017 010 4 0 7 0o932 4j!：!一4223 墙扳抗裂钢筋设置对于墙板混凝土，考虑保护层厚度厚，结构受力后，容易引起结构裂缝开展，为此，结合“往超长板墙混凝土裂缝控制措施，经与设计
14、协商，在墙板钢筋的外倒增加( 8 砒5 0 抗裂钢筋网片，从而减少了混凝土裂缝的产生。42 24 混凝土浇捣与养护措施拳工程太面积结构底板虽然厚度仅为60 0 ：m ，但是，在底板结构落差处，最大底板厚度迭70 0 0 衄，为控制由干水泥水化热引起的裂缝，混凝土浇捣按走体积混凝土采用斜面分段分层踏步式的浇捣方法组织施工。同时，由于底板施工正处于冬季，经过计算，混凝土内外温差超过25 ，为避免混凝土旱期由于温差引起的裂缝，在底板混凝土浇捣结束，待其柳凝开始，即覆盖一层塑料薄膜外加二层草包进行保温保湿养护，现场另根据测温记录设备用草包。43 大跨度片皋式钢桁架整体提升施工技术43 1 铜桁架结构概
15、违本工程主体钢结构以5 4 米跨大型桁架系统作为主要承重结构的大跨度空间体系，在桁架结构周迎布置7 层锢框采结构提供建成后的使用功能区。如图6 所示。钢结构桁架共33 榀，分布在2 2 根轴线上，其中1 1 根轴线为单榀桁架，1 1 根轴线为高低破榀桁架，桁架“H 型铜为王要构件，分为上下主弦杆及其间连杆。单榀桁架最太高度为66 m ，最长为S 4 m ，最重为16 0 t圈6 钢结构体系透视敦粜图4 32 钢桁架提升工艺在综合考虑场地条件、施工工况机械性能、施工成本以覆方便施工等固素后，对太跨度片架式钢桁架进行合理分段，采用吊装机械地面整体拼装，并利用钢桁架两端钢结构支承立柱在顶部安装提升设
16、备，运用钢绞线与大跨度桁采的端部进行锚目，利用提升设备处的液压千斤顶把大跨度桁架一次性提升到位。如图7所示图7 桁架整体捉刀就位示意图433 钢桁架现场拼装桁架的分段主要是由运输覆吊装重量所央定，整个桁架分为上弦3 段，下弦3 段厦上下弦之间斜腹杆若干。整个桁架采用卫拼法，由于受一层楼面结构承栽力的限制( 05 t m 2 ) ，因此，拼装时将析架直接支承在立柱顶端上拼装胎巢由路基箱及型钢组成。拼装时，将桁架轴线在路基箱胎架上放出来，并在一侧安装好基准立柱，在另一侧安装好普通正柱，每个45 m 设置就一道斜撑。桁架拼装时，先用塔吊将下弦梁依次吊装、调整后焊接成整体，再将斜腹杆安装到下弦杆上，同时，将上弦杆安装、校正，最后焊接形成整体。如圉8 所示。 萋5 图8 胎架立面示意
