逆作法在地铁盾构井深大基坑的应用与分析.ppt

逆做法在地铁盾构井深大基坑的应用与分析,2011.9,李际港,广东省重工建筑设计院有限公司,提纲,一、逆做法原理及特点二、工程实例（会南区间盾构井工程概况）三、逆做法在本工程中的应用（结合本工程特点的应用）四、总结,逆做法在地铁盾构井深大基坑的应用与分析,一、逆做法原理及特点,1、原理：逆做法通常应用在高层建筑结合多层地下室（深基坑）的情况，由于地下室基坑较深，基坑施工工期和地面建筑施工工期均较长，采用逆做法可以地下、地面同时施做，减少总工期。另外，逆做法也用在地面交通繁忙，无法采用明挖的条件下采用盖挖逆做法，以减少对地面的影响。2、逆做法工序先沿建筑物地下室轮廓施工基坑围护结构，同时也施做中间支承柱，做为施工期间于底板封底之前承受上部结构自重和施工荷载的竖向支撑。然后逐层向下开挖土方和浇筑各层地下结构，直至底板封底。,一、逆做法原理及特点,2、逆做法优点1）采用明挖逆做法施工，每层结构板都为内支撑，整个基坑支撑体系为封闭结构，结构受力及稳定性较好。而且所形成的框架支撑体系为永久结构，其刚度比临时钢支撑大很多，基坑变形可以降到最低，基坑安全更有保障。2）用地下结构自身桩、柱、梁、板做为支撑，节省了基坑支撑的施工及拆除时间，节省工期和费用。3）对控制地面沉降以及对临近地面建筑和地下管线的保护具有良好的效果。,一、逆做法原理及特点,3、逆做法缺点1）出土及出土口是施工瓶颈；2）由于主体结构从下往上浇筑侧墙混凝土时，接口位置混凝土很难浇筑密实，浇筑质量控制较难；3）逆做法支撑位置受地下室层高的限制，无法调整高度，如遇较大层高的地下室，有时需另设临时水平支撑或加大围护结构的断面及配筋。4）逆做法需要利用围护结构和中立柱做为竖向支承，主体结构和围护结构及中立柱节点一般为刚性连接，导致施做难度大，节点防水效果较差。,一、逆做法原理及特点,二、工程实例（会南区间盾构井）,1、工程概况,本工程为广州地铁2、8号线会南区间盾构井，一端为盾构始发井，一端为盾构吊出井，永久结构为会南区间中间风井。主体结构为5层双柱3跨结构，中间风井主体外包总长39.0米，总宽22.80米，基坑开挖深度约为31m。,二、工程实例（会南区间盾构井）,3.2周边环境条件,位于南浦广州碧桂园南侧，场地及周边主要是农田及香蕉园，邻近大石水道，无大型管线及建筑物；会南区间盾构井总平面布置图如下：,二、工程实例（会南区间盾构井）,周边现场照片：,二、工程实例（会南区间盾构井）,2、主体结构设计（平面）,为满足盾构吊入、吊出要求，主体结构两端预留盾构井。主体结构施工完成后盾构施工，盾构施工完后，再封闭各层板。盾构施工期间，各层环框梁作为支撑。,二、工程实例（会南区间盾构井）,2、主体结构设计（剖面）,二、工程实例（会南区间盾构井）,3、地质概况基坑上部约15m为淤泥和淤泥质砂，往下有约5m中粗砂层，再往下有约9m残积土，再往下分别为全、强、中、微风化砂岩。上部地质条件较差，主要为软弱地层，基底主要位于中风化砂岩地层。地下水丰富，水位在地面以下不到1m位置。,二、工程实例（会南区间盾构井）,4、围护结构设计(最初方案）,二、工程实例（会南区间盾构井）,施工工法采用明挖顺做法。基坑支护方案采用A1200钻孔桩+内支撑的支护形式。1、2道为砼内支撑，37道为钢支撑，8道为第7道的换撑。桩间采用A800双管旋喷桩止水,旋喷桩进入硬塑残积土层不少于1.0米。,4、围护结构设计(最初方案）,二、工程实例（会南区间盾构井）,施工工法采用明挖顺做法。基坑支护方案采用A1200钻孔桩+六道砼内支撑的支护形式。每道支撑基本都位于各层板上方。桩间采用A800双管旋喷桩止水,旋喷桩进入硬塑残积土层不少于1.0米。,1、原围护结构方案分析,三、逆做法在本工程中的应用,原方案有以下几个特点：1）由于采用明挖顺做法，基坑开挖过程中施做砼支撑和钢支撑，回筑过程中再拆除支撑，混凝土支撑的施做和拆除时间较长，根据原方案，基坑工期约19个月，工期较长，无法满足工期要求，因此迫切希望优化方案，节省工期。,三、逆做法在本工程中的应用,2）原方案的内支撑与各层环框梁几乎位于同一位置，如果能够用主体结构各层环框梁代替内支撑，则可以节省内支撑施做和拆除时间，节省总工期，满足工期要求。根据测算，可以节省5个月工期，满足工期要求。,三、逆做法在本工程中的应用,原围护结构支撑平面,主体结构环框梁平面,3）主体结构环框梁和砼内撑平面布设基本一致，采用主体结构环框梁作为支撑可以满足设计要求。,三、逆做法在本工程中的应用,4）明挖顺做工法施工过程中，桩间失水或流砂、流土会对基坑安全造成很大的潜在风险，钢支撑体系容易失稳，基坑周边微小的变形都会引起支撑受力的改变，都会引起基坑变形加大，增大了基坑施工安全风险。,三、逆做法在本工程中的应用,根据对原方案分析，结合逆做法特点，优化原方案为明挖逆做法施工。利用主体结构的每道环框梁作为围护结构支撑，从上往下逆做每层结构。,3、逆做法在本工程的可行性,三、逆做法在本工程中的应用,1）减少了原第28道支撑的施做及回筑拆除，节省了费用和工期。2）由于基坑开挖过程中，每层结构均已完成，整个基坑支撑体系为封闭结构，结构受力及稳定性较好。而且所形成的框架支撑体系为永久结构，其刚度比临时钢支撑大很多，基坑变形可以降到最低，基坑安全更有保障。,2、逆做法在本工程的优点,三、逆做法在本工程中的应用,基坑涌砂现场,三、逆做法在本工程中的应用,基坑涌砂现场,三、逆做法在本工程中的应用,基坑涌砂处理,涌砂及处理过程中，支护结构变形及其它监测结果均,三、逆做法在本工程中的应用,3）与通常逆做法相比，本工程采用明挖逆做法施工，由于预留了盾构井等通道可以最为出土孔，克服了影响逆做法施工工期的主要因素，出土与明挖法没有区别,提高了出土效率。,三、逆做法在本工程中的应用,基坑施工过程,三、逆做法在本工程中的应用,土方开挖,三、逆做法在本工程中的应用,土方开挖,三、逆做法在本工程中的应用,1）常规逆做法需要先施做中立柱，中立柱与主梁为刚性连接，楼板与围护结构为植筋连接。,3、逆做法在本工程设计、施工要点,主体结构与围护结构连接,植筋连接,钢管柱,中间桩柱施工步序图,600钢管柱，通过可调式螺杆进行调节固定。定位达到精度后，进行杯口砼第三次浇筑，浇筑顶标高为底板底标高上500mm。,三、逆做法在本工程中的应用,三、逆做法在本工程中的应用,从以上可以看出，常规逆做法需要支承各层楼板及结构自重，立柱需要满足永久使用的要求，承载能力和变形要求高，对施工定位精度要求就高，主体结构无法满足全包防水，施工难度大。在本工程中，每层结构为环框梁和侧墙自重，自重较轻，主体结构要求全包防水。因此考虑采用临时中立柱支承结构自重，为保证立柱垂直精度，待底板完成后再从下往上浇筑永久立柱。,三、逆做法在本工程中的应用,临时钢立柱平面布设,三、逆做法在本工程中的应用,临时钢立柱施工现场,三、逆做法在本工程中的应用,如果采用全包防水，主体结构与围护结构不能刚性连接。本工程采用施做在围护结构上的牛腿来支持主体结构，防水包绕过牛腿，则巧妙的实现了全包防水，也满足结构受力的需要。通过预埋注浆管及浇筑微膨胀混凝土来解决侧墙和柱顶部混凝土密实的问题。,主体与围护结构连接大样,三、逆做法在本工程中的应用,牛腿,三、逆做法在本工程中的应用,侧墙钢筋绑扎,三、逆做法在本工程中的应用,柱钢筋绑扎,3.5中间风井基坑围护结构设计,第三道支撑、侧墙及柱,柱拆模后,三、逆做法在本工程中的应用,四、总结,1、对于盾构井深大基坑，结合本工程，采用明挖逆做法施工优点主要有以下几点：1）采用逆做法施工，每层结构都为内支撑，整个基坑支撑体系为封闭结构，结构受力及稳定性较好。而且所形成的框架支撑体系为永久结构，其刚度比临时钢支撑大很多，基坑变形可以降到最低，基坑安全更有保障。对于涌砂、涌水、涌泥的险情，有利于抢险施工，基坑仍可处于安全、稳定的可控状态，减小施工风险。2）主体结构为盾构井时，支撑间空间大，土方开挖不受影响，与明挖没有区别，工期不受土方开挖影响。3）明挖逆做法大大减少了支撑的施做及拆除时间，大大节省工程费用和工期。,四、逆做法在本工程中的应用,4.5明挖逆做法难点,在盾构井深大基坑中，明挖逆作法在保证基坑