盖挖逆作地下工程设计培训

1、盖挖逆作地下工程设计培训盖挖逆作地下工程设计培训2012.11 主要内容主要内容 一、一、 盖挖逆作工法适用范围盖挖逆作工法适用范围二、二、 盖挖逆作工法简介盖挖逆作工法简介三、三、 盖挖逆作工法具体设计案例盖挖逆作工法具体设计案例四、四、 盖挖逆作地下工程设计要点盖挖逆作地下工程设计要点五、五、 设计中需要注意问题设计中需要注意问题一、盖挖逆作工法适用范围一、盖挖逆作工法适用范围 随着我国经济建设的高速发展，大规模的市政工程如综合交通枢纽、随着我国经济建设的高速发展，大规模的市政工程如综合交通枢纽、大型地铁车站、地下变电站、大规模的高层建筑地下室、地下商场的建大型地铁车站、地下变电站、大规模

2、的高层建筑地下室、地下商场的建设施工等等都面临着深基坑施工的问题。近年来，我国的基坑工程呈现设施工等等都面临着深基坑施工的问题。近年来，我国的基坑工程呈现出了新的特点，主要表现为：基坑的规模越来越大；基坑的开挖深度越出了新的特点，主要表现为：基坑的规模越来越大；基坑的开挖深度越来越深；基坑周边环境越来越复杂，地下构筑物密集、周边建筑物林立，来越深；基坑周边环境越来越复杂，地下构筑物密集、周边建筑物林立，且距离基坑周边距离非常近，而采用盖挖逆作法施工可以最大限度地保且距离基坑周边距离非常近，而采用盖挖逆作法施工可以最大限度地保证深基坑的施工安全。证深基坑的施工安全。 盖挖逆作工法的适用范围：盖挖

3、逆作工法的适用范围： (1)(1)适用于深或超深基坑且基坑形状不规则的情况；适用于深或超深基坑且基坑形状不规则的情况； (2)(2)适用于基坑周边施工环境比较恶劣，对场地四周邻近建筑物、道路及适用于基坑周边施工环境比较恶劣，对场地四周邻近建筑物、道路及地下管线的变形有严格限制的情况；地下管线的变形有严格限制的情况； (3)(3)适用于周边商家需要尽量缩短影响商业的情况；适用于周边商家需要尽量缩短影响商业的情况； (4)(4)适用于城市中心区交通疏解困难的情况；适用于城市中心区交通疏解困难的情况； (5)(5)适用于基坑土质非常软弱、地下水位较高且水压力较大的情况。适用于基坑土质非常软弱、地下水

4、位较高且水压力较大的情况。 (6)(6)适用于施工工期要求紧、地上地下工程同时施工的情况。适用于施工工期要求紧、地上地下工程同时施工的情况。二、盖挖逆作工法简介二、盖挖逆作工法简介1 1、盖挖逆作法特点：、盖挖逆作法特点：(1)(1)对地面交通及周围环境的干扰时间短对地面交通及周围环境的干扰时间短; ; (2)(2)利用地下结构自身桩、柱、梁、板作为支撑，具有稳妥又经济的特点；利用地下结构自身桩、柱、梁、板作为支撑，具有稳妥又经济的特点；(3)(3)顶、楼板均采用地模作为底模；顶、楼板均采用地模作为底模；(4)(4)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对控制地面沉降以及

5、对临近地面建筑和地下管线的保护具有良好的效果。果。(5)(5)地下基础在封闭条件下施工，减少了气候、季节的影响，有利于工程地下基础在封闭条件下施工，减少了气候、季节的影响，有利于工程质量。质量。(6)(6)可地上地下同时施工，节省施工周期。可地上地下同时施工，节省施工周期。二、盖挖逆作工法简介二、盖挖逆作工法简介2 2、盖挖逆作法的设计、施工难点、盖挖逆作法的设计、施工难点1)1)对围护结构和中间桩柱的沉降量控制严格，以免对结构受力造成不良影响；对围护结构和中间桩柱的沉降量控制严格，以免对结构受力造成不良影响；2)2)梁柱节点处由于结构主梁钢筋被钢管柱断开，因此梁柱节点处设计和施工梁柱节点处由

6、于结构主梁钢筋被钢管柱断开，因此梁柱节点处设计和施工难度较大；难度较大；3)3)为了保证不同时间段施工的构件相互之间的连接能达到预期的设计状态，为了保证不同时间段施工的构件相互之间的连接能达到预期的设计状态，必须将各种误差控制在较小范围内，并有可靠的连接构造措施；必须将各种误差控制在较小范围内，并有可靠的连接构造措施；4)4)竖向出土是施工瓶颈，其挖土和出土往往成为决定工程进度的关键工序；竖向出土是施工瓶颈，其挖土和出土往往成为决定工程进度的关键工序；5)5)中间立柱采用永久钢管柱时，钢管柱安装精度要求高，施工困难，精度控中间立柱采用永久钢管柱时，钢管柱安装精度要求高，施工困难，精度控制难度大

7、；制难度大；6)6)在墙、柱与楼、底板之间的连接构造及侧墙上下施工缝防水要求较高，要在墙、柱与楼、底板之间的连接构造及侧墙上下施工缝防水要求较高，要有针对性的防水措施进行处理。有针对性的防水措施进行处理。 3 3、盖挖逆作工法的施工顺序、盖挖逆作工法的施工顺序盖挖逆作法施工步序图盖挖逆作法施工步序图盖挖逆作法施盖挖逆作法施工步骤一：施工步骤一：施做连续墙、中做连续墙、中间立柱下桩基、间立柱下桩基、中间立柱及降中间立柱及降水井。水井。 地下连续墙，宽5.0m、厚1.2m、深49.0m。降水井中间桩柱钢管直径1000mm，桩基2200mm，核心砼为微膨胀C50。中间桩柱基础2200mm。盖挖逆作法

8、施工步序图盖挖逆作法施盖挖逆作法施工步骤二：井工步骤二：井点降水点降水20d20d后后开挖基坑至地开挖基坑至地下一层结构顶下一层结构顶板地模底标高，板地模底标高，施作地模，并施作地模，并割除地模底标割除地模底标高以上部分降高以上部分降水井管。水井管。土方开挖到结构顶板地模底标高，施作地模。割除结构顶板地模底标高以上部分降水井管盖挖逆作法施工步序图盖挖逆作法施盖挖逆作法施工步骤三：待工步骤三：待地模达到设计地模达到设计强度时，施作强度时，施作结构顶板；待结构顶板；待结构顶板砼达结构顶板砼达到设计值时，到设计值时，施作防水层，施作防水层，并回填土方、并回填土方、恢复管线和路恢复管线和路面，进行交通

9、面，进行交通疏解。疏解。待地模达到设计强度后，施作结构顶板。待结构顶板达到100%强度后，施作防水层，并回填土方、恢复管线和路面。盖挖逆作法施工步序图盖挖逆作法施工步序图盖挖逆作法施工盖挖逆作法施工步骤四：待交通步骤四：待交通疏解完成后，采疏解完成后，采用竖井，龙门架用竖井，龙门架开挖土方，施作开挖土方，施作地下一层地模、地下一层地模、割除地模底标高割除地模底标高以上部分降水井以上部分降水井并施作结构楼板，并施作结构楼板，楼板结构达到设楼板结构达到设计强度后施做地计强度后施做地下一层侧墙。下一层侧墙。土方开挖完毕，施工地下一层地模，然后施工结构负一层楼板，楼板达到设计强度后施作地下一层侧墙。设

10、置出土竖井、安装龙门架，开挖土方。盖挖逆作法施工步序图盖挖逆作法施工步序图盖挖逆作法施盖挖逆作法施工步骤五：待工步骤五：待结构地下一层结构地下一层楼板达到设计楼板达到设计强度后，开挖强度后，开挖地下二层土方地下二层土方至地模底标高，至地模底标高，管，施作地模。管，施作地模。土方开挖到地下二层楼板地模底标高，施作地模。待结构地下一层楼板达到设计强度后，开挖地下二层土方。盖挖逆作法施工步序图盖挖逆作法施工步序图盖挖逆作法施盖挖逆作法施工步骤六：待工步骤六：待地模达到设计地模达到设计强度后，割除强度后，割除地模底标高以地模底标高以上部分降水井上部分降水井并施作地下二并施作地下二层结构楼板，层结构楼板

11、，楼板结构达到楼板结构达到设计强度后施设计强度后施做地下二层侧做地下二层侧墙。墙。割除地下二层结构地模底标高以上部分降水井施作地下二层结构楼板，待楼板达到设计100%强度时，施作地下二层侧墙。盖挖逆作法施工步序图盖挖逆作法施工步序图盖挖逆作法施盖挖逆作法施工步骤七：待工步骤七：待结构地下二层结构地下二层楼板达到设计楼板达到设计强度后，开挖强度后，开挖地下三层土方地下三层土方至地模底标高，至地模底标高，施作地模施作地模。施作结构底板垫层，并对降水井进行割除封堵。待地下二层结构楼板达到设计强度100%时，开挖地下三层土方。盖挖逆作法施工步序图盖挖逆作法施工步序图盖挖逆作法施盖挖逆作法施工步骤八：待

12、工步骤八：待结构底板垫层结构底板垫层达到设计强度达到设计强度后，施作结构后，施作结构底板及地下三底板及地下三层侧墙。层侧墙。待结构底板达到设计强度70%时，施作地下三层结构边墙。待结构底板垫层达到强度后，施作结构底板。三、盖挖逆作工法具体设计案例三、盖挖逆作工法具体设计案例1 1、天津站交通枢纽轨道换乘中心工程、天津站交通枢纽轨道换乘中心工程2 2、天津滨海国际机场交通中心工程、天津滨海国际机场交通中心工程华兴道华兴道天津站交通枢纽轨道换乘中心工程位于天津站后广场华兴路、新广路及新兆路等几条街道所围成的范围之内，周边目前多为已建、规划的住宅小区。轨道换乘中心工程设计范围主要为，地铁2、3、9号

13、线车站，2、3号线联络线，2号线站后渡线，9号线站前折返线，后广场出租车等候区等。占地面积约7万平米，建筑面积18万平米。共地下四层，地下三层结构底板埋深约25m，地下四层结构底板埋深约31m，基坑最深达到32.5m，整个基坑宽度从80m180m左右，基坑形状极不规则，同时本工程结构顶板上方还有同时施工的京津城际站房、公交中心枢纽、35KV变电站，考虑到地上地下同时施工以及周边环境等等因素，本工程采用盖挖逆作法进行施工，是目前在建地下工程最深、最复杂的工程之一。新兆路新兆路新广路新广路汇和家园汇和家园城市之光城市之光裕阳花园裕阳花园惠森花园惠森花园站后电话局站后电话局天天津津站站交交通通枢枢纽

14、纽轨轨道道换换乘乘中中心心工工程程 机场交通中机场交通中心工程位于天津心工程位于天津滨海国际机场滨海国际机场T1T1航站楼北侧进出航站楼北侧进出港广场及其东侧港广场及其东侧的空地下。的空地下。 机场交通中机场交通中心工程处共有一心工程处共有一条城际铁路（约条城际铁路（约8.6Km8.6Km）、三条地）、三条地铁线（铁线（M2M2线、线、C2C2线和线和Z2Z2线）在此线）在此交汇。交汇。机场交通中心工程机场交通中心工程机场交通中心工程总平面图机场交通中心工程总平面图 机场交通中心工程占地面积约机场交通中心工程占地面积约60000m2，建筑面积约，建筑面积约108225 m2，共两层，其中地下一

15、层基坑深共两层，其中地下一层基坑深14m，负一层结构净高为，负一层结构净高为8.95 m；地下二层；地下二层基坑较深约基坑较深约24m，负二层结构净高，负二层结构净高8.81m。整个交通中心结构总长约。整个交通中心结构总长约726m，标准段负一层结构总宽约，标准段负一层结构总宽约82m，负二层结构总宽约，负二层结构总宽约47.6m。 该工程紧邻正在使用的该工程紧邻正在使用的T1航站楼和楼前高架桥，最近处距离高架桥不航站楼和楼前高架桥，最近处距离高架桥不足足6m，为确保机场正常运营，对机场环境影响程度降低到最小，将影响周，为确保机场正常运营，对机场环境影响程度降低到最小，将影响周期降低到最短，该

16、工程采用盖挖逆作法施工。期降低到最短，该工程采用盖挖逆作法施工。 四、盖挖逆作地下工程设计要点四、盖挖逆作地下工程设计要点 1 1、围护结构与支撑体系设计、围护结构与支撑体系设计 围护结构：围护结构： 采用盖挖逆作工法的地下工程，一般情况下均为周边环境保护采用盖挖逆作工法的地下工程，一般情况下均为周边环境保护要求非常高，基坑深度深、占地面积非常大，基坑形状极不规则，要求非常高，基坑深度深、占地面积非常大，基坑形状极不规则，同时地质条件较差，因此，必须选择一种确保安全、有成熟设计与同时地质条件较差，因此，必须选择一种确保安全、有成熟设计与施工经验的基坑围护方案。地下连续墙作为一种刚度大、变形小、

17、施工经验的基坑围护方案。地下连续墙作为一种刚度大、变形小、止水效果好的围护结构形式，可以有效地减少围护结构的变形，保止水效果好的围护结构形式，可以有效地减少围护结构的变形，保证周边环境的安全，因此，天津地区盖挖逆作工程均以地下连续墙证周边环境的安全，因此，天津地区盖挖逆作工程均以地下连续墙作为基坑的围护结构。作为基坑的围护结构。 负一层基坑底线负一层基坑底线机场交通中心工程机场交通中心工程地质及水文地质概地质及水文地质概况：况：1.1.基坑开挖范围内基坑开挖范围内土质不均匀，尤其土质不均匀，尤其是是4 4层，局部砂层层，局部砂层大。大。2.2.自上而下共分布自上而下共分布四层承压水层四层承压水

18、层, ,承压承压水位埋深水位埋深3.23.28.9m,8.9m,潜 水 水 位 埋 深潜 水 水 位 埋 深0.5 0.5 5m5m。现场抽水试验表明，现场抽水试验表明，(11)(11)4 4层与层与(12)(12)2 2层微承压含水层之间水力联系密切；层微承压含水层之间水力联系密切；(11)(11)4 4、(12)(12)2 2层微承压含层微承压含水层均与水层均与2 2层微承压含水层具有较小水力联系，与层微承压含水层具有较小水力联系，与2 2层水力联系不明显；层水力联系不明显；2 2层微承压含水层与层微承压含水层与2 2层具有较小水力联系性。层具有较小水力联系性。 四、盖挖逆作地下工程设计要

19、点四、盖挖逆作地下工程设计要点支撑体系：支撑体系： 采用盖挖逆作法施工，均采用结构板来作为水平支撑，除此之外，在结采用盖挖逆作法施工，均采用结构板来作为水平支撑，除此之外，在结构层高较高处，可增加了混凝土支撑。混凝土支撑可采用对撑（基坑宽构层高较高处，可增加了混凝土支撑。混凝土支撑可采用对撑（基坑宽度较小时）或斜撑（基坑宽度较大时）。度较小时）或斜撑（基坑宽度较大时）。四、盖挖逆作地下工程设计要点四、盖挖逆作地下工程设计要点2 2、竖向支撑体系设计、竖向支撑体系设计 由于盖挖逆作工法的特殊性，因此施工阶段必须有可靠的竖向支撑支撑由于盖挖逆作工法的特殊性，因此施工阶段必须有可靠的竖向支撑支撑主体

20、结构，盖挖逆作工法可采用如下几种竖向支撑体系。主体结构，盖挖逆作工法可采用如下几种竖向支撑体系。 1 1）永久钢管混凝土柱）永久钢管混凝土柱+ +钻孔灌注桩钻孔灌注桩 2 2）临时钢管）临时钢管+ +钻孔灌注桩钻孔灌注桩 3 3）临时格构柱）临时格构柱+ +钻孔灌注桩钻孔灌注桩 4 4）永临结合格构柱）永临结合格构柱+ +钻孔灌注桩钻孔灌注桩 四种节点形式各有利弊：四种节点形式各有利弊： 1 1）当立柱轴力较大时，宜采用永久钢管混凝土柱方案，该方案梁柱节点）当立柱轴力较大时，宜采用永久钢管混凝土柱方案，该方案梁柱节点处处理较为复杂，但钢管混凝土柱承受竖向荷载较大，可适用于复杂的处处理较为复杂，

21、但钢管混凝土柱承受竖向荷载较大，可适用于复杂的地下结构；地下结构； 2 2）当立柱轴力较小时，可采用临时格构柱或永临结合格构柱方案，该方）当立柱轴力较小时，可采用临时格构柱或永临结合格构柱方案，该方案可避开梁柱节点钢筋断开的问题，但由于承受竖向荷载较小，适用条案可避开梁柱节点钢筋断开的问题，但由于承受竖向荷载较小，适用条件收到限制。件收到限制。四、盖挖逆作地下工程设计要点四、盖挖逆作地下工程设计要点永久钢管柱永久钢管柱+钻孔灌注桩钻孔灌注桩四、盖挖逆作地下工程设计要点四、盖挖逆作地下工程设计要点3 3、梁柱节点设计、梁柱节点设计 由于盖挖逆作工法的特殊性，在每层板处梁柱节点位置由于盖挖逆作工法

22、的特殊性，在每层板处梁柱节点位置主梁钢筋基本完全断开，因此，需要采用合理有效的节点接头主梁钢筋基本完全断开，因此，需要采用合理有效的节点接头形式来传递弯矩和剪力。目前盖挖逆作工法中使用的接头形式形式来传递弯矩和剪力。目前盖挖逆作工法中使用的接头形式主要有如下几种：主要有如下几种： 单梁梁柱节点单梁梁柱节点四、盖挖逆作地下工程设计要点四、盖挖逆作地下工程设计要点单梁形式单梁形式四、盖挖逆作地下工程设计要点四、盖挖逆作地下工程设计要点双梁梁柱节点双梁梁柱节点四、盖挖逆作地下工程设计要四、盖挖逆作地下工程设计要点点双梁形式双梁形式四、盖挖逆作地下工程设计要点四、盖挖逆作地下工程设计要点单、双梁优缺点

23、分析：单、双梁优缺点分析：1 1）单梁节点处理相对复杂，但传力明确，且梁宽不影响建筑布局；）单梁节点处理相对复杂，但传力明确，且梁宽不影响建筑布局；2 2）双梁节点施工相对简单，但梁宽较宽，建筑布局收到影响；）双梁节点施工相对简单，但梁宽较宽，建筑布局收到影响；3 3）根据实际的模型试验发现，在动荷载作用下，双梁的动力性能要）根据实际的模型试验发现，在动荷载作用下，双梁的动力性能要差于单梁。差于单梁。四、盖挖逆作地下工程设计要点四、盖挖逆作地下工程设计要点4 4、主体结构设计、主体结构设计 与传统明挖法施工相比，主要有两个不同点：与传统明挖法施工相比，主要有两个不同点： 1 1）主体结构倒挂施

24、工。）主体结构倒挂施工。 a a、如果由于防水的需要，结构中板不能与地连墙连接的话，则、如果由于防水的需要，结构中板不能与地连墙连接的话，则每层结构板依靠结构边墙悬吊，因此，边墙受力发生了质的变化，每层结构板依靠结构边墙悬吊，因此，边墙受力发生了质的变化，为拉弯受力状态，如果边跨跨度大，基坑深的话，采用普通钢筋为拉弯受力状态，如果边跨跨度大，基坑深的话，采用普通钢筋混凝土结构已不能解决边墙开裂的问题，天津站混凝土结构已不能解决边墙开裂的问题，天津站2 2标段边墙就存标段边墙就存在着这样的问题，为了解决边墙受力和裂缝的问题，边墙采用了在着这样的问题，为了解决边墙受力和裂缝的问题，边墙采用了竖向预

25、应力。竖向预应力。 b b、如每层结构中板可以与地连墙刚性连接的话，则可大大改善、如每层结构中板可以与地连墙刚性连接的话，则可大大改善结构受力，但该防水节点不易施工。结构受力，但该防水节点不易施工。 2 2）盖挖逆作工法还需要对中间桩柱差异沉降引起的结构内力进）盖挖逆作工法还需要对中间桩柱差异沉降引起的结构内力进行检算。行检算。 天津站和机场交通中心工程给定的标准为相邻桩柱的差异沉降天津站和机场交通中心工程给定的标准为相邻桩柱的差异沉降10mm10mm。四、盖挖逆作地下工程设计要点四、盖挖逆作地下工程设计要点四、盖挖逆作地下工程设计要点四、盖挖逆作地下工程设计要点四、盖挖逆作地下工程设计要点四、盖挖逆作地下工程设计要点四、盖挖逆作地下工程设计要点四、盖挖逆作地下工程设计要点5 5、防水设计、防水设计盖挖逆作车站的防水不能实现完全意义上的全包防水，重点体现在如下节点的防水上：盖挖逆作