深大基坑耦联内支撑体系异步解耦技术（可编辑版）

深大基坑耦联内支撑体系异步解耦技术01

立项背景技术背景关键技术既有内支撑体系解耦综合技术异步解耦工况下局部加强加固技术基于BIM技术下的碰撞处理技术地下室结构施工与拆撑协同建造技术C0NTENT目录目录01

技术背景1.1、行业背景具有刚度大、变形小、不受工况限制的特点；根据主体结构空间需求，可采用圆环撑或对撑组成单个或多个组合支护结构；在深大基坑中应用广泛，如天津津塔、天津117基坑；面临的难题：拆除耗时长、拆除效能低、资源投入大，拆除难度高。序号项目名称基坑深度基坑面积圆环直径耦联情况碰撞数量拆除方式1凤凰熙岸15.75m2.8万m298m、77m双圆非耦联少量（50以内）机械破碎+绳锯裁切2上海银行资料处理中心9.1m4.2万m2126m三圆非耦联少量（50以内）机械破碎+绳锯裁切3天津津塔25.5m1.97万m298m、60m双圆非耦联少量（50以内）人工破碎+爆破4青旅宾馆11.40m1.7万m296m、37m双圆耦联少量（50以内）机械破碎+绳锯裁切5由由国际广场10m3.5万m256m双圆非耦联少量（50以内）机械破碎+绳锯裁切6天津117大厦26.65m10万m2188m单圆环少量（50以内）机械破碎+绳锯裁切混凝土内支撑体系应用背景超高层分期研制背景常规超高层项目的研制，一般以塔楼施工工期为关键管控要素，周边裙楼地下室可将其用于塔楼施工堆场。待塔楼施工至一定阶段，再插入地下室施工，有利于现场组织、基坑拆换撑条件。面对全球疫情之后经济形势的严峻情况，大型工程研制建设将面临更多的不连续和烂尾。提出分期建造、以商业提前运营为思路的研制模式，将会减轻研制商较大的资金压力，有利于工程的分阶段推进和建设。1.1、行业背景难题1——拆撑设计条件简单单一基坑设计单位对主体结构施工工况考虑不全面，特别是超高层分期研制时，对于塔楼结构参与拆撑条件的解析和设计不充分。设置的拆撑条件较为简单单一，可实施性差或需投入高额费用方能满足。1.2、技术背景难题2——存在不可避免的结构碰撞地质条件和工况越复杂，内支撑杆件分布间距越小、数量越多，地下室结构与内支撑杆件在空间关系中在所难免会发生碰撞。碰撞点的处理对结构施工工期、节点品质作用较大，随着碰撞数量越多，对结构造成的作用越大。1.2、技术背景与结构施工工期相互制约内支撑拆除技术已较为成熟，但在追求效益最大化和快速建造的背景下，对于多种拆除技术的组合应用和效能研究很有必要。应用智慧建造手段辅助地下室结构施工及内支撑拆除，降低彼此的制约作用，实现效益最大化及快速建造，进一步降低资源投入。1.2、技术背景难题3——拆除工法效能低，春之眼商业中心项目基坑深度为23m、基坑面积为3.4万平方米，为双圆环混凝土内支撑体系。由高度407米和308米的两栋塔楼和商业中心组成。具有以下国内之最：直径最大的双圆环耦联内支撑——圆环直径104m、96m方量之最——已有地下室中一次性闷爆内支撑1.2万立方1.3、载体概况碰撞数量之最——主体与内支撑碰撞点1718处分期建造——地下室3.4万平米，共5层，施工以地上裙楼营业为目标，塔楼分期研制，为国内在建最高分期研制工程。1.3、载体概况目录02

关键技术2.1关键技术目录03

既有内支撑体系解耦综合技术针对耦联支撑体系，怎么从整体上将其拆分其为非耦联支撑体系，让两个圆环撑分别独立受力，实现南北区支撑分别拆除互不作用的设想？本章先假定解耦模型假，再针对解耦模型进行仿真运算，提出解耦的理论方法。3.1概述创新点1：以变形与内力为管控指标的基坑安全性综合运算解析方法。根据地勘报表选定运算负荷，采用静止土压力进行假定，建立基坑运算模型。地下连续墙运算模型内支撑运算模型3.2既有内支撑体系解耦综合技术既有耦联支撑体系第三道支撑位移云图既有耦联支撑体系第二道支撑位移云图既有耦联支撑体系第一道支撑位移云图创新点1：以变形与内力为管控指标的基坑安全性综合运算解析方法。根据取值和模型，按原设计拆撑工况进行加载，分别得到三道内支撑的运算图（变形图、轴力图、剪力图、弯矩图、圆环撑边形图、圆环撑轴力图、圆环撑剪力图、圆环撑弯矩图）。通过重新建模，与原设计变形结果进行比对，确保建模取值合理。3.2既有内支撑体系解耦综合技术创新点2：双圆环内支撑体系解耦拆分技术根据多种可行性施工工况，在平面上提出一种解耦拆分技术，将原有耦联双圆环内支撑拆分为两个独立的圆环内支撑。策略一优先拆除南区支撑；策略二优先拆除北区。通过假定，将耦联体系拆分为两个独立受力的支撑体系，则拆撑条件对应的结构工况由原有的单层整体，拆分为南北两个区域。优先解耦1

优先解耦3.2既有内支撑体系解耦综合技术序号策略工况对应支撑拆除假定条件工况内容1策略一南区优先解耦工况一南区支撑体对应的结构分区筏板灌注达成且达强度85%；第三道支撑的南区支撑体系拆除前后的支撑体系受力与变形；2工况二南区支撑体对应的结构分区B3层板灌注达成，且达强度85%；第二道支撑的南区支撑体系拆除前后的支撑体系受力与变形；3工况三南区支撑体对应的结构分区B1层板灌注达成，且达强度85%；第一道支撑的南区支撑体系拆除前后的支撑体系受力与变形；4策略二北区优先解耦工况一北区支撑体对应的结构分区筏板灌注达成且达强度85%；第三道支撑的北区支撑体系拆除前后的支撑体系受力与变形；5工况二北区支撑体对应的结构分区B3层板灌注达成，且达强度85%；第二道支撑的北区支撑体系拆除前后的支撑体系受力与变形；6工况三北区支撑体对应的结构分区B1层板灌注达成，且达强度85%；第一道支撑的北区支撑体系拆除前后的支撑体系受力与变形；创新点2：双圆环内支撑体系解耦拆分技术根据解耦假定，分别将三道支撑设定为三种工况，对支撑体系受力及变形进行验算。3.2既有内支撑体系解耦综合技术创新点3：基于统筹技术的多目标内支撑策略选择方法针对可行的解耦拆分模型，应用统筹对比解析方法对安全性、费用投入等方面进行比较，选择最优的解耦拆分方法。CB5A6A5A1A4A2B3B1B4B2T2T1A7A3策略一南区优先解耦运算模型解耦运算模型3.2既有内支撑体系解耦综合技术创新点3：基于统筹技术的多目标内支撑策略选择方法两种策略在运算满足性上均存在一定缺陷。策略一均满足第一、二道支撑承载力，但第三道支撑抗弯承载力不满足；策略二仅能满足第一道支撑承载力。经比较，若采取加固措施，则策略一需要涉及

到加固措施少，且处理方便；因此选用策略一，即南区优先解耦。3.2既有内支撑体系解耦综合技术创新点4：基于分区流水施工下的内支撑拆除安全性解析根据裙楼的结构施工分区，按照圆环撑角部教训原理，制定裙楼平面上的施工工况，假定施工顺序。序号工况支撑南区假定工况顺序北区假定工况顺序1工况一第三道筏板B3→B1→B2/B4筏板A4→其他区同步、C区独立2工况二第二道B3梁板B3→B1→B2/B4B3梁板A4→受环型结构梁施工完整要求其余同步、C区独立3工况三第一道B1梁板B3→B1→B2/B4B1梁板A4→受环型结构梁施工完整要求其余同步、C区独立3.2既有内支撑体系解耦综合技术创新点4：基于分区流水施工下的内支撑拆除安全性解析裙楼结构施工顺序与拆除按照“角撑受力小”出发，建立工况进行反复仿真工作。在验算支撑体系安全条件下就可达到理想条件，实现提前插入拆除和施工目的。3.2既有内支撑体系解耦综合技术创新点4：基于分区流水施工下的内支撑拆除安全性解析裙楼结构按照一定施工顺序组织施工，可形成流水施工，加强施工效能。通过在运算模型中仿真拆除换撑受力状态，验算基坑及结构安全性，调整优化先后施工顺序，加强了施工效能。3.2既有内支撑体系解耦综合技术目录04

异步解耦工况下局部加强加固技术通过对内支撑体在整层分区分块设计验算后，提出对双圆环加固加强的技术，确保体系安全。同时在整体水平空间中，运算解析塔楼建设实际工况，提出有针对性的拆撑条件，达到拆撑条件的优化，复盘形成加强加固技术。4.1概述创新点1：双圆环解耦拆分加固技术通过运算模型假定和设计运算，对解耦后内支撑薄弱位置采用型钢进行加固，减小内支撑薄弱位置的变形。4.2异步解耦工况下局部加强加固技术创新点1：双圆环解耦拆分加固技术4.2异步解耦工况下局部加强加固技术创新点2：塔楼筏板基础换撑加固技术受分期研制理念、塔楼筏板工法本身难度的作用，塔楼筏板晚于裙楼筏板。为保证劳动力连续，提出裙楼筏板达成后先局部拆撑进行结构施工的思路。通过设计验算，主塔筏板周边裙楼结构较多，周边裙楼筏板可以承担围压；副塔楼筏板周围裙楼结构仅1~2跨，裙楼筏板无法承担围压。4.2异步解耦工况下局部加强加固技术底板X方向张力云图（东西方向）底板Y方向张力云图（南北方向）（kPa）底板变形云图创新点2：塔楼筏板基础换撑加固技术第三道内支撑拆除时，第一、二道内支撑尚未拆除，裙楼筏板已灌注达成，基坑围压由第一、二道内支撑、结构筏板承担。根据工况运算可知，底板承受的水平负荷为2458KN/m。对于裙楼底板在第三道支撑拆除后的受力变形情况，进行了有限元数值运算。4.2异步解耦工况下局部加强加固技术创新点2：塔楼筏板基础换撑加固技术临时支撑的最大轴力为4579kN。设计采用双拼型钢格构支撑，单根承载力4662kN，满足强度要求。通过设计换撑措施，解除塔楼筏板施工工期对拆撑

条件的作用。塔楼筏板在不满足结构拆撑条件时，通过筏板基础中加设置双拼型钢支撑，提前实现拆撑条件。4.2异步解耦工况下局部加强加固技术创新点3：塔楼结构梁板换撑加固技术塔楼地下室结构较裙房复杂，地处八度设防区钢结构含钢量高，工法本身需求时间较长。因此在同一平面内，要保证塔楼同步裙楼地下室结构达成从而达到拆撑条件，不可能实现。因此需对结构工况进行设计。4.2异步解耦工况下局部加强加固技术B3层楼板的运算简图，围压为464.5kN/m围压为464.5kN/m。图中红色楼板厚度

200mm，其余均为

150mm。创新点3：塔楼结构梁板换撑加固技术对地下室存在负三层、负一层结构楼板进行围压运算，核定是否满足围压要求。通过运算，无论150/200mm的楼板均无法承担起围压，因此从结构本身上需要进行加强。通过借鉴逆作法取土口结构环梁设计理念，提出设置永久环梁组件，来抵抗周围围压。4.2异步解耦工况下局部加强加固技术B3层楼板σ_y张力云图最大拉张力为1.46MPa，最大压张力为15.96MPa，边界上存在局部张力集中B3层楼板位移云图最大位移发生在东侧，为23.3mmB3层楼板σ_x张力云图最大拉张力为0.97MPa，最大压张力为10.64MPa，小于混凝土的抗拉、抗压强度创新点3：塔楼结构梁板换撑加固技术对提出的加强加固模型进行受理解析，负三层、负二层的结构位移、张力均能达到设计要求，通过反复运算确定最后环形梁的设计指标。4.2异步解耦工况下局部加强加固技术创新点3：塔楼结构梁板换撑加固技术在塔楼周边裙楼楼板中设置内置环梁，解除塔楼主体施工工期对拆撑条件的限制。内支环梁设置指标：截面：4000x500、2500x450；配筋：D25\C8设置位置：综合建筑及机电管线设置，降低对层高、机电功用的作用。B1层环梁平面布置图

B1层环梁平面布置图4.2异步解耦工况下局部加强加固技术创新点4：结构薄弱位部位换撑加固技术整体结构模型建立中，需要对结构重点部位进行识别，提出加固策略，解除结构形式对拆撑条件的限制。结构挑空层；汽车坡道；地连墙悬臂过多处。B3层型钢换撑平面布置图B3层型钢换撑剖面图4.2异步解耦工况下局部加强加固技术目录05

基于BIM技术下的碰撞处理技术通过将地下室结构与内支撑进行建模，仿真碰撞情况，筛选并确定类型、数量，有针对性提出综合处理技术，消除碰撞点对结构施工的技术和工期制约。5.1概述创新点1：基于BIM技术的内支撑碰撞评估及筛选方法采用鲁班、Revit、Tekla等软件进行建模，将地下室结构与基坑支护模型合并创建工作集，统计碰撞点并筛选出碰撞类型。基坑支护结构模型地下室模型5.2基于BIM技术下的碰撞处理技术研究创新点1：基于BIM技术的内支撑碰撞评估及筛选方法对碰撞类型进行分类整合，筛查达成的碰撞点逐个

核对，剔除掉重复点和错误点。确定好碰撞类型、数量，对于处理策略具有针对性。5.2基于BIM技术下的碰撞处理技术研究创新点2：内支撑碰撞综合处理技术以保证结构连续完整，降低二次施工为原则，对不同碰撞类型制定托换或预留施工的策略。5.2基于BIM技术下的碰撞处理技术研究创新点2：内支撑碰撞综合处理技术格构柱与结构梁碰撞中，结构梁碰撞对水平结构传力作用较大，必须保证结构梁完整性。通过设计运算，采用大截面槽钢做为托换结构主要杆件。5.2基于BIM技术下的碰撞处理技术研究创新点2：内支撑碰撞综合处理技术碰撞托换组件按照单片整体吊装，加工前加工宽度需根据图样和现场核对确认，避免带来二次组件碰撞。平面及模型中B值确定→A/B片地面加工→A片吊装临时固定→B片吊装临时固定→AB片主框架联结件安装→主焊缝熔接。5.2基于BIM技术下的碰撞处理技术研究目录06

地下室结构施工与拆撑协同建造技术混凝土内支撑拆除技术已较成熟，但在复杂顺拆与逆拆工况中，采取多种综合技术，加快拆除工期，同时确保支撑体系安全、结构不受到损害和作用。利用智慧建造手段，保证了复杂结构施工品质，推动了拆撑条件的形成。6.1概述创新点1：复杂工况下内支撑综合拆除技术综合工期要求、措施投入等因素，对多种拆撑工况进行对比研究。提出各工况条件下，支撑拆除的选择原则。利用绳锯、机械、爆破多种拆除思路及方法，加快支撑拆除速度。序号拆撑工况描述优势缺点1顺拆每做完一层结构拆除顶部一道支撑施工空间足够，碰撞数量降低施工不连续，造价高。2闷拆地下室结构全部达成再拆除支撑连