新型盖挖法培训课件

1、城市地下空间建设新技术住房和城镇建设部执业资格注册中心10月24-26日全国注册土木工程师（岩土）继续教育必修教材全国师资培训班新型盖挖法第1页3.1 概述3.2 技术介绍3.3 工程应用3.4 总结第3章 新型盖挖法提要新型盖挖法第2页3.1 概述新型盖挖法：提出将盖板体系与基坑支撑体系相结合设计施工理念，即在地面标高位置，借助基坑第一道混凝土支撑，于其上架设H型钢梁，并在H型钢梁上架设可拆卸钢盖板，一方面可供社会交通车辆行走；其次，钢路面结构作为施工场地同时，在开挖过程中，可及时拆卸，以满足土方和材料运输要求。结合相应临时路面体系施工来保障交通以及施工顺利进行。 定义新型盖挖法第3页3.2

2、 技术介绍暂时路面构建时平面翻交流程（包含围护结构施工及暂时路面体系构建），以及暂时路面构建完成后竖向基坑开挖及结构（包含支护体系）回作。3.2.1 新型盖挖法施工流程新型盖挖法第4页3.2 技术介绍（1）施工北侧基坑围护结构、中间立柱及基底土体加固，预留南侧保持交通运行；（2）恢复北侧路面交通，施工南侧围护结构、基底土体加固；（3）开挖南侧基坑土体，构建南侧暂时路面体系支承结构（首道支撑），铺设盖板梁、盖板；（4）恢复南侧交通，开挖北侧基坑土体，构建北侧暂时路面体系。3.2.2 新型盖挖法详细施工工序新型盖挖法第5页3.2 技术介绍3.2.3 围护结构、立柱及盖板铺设流程示意图新型盖挖法第6

3、页3.2 技术介绍3.2.4 暂时路面体系构建过程中交通组织及施工组织大致流程（1）（2）（3）新型盖挖法第7页3.2 技术介绍3.2.5 首道支撑选型与设计钢筋混凝土和型钢作为首道支撑进行比较得出：在上海软土地层，盖板梁首道支撑采取合设方式且采取钢筋混凝土支撑，含有更加好整体性，能很好控制围护结构变形，减小基坑工程对环境影响。首道支撑既要承受竖向荷载，起到盖板梁作用，又要承受围护结构水平推力，起到支撑作用，所以首道支撑布置方式，需同时满足盖板梁和支撑要求。首道支撑同时承受次梁传递竖向荷载和围护墙变形产生轴力。该构件设计应按弯压混凝土结构进行设计，最大设计载荷下挠度应小于L/500。新型盖挖法

4、第8页3.2 技术介绍3.2.6 首道支撑布置方式及计算简图新型盖挖法第9页3.2 技术介绍暂时路面体系设计包含盖板以及盖板梁设计，需遵照三个标准：标准化、模数化，低造价，可重复利用。3.2.7 暂时路面体系设计及构建新型盖挖法第10页3.2 技术介绍考虑到盖板可重复利用性及承载能力，推荐采取型钢拼装而成钢盖板，其盖板材料起源简单，无需特殊工艺加工，制作简单，承载力可靠，耐久性远比钢筋混凝土盖板要高，可重复利用屡次，且在报废后亦能回收利用。为利于安装及通用性，盖板设计成标准化尺寸盖板，及一些其它尺寸满足一定模数盖板。盖挖法中，考虑盖板标准平面尺寸为3000mm1000mm，其它从属盖板尺寸为m

5、m1000mm，1000mm1000mm，从而能够满足各种铺设要求。3.2.8 盖板设计新型盖挖法第11页3.2 技术介绍盖板主体结构制作完成之后在未施作面层之前，在设计荷载作用下，为检测钢盖板强度和刚度，对盖板承载、变形性能做了详尽室内载荷试验研究。采取盖板规格主要分两种：3000mm1000mm200mm；mm1000mm200mm。钢材质选取Q235A。采取5根H型钢并排对焊而成，其端部用钢板补强，盖板表面铺设一层钢丝网，并浇筑一层3cm厚纤维混凝土层作为盖板防滑面层。为增加车辆通行舒适性以及减小噪声等问题，需要考虑暂时路面体系减震降噪等结构设计。普通考虑在盖板四个角点处设置减震橡胶垫来

6、降低车辆通行时噪音。盖板在铺设时应严格控制相邻盖板间高差，控制标准为相邻高差3mm。3.2.8 盖板设计新型盖挖法第12页3.2 技术介绍3.2.8 盖板设计型钢拼接盖板结构形式3m1m钢路面板结构图新型盖挖法第13页3.2 技术介绍盖板梁采取标准化、模数化构件，普通采取H型钢，可采取双拼H型钢作为盖板梁，亦可采取单品H型钢梁作为盖板梁。3.2.9 盖板梁设计新型盖挖法第14页3.2 技术介绍在盖挖法中，因为考虑到首道支撑采取钢筋混凝土梁，而该梁所在位置与管线位置比较靠近，能够考虑将其作为管线悬吊及搁置支承结构，所以，在综合考虑不一样管线，不一样要求前提下，可考虑将管线原位悬吊或搁置保护。3.

7、2.10 管线保护技术 新型盖挖法第15页3.2 技术介绍3.2.10 管线保护技术 第一步：路面盖板施工开挖设置悬吊梁第二步：开挖设置钢板橡胶板悬吊螺栓第三步：设置拉紧螺丝（固定）设置防振装置开挖支撑新型盖挖法第16页3.2 技术介绍3.2.11 钢支撑复加轴力技术针对上海主要采取圆钢支撑现实状况，研究出一套可用于上海基坑工程和其它工程钢支撑复加轴力装置，包含1型钢法兰转接头、2外套筒、3内置作动器、4轴力计、5内置支架、6油压伺服器、7轴力监测仪等几个主要部分。该系统应用能消除初始安装构件与结构之间间隙影响，亦能在施工过程中全程监控轴力改变，并依据轴力和变形改变情况对支撑轴力进行适时加载或

8、卸载。系统应用能更有效控制轴力并由此控制基坑变形，使得基坑开挖对周围环境影响降到最小。新型盖挖法第17页3.2 技术介绍3.2.11 钢支撑复加轴力技术支撑轴力复加系统工作原理新型盖挖法第18页3.3.1 工程概况3.3 工程应用上海轨道交通7号线常熟路车站工程上海轨道交通7号线常熟路车站位于常熟路南端，与淮海中路上1号线常熟路车站形成L形换乘。4个出入口位于延庆路、五原路及淮海路上。周围多为商铺及多层住宅楼，其中局部距常熟路203号市级重点保护建筑物仅3m左右；二号出入口和换乘通道相接，紧邻淮海大楼，周围地下管线众多。新型盖挖法第19页3.3.1 工程概况3.3 工程应用上海轨道交通7号线常

9、熟路车站工程常熟路车站位置平面图新型盖挖法第20页3.3.1 工程概况3.3 工程应用上海轨道交通7号线常熟路车站工程车站为地下三层岛式车站，车站主体为双柱三跨结构。车站结构长157.2m，标准段宽22.8m，站台宽度12m。顶板覆土厚度约4.736m，标准段基坑开挖深度约24.3m，端头井基坑开挖深度约25.9m。车站共设4个出入口。其中1号出入口预留，2号出入口从换乘厅直接出地面并可经过换乘通道，与地铁一号线常熟路站实现换乘。3号出入口、中间风井和南侧风井与卫生监督所回搬重建建筑合建。4号出入口和北侧风井位于常熟路五原路西北角独立设置。新型盖挖法第21页3.3.1 工程概况3.3 工程应用

10、上海轨道交通7号线常熟路车站工程在车站结构南侧，有运行中上海轨道交通1号线；基坑东侧有赛华公寓、淮海大楼、以及赛华公寓与淮海大楼之间一幢独立别墅；在基坑西侧有外贸局工艺品常熟路住宅楼、中波海运企业职员住宅三号楼和二号楼、上海市疾病预防控制中心三号楼等建（构）筑物，周围环境要求非常严格。另有多条市政管线：基坑南侧主要有1200雨水管、300和500煤气管；基坑北侧主要有400雨水管、300上水管及150煤气管及通信电缆等管线。常熟路是上海市中心一条主要南北交通道路，为减小地铁车站施工队交通影响和控制邻近建筑物及地下管线沉降，车站工程采取新型盖挖法技术。新型盖挖法第22页3.3.1 工程概况3.3

11、 工程应用上海轨道交通7号线常熟路车站工程常熟路车站施工现场全景新型盖挖法第23页3.3.2 常熟路地铁车站盖挖法施工流程3.3 工程应用上海轨道交通7号线常熟路车站工程常熟路车站开挖施工期间须保障原有路面交通，交通组织按照“借一还一”标准进行组织，主要分为三个阶段：第一个阶段：本阶段主要进行现实状况常熟路以西围护结构及19轴以北B轴西侧顶圈梁及首道混凝土支撑、钢盖板施工和南端头井基坑开挖和结构回筑。第二阶段：本阶段主要进行主体基坑东侧剩下地下连续墙施工、北区段基坑开挖和结构回筑和南端头井段剩下部分结构回筑。第三阶段：本阶段主要进行西侧2个出入口和两组风井施工，以及剩下换乘通道施工。新型盖挖法

12、第24页3.3.3 标准段暂时路面以下基坑开挖及结构（包含支护结构）回作流程3.3 工程应用上海轨道交通7号线常熟路车站工程新型盖挖法第25页3.3.4 水平支撑体系3.3 工程应用上海轨道交通7号线常熟路车站工程水平支承体系主要分为两个部分：（1）首道支撑首道支撑采取钢筋混凝土8001000mm，兼作盖板主梁，间距79m，首道支撑截面设计图如图3.3-4所表示。（2）其它支撑采取钢支撑结合楼板局部逆作方式，钢支撑采取609圆钢撑，水平间距2.23.6m，竖向间距依据中板逆作采取换撑方式。新型盖挖法第26页3.3.4 水平支撑体系3.3 工程应用上海轨道交通7号线常熟路车站工程首道支撑截面及配

13、筋设计图新型盖挖法第27页3.3.5 竖向支承体系3.3 工程应用上海轨道交通7号线常熟路车站工程立柱桩采取1000mm钻孔灌注桩；立柱采取H型钢H4584133050mm，纵向间距与首道支撑间距一致79m，横向标准段分为三跨两柱，立柱间距为5.8m。 钻孔灌注桩施工选取GPS-20型钻机，原土自然造浆护壁法钻进，钻至设计标高后进行清孔，吊放钢筋笼，放入导管后进行第二次清孔，检验钢筋笼长度与焊接质量、孔底标高、泥浆指标等均符合设计规范要求后，进行混凝土灌注，直至到达设计标高。钻孔中及混凝土所排出泥浆抽入泥浆罐车运弃。新型盖挖法第28页3.3.5 竖向支承体系3.3 工程应用上海轨道交通7号线常

14、熟路车站工程H型钢立柱采取“后插法”施工，待钻孔灌注桩混凝土浇筑到设计标高后，将H型钢立柱根部插入钻孔灌注桩混凝土中，由两台经纬仪分别在H型钢X和Y轴方向定位，缓缓插入H型钢立柱至预定标高后，将H型钢立柱焊接在预先在平面位置上定好位钢板上，待钻孔灌注桩内混凝土到达初凝强度后割除定位钢板。新型盖挖法第29页3.3.6 “后插法”施工H型钢立柱桩工艺流程图3.3 工程应用上海轨道交通7号线常熟路车站工程新型盖挖法第30页3.3.7 暂时路面系统3.3 工程应用上海轨道交通7号线常熟路车站工程（1）布置方式设置盖板次梁，盖板主梁与首道支撑合设；盖板次梁沿基坑纵向（长度方向）布置，间距3m；路面盖板长

15、轴向与次梁垂直布置。（2）路面盖板：采取20#工字钢拼接盖板30001000200mm，施作钢丝网水泥混凝土面层作为防滑面层3mm，实际板厚为203mm；盖板与盖板之间采取预留螺栓孔用螺栓连接限位；盖板与盖板梁之间铺设废旧橡胶皮带作为减震降噪办法。（3）盖板次梁：采取双拼H型钢H4883001811mm，沿基坑纵向布置，梁长79m，间距3m；加工小块倒L型钢与首道支撑上预留小型钢板或钢筋焊接对型钢梁进行限位处理。新型盖挖法第31页3.3.7 暂时路面系统3.3 工程应用上海轨道交通7号线常熟路车站工程盖板、盖板次梁及首道支撑地铁常熟路站暂时路面铺设效果图新型盖挖法第32页3.3.8 常熟路车站

16、北端头井管线保护剖面图3.3 工程应用上海轨道交通7号线常熟路车站工程新型盖挖法第33页3.3.9 基坑开挖和结构回筑3.3 工程应用上海轨道交通7号线常熟路车站工程基坑开挖和结构回筑可采取顺筑和逆筑方式进行。在钢盖板盖挖工法中，可采取长臂挖掘机或者伸缩臂挖掘机与坑内小型挖掘机配合来进行土体挖掘及取土装车工作。这种取土方式工作效率相对较高，但其长臂挖掘机所需要空间较大，这种取土方式普通应用在取土孔较大，开挖深度较小（开挖深度18m）情况。此时可利用钢盖板拆卸方便特点，扩大取土孔，提升出土效率。新型盖挖法第34页3.3.9 基坑开挖和结构回筑3.3 工程应用上海轨道交通7号线常熟路车站工程对于深

17、基坑，开挖深度超出18m土方，如采取履带吊挖机进行垂直土方运输。履带吊抓斗在抓土过程中，控制抓斗方向和定位缆风绳不可防止会碰到钢盖板、已完成结构板及钢支撑等障碍物，影响抓斗定位，造成抓斗无法正常垂直挖土作业同时还会碰撞钢支撑造成安全隐患。经过利用定滑轮原理，对挖土作业设备进行改造，在结构下二层中板出土孔与基坑表面设置钢丝绳和滑轮组改变履带吊抓斗受力方向，经过履带吊缆风绳上增设滑轮可很好地控制抓斗沿基坑竖直方向进行挖土作业，处理了履带吊挖机在小尺寸出土孔垂直运输土方作业难题，又防止了抓斗施工过程中对钢支撑碰撞，确保了施工安全。新型盖挖法第35页3.3.10 深基坑挖土施工3.3 工程应用上海轨道

18、交通7号线常熟路车站工程新型盖挖法第36页3.3.11 施工监测3.3 工程应用上海轨道交通7号线常熟路车站工程对基坑结构施工期间混凝土支撑、盖板梁、立柱隆沉情况等进行测量，以及时和全方面地反应它们改变情况。盖挖法施工监测针对常熟路车站盖挖法实际实施进行相关监测，主要包含：首道支撑混凝土钢筋应力量测、首道混凝土支撑竖向位移量测、盖板梁竖向位移量测、立柱隆沉量测。新型盖挖法第37页3.3.12 盖板梁跨中竖向位移3.3 工程应用上海轨道交通7号线常熟路车站工程常熟路现场所采取盖板梁为双拼H5003001118mm，依据现场监测结果，跨中最大竖向位移小于3mm，表明盖板梁能很好满足结构设计要求L/500=16mm。新型盖挖法第38页3.3.13 首道支撑竖向位移3.3 工程应用上海轨道交通7号线常熟路车站工程常熟路现场所采取首道混凝土支撑为8001000mm，首道支撑跨中最大竖向位移小于3mm，表明首道支撑能很好满足结构设计要求L/500=12mm。新型盖挖法第39页3.3.14 立柱隆沉3.3 工程应用上海轨道交通7号线常熟路车站工程在监测时间段内，立柱隆沉基本上处于稳定，保持在隆起状态，但其改变幅值小于3mm，立柱隆沉较小，说明因为暂时路面体系及结构局部逆作部分荷载存在，造成立柱隆起受到限制，另外，也说明采取钻孔灌注桩基能有