山东超大型广场及地下空间工程施工关键技术总结汇报

高铁站前超大型广场及地下空间

建造关键技术2014年4月申报单位：完成单位：

目录1成果来源及工程背景2成果主要内容3成果查新报告4应用效益证明5工程质量证明6

成果证明材料1

成果来源及工程背景2.1成果来源及用途“高铁站前超大型广场及地下空间建造关键技术”依托西站片区场站一体化工程研究总结而来，由、共同完成，适用于城市广场及地下空间的设计施工。2014年3月30日，建筑工程总公司组织了成果鉴定，成果总体达到国内领先水平。2.2工程概况西站北综合体南综合体长途客运枢纽东广场高层办公楼工程位置及周围环境西站片区场站一体化工程是西站交通枢纽的配套工程，包含地铁、公交、商业、办公、酒店等设施。总建筑面积42万平方米。

本工程于2010年9月开工，2013年9月竣工。2.3工程特点（1）基坑面积大、开挖深度深。基坑平面尺寸达470×346m，大面积开挖深度13m、局部深度达21m。（2）基坑变形控制要求严，地下水保护要求高。基坑西部约80m处有300km/h级高速铁路通过，设计中提出了“零沉降”要求，即在基坑施工中，不允许对高铁路基处的地下水位有任何影响。（3）地下工程单层面积大，超长超宽混凝土构件抗裂要求高。地下工程单层面积达14万平方米，地下室外墙单侧长度达470m，控制混凝土收缩及温度变化产生的裂缝，是设计、施工中重点研究解决的问题。（4）站前广场面积大，观感要求高。站前广场总面积达9万平方米,对广场的设计施工提出了很高的要求。（5）地下空间大，通风空调要求高。地下空间超过100万立方米，地下商业及地铁带来的巨大人流，对通风空调工程提出了巨大挑战。2

成果主要内容“高铁站前超大型广场及地下空间建造关键技术”的主要内容包括：（1）富水地层大型深基坑变形控制关键技术

（2）超长地下室外墙U型凹槽伸缩补偿抗裂设计施工技术

（3）超大面积混凝土楼盖预应力施工技术

（4）大坡度混凝土底板单侧支模体系施工技术

（5）超大型广场石材地面建造技术

（6）超大地下空间通风空调工程技术（1）富水地层大型深基坑变形控制关键技术研究内容：通过有限元数值模拟，评估基坑施工引起的地下水位变化和基坑变形，在此基础上，设计合理的降水和支护方案。

创新点：（1）设计了“止水帷幕+帷幕内降水+帷幕外回灌”的降水方案，采用分阶段降水方法。其中“底板下盲井盲沟埋管真空泵降水”保证了底板下连续降水。（2）设计了“土钉墙、土钉及预应力锚索”等多种支护方案，实现了预期变形控制目标。基坑平面图地下水渗流流有限元分分析采用FLAC3D软件，建立立了基坑及及周边范围围内地下水水渗流模型型，分析计计算了止水水帷幕不同同深度、不不同降水时时间降水漏漏斗曲线，，为评估基基坑周边不不同距离地地下水位降降低量、地地面沉降量量提供了理理论依据。。模型平面布布置图模型纵断面面图以靠近东侧侧6号地铁线的的站前广场场基坑止水水帷幕为边边界（x=0），西侧边边界取200m（基坑外侧侧），东侧侧边界取100m（基坑内侧侧）。南北北方向取30m。垂直方向向以地表为为z=0，底边界z=-45m。序号工况止水帷幕降水井深度(m)疏干井深度(m)回灌井深度(m)深度(m)渗透系数(cm/s)1工况A不设止水帷幕1818无2工况B181e-61818无3工况C201e-61818无4工况D241e-61818无5工况E301e-61818无渗流计算工况降水漏斗曲曲线（无止止水帷幕））降水漏斗曲曲线（止水水帷幕24m深）比较各种工况，考考虑施工速速度，选择择止水帷幕幕深24m降水240天作为设计计基础，此时基坑外侧降降水影响范范围约50～60m，可以保证证基坑降水水基本不会会影响到80m外的京沪高高铁路基处处水位。降水方案设设计施工根据分析结结果，止水水帷幕按25m深设计，降降水方案采采用“止水水帷幕+帷幕内降水水+帷幕外回灌灌”。经现现场监测，，基坑外围围水位开始始下降较快快，在止水水帷幕闭合合、采取回回灌措施后后，水位缓缓慢上升并并趋于稳定定。降水没没有影响到到高铁路基基地下水位位，实现了了“零沉降降”。基坑变形限限元分析应用FLAC3D软件，采用用平面应变变模型，对对不同支护护条件下的的基坑变形形进行有限限元分析。。分析研究结结论1）地表沉降降。基坑开开挖引起的的地表沉降降值为-4.00～-6.00mm，出现在离离基坑边缘缘约16～20m的位置。基基坑开挖卸卸荷对基坑坑最大影响响范围在60m之内。2）坡面变形形。整个坡坡面变形呈呈现上小下下大，最大大变形出现现中下部。。最大水平平位移分别别为30～60mm。均小于0.4%H允许变形值值。基坑支护设设计施工根据分析结结果，土钉钉墙、土钉钉墙加预应应力锚索的的组合方案案，完全能能够满足基基坑变形要要求。实际际监测结果果显示，基基坑坡顶沉沉降最大值值为18mm，周边道路路及路面最最大沉降14mm，皆未达到到预警值。。（2）超长地下下室外墙U型凹槽伸缩缩补偿抗裂裂设计施工工技术研究内容:不同条件下下墙体凹槽有有限元受力力变形分析析；根据分分析结果选选取合适的的凹槽形式式、尺寸和和间距，进进行凹槽设设计；凹槽槽施工。创新点：(1)设计了U型凹槽与后后浇带间隔隔布置的抗抗裂方案；；（2）针对U型凹槽的的特点，，开发了了免拆除除聚苯板板内模板板及相应应的防水水、开口口处理施施工方法法。凹槽受力力变形分分析采用通用用有限元元软件ansys,对墙体凹凹槽进行行受力变变形分析析。整个结构构模型的的尺寸为为450m×270m，梁、柱柱采用BEAM188梁单元，，板、墙墙采用SHELL63面单元。。考虑的的凹槽形形式为V型，取三三种不同同的凹槽槽截面尺尺寸，其其宽和高高分别为为500mm×500mm、1000mm××1000mm、1500mm××1500mm。分析结果果显示：：（1）凹槽间间距对降降低墙体体应力有有很大影影响，当当间距超超过50m时，应力力降低很很小，设设置凹槽槽不能起起到多大大作用；；但当间间距在27m时，应力力降低约约达40%，效果明明显。（2）U型凹槽同同V型凹槽相相比，凹凹槽处应应力集中中的程度度会有所所减小，，但是墙墙体应力力值稍大大一点。。凹槽间间距对凹凹槽本身身应力大大小及分分布没有有明显的的影响。。U型凹槽抗抗裂设计计技术根据有限限元分析析结果，，考虑到到施工方方便，采采用U型凹槽，，U型凹槽的的设置间间距为45m，与后浇带带（间距距54m）间隔布布置，凹槽净宽宽100mm，其侧墙凸凸出地下下室外墙墙750mm。凹槽本本身配筋筋需加密密，以实实现其伸伸缩补偿偿功能而而防止自自身开裂裂。U型凹槽构构造U型凹槽施施工技术术凹槽处模模板示意意图凹槽处防防水处理理：首先，做做好混凝凝土的浇浇筑与养养护工作作。其次，做做好凹槽槽处外壁壁的防水水层施工工。在地地下室外外墙防水水层施工工时，将将凹槽处处作为特特殊部位位，采取取加强措措施。本本工程地地下室外外墙采用用1.5mm自粘卷材材+2.0mm自粘卷材材的外防防水方法法。施工工中，将将凹槽凸凸出壁及及两侧各各250mm内增加一一道1.5mm附加层。。凹槽在室室内开口口部分的处理：：凹槽在室室内开口口部分，，就是一一道竖直直伸缩缝缝，按照照伸缩缝缝处理即即可。（3）超大面面积混凝凝土楼盖盖预应力力设计施施工技术术研究内容容：温度度及混凝凝土收缩缩徐变作作用下结结构的应应力分布布研究；；预应力力方案研研究与设设计施工工。创新点：（1）在整体体结构有有限元分分析基础础上，选选用了主主梁有粘粘结预应应力、次次梁无粘粘结预应应力设计计方案。。（2）施工中中开发了了预应力力筋端头头多种形形式的锚锚固方式式，方便便了预应应力施工工，保证证了施工工质量。。大面积楼楼盖应力力分析采用ansys对结构在在温度作作用下进进行了整整体分析析，整个个分析过过程都是是在弹性性范围内内进行，，楼板和和墙采用用shell63单元模拟拟，梁和和柱采用用beam188单。整个个模型单单元总数数为221047个，节点点数为126133个。季节温差差根据计计算出的的不同区区域的温温差取值值，混凝土收收缩等效效温差取取-10℃，徐变等等效温差差取+3℃。具体的的降温取取值见下下图。地下一层层温度荷荷载地下二层层温度荷荷载分析结果果显示：：地下一层层板内的的应力大大多数均均在1.333MPa以内，而而地下二二层板的的应力则则大多均均在2.667MPa以内。地下二层层的约束束相比地地下一层层强许多多，温度度作用效效应较大大。特别别是下沉沉广场区区域，由由于直接接暴露在在室外，，温差较较大，需需要特别别关注。。预应力楼盖设计计研究根据整体体分析结结果，本本工程地地下2层、地下下1层顶板采采用部分分预应力力梁楼盖盖，其中中框架梁梁为有粘粘结预应应力，次次梁为无无粘结预预应力。。预应力力筋数目目以全截截面1MPa的压应力力为依据据进行计计算。框架梁预预应力筋筋端头构造框架梁边边跨段固固定端锚锚固形式式（锚固固于边柱柱内）框架梁中中间跨段段固定端端锚固形形式（锚锚固在框框架梁内内）框架中间间梁柱节节点处张张拉端加加腋框架边梁梁柱节点点处张拉拉端加腋腋框架边柱柱处张拉拉端加腋腋次梁无粘粘结预应应力筋端端头构造次梁无粘粘结预应应力筋端端头形式式，主要要采用梁梁内固定定端+梁顶预留槽张张拉端形式。。将固定端直直接埋设在框框架梁内，在在次梁顶部预预留张拉槽，，。张拉完成成后采用C40微膨胀细石混混凝土封堵。。（4）超厚大坡度混混凝土底板单单侧支模体系系施工技术在本工程地下室底板与与预留地铁1#线处底板高差达7m，设计中采用用了45°斜板过渡，，因而形成了了两道各宽度约10m的陡坡过渡段段，厚度1.5m。给混凝土施施工带来了较较大困难。采用木模板+木方次楞+双钢管主楞作作为混凝土上上表面的模板板支撑体系，，混凝土浮力力由带直弯钩钩的对拉螺杆杆传递给同桩桩头钢筋焊接接的槽钢。大坡度混凝土土底板单面模模板体系设计计大坡度混凝土土底板单面模模板体系（5）超大型广场场石材地面建建造技术研究内容：超超大型广场外外观形象设计计技术、施工工技术。创新点：（1）综合了缝隙式式线型排水沟沟、下沉式检检查井、广场场设施预先定定位技术，开开发了超大型型广场石材地地面外观设计计技术；（2）开发了地面面石材密铺切切缝施工技术术及施工设备备“轨道式切切割机”。超大型广场石石材地面外观观设计技术综合了缝隙式式线型排水沟沟、下沉式检检查井、广场场设施预先定定位技术，从从设计上保证证广场外观的的整体性、协协调性、美观观性。缝隙式线型排排水沟施工详详图缝隙式线型排排水沟缝隙式线型排排水沟施工后后效果图下沉式检查井井施工后效果果图下沉式检查井井广场公共设施施预先设计定位广场位置、各各种变化部位位、各种特殊殊位置及所有有广场公共艺艺术设施在定定位上均确定定了唯一精确确的坐标并在在总平面竖向向图上明确标标识。广场公共设施施预先设计定位图石材地面密铺铺切缝施工技技术在铺砌地面石石材时，各块块石材之间不不留缝隙，待待铺砌完成后后，再沿接缝缝用切割机切切出一条宽约约5mm缝，最后用细细砂填缝。切切缝时采用新新开发的实用用新型专利成成果轨道式切切割机，切割割机沿轨道运运动，保证切切缝宽窄均匀匀、线条顺直直。工字钢导轨水管金钢砂砌割机机导轨提升控制制螺杆机轨道式石材切切缝机（实用新型专专利：ZL201320500273.3）石材地面密铺铺切缝施工施工效果：线线条顺直施工效果：宽宽窄均匀施工效果：拼拼缝整齐（6）超大地下空空间通风空调调工程技术研究内容：地地下大空间通通风空调与节节能创新点:(1)设计了大功率高压双双工况主机冰冰蓄冷空调系系统，解决了了地下大空间间通风空调问问题；（2）设计应用了了多种通风空空调系统自动动控制技术，，节省了能源源。大功率高压双双工况主机冰冰蓄冷空调系系统采用2台1800RT高压10KV离心式双工况况机组，另置置1台800RT常压380V离心式冷水机机组作为基载载机组，基载载机组配置变变频器以满足足部分负荷需需要。系统最最大供冷量达达20350KW。蓄冷装置总总蓄冷量50000KW﹒h。系统采用四种种运行模式：：（1）双工况主机机单独供冷，，最大供冷量量12656KW；（2）双工况主机机蓄冰，最大大供冷量8374KW；（3）蓄冰装置单单独融冰供冷冷，最大供冷冷量