新型蓋挖法培訓(xùn)課件

1、城市地下空間建設(shè)新技術(shù)住房和城鎮(zhèn)建設(shè)部執(zhí)業(yè)資格注冊(cè)中心10月24-26日全國(guó)注冊(cè)土木工程師（巖土）繼續(xù)教育必修教材全國(guó)師資培訓(xùn)班新型蓋挖法第1頁(yè)3.1 概述3.2 技術(shù)介紹3.3 工程應(yīng)用3.4 總結(jié)第3章 新型蓋挖法提要新型蓋挖法第2頁(yè)3.1 概述新型蓋挖法：提出將蓋板體系與基坑支撐體系相結(jié)合設(shè)計(jì)施工理念，即在地面標(biāo)高位置，借助基坑第一道混凝土支撐，于其上架設(shè)H型鋼梁，并在H型鋼梁上架設(shè)可拆卸鋼蓋板，一方面可供社會(huì)交通車(chē)輛行走；其次，鋼路面結(jié)構(gòu)作為施工場(chǎng)地同時(shí)，在開(kāi)挖過(guò)程中，可及時(shí)拆卸，以滿足土方和材料運(yùn)輸要求。結(jié)合相應(yīng)臨時(shí)路面體系施工來(lái)保障交通以及施工順利進(jìn)行。 定義新型蓋挖法第3頁(yè)3.2

2、 技術(shù)介紹暫時(shí)路面構(gòu)建時(shí)平面翻交流程（包含圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工及暫時(shí)路面體系構(gòu)建），以及暫時(shí)路面構(gòu)建完成后豎向基坑開(kāi)挖及結(jié)構(gòu)（包含支護(hù)體系）回作。3.2.1 新型蓋挖法施工流程新型蓋挖法第4頁(yè)3.2 技術(shù)介紹（1）施工北側(cè)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、中間立柱及基底土體加固，預(yù)留南側(cè)保持交通運(yùn)行；（2）恢復(fù)北側(cè)路面交通，施工南側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)、基底土體加固；（3）開(kāi)挖南側(cè)基坑土體，構(gòu)建南側(cè)暫時(shí)路面體系支承結(jié)構(gòu)（首道支撐），鋪設(shè)蓋板梁、蓋板；（4）恢復(fù)南側(cè)交通，開(kāi)挖北側(cè)基坑土體，構(gòu)建北側(cè)暫時(shí)路面體系。3.2.2 新型蓋挖法詳細(xì)施工工序新型蓋挖法第5頁(yè)3.2 技術(shù)介紹3.2.3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)、立柱及蓋板鋪設(shè)流程示意圖新型蓋挖法第6

3、頁(yè)3.2 技術(shù)介紹3.2.4 暫時(shí)路面體系構(gòu)建過(guò)程中交通組織及施工組織大致流程（1）（2）（3）新型蓋挖法第7頁(yè)3.2 技術(shù)介紹3.2.5 首道支撐選型與設(shè)計(jì)鋼筋混凝土和型鋼作為首道支撐進(jìn)行比較得出：在上海軟土地層，蓋板梁首道支撐采取合設(shè)方式且采取鋼筋混凝土支撐，含有更加好整體性，能很好控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形，減小基坑工程對(duì)環(huán)境影響。首道支撐既要承受豎向荷載，起到蓋板梁作用，又要承受?chē)o(hù)結(jié)構(gòu)水平推力，起到支撐作用，所以首道支撐布置方式，需同時(shí)滿足蓋板梁和支撐要求。首道支撐同時(shí)承受次梁傳遞豎向荷載和圍護(hù)墻變形產(chǎn)生軸力。該構(gòu)件設(shè)計(jì)應(yīng)按彎壓混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，最大設(shè)計(jì)載荷下?lián)隙葢?yīng)小于L/500。新型蓋挖法

4、第8頁(yè)3.2 技術(shù)介紹3.2.6 首道支撐布置方式及計(jì)算簡(jiǎn)圖新型蓋挖法第9頁(yè)3.2 技術(shù)介紹暫時(shí)路面體系設(shè)計(jì)包含蓋板以及蓋板梁設(shè)計(jì)，需遵照三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化，低造價(jià)，可重復(fù)利用。3.2.7 暫時(shí)路面體系設(shè)計(jì)及構(gòu)建新型蓋挖法第10頁(yè)3.2 技術(shù)介紹考慮到蓋板可重復(fù)利用性及承載能力，推薦采取型鋼拼裝而成鋼蓋板，其蓋板材料起源簡(jiǎn)單，無(wú)需特殊工藝加工，制作簡(jiǎn)單，承載力可靠，耐久性遠(yuǎn)比鋼筋混凝土蓋板要高，可重復(fù)利用屢次，且在報(bào)廢后亦能回收利用。為利于安裝及通用性，蓋板設(shè)計(jì)成標(biāo)準(zhǔn)化尺寸蓋板，及一些其它尺寸滿足一定模數(shù)蓋板。蓋挖法中，考慮蓋板標(biāo)準(zhǔn)平面尺寸為3000mm1000mm，其它從屬蓋板尺寸為m

5、m1000mm，1000mm1000mm，從而能夠滿足各種鋪設(shè)要求。3.2.8 蓋板設(shè)計(jì)新型蓋挖法第11頁(yè)3.2 技術(shù)介紹蓋板主體結(jié)構(gòu)制作完成之后在未施作面層之前，在設(shè)計(jì)荷載作用下，為檢測(cè)鋼蓋板強(qiáng)度和剛度，對(duì)蓋板承載、變形性能做了詳盡室內(nèi)載荷試驗(yàn)研究。采取蓋板規(guī)格主要分兩種：3000mm1000mm200mm；mm1000mm200mm。鋼材質(zhì)選取Q235A。采取5根H型鋼并排對(duì)焊而成，其端部用鋼板補(bǔ)強(qiáng)，蓋板表面鋪設(shè)一層鋼絲網(wǎng)，并澆筑一層3cm厚纖維混凝土層作為蓋板防滑面層。為增加車(chē)輛通行舒適性以及減小噪聲等問(wèn)題，需要考慮暫時(shí)路面體系減震降噪等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。普通考慮在蓋板四個(gè)角點(diǎn)處設(shè)置減震橡膠墊來(lái)

6、降低車(chē)輛通行時(shí)噪音。蓋板在鋪設(shè)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制相鄰蓋板間高差，控制標(biāo)準(zhǔn)為相鄰高差3mm。3.2.8 蓋板設(shè)計(jì)新型蓋挖法第12頁(yè)3.2 技術(shù)介紹3.2.8 蓋板設(shè)計(jì)型鋼拼接蓋板結(jié)構(gòu)形式3m1m鋼路面板結(jié)構(gòu)圖新型蓋挖法第13頁(yè)3.2 技術(shù)介紹蓋板梁采取標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化構(gòu)件，普通采取H型鋼，可采取雙拼H型鋼作為蓋板梁，亦可采取單品H型鋼梁作為蓋板梁。3.2.9 蓋板梁設(shè)計(jì)新型蓋挖法第14頁(yè)3.2 技術(shù)介紹在蓋挖法中，因?yàn)榭紤]到首道支撐采取鋼筋混凝土梁，而該梁所在位置與管線位置比較靠近，能夠考慮將其作為管線懸吊及擱置支承結(jié)構(gòu)，所以，在綜合考慮不一樣管線，不一樣要求前提下，可考慮將管線原位懸吊或擱置保護(hù)。3.

7、2.10 管線保護(hù)技術(shù) 新型蓋挖法第15頁(yè)3.2 技術(shù)介紹3.2.10 管線保護(hù)技術(shù) 第一步：路面蓋板施工開(kāi)挖設(shè)置懸吊梁第二步：開(kāi)挖設(shè)置鋼板橡膠板懸吊螺栓第三步：設(shè)置拉緊螺絲（固定）設(shè)置防振裝置開(kāi)挖支撐新型蓋挖法第16頁(yè)3.2 技術(shù)介紹3.2.11 鋼支撐復(fù)加軸力技術(shù)針對(duì)上海主要采取圓鋼支撐現(xiàn)實(shí)狀況，研究出一套可用于上?；庸こ毯推渌こ啼撝螐?fù)加軸力裝置，包含1型鋼法蘭轉(zhuǎn)接頭、2外套筒、3內(nèi)置作動(dòng)器、4軸力計(jì)、5內(nèi)置支架、6油壓伺服器、7軸力監(jiān)測(cè)儀等幾個(gè)主要部分。該系統(tǒng)應(yīng)用能消除初始安裝構(gòu)件與結(jié)構(gòu)之間間隙影響，亦能在施工過(guò)程中全程監(jiān)控軸力改變，并依據(jù)軸力和變形改變情況對(duì)支撐軸力進(jìn)行適時(shí)加載或

8、卸載。系統(tǒng)應(yīng)用能更有效控制軸力并由此控制基坑變形，使得基坑開(kāi)挖對(duì)周?chē)h(huán)境影響降到最小。新型蓋挖法第17頁(yè)3.2 技術(shù)介紹3.2.11 鋼支撐復(fù)加軸力技術(shù)支撐軸力復(fù)加系統(tǒng)工作原理新型蓋挖法第18頁(yè)3.3.1 工程概況3.3 工程應(yīng)用上海軌道交通7號(hào)線常熟路車(chē)站工程上海軌道交通7號(hào)線常熟路車(chē)站位于常熟路南端，與淮海中路上1號(hào)線常熟路車(chē)站形成L形換乘。4個(gè)出入口位于延慶路、五原路及淮海路上。周?chē)酁樯啼伡岸鄬幼≌瑯?，其中局部距常熟?03號(hào)市級(jí)重點(diǎn)保護(hù)建筑物僅3m左右；二號(hào)出入口和換乘通道相接，緊鄰淮海大樓，周?chē)叵鹿芫€眾多。新型蓋挖法第19頁(yè)3.3.1 工程概況3.3 工程應(yīng)用上海軌道交通7號(hào)線常

9、熟路車(chē)站工程常熟路車(chē)站位置平面圖新型蓋挖法第20頁(yè)3.3.1 工程概況3.3 工程應(yīng)用上海軌道交通7號(hào)線常熟路車(chē)站工程車(chē)站為地下三層島式車(chē)站，車(chē)站主體為雙柱三跨結(jié)構(gòu)。車(chē)站結(jié)構(gòu)長(zhǎng)157.2m，標(biāo)準(zhǔn)段寬22.8m，站臺(tái)寬度12m。頂板覆土厚度約4.736m，標(biāo)準(zhǔn)段基坑開(kāi)挖深度約24.3m，端頭井基坑開(kāi)挖深度約25.9m。車(chē)站共設(shè)4個(gè)出入口。其中1號(hào)出入口預(yù)留，2號(hào)出入口從換乘廳直接出地面并可經(jīng)過(guò)換乘通道，與地鐵一號(hào)線常熟路站實(shí)現(xiàn)換乘。3號(hào)出入口、中間風(fēng)井和南側(cè)風(fēng)井與衛(wèi)生監(jiān)督所回搬重建建筑合建。4號(hào)出入口和北側(cè)風(fēng)井位于常熟路五原路西北角獨(dú)立設(shè)置。新型蓋挖法第21頁(yè)3.3.1 工程概況3.3 工程應(yīng)用

10、上海軌道交通7號(hào)線常熟路車(chē)站工程在車(chē)站結(jié)構(gòu)南側(cè)，有運(yùn)行中上海軌道交通1號(hào)線；基坑?xùn)|側(cè)有賽華公寓、淮海大樓、以及賽華公寓與淮海大樓之間一幢獨(dú)立別墅；在基坑西側(cè)有外貿(mào)局工藝品常熟路住宅樓、中波海運(yùn)企業(yè)職員住宅三號(hào)樓和二號(hào)樓、上海市疾病預(yù)防控制中心三號(hào)樓等建（構(gòu)）筑物，周?chē)h(huán)境要求非常嚴(yán)格。另有多條市政管線：基坑南側(cè)主要有1200雨水管、300和500煤氣管；基坑北側(cè)主要有400雨水管、300上水管及150煤氣管及通信電纜等管線。常熟路是上海市中心一條主要南北交通道路，為減小地鐵車(chē)站施工隊(duì)交通影響和控制鄰近建筑物及地下管線沉降，車(chē)站工程采取新型蓋挖法技術(shù)。新型蓋挖法第22頁(yè)3.3.1 工程概況3.3

11、 工程應(yīng)用上海軌道交通7號(hào)線常熟路車(chē)站工程常熟路車(chē)站施工現(xiàn)場(chǎng)全景新型蓋挖法第23頁(yè)3.3.2 常熟路地鐵車(chē)站蓋挖法施工流程3.3 工程應(yīng)用上海軌道交通7號(hào)線常熟路車(chē)站工程常熟路車(chē)站開(kāi)挖施工期間須保障原有路面交通，交通組織按照“借一還一”標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行組織，主要分為三個(gè)階段：第一個(gè)階段：本階段主要進(jìn)行現(xiàn)實(shí)狀況常熟路以西圍護(hù)結(jié)構(gòu)及19軸以北B軸西側(cè)頂圈梁及首道混凝土支撐、鋼蓋板施工和南端頭井基坑開(kāi)挖和結(jié)構(gòu)回筑。第二階段：本階段主要進(jìn)行主體基坑?xùn)|側(cè)剩下地下連續(xù)墻施工、北區(qū)段基坑開(kāi)挖和結(jié)構(gòu)回筑和南端頭井段剩下部分結(jié)構(gòu)回筑。第三階段：本階段主要進(jìn)行西側(cè)2個(gè)出入口和兩組風(fēng)井施工，以及剩下?lián)Q乘通道施工。新型蓋挖法

12、第24頁(yè)3.3.3 標(biāo)準(zhǔn)段暫時(shí)路面以下基坑開(kāi)挖及結(jié)構(gòu)（包含支護(hù)結(jié)構(gòu)）回作流程3.3 工程應(yīng)用上海軌道交通7號(hào)線常熟路車(chē)站工程新型蓋挖法第25頁(yè)3.3.4 水平支撐體系3.3 工程應(yīng)用上海軌道交通7號(hào)線常熟路車(chē)站工程水平支承體系主要分為兩個(gè)部分：（1）首道支撐首道支撐采取鋼筋混凝土8001000mm，兼作蓋板主梁，間距79m，首道支撐截面設(shè)計(jì)圖如圖3.3-4所表示。（2）其它支撐采取鋼支撐結(jié)合樓板局部逆作方式，鋼支撐采取609圓鋼撐，水平間距2.23.6m，豎向間距依據(jù)中板逆作采取換撐方式。新型蓋挖法第26頁(yè)3.3.4 水平支撐體系3.3 工程應(yīng)用上海軌道交通7號(hào)線常熟路車(chē)站工程首道支撐截面及配

13、筋設(shè)計(jì)圖新型蓋挖法第27頁(yè)3.3.5 豎向支承體系3.3 工程應(yīng)用上海軌道交通7號(hào)線常熟路車(chē)站工程立柱樁采取1000mm鉆孔灌注樁；立柱采取H型鋼H4584133050mm，縱向間距與首道支撐間距一致79m，橫向標(biāo)準(zhǔn)段分為三跨兩柱，立柱間距為5.8m。 鉆孔灌注樁施工選取GPS-20型鉆機(jī)，原土自然造漿護(hù)壁法鉆進(jìn)，鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高后進(jìn)行清孔，吊放鋼筋籠，放入導(dǎo)管后進(jìn)行第二次清孔，檢驗(yàn)鋼筋籠長(zhǎng)度與焊接質(zhì)量、孔底標(biāo)高、泥漿指標(biāo)等均符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求后，進(jìn)行混凝土灌注，直至到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高。鉆孔中及混凝土所排出泥漿抽入泥漿罐車(chē)運(yùn)棄。新型蓋挖法第28頁(yè)3.3.5 豎向支承體系3.3 工程應(yīng)用上海軌道交通7號(hào)線常

14、熟路車(chē)站工程H型鋼立柱采取“后插法”施工，待鉆孔灌注樁混凝土澆筑到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，將H型鋼立柱根部插入鉆孔灌注樁混凝土中，由兩臺(tái)經(jīng)緯儀分別在H型鋼X和Y軸方向定位，緩緩插入H型鋼立柱至預(yù)定標(biāo)高后，將H型鋼立柱焊接在預(yù)先在平面位置上定好位鋼板上，待鉆孔灌注樁內(nèi)混凝土到達(dá)初凝強(qiáng)度后割除定位鋼板。新型蓋挖法第29頁(yè)3.3.6 “后插法”施工H型鋼立柱樁工藝流程圖3.3 工程應(yīng)用上海軌道交通7號(hào)線常熟路車(chē)站工程新型蓋挖法第30頁(yè)3.3.7 暫時(shí)路面系統(tǒng)3.3 工程應(yīng)用上海軌道交通7號(hào)線常熟路車(chē)站工程（1）布置方式設(shè)置蓋板次梁，蓋板主梁與首道支撐合設(shè)；蓋板次梁沿基坑縱向（長(zhǎng)度方向）布置，間距3m；路面蓋板長(zhǎng)

15、軸向與次梁垂直布置。（2）路面蓋板：采取20#工字鋼拼接蓋板30001000200mm，施作鋼絲網(wǎng)水泥混凝土面層作為防滑面層3mm，實(shí)際板厚為203mm；蓋板與蓋板之間采取預(yù)留螺栓孔用螺栓連接限位；蓋板與蓋板梁之間鋪設(shè)廢舊橡膠皮帶作為減震降噪辦法。（3）蓋板次梁：采取雙拼H型鋼H4883001811mm，沿基坑縱向布置，梁長(zhǎng)79m，間距3m；加工小塊倒L型鋼與首道支撐上預(yù)留小型鋼板或鋼筋焊接對(duì)型鋼梁進(jìn)行限位處理。新型蓋挖法第31頁(yè)3.3.7 暫時(shí)路面系統(tǒng)3.3 工程應(yīng)用上海軌道交通7號(hào)線常熟路車(chē)站工程蓋板、蓋板次梁及首道支撐地鐵常熟路站暫時(shí)路面鋪設(shè)效果圖新型蓋挖法第32頁(yè)3.3.8 常熟路車(chē)站

16、北端頭井管線保護(hù)剖面圖3.3 工程應(yīng)用上海軌道交通7號(hào)線常熟路車(chē)站工程新型蓋挖法第33頁(yè)3.3.9 基坑開(kāi)挖和結(jié)構(gòu)回筑3.3 工程應(yīng)用上海軌道交通7號(hào)線常熟路車(chē)站工程基坑開(kāi)挖和結(jié)構(gòu)回筑可采取順筑和逆筑方式進(jìn)行。在鋼蓋板蓋挖工法中，可采取長(zhǎng)臂挖掘機(jī)或者伸縮臂挖掘機(jī)與坑內(nèi)小型挖掘機(jī)配合來(lái)進(jìn)行土體挖掘及取土裝車(chē)工作。這種取土方式工作效率相對(duì)較高，但其長(zhǎng)臂挖掘機(jī)所需要空間較大，這種取土方式普通應(yīng)用在取土孔較大，開(kāi)挖深度較?。ㄩ_(kāi)挖深度18m）情況。此時(shí)可利用鋼蓋板拆卸方便特點(diǎn)，擴(kuò)大取土孔，提升出土效率。新型蓋挖法第34頁(yè)3.3.9 基坑開(kāi)挖和結(jié)構(gòu)回筑3.3 工程應(yīng)用上海軌道交通7號(hào)線常熟路車(chē)站工程對(duì)于深

17、基坑，開(kāi)挖深度超出18m土方，如采取履帶吊挖機(jī)進(jìn)行垂直土方運(yùn)輸。履帶吊抓斗在抓土過(guò)程中，控制抓斗方向和定位纜風(fēng)繩不可防止會(huì)碰到鋼蓋板、已完成結(jié)構(gòu)板及鋼支撐等障礙物，影響抓斗定位，造成抓斗無(wú)法正常垂直挖土作業(yè)同時(shí)還會(huì)碰撞鋼支撐造成安全隱患。經(jīng)過(guò)利用定滑輪原理，對(duì)挖土作業(yè)設(shè)備進(jìn)行改造，在結(jié)構(gòu)下二層中板出土孔與基坑表面設(shè)置鋼絲繩和滑輪組改變履帶吊抓斗受力方向，經(jīng)過(guò)履帶吊纜風(fēng)繩上增設(shè)滑輪可很好地控制抓斗沿基坑豎直方向進(jìn)行挖土作業(yè)，處理了履帶吊挖機(jī)在小尺寸出土孔垂直運(yùn)輸土方作業(yè)難題，又防止了抓斗施工過(guò)程中對(duì)鋼支撐碰撞，確保了施工安全。新型蓋挖法第35頁(yè)3.3.10 深基坑挖土施工3.3 工程應(yīng)用上海軌道

18、交通7號(hào)線常熟路車(chē)站工程新型蓋挖法第36頁(yè)3.3.11 施工監(jiān)測(cè)3.3 工程應(yīng)用上海軌道交通7號(hào)線常熟路車(chē)站工程對(duì)基坑結(jié)構(gòu)施工期間混凝土支撐、蓋板梁、立柱隆沉情況等進(jìn)行測(cè)量，以及時(shí)和全方面地反應(yīng)它們改變情況。蓋挖法施工監(jiān)測(cè)針對(duì)常熟路車(chē)站蓋挖法實(shí)際實(shí)施進(jìn)行相關(guān)監(jiān)測(cè)，主要包含：首道支撐混凝土鋼筋應(yīng)力量測(cè)、首道混凝土支撐豎向位移量測(cè)、蓋板梁豎向位移量測(cè)、立柱隆沉量測(cè)。新型蓋挖法第37頁(yè)3.3.12 蓋板梁跨中豎向位移3.3 工程應(yīng)用上海軌道交通7號(hào)線常熟路車(chē)站工程常熟路現(xiàn)場(chǎng)所采取蓋板梁為雙拼H5003001118mm，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果，跨中最大豎向位移小于3mm，表明蓋板梁能很好滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求L/500=16mm。新型蓋挖法第38頁(yè)3.3.13 首道支撐豎向位移3.3 工程應(yīng)用上海軌道交通7號(hào)線常熟路車(chē)站工程常熟路現(xiàn)場(chǎng)所采取首道混凝土支撐為8001000mm，首道支撐跨中最大豎向位移小于3mm，表明首道支撐能很好滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求L/500=12mm。新型蓋挖法第39頁(yè)3.3.14 立柱隆沉3.3 工程應(yīng)用上海軌道交通7號(hào)線常熟路車(chē)站工程在監(jiān)測(cè)時(shí)間段內(nèi)，立柱隆沉基本上處于穩(wěn)定，保持在隆起狀態(tài)，但其改變幅值小于3mm，立柱隆沉較小，說(shuō)明因?yàn)闀簳r(shí)路面體系及結(jié)構(gòu)局部逆作部分荷載存在，造成立柱隆起受到限制，另外，也說(shuō)明采取鉆孔灌注樁基能有