第三章新型蓋挖法《城市地下空間建設(shè)新技術(shù)》二

城市地下空間建設(shè)新技術(shù)2016年7月全國注冊土木工程師（巖土）繼續(xù)教育必修教材胡春林教授，博士，注冊巖土工程師電話QQ：1031895815E-mail：hu1961@126.com武漢理工大學(xué)教授，指導(dǎo)了82位研究生科研：基金項目、大壩、高邊坡、高鐵、海洋工程工程結(jié)構(gòu)檢測公司：監(jiān)測、鑒定、搶險、加固設(shè)計公司：房屋糾傾，抗滑雙排樁，基坑支護(hù)武漢巖土工程學(xué)會秘書長、副理事長，學(xué)術(shù)交流設(shè)計施工方案論證咨詢，深基礎(chǔ)、樁、高邊坡、洞1.1概述1.2技術(shù)介紹1.3工程應(yīng)用1.4總結(jié)第3章新型蓋挖法1.1概述蓋挖法：借助基坑的第一道混凝土支撐，于其上架設(shè)H型鋼梁，并在H型鋼梁上架設(shè)可拆卸的鋼蓋板，可供車輛行走，鋼路面可及時拆卸，滿足運(yùn)輸?shù)囊?。突出特點(diǎn)：將蓋板體系與基坑的支撐體系相結(jié)合的設(shè)計施工理念，結(jié)合相應(yīng)的臨時路面體系的施工來保障交通以及施工的順利進(jìn)行?；靖拍?.1概述蓋挖法：是一種暗挖法，結(jié)構(gòu)自下而上順做（開挖，支撐，底板，柱梁板…結(jié)構(gòu)頂板）；逆作法：樁柱體系、框架體系、梁板體系、剪力墻等自上而下施工。(樁柱，頂板，首層梁…結(jié)構(gòu)底板)與逆作法區(qū)別1.2技術(shù)介紹1.2.1新型蓋挖法施工流程（1）施工北側(cè)地連墻、中間立柱及基底土體加固。南側(cè)保持交通運(yùn)行。（2）恢復(fù)北側(cè)交通，施工南側(cè)地連墻、基底土體加固；（3）開挖南側(cè)基坑土體，構(gòu)建南側(cè)臨時路面體系支承結(jié)構(gòu)（首道支撐），鋪設(shè)蓋板梁、蓋板；（4）恢復(fù)南側(cè)交通，開挖北側(cè)基坑土體，構(gòu)建北側(cè)臨時路面體系。圍護(hù)階段：分幅施工。1.2技術(shù)介紹1.2.1新型蓋挖法施工流程交通組織：維持既有道路的半幅通行功能第一階段：西側(cè)開挖東側(cè)交通第二階段：中間開挖，兩側(cè)交通第三階段：東側(cè)開挖,西側(cè)交通1.2技術(shù)介紹1.2.1新型蓋挖法施工流程注意事項：1）如果施工場地較大，無需翻交分幅開挖；

2）如需局部占用部分蓋板區(qū)域，則局部封交，打開蓋板進(jìn)行出土；

3）當(dāng)開挖區(qū)域過寬，土方運(yùn)距過長時，可多幅開挖；1.2技術(shù)介紹1.2技術(shù)介紹1.2技術(shù)介紹1.2.1新型蓋挖法施工流程主要施工階段：圍護(hù)施工階段立柱樁施工階段蓋板施工階段土方開挖/支撐階段結(jié)構(gòu)回筑階段路面恢復(fù)階段（1）首道撐選型。鋼筋混凝土支撐：剛度大，變形小，與圍護(hù)體剛性連接，整體性能好；施工周期較長，施工效率較低。型鋼支撐：施工速度快，效率高，能迅速形成框架體系并安裝蓋板，快速恢復(fù)道路交通；鋼構(gòu)件剛度較小，對圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移控制、承載體系的穩(wěn)定性較為不利。1.2技術(shù)介紹1.2.2水平支撐體系設(shè)計1.2技術(shù)介紹1.2.2水平支撐體系系設(shè)計（2）首道撐設(shè)計。首道支撐承受受豎向荷載，又承受圍護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)的水平推力。首道支撐同時時承受次梁傳傳遞的豎向荷荷載和圍護(hù)墻墻變形產(chǎn)生的的軸力。按彎壓混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)進(jìn)行設(shè)計，最大設(shè)計載載荷下的撓度度應(yīng)小于L/500。1.2技術(shù)介紹1.2.2水平支撐體系系設(shè)計（3）水平支撐設(shè)計立柱之間以及及立柱和圍護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)之間的的差異沉降，會對首道支支撐的彎矩、、變形產(chǎn)生影影響。差異沉降對首首道支撐的內(nèi)內(nèi)力和變形都都是不利的，從應(yīng)力角度度看，兩個立立柱同時發(fā)生生差異沉降時時的應(yīng)力狀態(tài)態(tài)優(yōu)于只有一一個立柱發(fā)生生差異沉降時時的應(yīng)力狀態(tài)態(tài)。1.2技術(shù)介紹1.2技術(shù)介紹1.2技術(shù)介紹1.2.3臨時路面體系設(shè)計涵蓋范圍：臨時路面體系的設(shè)設(shè)計包括蓋板以及蓋板梁的設(shè)計設(shè)計基本原則：標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化，，低造價，可重復(fù)復(fù)利用?；舅悸罚嚎紤]到蓋板的可重重復(fù)利用性及承載載能力，推薦采用用型鋼拼裝而成的鋼蓋板，其其蓋板材料來源簡簡單，無需特殊工工藝加工，制作簡簡單，承載力可靠靠，耐久性遠(yuǎn)比鋼鋼筋混凝土蓋板要要高，可重復(fù)利用用多次，且在報廢廢后亦能回收利用。型鋼拼接蓋板結(jié)構(gòu)構(gòu)形式示意圖1.2技術(shù)介紹1.2技術(shù)介紹1.2技術(shù)介紹1.2.3臨時路面體系設(shè)計計為利于安裝及通用用性，蓋板設(shè)計成成標(biāo)準(zhǔn)化尺寸的蓋蓋板，及一些其他他尺寸滿足一定模模數(shù)的蓋板。蓋挖挖法中，考慮蓋板板標(biāo)準(zhǔn)平面尺寸為3000mm×1000mm，其他附屬蓋板尺尺寸為2000mm×1000mm，1000mm×1000mm，從而可以滿足各各種鋪設(shè)要求。對鋼蓋板進(jìn)行試驗測試，以建立一套標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)化、模式化的蓋蓋板，其制作、安安裝需要滿足一定定的檢驗控制標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，以求構(gòu)筑的臨臨時路面能達(dá)到一一般城市交通路面面的正常要求，保保障路面交通的順順暢通行。（1）蓋板設(shè)計：1.2技術(shù)介紹1.2技術(shù)介紹1.2技術(shù)介紹1.2.3臨時路面體系設(shè)計計（1）蓋板設(shè)計：采用的蓋板的規(guī)格格主要分兩種：3000mm×1000mm×200mm；2000mm×1000mm×200mm；鋼材質(zhì)選用Q235－A；采用5根H型鋼并排對焊而成，其端部用鋼鋼板補(bǔ)強(qiáng)蓋板表面鋪設(shè)一層層鋼絲網(wǎng)，并澆筑一層3cm厚的纖維混凝土層層作為蓋板防滑面層。1.2技術(shù)介紹1.2技術(shù)介紹1.2技術(shù)介紹1.2.3臨時路面體系設(shè)計計（1）蓋板設(shè)計：為增加車輛通行的的舒適性以及減小噪噪聲等問題，需要考慮慮臨時路面體系的的減震降噪等構(gòu)造設(shè)計。一般般考慮在蓋板四個個角點(diǎn)處設(shè)置減震震橡膠墊來降低車車輛通行時的噪音音。蓋板在鋪設(shè)時時應(yīng)嚴(yán)格控制相鄰鄰蓋板間高差，控控制標(biāo)準(zhǔn)為相鄰高高差<3mm。1.2技術(shù)介紹1.2技術(shù)介紹1.2技術(shù)介紹1.2.3臨時路面體系設(shè)設(shè)計（2）蓋板梁設(shè)計：：蓋板梁采用標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)化、模數(shù)化的的構(gòu)件，一般采采用H型鋼，可采用雙雙拼H型鋼作為蓋板梁梁，亦可采用單單品H型鋼梁作為蓋板板梁。1.2技術(shù)介紹1.2技術(shù)介紹1.2技術(shù)介紹1.2.4管線保護(hù)技術(shù)在蓋挖法中，由由于考慮到首道支撐采用鋼筋混凝土土梁，而該梁所所在位置與管線線位置比較接近近，可以考慮將其作為管管線懸吊及擱置置的支承結(jié)構(gòu)，因此，在綜合合考慮不同管線線，不同要求的的前提下，可考考慮將管線原位位懸吊或擱置保保護(hù)1.2技術(shù)介紹1.2技術(shù)介紹1.2技術(shù)介紹1.2.4管線保護(hù)技術(shù)管線懸吊保護(hù)流流程：第一步：路面蓋蓋板施工→開挖挖→設(shè)置懸吊梁梁1.2技術(shù)介紹1.2技術(shù)介紹1.2技術(shù)介紹1.2.1管線保護(hù)技術(shù)管線懸吊保護(hù)流流程：第二步：開挖→→設(shè)置鋼板?橡橡膠板?懸吊螺螺栓1.2技術(shù)介紹1.2技術(shù)介紹1.2技術(shù)介紹1.2.4管線保護(hù)技術(shù)管線懸吊保護(hù)流流程：第三步：設(shè)置拉緊螺絲（（固定）→設(shè)置置防振裝置→開開挖支撐1.2技術(shù)介紹1.2技術(shù)介紹1.2技術(shù)介紹1.2.5鋼支撐復(fù)加軸力力技術(shù)鋼支撐軸力復(fù)加加系統(tǒng)示意圖針對上海主要采采用圓鋼支撐的現(xiàn)狀，研研究出一套可用用于上海基坑工工程和其他工程程的鋼支撐復(fù)加加軸力裝置，包包括1型鋼法蘭轉(zhuǎn)接頭頭、2外套筒、3內(nèi)置作動器、4軸力計、5內(nèi)置支架、6油壓伺服器、7軸力監(jiān)測儀等幾幾個主要部分。。1.2技術(shù)介紹1.2技術(shù)介紹1.2技術(shù)介紹1.2.5鋼支撐復(fù)加軸力力技術(shù)系統(tǒng)的應(yīng)用能消消除初始安裝構(gòu)構(gòu)件與結(jié)構(gòu)之間間的間隙的影響響，亦能在施工工過程中全程監(jiān)控軸力的變化，并根據(jù)據(jù)軸力和變形的的變化情況對支支撐軸力進(jìn)行適適時加載或卸載。系統(tǒng)的應(yīng)用能能更有效的控制制軸力并由此控控制基坑變形，，使得基坑開挖挖對周圍環(huán)境的的影響降到最小小。1.3.1工程概況上海軌道交通7號線常熟路車站站位于常熟路南南端，與淮海中中路上的1號線常熟路車站站形成L形換乘。4個出入口位于延延慶路、五原路路及淮海路上。。周圍多為商鋪鋪及多層住宅樓樓，其中局部距距常熟路203號市級重點(diǎn)保護(hù)護(hù)建筑物僅3m左右；二號出入入口和換乘通道道相接，緊鄰淮淮海大樓，周圍圍地下管線眾多多。1.3工程應(yīng)用——上海軌道交通7號線常熟路車站1.3.1工程概況車站為地下三層層島式車站，車車站主體為雙柱柱三跨結(jié)構(gòu)。車車站結(jié)構(gòu)長157.2m，標(biāo)準(zhǔn)段寬22.8m，站臺寬度12m。頂板覆土厚度度約4.736m，標(biāo)準(zhǔn)段基坑開挖深度約24.3m，端頭井基坑開開挖深度約25.9m。1.3工程應(yīng)用——上海軌道交通7號線常熟路車站站1.3.2近鄰環(huán)境在車站結(jié)構(gòu)的南側(cè)，有運(yùn)營中的上上海軌道交通1號線；基坑的東側(cè)有賽華公寓、淮淮海大樓、以及及賽華公寓與淮淮海大樓之間的的一幢獨(dú)立別墅墅；在基坑的西側(cè)有外貿(mào)局工藝品品常熟路住宅樓樓、中波海運(yùn)公公司職工住宅三三號樓和二號樓樓、上海市疾病病預(yù)防控制中心心三號樓等建（（構(gòu)）筑物，周邊環(huán)境要求非非常嚴(yán)格。1.3工程應(yīng)用——上海軌道交通7號線常熟路車站站1.3.3交通及管線常熟路是上海市市中心的一條重要南北交通道路，為減小地地鐵車站施工隊隊交通的影響和和控制鄰近建筑筑物及地下管線的沉降，車站工工程采用新型蓋蓋挖法技術(shù)。另有多條市政管管線：基坑南側(cè)側(cè)主要有Φ1200雨水管、Φ300和Φ500煤氣管；基坑北側(cè)主要要有Φ400雨水管、Φ300上水管及Φ150煤氣管及通信電纜等管線。1.3工程應(yīng)用——上海軌道交通7號線常熟路車站站1.3.4技術(shù)應(yīng)用情況常熟路地鐵車站站新型蓋挖法施施工流程：交通組織：按照“借一還一”的原則進(jìn)行組組織。主要分為為三個階段：第一個階段：主要進(jìn)行現(xiàn)狀常常熟路以西的圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)及19軸以北B軸西側(cè)的頂圈梁梁及首道混凝土支撐撐、鋼蓋板施工和南南端頭井井基坑開開挖和結(jié)結(jié)構(gòu)回筑筑。因此此常熟路路基本保保持交通通現(xiàn)狀雙雙向4機(jī)動車道道通行能能力，常常熟路禁禁止非機(jī)機(jī)動車通通行；第二階段段：主要進(jìn)行行主體基基坑?xùn)|側(cè)剩余地下連續(xù)續(xù)墻施工、北北區(qū)段基基坑開挖挖和結(jié)構(gòu)構(gòu)回筑和和南端頭頭井段剩剩余部分分結(jié)構(gòu)回回筑。本本階段將將常熟路路翻交到到基坑西西側(cè)，14軸以北常常熟路部部分機(jī)動動車道路路在鋼路路面蓋板板上通行行，14軸以南常常熟路部部分機(jī)動動車道路路在西側(cè)側(cè)基坑外外通行；；第三階段段：主要進(jìn)行行西側(cè)2個出入口口和兩組組風(fēng)井施施工，以以及剩余余的換乘乘通道施施工。1.3工程應(yīng)用用上海軌道道交通7號線常熟熟路車站站1.3.4技術(shù)應(yīng)用用情況常熟路地地鐵車站站新型蓋蓋挖法施施工流程程——標(biāo)準(zhǔn)段臨臨時路面面以下的的基坑開開挖及結(jié)結(jié)構(gòu)回作作流程1.3工程應(yīng)用用——上海軌道道交通7號線常熟熟路車站站1.3.4技術(shù)應(yīng)用用情況水平支撐撐體系首道支撐撐采用鋼筋筋混凝土土800××1000mm，兼作蓋蓋板主梁梁，間距7～9m；采用鋼支支撐結(jié)合合樓板局局部逆作作的方式式，鋼支支撐采用用?609圓鋼撐，，水平間間距2.2～3.6m，豎向間間距根據(jù)據(jù)中板逆逆作采取取換撐方方式。1.3工程應(yīng)用用——上海軌道道交通7號線常熟熟路車站站1.3.4技術(shù)應(yīng)用用情況豎向支撐撐體系：：鉆孔灌灌注樁+H型鋼立柱柱立柱樁采采用1000mm鉆孔灌注注樁；立柱采用用H型鋼H458×413×30×50mm立柱縱向向間距與與首道支支撐間距距一致7～9m立柱橫向向標(biāo)準(zhǔn)段段分為三三跨兩柱柱，立柱柱間距為為5.8m。1.3工程應(yīng)用用——上海軌道道交通7號線常熟熟路車站站1.3.4技術(shù)應(yīng)用用情況臨時路面面系統(tǒng)（1）布置方方式：設(shè)置蓋板次梁梁，蓋板板主梁與首道支支撐合設(shè)設(shè)；蓋板板次梁沿沿基坑縱縱向（長長度方向向）布置置，間距3m；路面蓋蓋板長軸軸向與次次梁垂直直布置。。（2）路面蓋蓋板：采用20#工字鋼拼拼接蓋板板3000×1000××200mm，施作鋼鋼絲網(wǎng)水水泥混凝凝土面層層作為防防滑面層層3mm，實際板板厚為203mm；蓋板與與蓋板之之間采用用預(yù)留螺螺栓孔用用螺栓連連接限位位；蓋板板與蓋板板梁之間間鋪設(shè)廢廢舊橡膠膠皮帶作作為減震震降噪措措施。1.3工程應(yīng)用用——上海軌道道交通7號線常熟熟路車站站1.3.4技術(shù)應(yīng)用用情況臨時路面面系統(tǒng)（3）蓋板次次梁：采用雙拼拼H型鋼H488×300×18×11mm，沿基坑坑縱向布布置，梁梁長7～9m，間距3m；加工小小塊倒L型鋼與首首道支撐撐上預(yù)留留小型鋼鋼板或鋼鋼筋焊接接對型鋼鋼梁進(jìn)行行限位處處理。1.3工程應(yīng)用用——上海軌道道交通7號線常熟熟路車站站1.3.4技術(shù)應(yīng)用用情況基坑開挖挖和結(jié)構(gòu)構(gòu)回筑基坑開挖挖和結(jié)構(gòu)構(gòu)回筑可可采用順筑和逆逆筑方式進(jìn)行行。在鋼鋼蓋板蓋蓋挖工法法中，可可采用長臂挖掘掘機(jī)或者伸縮縮臂挖掘機(jī)與坑內(nèi)小小型挖掘掘機(jī)的配配合來進(jìn)進(jìn)行土體挖掘掘及取土土裝車工作。這這種取土土方式工工作效率率相對較較高，但但其長臂臂挖掘機(jī)機(jī)所需要要的空間間較大，，這種取取土方式式一般應(yīng)應(yīng)用在取取土孔較較大，開開挖深度度較小（（開挖深深度<18m）的情況況。此時時可利用用鋼蓋板拆拆卸方便便的特點(diǎn)，，擴(kuò)大取取土孔，，提高出出土效率率。1.3工程應(yīng)用用——上海軌道道交通7號線常熟熟路車站站1.3.4技術(shù)應(yīng)用用情況基坑開挖挖和結(jié)構(gòu)構(gòu)回筑對于開挖挖深度超超過18m的土方，，采用履帶吊抓抓斗開挖。為防止抓抓斗碰撞支撐，對對挖土作作業(yè)設(shè)備備進(jìn)行改改造