技术开发项目立项建议报批书2圆环支撑修改3.docx
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技术开发项目立项建议报批书2圆环支撑修改3
技术开发项目立项建议报批书（SBC技16）
上海宝冶建设有限公司
技术开发项目立项建议报批书
项目名称：
钢筋混凝土圆环桁架支撑系统在深基坑围护工程施工应用研究
项目类别：
技术开发
编制人：
陈政
项目单位项目负责人（签字）：
项目承担单位（盖章）：
特种分公司
上海宝冶建设有限公司技术开发主管部门制定
目录
一、立项背景、技术开发后的应用价值3
二、该项目的国内外现状6
三、项目开发的主要关键技术、创新点7
四、该项目要研究的内容8
五、开发费用分析10
六、项目实施进度计划12
七、组织结构及课题组成员12
八、研究攻关目标13
九、开发预期市场、经济效益分析13
十、项目开发资源、技术能力分析14
十一、项目执行的标准15
十二、项目技术性能指标15
一、立项背景、技术开发后的应用价值
1、深基坑施工的发展状况
由于城市化的快速发展，城市人口超饱和，地上土地资源已极其有限甚至没有余地，建筑空间拥挤和城市绿地减少，导致我国的高层建筑如雨后春笋，拔地而起，据不完全统计，到目前仅上海市16层以上的高楼达到了4000多幢。
为了节省土地、充分利用地下空间，高层建筑基础本身要求有一定的埋置深度，高层建筑的停车场、设备间、储藏库等也都设在地下，从而使基坑深度增加：
在国外,圆形基坑的深度已达到74M（日本），直径最大的达98M（日本），而非圆形基坑的深度已达到地下9层（法国）。
在国内，基坑的平面尺寸与深度也在不断增加，比如金茂大厦其地下室开挖面积近2万平方米，基坑周长570米，开挖深度19．65米，土方量达到了32万立方米（主体建筑地上88层，地下3层，高420.5米，占地面积23611平方米）；又比如环球金融中心地下３层，一般开挖深度18米中部电梯井深坑开挖深度约26米（大楼地上１０１层，建筑主体高度达到４９２米）。
基坑的深度主要取决于地下室的层数，一般一层地下室的基坑深度大致为－（4～6）M；二层地下室的基坑深度为－（8～9）M；三层地下室的基坑深度为－（11～12）M；四层地下室的基坑深度为－（14～18）M，目前国内高层建筑最深的地下室基坑为六层，深度－26.2M。
从发展趋势看，我国正在建设的高层建筑越来越高，同时向地下发展越来越深，这些已建和在建的高层建筑的基坑深度已逐渐由6m、8m发展至10m、20m以上。
并且密集的建筑群、大深度的基坑、周围复杂的地下设施都给基坑施工带来一定的难度，城市中深基坑工程常处于密集的既有建筑物、道路桥梁、地下管线、地铁隧道或人防工程的近旁，虽属临时性工程，但其技术复杂性却远甚于永久性的基础结构或上部结构，稍有不慎，不仅将危及基坑本身安全，而且会殃及临近的建构筑物、道路桥梁和各种地下设施，造成巨大损失。
这对基坑工程提出了严峻的挑战。
2、深基坑支撑系统的分类及其优缺点
一般情况下，超高建筑的基坑支撑采用支撑系统分两类：
基坑内支撑和基坑外拉锚（在大中城市中由于地理条件的限制，基坑外拉锚不常用）。
目前支护结构的内支撑常用的有钢结构支撑和钢筋混凝土结构支撑两类。
钢结构支撑多用圆钢管和H型钢。
为减少挡墙的变形，用钢结构支撑时可用液压千斤顶施加预顶力。
钢结构支撑其优点：
在安装和拆除时施工方便，可周转使用，支撑中可施加预应力，还可通过调整轴力有效地控制挡墙的变形。
缺点：
钢结构支撑施工工艺要求较高，如节点和支撑结构处理不当、施工支撑不及时不准确，就会造成基坑失稳；
钢筋混凝土结构支撑又可分为地下连续墙基础、桁架支撑系统等。
地下连续墙基础其优点：
刚度大，既挡土、又挡水，施工时无振动，噪音低，可用于任何土质，还可用于逆筑法施工。
其缺点：
成本高，施工技术较复杂，需配备专用设备，施工中用的泥浆要妥善处理，否则有一定的污染性。
桁架支撑系统又可分为矩形网状支撑和圆环支撑，矩形网状支撑施工速度快，但和圆环支撑相比有如下缺点：
不是轴向受压力，变形性能不佳，整个结构工程量较大，拆除量也大，支护结构总体费用较其他体系也高，出土速度也较慢。
3、圆环桁架支撑系统的优点
当城市中深基坑工程常处于密集的既有建筑物、道路桥梁、地下管线、地铁隧道或人防工程的近旁时，从安全与进度角度考虑最好采用圆形桁架支撑系统，因为该该体系是一个空间体系，将坑侧水平推力通过围檩、边桁架和环梁转化为环梁的轴向受压力，变形性能优异，整体刚度好，整个结构工程量较小，拆除量也小，支护结构总体费用较其他体系可降低20%～30%。
4、圆形桁架支撑系统技术开发对宝冶建设公司的意义
纵观支撑系统的发展状况来看，圆形桁架支撑系统发展比较晚，其优越性还有待于通过分析和时间去进一步发现，特种分公司甚至整个宝冶建设虽然进行过深基坑施工作业，比如宝钢工程某项目，仅限于大开挖施工。
但采用桁架支撑系统应该说是第一次，因此通过目前我们施工的燃气大厦工程现场实际对该项目的圆环支撑及其采用留岛开挖土方进行技术研究，对我公司的技术储备是相当必要的，对我公司进驻该市场可以增加该方面的技术核心竞争力。
5、拟开发项目的工程概况
上海临港燃气大厦，位于上海市南汇区临港新城中心区一环带内，规划WSW-Al-81地块。
北至规划SG-6路，西至环湖西二路，南至SG-5路。
用地面积约6180m2，总建筑面积26695m2。
地上部分由a、b、c三个区组成，地下部分均为二层地下室。
a区为九层框架结构，屋面结构标高38.650m；b区为二～六层框架结构,屋面结构标高26.050m；c区为二层框架结构,屋面结构标高10.450m。
地下一层结构板面标高为-5.200m，地下二层结构板面标高为-9.100m。
本工程室外地坪绝对标高为4.300m,±0.00相当于绝对标高4.750m。
基坑开挖深度9.6～10.5m，局部集水井、电梯井落深区开挖11m～12.7m。
根据本工程岩土勘察报告显示本地块各土层主要特征参数分别如下：
层号
土层名称
厚度（m）
重度（γ）
固结快剪
孔隙比（e）
渗透系数（20℃）
C（kpa）
φ（ο）
Kv（cm/s）
Kh（cm/s）
①1
素填土
1.05
①3
冲填土
1.67
17.9
15.0
16.0
1.053
2.66e-05
4.85e-05
②3
砂质粉土
12.48
18.7
6.0
32.0
0.837
9.06e-04
1.03e-03
④
淤泥质粘土
4.3
17.0
11.0
11.5
1.364
1.75e-07
2.58e-07
⑤
灰色粉质粘土
8.92
17.6
16.0
15.0
1.162
1.93e-07
2.78e-07
⑦1
砂质粉土
19.0
7.0
32.0
0.763
根据地质资料显示，基坑位于以饱和的粉性土为主的冲填土及砂质粉土中，容易在地下动水条件下产生流砂现象。
地下水属潜水类型，主要补给来源为大气降水，水位随季节变化而变化，通过勘察实测水位埋深为1.5～1.8m。
二、该项目的国内外现状
1、目前国内用圆环支撑处理深基坑主要代表
（1）上海环球金融中心：
该工程内接圆直径为100米的圆形围护体系，且开挖最大深度接近26米，在2004年6月30日至2005年3月28日期间，总历时14个月；
（2）浙江嘉兴某深基坑：
该工程内接长、宽分别为87米及82米，整个基坑近似正方形。
基坑开挖深度在10.85米～12.45米之间，采用排桩+1道圆形环梁支撑体系，内圆半径R=41.05米。
（3）绿洲中环中心工程深基坑：
该工程直径为210m的深坑中采用钢筋混凝土圆形水平支撑。
该工程于05年施工，06年获上海市“科技进步奖”。
2、目前国外用圆环支撑处理深基坑现状
国外暂无相关资料。
三、项目开发的主要关键技术、创新点
1、深基坑圆环桁架支撑系统内土方开挖技术
由于该深基坑采用了圆环桁架支撑系统，致使基坑中间无支撑网盖，提供了80%以上的大空间，因此大型挖土机械设备特别是运输车辆可直接进入坑内进行大规模土方挖运。
我们拟采用立体开挖方式，具体表现在：
（1）为了便于运输车辆的进出，立面采用分层中心岛留土的方式开挖，即先挖基坑周边（支撑系统范围）的土方，便于施工各层圆环桁架支撑系统，最后挖出中心岛的土方，中心岛土方通过两座栈桥运出；
（2）平面按照分段、对称（对角）、均匀的平衡原则进行，可以防止维护桩受力不均匀而变形。
该土方开挖方法的应用节省了传统坑内运土（塔吊或履带吊）的费用，缩短了工期，保证了质量和安全。
2、深基坑圆形桁架支撑系统安全的动态监测技术
该体系是一个空间体系，将坑侧水平推力通过围檩、边桁架和环梁转化为环梁的轴向受压力，变形性能优异，整体刚度好。
该系统虽然有如此优越性，但对我们公司来说还是一个比较新颖的技术，为保证周边建筑、管线及围护支撑结构的安全和稳定，我们采取对周边环境及围护本体进行周期较长的全方位、立体、多点监测方案，如对围护桩进行水平、垂直位移、支撑轴力、支撑结构立柱隆沉、坑内外地下水位以及临近建筑物垂直位移、地下管线垂直水平位移、基坑外地表垂直位移监测等。
四、该项目要研究的内容
该技术开发项目本着“利用自有资源，自行开发，部分外委”的原则，主要针对特种分公司上海临港燃气大厦项目深基坑圆环支撑施工要点。
要研究的内容主要有：
1、与传统支撑系统进行对比研究，验证其优越性
深基坑传统支撑系统一般采用矩形网状支撑，这样不但增加了支持系统整个结构工程量，拆除量也大，相应的支护结构总体费用较其他体系也高，而且传统支撑系统基坑开挖难度增大（需要采用特殊设备如塔吊或履带吊以及长臂挖机），出土速度也较慢。
另外传统支撑系统变形性能不一定优异，整体刚度也不一定好。
因此就质量、进度、成本等方面对采用圆环支撑和与以前常规支撑施工就其进度、成本进行比较，对其经济效益进行量化，进而验证其优越性。
2、通过对立体开挖方法进行分析，验证其合理性和安全性
在深基坑圆形桁架支撑系统这个特定的环境和条件下，采用立体开挖方式特别是中间留岛方式，涉及到留岛土方对基坑底有无影响的问题，比如留岛土方在自身重量和其他荷载情况下（本工程留岛土方高度达到7.8米），是否会下沉进而挤压坑底周边土体，以致对基坑维护结构产生破坏影响，所以需要对坑底承压水头的稳定安全系数进行验算；同时涉及到留岛土方放坡问题，因此在施工过程中，既要考虑岛屿顶部便于运输车辆出入的最小面积，又要考虑岛屿边坡稳定性问题，所以需要经过对不同坡度进行稳定性验算，以便找出最佳坡度。
3、通过动态监测的数据验证基坑的安全性
制定周边环境及围护本体进行周期较长的全方位、立体、多点监测方案，如对围护桩进行水平、垂直位移、支撑轴力、支撑结构立柱隆沉、坑内外地下水位以及临近建筑物垂直位移、地下管线垂直水平位移、基坑外地表垂直位移监测等。
保证在在深基坑圆形桁架支撑系统这个特定的环境和条件下的施工安全性。
五、开发费用分析
本项目开发费用预计在353800元，包括设计费、材料费、图书资料费、调整费、人工费、监测费等。
具体如下：
（一）研发活动直接消耗的材料、燃料和动力费用。
主要表现为技术开发所用材料费：
支撑砼：
100立方×443元/立方=44300元；
支撑钢筋：
20吨×4475元/吨=89500元，小计133800元人民币。
（二）企业在职研发人员的工资、奖金、津贴、补贴、社会保险费、住房公积金等人工费用以及外聘研发人员的劳务费用。
企业在职研发人员的工资、奖金、津贴、补贴、社会保险费、住房公积金等人工费用：
3000元（平均）/月.人×6人×6=108000元人民币。
（三）用于研发活动的仪器、设备、房屋等固定资产的折旧费或租赁费以及相关固定资产的运行维护、维修等费用。
该项费用暂估3000元人民币。
（四）用于研发活动的软件、专利权、非专利技术等无形资产的摊销费用。
该项费用没有发生。
（五）用于中间试验和产品试制的模具、工艺装备开发及制造费,设备调整及检验费,样品、样机及一般测试手段购置费,试制产品的检验费等。
该项费用暂估2000元人民币。
（六）研发成果的论证、评审、验收、评估以及知识产权的申请费、注册费、代理费等费用。
该项费用暂估5000元人民币。
（七）通过外包、合作研发等方式,委托其他单位、个人或者与之合作进行研发而支付的费用。
主要表现为监测费用，暂估10万元人民币。
（八）与研发活动直接相关的其他费用,包括技术图书资料费、资料翻译费、差旅费、办公费、外事费、研发人员培训费、培养费、专家咨询费、高新科技研发保险费用等。
该项费用暂估2000元人民币。
各项费用如下表：
项目名称
钢筋混凝土圆环桁架支撑系统在深基坑围护工程施工应用研究
项目费用
计划总额（元）
353800
项目费用主要组成部分
研发活动直接消耗的材料、燃料和动力费用（元）
133800
企业在职研发人员的工资、奖金、津贴、补贴、社会保险费、住房公积金等人工费用以及外聘研发人员的劳务费用（元）；
108000
用于研发活动的仪器、设备、房屋等固定资产的折旧费或租赁费以及相关固定资产的运行维护、维修等费用（元）
3000
用于研发活动的软件、专利权、非专利技术等无形资产的摊销费用（元）
0
用于中间试验和产品试制的模具、工艺装备开发及制造费,设备调整及检验费,样品、样机及一般测试手段购置费,试制产品的检验费等（元）
2000
研发成果的论证、评审、验收、评估以及知识产权的申请费、注册费、代理费等费用（元）；
5000
通过外包、合作研发等方式（监测）,委托其他单位、个人或者与之合作进行研发而支付的费用（元）
100000
与研发活动直接相关的其他费用,包括技术图书资料费、资料翻译费、会议费、差旅费、办公费、外事费、研发人员培训费、培养费、专家咨询费、高新科技研发保险费用等（元）
2000
合计∑（元）
353800
六、项目实施进度计划
1、2009.5.1～6.10查找资料，立项研究；
2、6.11～8.30施工、研究、监测阶段；
3、9.1～9.30数据收集、整理阶段；
4、10.1～10.30分析、论证阶段；
5、11月份出具研究成果。
七、组织结构及课题组成员
本次技术开发特种公司非常重视，公司由副总工程师陈光明担任该技术开发项目总指挥，公司质量技术部及地基处理专业技术人员参与研发，项目部由项目经理殷玉担任项目总负责人，项目总工程师陈政负责项目具体实施，施工员、技术员、测量员及检测人员等组成项目研发小组。
具体情况见下表：
钢筋混凝土圆环桁架支撑系统在深基坑围护工程施工应用
研究技术开发研究小组人员一览表
序号
姓名
职务
职称
负责内容
备注
一、分公司主要组成人员
1
陈光明
副总工程师
高级工程师
副总指挥
2
杨大鹏
经营部部长
工程师
技术顾问
3
李家宏
经营部副部长
工程师
技术顾问
4
朱献文
质量技术部部长
工程师
质量负责
5
黄美俊
质量技术部
工程师
技术负责
二、项目部主要人员
6
殷玉
项目经理
工程师
项目总负责
7
陈政
项目总工
工程师
项目技术负责
8
王威
技术员
助理工程师
项目技术安排
9
葛万斌
质量员
助理工程师
项目质量安排
10
徐军
安全员
助理工程师
项目安全安排
11
张克林
施工员
助理工程师
项目施工安排
八、研究攻关目标
本次技术开发研究攻关的主要目标是：
通过该技术开发，将得到一整套城市中心地带高层建筑深基坑圆环形支撑的施工理论和施工方法；将制定与之相应的企业技术施工规范，积累一定的深基坑圆环形支撑施工经验；开拓建设公司在高层建筑领域的施工市场。
九、开发预期市场、经济效益分析
众所周知，目前国内外各大、中城市中心地带寸土寸金，地面可供开发的场地很少，势必向地下发展，而拟建建筑物旁边高楼林立、管线众多，因此深基坑施工技术其市场是相当乐观。
这样也就对在带有地下室结构的拟建建筑物深基坑施工带来了挑战，谁掌握了不同环境深基坑关键技术谁就有可能在该市场脱颖而出，并且立于不败之地。
就深基坑土方开挖留岛技术方面考虑，工期提前，其经济效益也是比较可观的。
十、项目开发资源、技术能力分析
1、人力技术资源
本开发项目由特种分公司牵头，分公司上海临港燃气大厦工程项目部承担。
公司层面由副总工程师领导，相关部门的技术人员共同参与研发；项目部现有工程师2人，助理工程师8人，也包括乐技术、质量、工程、安全、材料、预算、财务、人力等相关专业，熟练操作工8人以一批经验丰富的技术工人。
曾经开发过“钢渣在处理高速公路软基的应用研究”、“淤泥质地基吹填围海大堤地基处理与分级加载技术”和“真空-堆载联合预压在处理北环高速公路软基的应用研究”等项目。
2、开发人力分析
课题组成员共11人，包括公司高层、公司职能部门相关人员，项目部管理人员、工长、工人等，职称有高级工程师、工程师、助理工程师操作工等。
组织结构合理，大部分人员都有一定的技术开发经验，能够保证开发项目的顺利完成。
3、开发资金保障资源分析
开发资金方面，由特种分公司划拨给项目部一定数量的启动资金。
外单位委托加工方面，付款可以半年或一年期进行结算。
在开发过程中需要其他方面的资金，可以在特种分公司技术开发资金中申请领用。
4、项目开发后使用该技术能力
特种分公司长期进行地基处理施工，本工程的技术人员及操作人员参与过公司多个地基处理的工程项目，经验丰富。
通过本次技术研发，使项目技术人员熟练掌握并运用该项技术，为公司锻炼和培养一批深基坑施工的专业技术人才，更为建设公司在高层、超高层建筑施工市场发挥作用。
十一、项目执行的标准
本技术开发主要执行的标准主要参考如下：
上海市工程建设规范《地基基础设计规范》（DGJ08-11-1999）
上海市工程建设规范《基坑工程设计规程》（DGJ08-61-97）
中华人民共和国国家标准《工程测量规范》（GB50026-2007）
中华人民共和国行业标准《城市测量规范》（CJJ8-99）
中华人民共和国行业标准《建筑变形测量规程》（JGJ/T8-97）等。
十二、项目技术性能指标
1.监测精度
各监测项目精度如下表：
序号
监测项目
精度要求
备注
1
沉降测量
±0.5mm
2
水平位移
±0.5mm
3
测斜
±0.5mm
4
地下水位
±10mm
5
支撑轴力
±1℅F.S
2.监测频率
根据《上海基坑工程施工规程》（SZ－08－2000）中提出的基坑监测时间间隔表要求，监测工作自始至终要与施工的进度相结合，监测频率应满足施工工况的要求。
监测频率详见后表，并可及时依现场实际施工需要进行调整。
表中所述监测频率指分段施工影响范围内的监测项目。
施工程序
监测安装程序
监测频率
围护搅拌桩施工前
周边管线监测
测3次为初始值
围护搅拌桩
周边管线监测
1次/1天
开挖第一层土，做第一道支撑时
测斜孔、立柱桩、水位孔、支撑轴力安装并测出初始值
1次/2天
开挖第二层土时，做支撑第二道支撑时
周边管线、测斜孔、立柱桩、水位孔、支撑轴力
1次/1天
开挖第三层土时，
各监测点
1次/1天
大底板扎钢筋及浇捣时
各监测点
1次/1天
浇好底板后
各监测点
1次/2天
拆第二道支撑时
各监测点
2次/1天
拆第一道支撑时
各监测点
2次/1天
地下结构施工±0结束
各监测点
1次/周
±0施工结束后10天
各监测点
1次/周
周边管线监测工作全部结束后10天内提交加监测竣工报告
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