条形基础盖挖逆作施工工法.docx

1、条形基础盖挖逆作施工工法条形基础盖挖逆作施工工法条形基础盖挖逆作施工工法( Y J G F 0 5 2 0 0 0 )中铁隧道局集团有限公司一、前言条形基础盖挖逆作施工工法是中铁隧道集团有限公司（原铁道部隧道工程局）在北京地铁天安门东站创造性应用的一种新颖的施工方法，它把传统的盖挖逆作法和浅埋暗挖法进行了有机的结合，创造了“中柱条形基础、条形基础边桩作周边围护结构”等一系列的新颖的结构形式，从而使工程施工所需的降水深度大幅度减少，并把工程施工对环境的干扰降至最低，同时还通过结合其他一系列施工新技术，使工程施工具有经济、高效和文明施工程度高等特点。该工法创造了“盖挖逆作法”139d 完成顶板封盖

2、、全面恢复路面的国内施工纪录。二、工法特点1.引入了“柱下条形基础承载形式”，大大改善了处于较弱承载力地层中的中柱受力状况。2.采用了“无入土深度边桩”作周边围护结构的支护形式，确保高边墙基坑稳定及结构安全。3.完善的防水体系对工程不同的部位采用了不同的防水措施和防水材料；对不同防水材料的对接、匹配和结构特殊节点的防水处理，形成了较完善的防水工艺。三、适用范围条形基础盖挖逆作施工工法适用于城市繁华地区、地层软弱、地基承载力较低条件下的大型地下工程施工。四、工艺原理及关键技术该工法结合地下工程实际，创造性地引入了在暗挖小导洞内施作的条形基础，配合这一技术，将传统“盖挖法”的钻孔桩有入土深度护壁，

3、改为人工挖孔桩施作无入土深度边桩作周边围护结构，在顶板封盖后的保护下逐层暗挖逆作完成地下一、二、三层结构，并通过把监控量测与科研、设计、施工紧密结合，实现了信息化设计、施工。其关键技术是：第 2 页5 - 2 0 0 0 1.引入下导洞柱（桩）下条形基础承载。与钻孔桩依靠单桩桩周摩阻力和柱底正应力相比，增大了柱（桩）底受力面积，极大地改善了软弱地层条件下的地基承载能力，降低了承力结构的埋深，减小了地下水对工程施工的影响，减小了附加应力，也减小了因施工引起的地面沉降。2.结合每分部施工工况进行的详细的结构受力转换分析。3.钢管柱及高边墙基坑稳定性的力学计算与特殊的节点设计。4.全封闭式外包防水设

4、计、针对工程的不同部位采用不同的防水措施和防水材料以及独特的特殊节点处理工艺。5.钢管柱节点精确定位、地模技术、边墙模板台车等综合配套施工技术。6.施工全过程的监控量测。五、工艺流程及操作要点1.工艺流程（1）第一次围挡，开挖2m（3m）施工小竖井，贯通基础小隧道；铺设防水板、绑扎基础钢筋、浇灌基础钢筋混凝土。（2）间隔施0.8m 边桩，同时开挖1.5m 中柱竖井。（3）固定调平中柱基板，施作柱销，下放钢管柱、灌注钢筋混凝土，钢管柱周边填砂充实，边桩立模，下放钢筋笼，灌注钢筋混凝土。（4）柱帽施作。布设圈梁、顶纵梁、顶板钢筋笼，浇注顶板钢筋混凝土；同时施工东南出入口。（5）恢复路面。首层开挖并

5、网喷混凝土护壁。（6）第二次围挡。首层结构浇注钢筋混凝土，站厅层开挖，网喷混凝土护壁，灌注基础筋混凝土。（7）站厅结构浇注钢筋混凝土，站台层开挖；坑壁网喷混凝土支护。（8）站台层结构浇注混凝土，建筑装修及设备安装。结合以上施工流程绘制的施工工序见图1。第 3 页5 - 2 0 0 0 2.部分单项施工技术操作要点（1）地模。第 4 页5 - 2 0 0 0 1）基面处理。基面开挖成形，蛙式打夯机夯实，密实度不低于85%；检查基面标高及平整度。2）底板地模施工。在基面铺一层0.02m 厚的砂层，面一层砖，挂线抹平，并在每跨板中间再抹三条水平砂浆带，之后铺设l2.5 水泥砂浆，厚度0.025m，用

6、3m 水平刮板刮平，吸浆后压光。3）纵梁地模施工。在纵梁沟槽两侧各砌一道24 砖墙，砖墙内侧抹0.025m 厚水泥砂浆。沟槽底部同底板地模做法。纵梁在两钢管柱的中间部分为空心，此处砌一方墩，周边砌12 砖墙，中间填土夯实。典型断面地模结构见图2。4）涂脱模剂。地模检查合格后，待砂浆强度达到要求时涂刷脱模剂。脱模剂按配合比配制，涂刷均匀；未干时，勿上人踩踏。（2）钢管柱的精确定位。1）施工准备。贯通条形基础小隧道；小隧道中线、高程平差及调整。2）安设基板。在中柱的隧道两边壁上放样出中线及水平，固定并调平基板；把基板下的锚固板筋与条形基础钢筋绑扎并灌注混凝土。3）吊装钢管柱，在地面放样出基板中心；

7、用起吊设备下放钢管柱至基板，精确调整，焊接固定于基板；钢管柱上部地面精确定位；灌注钢管柱混凝土，并固定锚固钢筋笼于钢管柱混凝土顶部；绑扎预留钢筋笼与顶板钢筋并灌注混凝土。（3）其他单项施工技术工艺流程如施工降水、人工挖孔桩。浅埋暗挖和侧墙混凝土浇筑等，可参照有关工法。结合天安门东站情况，施工操作要点如下：1）人工挖孔桩施工。多桩孔同时成孔，应采取间隔挖孔方法，以减少水的渗透和上体滑移。桩的垂直度和直径，应每段检查，发现偏差，随时纠正。第 5 页5 - 2 0 0 0 遇塌孔时，一般采取在塌方处砌砖外模配适量69mm 间距150mm 钢筋，再支钢内模灌筑混凝土护壁。挖深达3m 后，开始设置照明和

8、通风设施。2）暗挖小导洞施工。“控制导洞施工对地层的扰动、减少导洞施工阶段引起的地层沉降”是制定施工技术措施的主要出发点。主要施工技术措施有：加强地层改良工作，具体包括：a.降水作业使底部空隙率有所增大，为增大地基基础承载力、减少基底的压缩变形，对导洞底进行了全范围的注浆加固。b.在砂、卵石地段，把注浆范围扩大到拱部的掌子面，以防止开挖面的坍塌，并控制来自隧道纵向的地层损失及支护前的因为应力释放而产生的松弛变形。采用超短台阶施工。导洞施工采用超短台阶，使支护结构尽快封闭，以减少台阶即拱脚处的基础压缩变形并有效地控制地层的松弛变形。加强上层与支护结构问的回填注浆。土层与支护结构间不严格密贴，进行

9、回填注浆处理可以有效地消除因上层与支护结构间存在着缝隙而产生的地层损失。回填注浆采用带有微膨胀性的超细水泥。调整作业工序。从理论分析及工程实践可知，不同的作业工序对地层产生的扰动及引起的地表下沉差异较大。为此，在进行有限元模拟分析的基础上，把原定的导洞同步开挖改为分步开挖，错开距离约为2D（D 为导洞开挖净起的地表下沉差异较大。为此，在进行有限元模拟分析的基础上，把原定的导洞同步开挖改为分步开挖，错开距离约为2D（D 为导洞开挖净跨）。进行严密的监控量测工作。在小导洞施工阶段进行严密的监控量测也是信息化设计的主要手段。实测结果表明：小导洞施工引起的最终地表下沉为21mm，基本控制在允许范围内。

10、3）钢管柱制作、运输及精确定位。确保加工质量及加工精度。钢管柱安装要严格按编号、节次顺序安装。钢管柱与条基通过柱脚钢板连接，施工时可用几块柱脚加劲板定位钢管柱。钢管柱定位后，上下端0.5m 范围内混凝土封口，中段固定，钢管柱外壁与桩孔间用砂及豆石回填密实后灌筑混凝土。管内混凝上采用连续抛落无振捣浇筑，对石子粒径、水灰比和坍落度进行严格控制，并掺入适量微膨胀剂。对于已施工完毕的管中混凝土，如发现有不密实的部位，可采用钻孔压浆法补强，检查灌浆完毕后所有小孔均应补焊封孔。4）高边墙基坑施工。第 6 页5 - 2 0 0 0 基坑开挖过程中要做好基坑排水，挖至标高后要设集水坑，及时排出坑内积水，确保开

11、挖过程中的土体和基底干燥。在基底标高以上0.3m 的土方，需人工开挖，防止超挖扰动原状土，影响地基承载力。四条条形基础之间增设横梁，防止边桩侧向位移。对支护边桩的土体维护与加固，采用“钢插管C20 网喷混凝土（0.1m）”支护。对基坑底部的地层进行注浆加固改良。及时封闭基坑底部。5）侧墙混凝土及施工缝的浇筑。侧墙混凝土采用侧墙混凝土衬砌台车，台车模板刚度及平面挠度符合要求。边墙施工缝下部继续浇筑混凝土时，采用微膨胀补偿收缩型混凝土，为浇筑密实间隔作假牛腿，待混凝土硬化后凿除。六、机县配备该工法所需机具配备见表1。表1 机具配备序 号 项 目 规格型号 数 量 备 注1 电动葫芦 5t-30m

12、6 备用2 台2 喷浆机 转子IV 6 备用2 台3 空压机 20m3 24 半载机 ZL-40 25 输送泵 2 其中备用1 台6 迭落式搅拌机 11kW 3 备用1 台7 强制式搅拌机 120kW 28 发电机 2 备用9 搅拌站 2 座 备用1 座 委外10 混凝土罐车 12 辆 备用2 台 委外11 边墙衬砌台车 2 套 组装12 蛙式打夯机 413 注浆泵 6 备用2 台14 潜水泵 1815 砂浆搅拌机 2第 7 页5 - 2 0 0 0 七、劳力组织高峰期劳力安排见表2。表2 劳力组织班 组 工区人数 工区人数 备 注开挖班 303 303 每工区两个面、三班制钢筋班 402 4

13、02 每工区两个面、两班制木工班 402 402 每工区两个面、两班制机修所 202 202 两班制其 他 20 20八、质量标准1.人工挖孔桩。人工挖孔桩允许偏差见表3。表3 人工挖孔桩允许偏差序 号 项 目 允许偏差1 桩孔位中心线 10mm2 桩孔径 10mm3 桩垂直底 3L（L 挖孔桩深度）4 护壁混凝土厚度 30mm2地模。地模允许偏差见表4。表4 地模允许偏差序 号 项 目 允许偏差 检测频率 检测方法1 厚度 10mm 1 点/100m2 钢尺2 平整度 5mm 1 点/20m 靠尺3 底板梁中线标高 5mm 1 点/20m 水平仪4 梁槽宽度 +20-0mm 1 点/20m

14、钢尺3.钢管桩制作安装。钢管制作允许偏差、钢管柱吊装允许偏差见表5、表6。第 8 页5 - 2 0 0 0 表5 钢管制作允许偏差序号 项 目 示 意 图 允 许 值1 纵向弯曲FL/100f10mm2 椭圆度f/D3/1003 长端不平度f/D=1/1500f0.3mm表6 钢管柱吊装允许偏差序 号 检查项目 允许偏差1 立柱中心线和基础中心线 5mm2 立柱顶面标高和设计标高 0 mm-20 mm3 立柱顶面不平度 5mm4 各柱之间的距离 间距的1/10005 各立柱不垂直度 长度的1/1000，最大不大于15mm6 各立柱上下两平面相应对角线差 长度的1/1000，最大不大于20 mm

15、九、施工安全措施1.人身安全措施。（1） 加强施工安全管理和安全教育，严格遵守各项安全生产规章制度。（2） 挖孔桩施工中吊斗必须用软质橡胶制品，且装土高度必须低于吊斗边缘。（3） 龙门架架设应牢固可靠，基础埋深应不小于1m，并应灌注混凝土。（4） 注意保护地下文物和地下管线，施工中遇到不明情况时，应及时与有关单位联系，不第 9 页5 - 2 0 0 0 得自行处理。2.机、电安全措施。（1）各种机械、电器的操作者必须持证上岗，非操作司机和机电器操作者，严禁擅自动用机电设备。（2）严格按规程要求作业，严禁违章。（3）通风设备要有专人负责，开始时要有信号联络。（4）斗车运行要有信号联络。3.结构安

16、全措施。（1）坚持量测指导施工，量测数据及图表，应及时反馈到有关部门以便调整施工。（2）竖井开施作小导洞横通道时，必须在通道位置之上设置圈梁，并加强注浆及锚固，确保结构安全。其他安全措施参见“浅埋暗挖工法”及“盖挖逆作工法”。十、效益分析条形基础盖挖逆作施工工法的成功实践，为我国在城市繁华地段修建大型地下构筑物开创了新的思路，结合北京地铁天安门东站的工程实例作分析如下：1.社会效益。（1）条形基础盖挖逆作施工法施工大大减少了对城市路面的占用时间，最大限度降低了对环境的干扰，保证了市容美观。（2）大东站因组织合理，创造了139d 全面恢复路面的施工纪录，并保证了长安街的交通畅通，具有巨大的社会效

17、益。（3）改“钻孔灌注桩”为“人工挖孔桩”，避免了大型机械噪音和泥浆污染。（4）条形基础盖挖逆作法在天东站的应用为以后其他类似工程总结了经验，提供了大量技术数据和宝贵资料，可供决策参考。2.经济效益。（1）采用“条形基础、无入土深度短桩”作周边围护结构，减少降水深度约6m，节省降水费用200 万元。（2）由于技术先进、方法合理，在施工时大规模地应用了地模技术，与“明挖顺作法”满堂红脚手架、组合钢模相比，节省费用87 万元。（3）避免了大型机械的使用，充分发挥小型机械的机动性能，节省大型机械进出场费、施工降效费及设备闲置费约56 万元。（4）围护结构取消了剪力筋，使防水卷材得以满铺，防水可靠，施

18、工简便，直接节省第 10 页5 - 2 0 0 0 50 万元；同时与其他地铁站横向比较，减少因渗漏水造成的后期堵漏、修复费用约80 万元。（5）本工法创造了顶板封盖。全面恢复路面139d 的国内施工新纪录。若从经济上讲，效益也是巨大的。明挖法施工将使机动车增加停车3 次，根据调查资料，长安街车流为10.5 万辆d，每停车一次损失0.23 元，按18 个月工期计算，则损失为：105O003（1830-139）0.2329052450 元，即2905 万元。以上节省费用共计3385 万元。十一、应用实例本工法应用于北京地铁天安门东站施工，该站位于北京地铁复兴门八王坟线上，地处天安门广场东侧、历史

19、博物馆北侧、长安街下，是“复八”线上的一座大型地铁车站。该车站采用三跨两柱三层箱形结构形式，地下一层为自行车停车场（现已改为商业开发区），二层为站厅层，三层为站台层。车站总长为218.3m，高15.25m，宽25.8m，主要实物工作量示于表7.车站结构上覆上层厚度为1.0-1.8m。表7 地铁天安门东站主要工程数量汇总表项目 土方开挖 喷混凝土 模筑混凝土 钢管柱 钢支撑 钢筋制安 防水层 注浆数量 110900m3 5400m3 23400m3 497t 410t 4140t 22700m2 4630m3地质勘探资料表明：地铁天安门东站位于永安河冲洪积扇的脊部地带，均为第四系地层，主要地层类

20、别为：杂填土、砂粘上、亚粘土和圆砾土等。主要含水层为圆砾土层，渗透系数120-200m/d。该工程于1993 年11 月27 日开工，1994 年4 月12 日完成顶板封盖，1995 年12 月25 日完成主体结构，1999 年9 月29 日完成装修并交付运营。条形基础盖挖逆作法在北京地铁天安门东站应用的结果表明，该方法是安全的、可靠的，也比较经济。深基坑环梁支护和部分地下工程逆作施工工法第 1 页号： Y J G F 0 3 - 2 0 0 0 深基坑环梁支护和部分地下工程逆作施工工法( Y J G F 0 3 2 0 0 0 )天津一建建筑工程有限公司一、引言近年来，国内深基础工程的支护技

21、术发展很快，不断推陈出新。天津一建建筑工程有限公司在软土地基基础支护技术方面做了长期、大量、深入的研究，已取得了多项科技成果和专利发明。如“深基坑环梁护壁工艺”、“自撑式双排抗浮桩护壁工艺”，以及“工程桩与基坑支护结构联合支挡工艺”等。在降低施工操作难度方面，尤其是在降低支护工程造价及提高支护结构整体稳定性安全性等方面取得了显著成效。但通过在天津国际大厦、澳东大厦、交通指挥中心等深基坑支护工程实践中，我们发现，支护工程尤其水平支撑结构，在基础结构施工时，每施工一层工程结构前要拆除一层水平支撑，影响基础结构的正常施工，而且支护工程的拆除量较大，投资也较大。对于基坑平面面积愈大，深度愈大的工程，拆

22、除量和投资就更大。为解决这一问题，天津一建建筑工程有限公司研究出一种基于保证工程结构质量基础上的更加经济。高效。安全的支护工艺深基环梁支护和部分地下工程逆作法施工工法。二、本工法的特点和运用范围1.本工法的特点此工艺的特点有以下三点：（1）占用的场地很小，适用于毗邻建筑物多而近，且周围施工地界极其狭窄的工程。（2）水平支撑结构在支护作用完成后不需要拆除，并成为永久结构的一部分，可大幅降低工程造价，缩短施工工期。（3）水平支撑结构由上向下逆向施工，且基坑中央留有足够大的空间，使主要竖向工程结构可以正向施工，保证工程的整体内在质量。（4）工期短，造价低廉。2.适用范围凡是同时具有以下特点的工程均可

23、采用本工法。第 2 页号： Y J G F 0 3 - 2 0 0 0 （1）基础结构必须是桩箱基础。（2）基础防水采用混凝土结构主体防水。（3）工程毗邻建筑物多而近。（4）周边地界狭窄的工程。三、支护原理1.概述一般而言，在深基础支护技术中，均在非水平工程结构标高位置处设置水平支撑，因此每当工程结构施工至水平支撑附近时，就必须拆除这道水平支撑。这将使得工程的工序繁琐，而且造成大量工程材料浪费。本工法则大胆的将水平支撑设置于水平工程结构标高位置处，且水平支撑结构的设计必须满足所覆盖部分的水平工程结构使用功能的要求。换言之，利用部分水平工程结构的一部分替代水平支撑结构。与前者不同的是，当基础结构

24、施工至水平支撑的标高位置时，不需要拆除水平支撑，只要将水平支撑之外的水平工程结构按照正常顺序施工完毕即可。特别是水平支撑中央留有足够的空间，使主楼基础结构能正向施工，从而保证工程结构的整体质量。这是一种不同于“逆施施工工艺”的一种更加经济、简便且安全可靠的支护新工艺。采用本工法必须与建筑结构设计相结合，以便得到建筑结构设计单位的认可和支持。2.竖向支护结构竖向支护结构可采用支护桩（灌注桩）或地下连续墙。（1）采用支护桩（灌注桩）时，支护桩必须连续封闭，设置于基础结构外侧。其中部分支护桩可以利用部分工程桩代替，具体代替方法可按照工程桩代替护壁桩深基础支护工法（TYJGF 03796）。（2）采用

25、地下连续墙时，可利用地下连续墙代替部分或全部基础外围结构，地下连续墙的构造设计与施工应符合建筑基坑支护技术规程（JGJ 1209）的规定。3.水平工程结构的利用基础结构中，负一层以及负一层以下的各层结构的群房部分，基础底板除外，均可被利用作为水平支护结构，施工时由上向下逆向施工。基坑中央留有足够的空间，保证基础结构由基础底板向上正向施工。（1）基坑中央六社孔洞的原则。在一个平面内开的孔越小，在孔周围的集中应力则越小。我们希望在利用工程结构代替水平支护结构时，将圆孔开深越小越好，以获得较好的受力效果，这将造成大部分竖向结构包括主要的即主楼部分的受力结构不能由下向上连续施工，只能分层采取逆施法，必

26、定会影响主楼结构的整体受力性。因此，孔洞最小的界限应该保证主体基础结构的完整性，并且能够连续正向施工。第 3 页号： Y J G F 0 3 - 2 0 0 0 （2）孔洞边缘施工缝的留设与加固。孔洞边缘施工缝的留设应该符合混凝上结构工程施工及验收规范（GB 502042）的要求。根据规范留设的施工缝，在平面呈锯齿状。然而，这样留设的不光滑的孔洞边缘，容易因结构边缘应力分布不均匀而产生破坏裂缝，因此必须在孔洞边缘设置钢筋混凝上环梁或格构式钢筋混凝上环梁。格构式钢筋混凝土环梁是由小截面钢筋混凝土梁组合而成环状受力结构，适用于直径大于60m 的环状受力结构。（3）水平结构与竖向结构结合部的设计。水

27、平结构与竖向结构结合部的连接方法直接影响两结构之间的传力效果。实践证明，采用钢筋混凝土边梁连接水平结构与竖向结构的方法，传力效果好，结构稳固可靠。具体构造方法，当竖向结构是地下连续墙时，则在地下连续墙的相应位置留设凹槽，并沿地下连续墙与水平结构的连接处设置连续封闭的钢筋混凝上边梁。当竖向结构为支护桩（灌注桩）时，则在相应设置钢筋混凝土桩顶帽梁或桩腰边梁，并在帽梁或边梁与基础结构外墙相交的位置，分别向上和向下生出墙根，以利于基础结构施工时能和工程结构很好的结合在一起。如图1（a）所示。（4）垂直支撑的设置。水平支撑结构的自重较大，而且跨度也很大，承受水平荷载时，容易失稳而破坏。因此必须设置足够的

28、垂直支撑。垂直支撑可采用刚格构柱，上端锚固在支撑结构内，下端锚固在工程桩或支撑桩内，如图1（b）所示。（5）基础结构防水。采用“逆支正施施工工艺”时，基础外围结构与竖向支护结构相互连接在一起，不具备做基础外防水的施工条件，因此基础结构防水必须采用混凝土结构主体防水。4.水平结构的设计第 4 页号： Y J G F 0 3 - 2 0 0 0 对于这样一个复杂的受力结构进行受力分析，仅仅采用一般的简化力学模型和方法时，其结果往往比较保守，而且精确度也不高，容易造成支护工程投资的增加。因此，必须采用一种较为精确的受力分析方法，实践证明，采用启明星4.0 版本的基坑支护结构分析软件所分析的结果较为精

29、确。该软件是采用有限元法对整个结构的受力进行分析。依据这一结果进行环梁及其他辅助支撑梁的设计和配筋。另外，利用工程结构代替水平支撑结构必须取得结构设计单位的同意，并对于被利用作为水平支撑的工程结构进行受力验算，增加必撑梁的设计和配筋。另外，利用工程结构代替水平支撑结构必须取得结构设计单位的同意，并对于被利用作为水平支撑的工程结构进行受力验算，增加必要的受力筋或结构截面。四、施工要点1.地下连续墙的施工地下连续墙的施工，包括钢筋制作、焊接，混凝土浇注，垂直度控制，墙段连接，以及地下连续墙与水平支撑连接结点的预埋件施工必须符合建筑基坑支护技术规程（JGJ 12099）的规定。必须保证地下连续墙的良

30、好防水性能，保证预埋件的位置准确。2.防水工程基坑降水采用封闭式内降水，根据不同的土质、地下水位等情况，做相应的基坑涌水量计算，确定降水系统的降水方法和设备数量，确保降水工程可靠、经济、高效。3.土方工程土方开挖必须根据基坑的平面形状，以及水平支撑系统的设计荷载和受力特性，制定科学、安全、高效的施工方法。并严格按照预先制定的方案进行施工，要分层均匀的开挖土方，均匀的释放坑边土体荷载，避免局部荷载完全释放，使支护结构的局部受到突变集中荷裁，从而造成支护结构突然破坏，给工程带来不必要的经济损失。另外，基坑边缘的堆载以及动载（如过往载重车辆、起重机等）必须符合设计要求，避免因超载引起的支护结构破坏。4.结构洞口如果水平支撑结构必须为地下车库出入口、楼梯洞口、电梯井筒等结构预留洞口时，需采取必要的加固措施。一般有两种方法，第一种方法，当孔洞尺寸较小时，则沿洞口边缘设置钢筋混凝土边梁；第二种方法，当孔洞尺寸较大时，若只设置钢筋混凝土边梁，则边梁的截面需要作得很大，很不经济，因此可采取钢筋混凝上边梁与钢筋混凝土对撑相互结合的