第六章盖挖法.

1第六章盖挖法李慎刚东北大学土木工程研究所26.1概述盖挖法1、盖挖法概念CoverandCutMethod盖挖法最早在20世纪60年代用于西班牙马德里城市隧道，随后在很多城市的隧道建造中被采用。盖挖法是由地面向下开挖至一定深度后，将顶部封闭，其余的下部工程在封闭的顶盖下进行施工。2、适用条件在场地开阔、建筑物稀少、交通及周围环境允许的地区，优先采用施工速度快、造价较低的明挖法。在不允许较长时间占用地面交通道路的情况下，采用盖挖法施工。3盖挖法适用于松散的地质条件下及隧道处于地下水位线以上时；当隧道处于地下水位线以下时，需附加施工排水设施。3、盖挖法的优缺点：优点：只在短时间内封闭地面的交通，盖板建好后，后继的开挖作业不受地面条件的限制；开挖对邻近建筑物影响较小，隧道结构可延伸到地下水位以下，适用于覆盖高度较小的隧道以及城市隧道。缺点：盖板上不允许留下过多的竖井，故后继开挖的土方需要采用水平运输；工期较长，作业空间较小，和基坑开挖、支挡开挖相比费用较高。44、盖挖法的分类盖挖类型（按主体结构的施工顺序）盖挖顺作法盖挖逆作法盖挖半逆作法盖挖顺作与逆作组合盖挖与暗挖法组合盖挖与盾构组合56.2盖挖顺作法1、盖挖顺作法（BottomUpMethod）是于现有道路上，按所需宽度，由地表面完成挡土结构后，以定型的预制标准覆盖结构（包括纵、横梁和路面板）置于挡土结构上维持交通，往下反复进行开挖和加设横撑，直至设计标高。依序由下而上建筑主体结构和防水措施，回填土并恢复管线路或埋设新的管线路。最后，视需要拆除挡土结构的外露部分及恢复道路。62、盖挖顺作法的围护结构盖挖顺做法主要依赖坚固的挡土结构，根据现场条件、地下水位高低、开挖深度以及周围建筑物的临近程度，可以选择钢筋混凝土钻（挖）孔灌注桩或地下连续墙。对于饱和的软弱地层，应以刚度大、止水性能好的地下连续墙为首选方案。(1)挡土结构6.2盖挖顺作法7开挖宽度很大时，为缩短横撑的自由长度，防止横撑失稳并承受横撑倾斜时产生的垂直分力以及行驶于覆盖结构上的车辆荷载和吊挂于覆盖结构上的管线重量，经常需要在建造挡土结构的同时建造中间柱以支撑横撑。中间桩柱可以是钢筋混凝土的钻孔灌注桩，也可以采用预制的打入桩（钢或钢筋混凝土桩）。（2）中间柱6.2盖挖顺作法2、盖挖顺作法的围护结构8中间桩柱一般为临时性结构，在主体结构完成时将其拆除。为了增加中间桩柱的承载力或减少其入土深度，可以采用底部扩孔桩或挤扩桩。（3）覆盖结构定型的预制覆盖结构一般由型钢纵、横梁和钢-混凝土复合路面板组成。路面板通常厚200mm，宽300～500mm、长1500～2000mm。6.2盖挖顺作法2、盖挖顺作法的围护结构9106.3盖挖逆作法1、逆作法原理1935年日本首次提出逆作法工艺概念，后在美国、英国、德国、法国等国家应用。先沿建筑物地下室轴线或周围施工地下连续墙或其他支护结构，同时建筑物内部的有关位置浇筑或打下中间支承桩和柱，作为施工期间于底板封底之前承受上部结构自重和施工荷载的支撑。然后施工地面一层的梁板楼面结构，作为地下连续墙刚度很大的支撑，随后逐层向下开挖土方和浇筑各层地下结构，直至底板封底。同时，由于地面一层的楼面结构已完成，为上部结构施工创造了条件，所以可以同时向上逐层进行地上结构的施工。如此地面上、下同时进行施工，直至工程结束。11国外采用逆作法施工的典型工程世界最大的地下街——日本东京八重州地下街，共三层，建筑面积7万平方米；最深的地下街——莫斯科切尔坦沃住宅小区地下商业街，深达70~100m；最大的地下体育中心——挪威奥斯陆市A区地下体育中心；战时可掩蔽7500人；最高的地下综合体——德国慕尼黑卡尔斯广场综合体，共六层，一层为人行道和商业区、二层为仓库和地铁站厅，三层、四层为停车场，五层、六层为地铁站台和铁道。2、逆作法的应用6.3盖挖逆作法12国内采用逆作法施工的典型工程城市工程名称地下层数逆作施工方法上海恒积大厦4全逆作福州世界金龙大厦3.5半逆作广州好世界大厦3全逆作广州国际银行中心4全逆作天津百货大楼4半逆作天津紫京花园3全逆作深圳地王大厦4半逆作上海城市航站楼3全逆作135000kv地下变电站开挖深度33.5米采用地下连续墙，直径130米，墙厚1.2m，深度57.5米。14上海500kV世博变电站位于上海市静安区雕塑公园内，是国内首座500kV全地下变电站，开挖深度33.5米，地下主体结构采用框架剪力墙结构，基坑维护采用地下连续墙，直径130米，墙厚1.2m，深度57.5米。作为国内首座500kV全地下变电站建设和管理，涉及到地表、地层和工程规划、设计、施工、监测及维护等大量资料、文档、图纸的存储、查询和有效利用的问题，为此，需要针对500kV世博变电站的特点，从变电站工程全生命周期角度出发，建立一个集成、高效和全面的数字化世博变电站系统。工程简介15上海世博500kV全地下变电站采用逆作法施工，总体步骤如下：1）地下连续墙成槽6）上覆土回填2）地下连续墙浇筑7）开挖中间土体，架设支撑3）桩基施工8）中间层主体结构浇筑4）开挖上覆土体9）开挖最后一层土5）顶板浇筑10）底板浇筑，拆除支撑1620世纪50年代意大利米兰地铁站首先采用逆作法施工，欧洲和日本许多地铁站采用这种方法。1965年到1989年德国慕尼黑地铁共建车站57座，其中采用逆作法施工的有20座。我国上海陕西南路站、常熟路站、黄陂路站、三山街等站，北京复八线天安门东站、永安里站、大北窑站以及广州、天津、深圳等地铁站，都采用了逆作法施工。逆作法在地铁施工中的应用2、逆作法原理及应用173、逆作法适用范围和条件1.开挖地点接近重要结构物时；2.有强大土压和其他水平力作用，用一般挡土支撑不稳定，而需要强度和刚度都很大的支撑时；3.开挖深度大，开挖或修筑主体结构需要较长时间，特别需要保证施工安全时；4.因进度上的原因，需要在底板施工前修筑顶板，以便进行上部回填和开放路面时。适用条件逆作法常用于埋藏较深的地下(基础)工程的施工，可适用于各类土层条件，包括饱和含水的软土地层，尤其适用于城市密集建筑物街区的地下(基础)工程施工。如地下厂房、地下车库、高层建筑下的深基础、地下贮库、地下变电站、地铁车站等工程。适用范围6.3盖挖逆作法18逆作法施工步骤和作业流程逆作法施工步骤194、逆作法的分类（1）全逆作法：利用地下各层钢筋混凝土肋形楼板对四周围护结构形成水平支撑。楼盖混凝土为整体浇筑，然后在其下掏土，通过楼盖中的预留孔洞向外运土并向下运入建筑材料。（2）半逆作法：利用地下各层钢筋混凝土肋形楼板中先期浇筑的交叉格形肋梁，对围护结构形成框格式水平支撑，待土方开挖完成后再二次浇筑肋形楼板。（3）分层逆作法：此方法主要是针对四周围护结构，是采用分层逆作，不是先一次整体施工完成。分层逆作四周的围护结构是采用土钉墙。6.3盖挖逆作法201.按基础外围面积，先施工周围的支护结构，支护体系采用地下连续墙或排桩支护，排桩采用冲孔桩、钻孔桩或挖孔桩等。2.按设计图施工中间支撑柱和基础，若有地下水可以做降水处理后再施工。（钢管柱或者型钢柱，外包混凝土）3.利用地下室一层的土方夯实修正后做地模，浇灌地下室±0.0层的层顶钢筋混凝土的梁和板，并在此层预留出挖土方的出土洞若干个。5、全逆作法施工步骤和作业流程6.3盖挖逆作法21注意降水预留挖土方的出土洞若干个224.进行地下室一层土方的推土、挖土和运土到室外卸土区5.进行地下室二层梁板混凝土的浇筑，同样要在楼板中预留出土洞6.进行地下室二层的土方开挖、外运。23预留挖土方的出土洞若干个247.进行地下室三层的梁板混凝土的浇筑，同样要在楼板中预留出土洞8.进行地下室三层的土方外运9.进行地下室底板混凝土的浇筑注意：各个工序中要预埋或预留出逆作法施工的特殊预埋件和预留孔25预留挖土方的出土洞若干个26全逆作法工艺流程施工地下连续墙浇筑或打下中间支撑挖土至地下室一层顶板标高浇筑地下首层顶板挖土至地下室下一层顶板标高浇筑下一层顶板上部结构施工……27北京地铁4号线动物园车站北京地铁4号线动物园车站为3层3跨岛式站台车站。车站总长189.9m,标准段总宽20.9m,底板埋深约29.0m。车站主体采用盖挖逆作法施工,即在地面以下、地铁车站的埋深范围内,首先在车站范围中间位置设置支撑桩(柱)承担结构自重和施工及运营过程中的荷载,然后自上至下依次施工车站各层结构,将各层楼板作为基坑的横向支撑,并借助其水平刚度和抗压强度保证基坑的稳定。􀀁􀀁该站区所处地层由上至下依次为人工堆积层、新近沉积层、粉细砂、卵石圆砾层、粉质黏土层、卵石圆砾层、粉质黏土层、卵石圆砾层。2829图5.13盖挖顺作与逆作组合施工30图5.14盖挖与暗挖组合施工316、半逆作法施工步骤1.沿地下室四周作维护排桩或地下连续墙2.开挖地下室土方，但保留边跨土方不开挖，形成对维护桩（墙）的临时支撑；3.作地下室柱子基础；4.作地下室柱子；5.浇筑地下室顶盖混凝土，并与四周围护桩（墙）结合形成水平支撑；6.挖除地下室四周的保留土方；7.浇筑底板混凝土和侧墙混凝土，完成地下结构施工。与逆作法最大的区别为施工完顶板之后，向下开挖之底部设计高程，然后顺做。与顺做法区别为覆盖结构不是临时性盖板。321.先施工中间支撑柱（或临时支撑柱）及基础，并在基坑四周也施工若干个支撑柱（或临时支撑柱）及基础；2.沿基坑四周5~8m先进行土方开挖；3.筑地下一层土钉墙，并进行喷锚网施工；4.在土钉墙面上作防水层；5.利用地模或其他支模方法浇筑地下室顶层楼板，要求四周顶紧土钉墙，并在楼板上预留出取土洞，在楼板与侧墙连接处一定要预留浇筑侧墙混凝土的浇灌孔；6.全面开挖地下室一层土方；7.浇筑地下室一层四周侧墙混凝土；8.沿基坑四周5~8m进行地下室二层的土方开挖；9.筑地下室二层土钉墙，并进行喷锚网施工；10.重复4~5步骤进行侧墙浇筑混凝土和土方开挖等，继续往下进行作业，但为了使楼板与侧墙连接紧密，从第二层开始楼板四周边缘增加一根钢筋混凝土的反梁。11.若地下室仅两层，则浇筑底板混凝土，然后浇筑地下两层的侧墙混凝土和叠合柱子的外包混凝土等。分层逆作法施工7、338、盖挖逆作法的特点优点水平位移小；结构板作为基坑开挖的支撑，节省了临时支撑；缩短占道时间，减少对地面干扰；受外界气候影响小。缺点出土不方便；墙柱施工接头多，需进行防水处理；工效低，速度慢；结构框架形成之前，中间立柱能够承受的上部荷载有限。34部分或全部占用地面分条施工维持部分交通夜间施工白天恢复交通9、施工期间的地面处理3510、围护结构按支护体形式分柱(桩)墙结构地下连续墙(软弱土层多采用连续墙)按围护结构与内衬墙受力方式分分离式结构(防水好)复合结构(防水差)3611、中间柱中间柱在结构框构形成前是承受竖向载的主要受力构件，能减少板的应力。盖挖顺作法大多采用在永久柱两侧单独设置临时柱，而盖挖逆作法多使临时柱与永久柱合二为一。临时柱通常采用钢管柱或H形钢柱。柱下基础可采用桩基和条基。桩基多采用灌注桩。条基用于地质条件较好的地段，可通过暗挖小隧道来完成。3712、土方挖运土方挖运是控制逆作法施工进度的关键工序，开挖方案还直接影响模板型式及侧墙水平位移的大小。根据基坑的空间和地质条件，可选择人工或小型挖掘机挖运。盖挖法施工的土方，由明、挖两部分组成。条件许可时，应尽可能增加明挖土方量。利用土模浇筑顶板，而在软弱土层，按要求架设支撑，立模浇筑顶板。38课后思考题理解盖挖顺作法、逆作法、半逆作法的施工步骤及三者间的区别。