地下工程施工蓋挖法施工

1、地下工程蓋挖法施工,1、在城市中，不能長期中斷交通的道路下修建地下建筑；先修路面，恢復(fù)交通，在頂板的保護(hù)下修地下建筑；2、埋置較淺<3.0m；3、適用于軟土地區(qū)、復(fù)雜形狀、大平面、大深度的地下工程。4、不能使用大型機(jī)械，周邊狀況苛刻，對環(huán)境要求高。5、工期較長，作業(yè)空間較小，和基坑開挖、支擋開挖相比較貴。,蓋挖法工法概述,地下工程蓋挖法施工,,,,,,蓋挖順作法工法過程示意,地下工程蓋挖法施工,,一、蓋挖法結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算

2、,2、設(shè)計(jì)與計(jì)算 蓋挖法的設(shè)計(jì)與計(jì)算中，中間立柱在施工中具有相當(dāng)?shù)闹匾?，立柱的設(shè)計(jì)與計(jì)算成為蓋挖法設(shè)計(jì)與計(jì)算的主要內(nèi)容。 其它可參考支擋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算。,1、設(shè)計(jì)內(nèi)容與原則內(nèi)容：圍護(hù)結(jié)構(gòu)、立柱系統(tǒng)、挖土方案、頂板與隔板系 統(tǒng)、降水方案、主體結(jié)構(gòu)等。原則： 安全、 經(jīng)濟(jì)、 可靠、 實(shí)用、 簡便。,一、蓋挖法結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算,（1）立柱位置的設(shè)置

3、 立柱位置的設(shè)置，是蓋挖法設(shè)計(jì)的先導(dǎo)，應(yīng)以經(jīng)濟(jì)性、合理性為原則，綜合考慮與結(jié)構(gòu)本體柱相一致、材料性質(zhì)、斷面形狀和尺寸、型鋼用量、鋼筋用量和配置、受力安全性、接口處理等。 一般方法見下圖。,一、蓋挖法結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算,一、蓋挖法結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算,（2）立柱負(fù)擔(dān)荷載的計(jì)算 考慮立柱所承擔(dān)面積的恒載＋活載（施工堆積荷載），按施工進(jìn)度，荷載增加的不同階段（地上和地下）分別計(jì)算。求出各施工階段對立柱所受最大荷載值，作為立柱

4、設(shè)計(jì)時的負(fù)擔(dān)荷載值。主要為以下基本要點(diǎn)： ① 恒載 按結(jié)構(gòu)計(jì)算中對恒載確定要求。 ②一般施工荷載 按均布荷載，根據(jù)施工柱所承擔(dān)的面積確定。作為施工荷載的活荷載，應(yīng)按實(shí)際情況而定，一般每層100～200kg/m2。,一、蓋挖法結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算,③固定的施工機(jī)械荷載 主要指固定起吊機(jī)械，荷載大且集中的情況，取其工作時的最大荷載值。④移動的施工機(jī)械荷載 指移動式施工機(jī)械（泵車、攪拌機(jī)

5、等車輛），取其工作時的最大荷載值。按立柱承擔(dān)面積求出均布荷載。按經(jīng)驗(yàn)一般為1000～2000kg/m2。⑤沖擊荷載 對有 沖擊作業(yè)的機(jī)械及車輛，要考慮其沖擊效應(yīng)，將實(shí)算荷載提高20％左右。,一、蓋挖法結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算,⑥回彈荷載 對有剛性較大的鄰近建筑物存在的場合，均勻回彈的范圍中，有一部分土體受明顯的阻力，給立柱帶來附加荷載，經(jīng)實(shí)測，還相當(dāng)大，一般可達(dá)50～100t。對可能發(fā)生不均勻回彈的范圍，其立

6、柱增加上述附加荷載。⑦載荷初期變動荷載 相鄰立柱之間，在施工初期荷載值有些變動，而后期無顯著變化，實(shí)測表明，這一變動率大約為初期荷載的40％，變動量大約在25t。⑧地震荷載 立柱設(shè)計(jì)，可不考慮地震荷載，因?yàn)榱⒅O(shè)于地下，與擋墻一起作為同一抗側(cè)結(jié)構(gòu)體系，抵抗水平力。,一、蓋挖法結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算,（3）立柱樁允許應(yīng)力取值 一般采用中期允許應(yīng)力值。混凝土的允許壓縮應(yīng)力（fc) 按擋墻

7、設(shè)計(jì)施工指南 fc= (4/9~1/2) Fc混凝土允許剪切應(yīng)力（ft) 按擋墻設(shè)計(jì)施工指南 ft = (1/30~1/27) Fc立柱及樁中型鋼與混凝土地允許粘著應(yīng)力（fa） 實(shí)測和研究，該值為: fa ＝ Fc×3.0%允許局部壓應(yīng)力（fn) fn = 2.0 fc Fc－ 混凝土標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)強(qiáng)

8、度（kg/m2),一、蓋挖法結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算,（4）立柱樁的設(shè)計(jì) 按現(xiàn)澆灌注樁設(shè)計(jì)。如樁承受荷載很大，樁徑大于2.0m時，應(yīng)采用擴(kuò)底樁。（5）上部結(jié)構(gòu)體的設(shè)計(jì) 按固定荷載和施工荷載計(jì)算結(jié)構(gòu)體梁、板的內(nèi)力，配筋和斷面驗(yàn)算；一般考慮彎距最大和最大剪力兩種不同位置。（6）立柱的驗(yàn)算 按固定荷載和施工荷載計(jì)算立柱的內(nèi)力和偏心引起的彎距，配筋和斷面驗(yàn)算；一般考慮最不利荷載組合。,一、蓋挖法結(jié)

9、構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算,（7）柱腳根部插入部分的設(shè)計(jì) 柱腳根部處向樁混凝土的傳力性狀和途經(jīng)至今還是一個研究的問題，統(tǒng)一的設(shè)計(jì)方法還未建立。主要有三類： a.立柱和混凝土的黏著力； b.立柱下端的支承壓力； c.抗剪栓釘?shù)募羟谐休d力。 主要以a法為主，b、c為輔助設(shè)計(jì)方法。 設(shè)計(jì)的主要步驟： 支承形態(tài)的判別 → 等價(jià)粘著周長 → 柱腳根部插入長度 → 樁混凝土

10、的拉裂應(yīng)力計(jì)算。,一、蓋挖法結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算,①支承形態(tài)的判別型鋼與混凝土間內(nèi)力傳遞量按下式計(jì)算。取其中之小值。 F1=faΨi L 型鋼與混凝土的允許粘著力。 F2=fsΨsL+fnAc 粘著力傳遞過程中混凝土的強(qiáng)度，為最小剪

11、 切斷面的允許剪切力和混凝土支承力之和。fa－允許粘著強(qiáng)度（kg/cm2)fs－允許剪切強(qiáng)度（kg/cm2)fn－允許局部承壓強(qiáng)度（kg/cm2)Ψi－混凝土與型鋼等價(jià)粘著周長 (cm)Ψs －混凝土允許剪切長度(cm)L－柱腳插入長度（cm）Ac－核心部混凝土面積（m2),一、蓋挖法結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算,柱腳插入部的允許強(qiáng)度取F1 、F2中的小值。 令F1 ＝F2 可求出柱腳根部插入長度：

12、 Lb=fnAc/(faΨi －fsΨs）Lb—極限柱腳根部插入長度L>Lb 則 F1 >F2 按F2 式抗剪與支承決定插入長度；LLb , F1 >F2 為好。,一、蓋挖法結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算,②等價(jià)粘著周長 a.粘著周長 的減低率 r 計(jì)算 可按[周長比]的方法考慮， 周長比＝型鋼斷面各部分[粘著周長 /斷面積] r

13、＝ 2.0fF / fW 且 r ≤ 1.0 fF－翼緣的周長比； fW－腹板的周長比。 b.粘著周長 的增加率 S 柱腳插入部一般對翼緣采用加固板加固，或采用抗剪栓釘，增大應(yīng)力傳遞，那部分的粘著周長 就有增強(qiáng)效果。將抗剪栓釘?shù)目辜舫休d力換算成粘結(jié)強(qiáng)度。,一、蓋挖法結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算,S＝1＋（nFss ）/ （p faΨF）Fss－型鋼抗剪栓釘?shù)脑试S抗剪承載

14、力（kg/根）n－一個水平面上設(shè)置的抗剪栓釘數(shù)；p－抗剪栓釘豎向間距（cm）fa－允許的粘結(jié)強(qiáng)度（kg/cm2)ΨF－翼緣的粘結(jié)周長（cm),一、蓋挖法結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算,③柱腳插入長度計(jì)算 LLb時：由剪切和承壓強(qiáng)度決定： L≥(P-fnAc)/(faΨa+fsΨs)fs－允許剪切強(qiáng)度（kg/cm2) fn－允許局部承壓強(qiáng)度（kg/cm2Ψs －允許剪切長度(cm)Ac－

15、核心部混凝土面積（m2),一、蓋挖法結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算,④ 中柱混凝土拉裂應(yīng)力的計(jì)算 型鋼的柱腳插入混凝土部分,在鋼柱傳來的局部壓力作用下，對其鄰近旁的混凝土產(chǎn)生拉裂應(yīng)力，這種應(yīng)力狀態(tài)與預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)后張法中受拉筋錨固位置近旁的混凝土應(yīng)力狀態(tài)差不多，設(shè)計(jì)上可按同樣方法進(jìn)行計(jì)算。參考有關(guān)專著。,二、蓋挖順作法結(jié)構(gòu)的施工,1、蓋挖順作法主要施工步驟,二、蓋挖順作法結(jié)構(gòu)的施工,,順作法施工步驟,二、蓋挖順作法結(jié)構(gòu)的施工,2、適

16、用條件及范圍（1）主要依賴堅(jiān)固的擋土結(jié)構(gòu)，適用于各種土層地質(zhì)條件下修筑地下建筑物；（2）根據(jù)現(xiàn)場條件、地下水位高低、開挖深度以及周圍建筑物的臨近程度，可以選擇鋼筋混凝土鉆(挖)孔灌注樁或地下連續(xù)墻。 （3）對于飽和的軟弱地層，應(yīng)以剛度大、止水性能好的地下連續(xù)墻為首選方案。 （4）隨著施工技術(shù)的不斷進(jìn)步，工程質(zhì)量和精度更易于掌握，蓋挖順作法中的擋土結(jié)構(gòu)可用來作為主體結(jié)構(gòu)邊墻體的一部分或全部。,二、蓋挖順作法結(jié)構(gòu)的施工,3、施工中注

17、意的問題（1）如開挖寬度很大，為了縮短擋墻自由長度，防止橫撐失穩(wěn)，并承受橫撐傾斜時產(chǎn)生的垂直分力以及行駛于覆蓋結(jié)構(gòu)上的車輛荷載等重量，需要建造中間樁柱的支承橫撐。（2）中間樁柱可根據(jù)情況采用鋼筋混凝土鉆(挖)孔灌注樁，也可以采用預(yù)制打入樁(鋼或鋼筋混凝土)。（3）為了增加中間樁柱的承載力或減少其入土深度，可以采用底部擴(kuò)孔樁或擠擴(kuò)樁。（4）為提高施工速度，可采用定型的預(yù)制覆蓋結(jié)構(gòu) 。,三、蓋挖逆作法結(jié)構(gòu)的施工,1、蓋挖逆作法主要施

18、工步驟,三、蓋挖逆作法結(jié)構(gòu)的施工,逆作法施工步驟,三、蓋挖逆作法結(jié)構(gòu)的施工,2、適用條件及范圍(1)接近開挖地點(diǎn)有重要結(jié)構(gòu)物時；(2)有強(qiáng)大土壓和其他水平力作用，用一般擋土支撐不穩(wěn)定，而需要強(qiáng)度和剛度都很大的支撐時；(3)開挖深度大，開挖或修筑主體需較長時間，特別需要保證施工安全時；(4)因進(jìn)度上的理由，需要在底板施工前修筑頂板，以便進(jìn)行上部回填和開放路面時。,三、蓋挖逆作法結(jié)構(gòu)的施工,3、施工中注意的問題(1)逆筑混凝土，故

19、應(yīng)能充分承受臨時設(shè)施的自重和其他荷載，同時不要產(chǎn)生有害的變形，并滿足主體設(shè)計(jì)上的條件；(2)頂板下的作業(yè)，因施工性及作業(yè)環(huán)境差，故要充分注意施工的順序、方法和安全；(3)逆筑部分的開挖，要在短時間內(nèi)進(jìn)行、范圍限制在最小，不要開挖過度。(4)本方法是先行修筑頂板，而后開挖,材料的進(jìn)入、進(jìn)出、結(jié)構(gòu)物的修筑都要在頂板上開口進(jìn)行作業(yè)、作業(yè)效率是比較低的。(5)接頭的位置,結(jié)構(gòu)上盡量取在內(nèi)力小的位置,建筑上希望接頭與砂漿找平未于同一標(biāo)高。

20、,四、蓋挖半逆作法結(jié)構(gòu)的施工,1、概述 類似逆作法，其區(qū)別僅在于圍護(hù)結(jié)構(gòu)、中柱、頂板都是分段完成，主要是地面需要交通，不能提供大的施工場地。在恢復(fù)路面后，向下挖土至設(shè)計(jì)標(biāo)高后先建筑底板，再依次序向上逐層建筑側(cè)墻、樓板。在半逆作法施工中，一般都必須設(shè)置橫撐并施加預(yù)應(yīng)力。 （該節(jié)同學(xué)自學(xué)為主）,四、蓋挖半逆作法結(jié)構(gòu)的施工,2、蓋挖逆作法主要施工步驟,半逆作法施工步驟,五、支擋開挖與蓋挖法施工比較,1、蓋挖順作法與

21、支擋開挖順作法 在施工順序上和技術(shù)難度上差別不大，僅挖土和出土工作因受覆蓋板的限制，蓋挖順作法無法使用大型機(jī)具，需要采用特殊的小型、高效機(jī)具和精心組織施工。效率相比較低。,五、支擋開挖與蓋挖法施工比較,2、蓋挖逆作法和半逆作法與支擋開挖順作法 除施工順序不同外，還具有以下特點(diǎn)：(1)對圍護(hù)結(jié)構(gòu)和中間樁柱的沉降量控制嚴(yán)格， (2)中間柱如為永久結(jié)構(gòu)，安裝就位困難，施工精度高。(3)保證不同時期施工的構(gòu)件連接能達(dá)到預(yù)