[PPT]盖挖法技术详细解读249页(含工程实例)-ppt

盖挖法技术1、在城市中，不能长期中断交通的道路下修建地下建筑；先修路面，恢复交通，在顶板的保护下修地下建筑；2、埋置较浅3.0m；3、适用于软土地区、复杂形状、大平面、大深度的地下工程。4、不能使用大型机械，周边状况苛刻，对环境要求高。5、工期较长，作业空间较小，和基坑开挖、支挡开挖相比较贵。盖挖法工法概述盖挖法结构的设计与计算2、设计与计算盖挖法的设计与计算中，中间立柱在施工中具有相当的重要性，立柱的设计与计算成为盖挖法设计与计算的主要内容。其它可参考支挡结构的设计与计算。1、设计内容与原则内容：围护结构、立柱系统、挖土方案、顶板与隔板系统、降水方案、主体结构等。原则：安全、经济、可靠、实用、简便。盖挖法结构的设计与计算（1）立柱位置的设置立柱位置的设置，是盖挖法设计的先导，应以经济性、合理性为原则，综合考虑与结构本体柱相一致、材料性质、断面形状和尺寸、型钢用量、钢筋用量和配置、受力安全性、接口处理等。一般方法见下图。盖挖法结构的设计与计算立柱位置的设置负担荷载的计算允许应力的决定立柱桩的设计上部结构的设计立柱的计算与验算柱脚插入部分设计结束OKOKOKNONONO盖挖法结构的设计与计算（2）立柱负担荷载的计算考虑立柱所承担面积的恒载＋活载（施工堆积荷载），按施工进度，荷载增加的不同阶段（地上和地下）分别计算。求出各施工阶段对立柱所受最大荷载值，作为立柱设计时的负担荷载值。主要为以下基本要点：①恒载按结构计算中对恒载确定要求。②一般施工荷载按均布荷载，根据施工柱所承担的面积确定。作为施工荷载的活荷载，应按实际情况而定，一般每层100～200kg/m2。盖挖法结构的设计与计算③固定的施工机械荷载主要指固定起吊机械，荷载大且集中的情况，取其工作时的最大荷载值。④移动的施工机械荷载指移动式施工机械（泵车、搅拌机等车辆），取其工作时的最大荷载值。按立柱承担面积求出均布荷载。按经验一般为1000～2000kg/m2。⑤冲击荷载对有冲击作业的机械及车辆，要考虑其冲击效应，将实算荷载提高20％左右。盖挖法结构的设计与计算⑥回弹荷载对有刚性较大的邻近建筑物存在的场合，均匀回弹的范围中，有一部分土体受明显的阻力，给立柱带来附加荷载，经实测，还相当大，一般可达50～100t。对可能发生不均匀回弹的范围，其立柱增加上述附加荷载。⑦载荷初期变动荷载相邻立柱之间，在施工初期荷载值有些变动，而后期无显著变化，实测表明，这一变动率大约为初期荷载的40％，变动量大约在25t。⑧地震荷载立柱设计，可不考虑地震荷载，因为立柱设于地下，与挡墙一起作为同一抗侧结构体系，抵抗水平力。盖挖法结构的设计与计算（3）立柱桩允许应力取值一般采用中期允许应力值。混凝土的允许压缩应力（fc)按挡墙设计施工指南fc=(4/9~1/2)Fc混凝土允许剪切应力（ft)按挡墙设计施工指南ft=(1/30~1/27)Fc立柱及桩中型钢与混凝土地允许粘着应力（fa）实测和研究，该值为:fa＝Fc×3.0%允许局部压应力（fn)fn=2.0fcFc－混凝土标准设计强度（kg/m2)盖挖法结构的设计与计算（4）立柱桩的设计按现浇灌注桩设计。如桩承受荷载很大，桩径大于2.0m时，应采用扩底桩。（5）上部结构体的设计按固定荷载和施工荷载计算结构体梁、板的内力，配筋和断面验算；一般考虑弯距最大和最大剪力两种不同位置。（6）立柱的验算按固定荷载和施工荷载计算立柱的内力和偏心引起的弯距，配筋和断面验算；一般考虑最不利荷载组合。盖挖法结构的设计与计算（7）柱脚根部插入部分的设计柱脚根部处向桩混凝土的传力性状和途经至今还是一个研究的问题，统一的设计方法还未建立。主要有三类：a.立柱和混凝土的黏着力；b.立柱下端的支承压力；c.抗剪栓钉的剪切承载力。主要以a法为主，b、c为辅助设计方法。设计的主要步骤：支承形态的判别→等价粘着周长→柱脚根部插入长度→桩混凝土的拉裂应力计算。盖挖法结构的设计与计算①支承形态的判别型钢与混凝土间内力传递量按下式计算。取其中之小值。F1=faΨiL型钢与混凝土的允许粘着力。F2=fsΨsL+fnAc粘着力传递过程中混凝土的强度，为最小剪切断面的允许剪切力和混凝土支承力之和。fa－允许粘着强度（kg/cm2)fs－允许剪切强度（kg/cm2)fn－允许局部承压强度（kg/cm2)Ψi－混凝土与型钢等价粘着周长(cm)Ψs－混凝土允许剪切长度(cm)L－柱脚插入长度（cm）Ac－核心部混凝土面积（m2)混凝土型钢盖挖法结构的设计与计算柱脚插入部的允许强度取F1、F2中的小值。令F1＝F2可求出柱脚根部插入长度：Lb=fnAc/(faΨi－fsΨs）Lb—极限柱脚根部插入长度LLb则F1F2按F2式抗剪与支承决定插入长度；LLb则F1F2按F1式粘着决定插入长度；一般尽量使LLb,F1F2为好。盖挖法结构的设计与计算②等价粘着周长a.粘着周长的减低率r计算可按[周长比]的方法考虑，周长比＝型钢断面各部分[粘着周长/断面积]r＝2.0fF/fW且r≤1.0fF－翼缘的周长比；fW－腹板的周长比。b.粘着周长的增加率S柱脚插入部一般对翼缘采用加固板加固，或采用抗剪栓钉，增大应力传递，那部分的粘着周长就有增强效果。将抗剪栓钉的抗剪承载力换算成粘结强度。盖挖法结构的设计与计算S＝1＋（nFss）/（pfaΨF）Fss－型钢抗剪栓钉的允许抗剪承载力（kg/根）n－一个水平面上设置的抗剪栓钉数；p－抗剪栓钉竖向间距（cm）fa－允许的粘结强度（kg/cm2)ΨF－翼缘的粘结周长（cm)抗剪栓钉pn盖挖法结构的设计与计算③柱脚插入长度计算LLb时：由粘结强度决定：L≥P/faΨaP－型钢负担的荷载(kg);Ψa－型钢柱全部“等价粘着周长”fa－允许的粘结强度（kg/cm2)LLb时：由剪切和承压强度决定：L≥(P-fnAc)/(faΨa+fsΨs)fs－允许剪切强度（kg/cm2)fn－允许局部承压强度（kg/cm2Ψs－允许剪切长度(cm)Ac－核心部混凝土面积（m2)盖挖法结构的设计与计算④中柱混凝土拉裂应力的计算型钢的柱脚插入混凝土部分,在钢柱传来的局部压力作用下，对其邻近旁的混凝土产生拉裂应力，这种应力状态与预应力混凝土结构后张法中受拉筋锚固位置近旁的混凝土应力状态差不多，设计上可按同样方法进行计算。参考有关专著。盖挖法施工技术第一节盖挖法施工流程第二节盖挖法施工柱术要求一、盖挖逆作法的柱术特点二、盖控逆作法的优缺点三、盖挖逆作法的适用范围第三节盖挖法施工柱术要点“一、盖挖逆作法的施工计划“二、立柱结构的施工三、逆作法的接头施工四、结构防水层施工柱术要点第一节盖挖法施工流程一、盖挖法概念及分类概念：盖挖法是先盖后挖，即先以临时路面或结构顶板维持地面畅通再向下施工。分类：盖挖顺作法盖挖逆作法盖挖半逆作法二、盖挖顺作法概念：是在支护基坑的钢桩上架设钢梁、铺设临时路面维持地面交通，开挖到基坑底后，浇筑底板至浇筑顶板。施工步骤（其施工流程如图8—1）：该方法系于现有道路上，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没横撑，直至设计标高。依序由下而上建造主体结构和防水结构，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。盖挖顺作法工法过程示意8-1盖挖顺作法施工流程如图盖挖顺作法主要施工步骤降水施工测量施工准备上部土方开挖围护结构施工立柱施工修筑路面盖板埋设物防护主体土方开挖、架设横支撑修筑底板顶板灌注修筑各层楼板折除横支撑、中间桩柱折除围护结构的外露部分恢复路面结束盖挖顺作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。随着施工柱术的不断进步，工程质量相精度更易于掌握，故现在盖挖顺作法中的挡土结构常用来作为主体结构边墙体的一部分或全部。概念：用刚度更大的围护结构取代了钢桩，用结构顶板作为路面系统和支撑，结构施作顺序是自上而下挖土后浇筑侧墙楼板至底板完成。施工步骤（如图8—2）：先在地表面向下做基坑的围护结构和中间桩柱；随后即可开挖表层土至主体结构顶板底面标高，利用未开挖的土体作为土模浇筑顶板：它还可以作为一返强有力的横撑，以防止围护结构向基坑内变形，待回填土后将道路复原，恢复交通。以后的工作都是在顶板覆盖下进行，即自上而下逐层开挖并建造主体结构直至底板。在特别软弱的地层中，且邻近地面建筑物时．除以顶、楼板作为围护结构的横撑外．还击设置一定数量的临时横撑，并施加不小于横撑设计轴力70％—80％的预应力。三、盖挖逆作法8-2盖挖逆筑法施工顺序图盖挖逆作法主要施工步骤降水施工测量施工准备上部土方开挖围护结构施工立柱施工修筑路面盖板埋设物防护上层土方开挖修筑上层楼板修筑二层楼板二层土方开挖三层土方开挖修筑底板恢复路面结束四、盖挖半逆作法：概念：它类似逆作法，其区别仅在于顶板完成及恢复路面后，向下挖土至设计标高后先建造底板，再依次序内—L远层建造侧墙、楼板。施工程序：（如图8—3）围护结构一浇筑顶板一挖土到墓坑底一底板及其侧培—中板及其侧墙。在半逆作法施工中．一般都必须设置横撑并施加须应力.8-3盖挖半逆筑法施工顺序图采用盖挖逆作或半逆作法施工时都要注意混凝土施工缝的处理问题。问题：由于它是在上部混凝土达到设计强度后再接着往下浇筑的，而混凝土的收缩及析水，施工缝处不可避免地要出现3～10mm加宽的缝隙．将对结构的强度、耐久性和防水性产生不良影响。五、施工缝的问题及处理处理措施：（如图8-4所示）直接法，是传统的施工方法，不易做到完全紧密接触；注入法，是通过预先设置的注入孔向缝隙内注人水泥浆或环氧树脂；充填法，是在下部混凝土浇筑到适当高度，清除浮浆后再用无收缩或微膨胀的混凝土或砂浆充填，待允填的高度，用混凝土充填为1.0m，用砂浆充填为0.3m。为保证施工缝的良好充填，一般在柱中最好设置v形施工缝．在墙中设v形施工缝，其倾斜角以小于30°为宜。第二节盖挖法施工柱技术要求盖挖法应用的选择：盖挖顺作法——在路面交通不能长期中断的道路下修建隧道时，则采用。盖挖逆作法施工——如果开挖面较大、覆土较浅、周围沿线建筑物过于靠近，为尽量防止因开挖基坑面引起邻近建筑物的沉陷，或需及早恢复路面交通，但又缺乏定型覆盖结构，可采用。由于目前盖挖法施工地下工程中以盖挖逆作法居多，且其他盖挖施作法的主要施工工艺也与其类似，所以，本章主要对盖挖逆作法作重点介绍。根据试验结果，证明注入法和充填法均能保证结构的整体性，在构件破坏前不会出现施工缝滑移破坏。在盖挖逆作法和半逆作法施工中，如主体结构的中间立柱为钢管混凝土桩，面柱下基础为钢筋混凝土灌注桩时，需要解决好两者之间的联结问题。一般是将钢管桩直接插人灌注桩的混凝土内1.0m左右．并在钢管桩底部均勾设置几个孔，以利混凝土流动，同时也可加强桩、柱间联结：有时也司在钢管柱和灌注桩之间插入H形钢加以联结，如图8—5。一、盖挖逆筑法的技术特点(1)对围护结构和中间桩柱的沉降量控制严格，以免对上部结构受力造成不良影响。(2)中间柱如为永久结构，则其安装就位困难，施工精度要求高。(3)为了保证不同时期施工的构件相互间的联结能达到预期的设计状态，必须将各种施工误差控制在较小范围内．并有可靠的联结构造措施。(4)除在非常软弱的地层中，一般不需再设置临时横撑，不仅可节省大量钢材，也为施工提供了方便。(5)由于是自上而下分层建筑主体结构，故可利用土模柱术，可以节省大量模板和支架。(6)和明挖顺作法一