1、新型逆作法结构型式的设计与研究新型逆作法结构型式的设计与研究新型逆作法结构型式的设计与应用目录目录0.新型逆作法的提出新型逆作法的提出1.工程概况工程概况2.总体设计与施工流程总体设计与施工流程3.临时围护体与内部结构的连接临时围护体与内部结构的连接4.主楼区域设置圆形大空间主楼区域设置圆形大空间5.变标高结构作为水平支撑的设计变标高结构作为水平支撑的设计6.竖向支承系统竖向支承系统7.监测结果监测结果8.结语结语新型逆作法结构型式的设计与应用汇报内容汇报内容0.新型逆作法的提出0.新型逆作法的提出新型逆作法结构型式的设计与应用常规逆作法常规逆作法?常规逆作法常规逆作法?围护结构的连续墙兼作地2、下室的外墙（即两墙合一）；?结构水平构件与基坑内支撑相结合；?结构竖向构件与临时立柱（立柱桩）相结合；?采取地上与地下结构同时施工，或地下结构由上而下施工。新型逆作法结构型式的设计与应用常规逆作法在上海地区的应用常规逆作法在上海地区的应用序号工程名称开挖深度（m）基坑面积（m2）围护型式备注1上海地铁上体馆主变电站15.99170.65m厚连续墙圆形，无内支撑2长峰大酒店裙楼12.018000.8m厚连续墙主楼顺作裙楼逆作3宝钢宽厚板轧机旋流池工程32.08519001.0m厚连续墙圆形，无内支撑4上海电讯大楼11.5724000.6m厚连续墙5上海市城市规划展示馆11.1528401.0m厚3、连续墙6海洋大厦13.230000.8m厚连续墙7人民广场地下变电站23.230571.2m厚连续墙圆形，无内支撑8京沙住业大厦10.037000.6m厚连续墙9特种基础工程研究所办公楼7.340000.6m厚连续墙10上海机场城市航站楼10.840000.8m厚连续墙11上海地铁R1线常熟路车站13.9440020.8m厚连续墙新型逆作法结构型式的设计与应用常规逆作法在上海地区的应用常规逆作法在上海地区的应用序号工程名称开挖深度（m）基坑面积（m2）围护型式备注12M4线东安路站14.8742750.8m厚连续墙13上海地铁R1线陕西南路站14.242850.8m厚连续墙14上海地铁R1线黄4、陂路车站15.043410.8m厚连续墙15恒积大厦13.649000.8m厚连续墙16兴业银行大厦14.662001.0m厚连续墙17地铁M8线人民广场站13.287250.8m厚连续墙18森茂国际大厦17.5104231.0m厚连续墙19明天广场15.2116641.0m厚连续墙20世茂滨江花园一期地下车库9.4127000.6m厚连续墙21长峰商城17.55220000.8m厚连续墙22人民广场地下车库10.65237960.6m厚连续墙中心岛顺作周边逆作续 表新型逆作法结构型式的设计与应用常规逆作法在某些情况下的局限性常规逆作法在某些情况下的局限性?当地下室层数较多（一般三层或以上）、5、基坑挖深大时，围护体采用抗侧刚度大的地下连续墙，可有效保护周边的环境，是比较经济合理的。地下连续墙具有施工要求高、造价高的特点；因此在地下室层数不多（如2层），基坑挖深较小（如十米左右）的基坑中应用地下连续墙存在围护结构造价较高的问题；?“两墙合一”的地下连续墙与主体结构之间关系极为密切，地下连续墙的设计受主体结构设计进度较大的制约，从而直接限制工程进度；因此在特定的条件下，逆作法中采用地下连续墙可能存在不合理的方面。新型逆作法结构型式的设计与应用新型逆作法的提出新型逆作法的提出?新型逆作法新型逆作法?围护体采用临时围护体如型钢水泥土搅拌墙（SMW工法）或钻孔灌注桩；?内部梁板替代支撑；?结构6、竖向构件与临时立柱（立柱桩）相结合；?围护体与内部结构之间设置新型变刚度转换结构。新型逆作法结构型式的设计与应用1.工程概况1.工程概况新型逆作法结构型式的设计与应用工程概况工程概况?工程分为N1和N2两个地块，由3幢2333层的主楼和3层的裙楼组成?主楼框筒结构，裙楼框架结构，均设置2层地下室?基础采用桩筏基础，工程桩均采用钻孔灌注桩?基坑面积约为30000m2?基坑开挖深度10m12m新型逆作法结构型式的设计与应用工程概况工程概况新型逆作法结构型式的设计与应用环境概况环境概况由由大酒店拟建场地N2地块拟建场地N1地块临 沂 北 路浦建路纬三路经二路临 沂 北 路浦建路纬三路经二路新型逆作法7、结构型式的设计与应用土层状况土层状况层号土层分类厚度（m）1填土1.02.72浜土0.41.7褐黄色粉质粘土0.72.4灰色淤泥质粉质粘土3.36.3夹灰色粘质粉土夹砂质粉土0.42.1灰色淤泥质粘土5.58.11-1灰色粘土3.24.61-2灰色粉质粘土3.55.7暗绿色粉质粘土4.25.31黄色砂质粉土10.512.52-1灰黄色粉砂20.222.32-2灰色粉细砂未钻穿新型逆作法结构型式的设计与应用2.总体设计与施工流程2.总体设计与施工流程新型逆作法结构型式的设计与应用总体设计思路总体设计思路?钻孔灌注桩钻孔灌注桩+结构梁板替代水平支撑结构梁板替代水平支撑+裙楼逆作主楼顺作裙楼逆作主楼8、顺作新型逆作法结构型式的设计与应用新型逆作法结构型式的设计与应用围护体的设计围护体的设计?围护体平面布置图新型逆作法结构型式的设计与应用水平支撑系统设计水平支撑系统设计?逆作阶段首层结构平面布置图新型逆作法结构型式的设计与应用水平支撑系统设计水平支撑系统设计?逆作阶段地下一层结构平面布置图新型逆作法结构型式的设计与应用逆作施工流程设计逆作施工流程设计?工况工况1新型逆作法结构型式的设计与应用逆作施工流程设计逆作施工流程设计?工况工况1实景实景新型逆作法结构型式的设计与应用逆作施工流程设计逆作施工流程设计?工况工况2新型逆作法结构型式的设计与应用逆作施工流程设计逆作施工流程设计?工况工况2实景实9、景新型逆作法结构型式的设计与应用逆作施工流程设计逆作施工流程设计?工况工况3新型逆作法结构型式的设计与应用逆作施工流程设计逆作施工流程设计?工况工况3实景实景新型逆作法结构型式的设计与应用逆作施工流程设计逆作施工流程设计?工况工况4新型逆作法结构型式的设计与应用逆作施工流程设计逆作施工流程设计?工况工况4实景实景新型逆作法结构型式的设计与应用逆作施工流程设计逆作施工流程设计?工况工况5新型逆作法结构型式的设计与应用逆作施工流程设计逆作施工流程设计?工况工况5实景实景新型逆作法结构型式的设计与应用逆作施工流程设计逆作施工流程设计?工况工况6新型逆作法结构型式的设计与应用逆作施工流程设计逆作施工流10、程设计?工况工况6实景实景新型逆作法结构型式的设计与应用3.临时围护体与内部结构的连接3.临时围护体与内部结构的连接新型逆作法结构型式的设计与应用围护桩与主体结构之间的连接围护桩与主体结构之间的连接?围护桩与主体结构之间的连接用型钢混凝土组合支撑系统围护体与顶层结构连接平面围护体与地下一层结构连接新型逆作法结构型式的设计与应用围护体与地下一层结构连接剖面图新型逆作法结构型式的设计与应用围护桩与主体结构之间的连接围护桩与主体结构之间的连接围护体与主体结构连接实景新型逆作法结构型式的设计与应用边跨结构的竖向支承边跨结构的竖向支承?边跨设置立柱桩竖向支承，避免了利用围护体承受竖向荷载?在确保水平力传11、递可靠性的基础上，弱化水平临时支撑与结构的竖向连接刚度，由此回避了常规逆作法中普遍存在的立柱桩与地下连续墙之间的差异沉降控制问题新型逆作法结构型式的设计与应用4.主梁区域设置圆形大空间4.主梁区域设置圆形大空间新型逆作法结构型式的设计与应用新型逆作法结构型式的设计与应用主楼区域设置圆形大空间出土口的设计主楼区域设置圆形大空间出土口的设计主楼区圆环支撑的有关尺寸N1酒店N1公寓N2办公楼圆环直径49.2m38.2m53.8m首层环梁截面1600 900mm1500 900mm1600 900mm地下一层环梁截面2200 700mm2000 700mm2200 700mm?圆形大空间出土口的周边设12、置一圈闭合的圆环梁，圆环梁作为逆作阶段圆形大空间出土口的环形支撑，同时还作为永久使用阶段的结构构件，不再进行凿除。?圆环梁的位置选择遵循完全避让主楼竖向结构构件的原则。新型逆作法结构型式的设计与应用主楼区域设置圆形大空间出土口的设计主楼区域设置圆形大空间出土口的设计环梁与主楼竖向构件关系图新型逆作法结构型式的设计与应用5.变标高结构作为水平支撑的设计5.变标高结构作为水平支撑的设计新型逆作法结构型式的设计与应用逆作阶段结构高差位置的处理逆作阶段结构高差位置的处理?非施工区域，高差1.1m范围之内的高低跨结构采用加腋处理加掖处配筋情况加掖处处理新型逆作法结构型式的设计与应用逆作阶段结构高差位置的13、处理逆作阶段结构高差位置的处理高低跨结构加腋实景圆环加腋位置实景新型逆作法结构型式的设计与应用逆作阶段结构高差位置的处理逆作阶段结构高差位置的处理?非施工区域，高差2.2m经二路位置的结构平面与相邻首层结构的高差达到2.2m之多，将该位置降低结构楼板后施工，逆作施工阶段经二路位置设置临时钢筋混凝土水平支撑的方式进行过渡处理。新型逆作法结构型式的设计与应用新型逆作法结构型式的设计与应用逆作阶段结构高差位置的处理逆作阶段结构高差位置的处理?施工区域，高差1.1m范围之内增设一道现浇的车道斜板新型逆作法结构型式的设计与应用首层变标高复杂水平支撑体系受力分析首层变标高复杂水平支撑体系受力分析有限元模型14、新型逆作法结构型式的设计与应用有关分析结果有关分析结果?顶层结构整体模型的总位移新型逆作法结构型式的设计与应用有关分析结果有关分析结果?顶层结构楼板y方向的正应力新型逆作法结构型式的设计与应用有关分析结果有关分析结果?顶层结构环梁的轴力新型逆作法结构型式的设计与应用有关分析结果有关分析结果?顶层结构环梁的弯距My新型逆作法结构型式的设计与应用6.竖向支承系统6.竖向支承系统新型逆作法结构型式的设计与应用竖向支承体系设计竖向支承体系设计?竖向支承采用型钢格构柱（4L16016）新型逆作法结构型式的设计与应用立柱桩及桩端后注浆的设计立柱桩及桩端后注浆的设计?对立柱桩采取桩端后注浆的技术措施，该措施15、主要起到提高单桩承载力，控制立柱桩沉降的目的，同时还可有效的降低由于桩与桩间的不均匀沉降引发的结构次应力对主体结构带来的不利影响。?注浆材料采用P42.5新鲜普通硅酸盐水泥，水灰比0.55，单桩注浆水泥量需达到2.0吨。新型逆作法结构型式的设计与应用梁柱节点钢筋穿越方案梁柱节点钢筋穿越方案梁柱节点施工模板图新型逆作法结构型式的设计与应用7.监测结果7.监测结果新型逆作法结构型式的设计与应用现场监测项目现场监测项目基坑本身监测基坑本身监测地下围护桩的测斜地下结构轴力监测围护墙顶水平、垂直位移监测立柱的竖向位移土体回弹监测新型逆作法结构型式的设计与应用现场监测项目现场监测项目基坑周边环境监测基坑周16、边环境监测坑外地下水位的变化土体的测斜周边管线的水平和垂直位移监测周边房屋竖直位移监测地铁车站出入口水平、垂直位移监测地面沉降监测上水管线煤气管线雨水管线信息管线污水管线电力管线新型逆作法结构型式的设计与应用监测点布置监测点布置路浦建路60围护桩N1地块N2地块A区B区主楼酒店主楼公寓C区G区甲区乙区丙区cx1cx2cx3cx9cx10cx17cx13cx14cx15F1F2F3F4F5F7F8F10F11F12F13F14F15F16F17F18F19F20F21F22F23F24F25F26Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8Y21Y22Y23Y24Y25W1W2W3W4W5W6W7W8W9W17、10W11W12W13W18M1M2M3M4M5M6M7M8M9M10M11M12M13M14M15X1X2X3X4X5X6D3D4D7D8D9D10D11D12D22D23D24D25S2S3S4S5S6S7S8S9S10S11S12S13S14S15S16S29S30Q1Q3Q4Q5Q6Q7Q8Q9Q10Q11Q12Q13Q14Q15Q16Q17Q23Q24Q25Q26Q27Q28Q29临沂北路三路建cw1cw2cw3jw3DM3-1DM3-2DM3-3DM3-4DM3-5DM3-6DM3-7cw7cw8cw9jw1jw2DL1DL2E区D区主楼办公楼上水管线侧移和沉降测点煤气管线侧移和沉18、降测点雨水管线侧移和沉降测点信息管线侧移和沉降测点污水管线侧移和沉降测点周边建筑物沉降测点电力管线侧移和沉降测点水位监测侧移和沉降测点地铁断面侧移和沉降测点圈梁测点侧移和沉降测点测斜点，cx16和cx14是土体测斜点，其余都是围护测斜05 10 15 20m11监测点平面布置图新型逆作法结构型式的设计与应用围护桩侧移实测值围护桩侧移实测值-22-20-18-16-14-12-10-8-6-4-200510 15 20 25 30 35-8m 测点CX2水平侧移/mm深度/m 工况一 工况三 工况四-3.8m-10.5m-22-20-18-16-14-12-10-8-6-4-200510 15 19、20 25 30 35 测点CX4水平侧移/mm深度/m 工况一 工况二 工况三 工况四-8m-3.8m-10.5m-6.8m-22-20-18-16-14-12-10-8-6-4-200510 15 20 25 30 35 测点CX5水平侧移/mm深度/m 工况一 工况二 工况三 工况四-8m-3.8m-10.5m-6.8m新型逆作法结构型式的设计与应用围护桩各个测点的最大侧移围护桩各个测点的最大侧移?围护桩各个测点的最大侧移及所在深度位置测点最大侧移值（mm）最大侧移所在深度（m）最大侧移/开挖深度100CX228.24-9.00.28CX425.94-10.00.26CX526.78-120、0.00.27CX627.35-9.00.27CX726.38-9.00.26CX821.19-9.50.21CX921.86-9.00.22CX1025.24-9.50.25CX1124.34-9.50.24CX1223.04-9.50.23CX1326.51-9.00.27CX1719.24-9.50.19新型逆作法结构型式的设计与应用本工程的最大侧移与常规逆作法基坑最大侧移的比较本工程的最大侧移与常规逆作法基坑最大侧移的比较序号工程名称开挖深度（m）围护体最大侧移（mm）最大侧移/开挖深度1001兴业银行北侧14.61.0m连续墙37.90.262兴业银行西侧13.60.8m连续墙36.21、10.273上海南站北广场12.50.8m连续墙41.490.334长峰大酒店逆作部分120.8m连续墙19.590.165上海地铁R1线常熟路车站13.940.8m连续墙23.50.176长峰商城裙楼逆作17.550.8m连续墙53.690.317长峰商城主楼19.251.0m连续墙28.00.158上海地铁R1线黄陂路车站150.8m连续墙20.60.149上海地铁R1线陕西南路站14.20.8m连续墙83.10.5910上海机场城市航站楼10.80.8m连续墙28.00.2611恒积大厦13.60.8m连续墙32.00.2412由由国际广场9.70.8m灌注桩28.240.28新型逆作法22、结构型式的设计与应用本工程的最大侧移与常规逆作法基坑最大侧移的比较本工程的最大侧移与常规逆作法基坑最大侧移的比较8910111213141516171819200.10.20.30.40.50.60.70.8 相对侧移 其它工程 本工程开挖深度（m）平均值本工程的最大侧移与上海地区其它逆作法基坑最大侧移的比较新型逆作法结构型式的设计与应用围护桩顶圈梁的竖向位移围护桩顶圈梁的竖向位移-4-20246810基坑西侧纬三路临沂路Q28Q27Q26Q25Q24Q23Q22Q21Q20Q19Q18Q17Q16Q15Q14Q13Q12Q11Q10Q9Q8Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q36Q35Q34Q3323、Q32Q31Q30竖向位移/mm 工况四Q29浦建路测点?围护桩顶圈梁的竖向位移新型逆作法结构型式的设计与应用立柱的竖向位移立柱的竖向位移?横轴上的立柱监测点竖向位移横轴上的立柱监测点竖向位移01234567891011P19P17P15P3 立柱回弹/mm 工况二 工况三 工况四P5P7P9P11P13PA轴线上的立柱竖向位移-1012345678910?纵轴上的立柱监测点竖向位移纵轴上的立柱监测点竖向位移PA立柱回弹/mm 工况二 工况三 工况四PC PE PGPLPJPN PPPQ PS PUP3轴线上的立柱竖向位移新型逆作法结构型式的设计与应用立柱的竖向位移立柱的竖向位移?大圆环处的立24、柱的竖向位移大圆环处的立柱的竖向位移02468101214 立柱回弹/mm 工况二 工况三 工况四TY27TY30TY31TY32TY29TY28TY26TY25TY24TY23TY22TY21TY20TY19TY1802468101214TY49TY48 立柱回弹/mm 工况二 工况三 工况四TY42TY45TY46TY47TY44TY43TY41TY40TY39TY38TY37TY36TY35TY34TY33N1公寓楼大圆环立柱回弹N1酒店大圆环立柱回弹新型逆作法结构型式的设计与应用梁板内力监测结果梁板内力监测结果01020304050607080-2500250500750100012525、01500175020002250工况二工况四 轴力/KN时间/天 GZ7 GZ10 GZ12 GZ13 GZ14 GZ15工况三顶层结构中的型钢支撑轴力01020304050607080-12-10-8-6-4-2024681012141618工况二工况四轴力/KN时间/天 BL7 BL11 BL8 BL12 BL9 BL13 BL10工况三顶层结构中板的钢筋的轴力新型逆作法结构型式的设计与应用土体侧斜土体侧斜-30-28-26-24-22-20-18-16-14-12-10-8-6-4-2005101520 测点CX14水平侧移/mm深度/m 工况一 工况二 工况三 工况四-8m-3.8m26、-10.5m-6.8m-22-20-18-16-14-12-10-8-6-4-20051015 测点CX16水平侧移/mm深度/m 工况三 工况四-8m-10.5m土体侧斜点在各个工况下的侧移新型逆作法结构型式的设计与应用坑外地下水位的变化坑外地下水位的变化050100150200-0.6-0.5-0.4-0.3-0.2-0.10.00.10.2工况四工况三工况二 地下水位变化/m时间/天 CW1 CW3 CW4 CW5工况一050100150200-0.6-0.5-0.4-0.3-0.2-0.10.00.10.2工况四工况三工况二地下水位变化/m时间/天 CW7 CW8 CW9 JW2 JW27、3工况一地下水位变化情况新型逆作法结构型式的设计与应用基坑开挖对管线的影响基坑开挖对管线的影响050100150200250300-14-12-10-8-6-4-202工况四工况三工况二工况一 上水管线沉降/mm时间/天 S1 S5 S2 S6 S3 S7 S4打桩期间浦建路侧上水管线沉降测点随时间的沉降变化050100150200250300-20246810上水管线侧向位移/mm时间/天 S1 S5 S2 S6 S3 S7 S4工况四工况三工况二工况一打桩期间浦建路侧上水管线各测点的侧移随时间的变化新型逆作法结构型式的设计与应用基坑开挖对建筑物的影响基坑开挖对建筑物的影响05010015028、200250300-7-6-5-4-3-2-101工况四工况三工况二工况一 沉降/mm时间/天 F23 F27 F24 F28 F25 F29 F26 F30打桩纬三路建筑物各个测点的沉降随着时间的变化新型逆作法结构型式的设计与应用基坑开挖对地铁的影响基坑开挖对地铁的影响-5-4-3-2-10DM1-7DM1-6DM1-5DM1-4DM1-3DM1-2 沉降/mm 工况二 工况三 工况四DM1-1DM1-1DM1-7断面的沉降新型逆作法结构型式的设计与应用监测结果汇总监测结果汇总序号项目监测值1围护桩最大侧移（mm）28.242围护桩平均最大侧移（mm）24.673围护桩最大侧移的深度位置（m29、）-9.04围护桩最大侧移的平均深度位置（m）-9.385围护桩顶圈梁的最大回弹（mm）6.76围护桩顶圈梁的最大侧移（mm）137立柱最大回弹（mm）10.968立柱最大差异回弹（mm）6.659上水管线的最大沉降/侧移（mm）13.48/9.410雨水管线的最大沉降/侧移（mm）12.93/10.411煤气管线的最大沉降/侧移（mm）11.21/8.612信息管线的最大沉降/侧移（mm）10.97/10.3新型逆作法结构型式的设计与应用监测结果汇总监测结果汇总序号项目监测值13污水管线的最大沉降/侧移（MM）9.71/10.614电力管线的最大沉降/侧移（mm）9.34/9.215建筑物的30、最大沉降（mm）11.6516坑底土体最大回弹（mm）13.117地铁断面最大沉降（mm）3.9818土体最大侧移（mm）16.6919坑外地下水位最大变化量（m）0.4320顶板中的钢筋的最大拉力/压力（kN）31.1/43.821顶板中的混凝土的最大应变1.87410-322中板中的钢筋的最大压力（kN）13.523中板中的混凝土的最大应变0.32510-3新型逆作法结构型式的设计与应用监测效果评价监测效果评价监测果评价监测果评价?总体而言，本工程的各项监测数据均在允许值的范围之内，基坑本身以及周边环境在整个施工过程中完全处于安全状态；这说明了本工程的设计和施工是非常成功的。新型逆作法结构31、型式的设计与应用汇报内容汇报内容8.结语8.结语新型逆作法结构型式的设计与应用经济效益经济效益?较采用传统逆作法采用地下连续墙两墙合一的方案节省投资约400万元人民币；?较常规顺作法节省投资约为650万元人民币。新型逆作法结构型式的设计与应用工期效益工期效益?由由国际广场从2004年9月开始桩基施工，11月开始挖土施工首层板，到2005年5月20日完成整个工程的大底板浇捣工作，仅9个月就完成了整个工程的地下结构施工；?采用新型逆作法较常规顺作法可缩短工期约3个月；按合同要求超出工期每天罚款5万计算，相当于创利450万；?由由国际广场从2005年5月20日大底板浇捣完成后，即展开3大主楼的顺作施工，当裙楼地下结构全部完成并回填结束时，三大主楼已施工至18层，大大加快了整个工程的施工工期。新型逆作法结构型式的设计与应用社会效益社会效益?基坑施工安全和对周边环境的影响基坑施工安全和对周边环境的影响整个施工过程中基坑本身及周边环境完全处于安全状态。?节约社会资源节约社会资源工程采用了新型逆作法，避免了大量临时水平支撑、临时立柱和立柱桩的设置和拆除工作，为社会节约了大量的人力和物力。?改善施工条件和文明施工改善施工条件和文明施工新型逆作法大大地改善了通风、照明和采光条件。在顶板结构施工完成后，挖土施工在地下进行，工程形象较好；同时大幅度降低了施工的噪音和尘埃对外界的影响。