• 地下车站主体中板逆作施工技术研究与应用 返回首页
  • 成果详情
  • 成果名称
    地下车站主体中板逆作施工技术研究与应用
  • 成果类型
    技术开发和产业化
  • 评价机构
    山东省建设科技与教育协会
  • 完成单位
    济南黄河路桥建设集团有限公司
  • 合作单位
  • 完成人
    郭 锐 肖钦广 高建森 王 凯 孙世东 任传林 李兴辉 衣兴华 焦正伟 桑爱臣 刘元凯 董思凯 王晓东 谭 宁 吴江洲
  • 知识产权
    济南黄河路桥建设集团有限公司
  • 项目所在地
    济南市
  • 成果水平
    国内领先
  • 评价日期
    2024年12月20日
  • 推荐单位地市
    济南市
  • 专家委员会名单
    宋锡庆、嵇 飙、丁尚辉、邵广彪、黄永亮
  • 成果简要说明
  • 一、任务来源
    黄河北区域地质状况为沉积富水流沙同时并存淤泥质粉质黏土,含水量丰富。车站基坑开挖过程中水平位移变化量超过控制值达到红色预警,急需采取措施减小基坑变形。本课题从地层自稳性极差、主体结构施工困难等方面着手,多角度,多方位开展课题研究,对顺逆作法综合施工方法的原理、深基坑工程项目设计及施工过程中相关土力学理论、基坑稳定性等基础理论知识进行研究,主体结构柱、梁、板等结构构件等对基坑围护及坑底士体位移变形分析,基坑开挖方式、土层土质情况等因素变化时,基坑自身性状的及周围环境变形影响规律等进行分析,为软土地区类似工程提供借鉴,具有极大的研究意义。
    二、应用领域和技术原理
    应用领域为:高水位深厚软土地区的地下建筑钢筋混凝土工程施工。技术原理为:在深基坑开挖过程中,利用现有结构及模板支撑体系先施作梁板柱等结构,待混凝土强度达到设计值能够完全支撑围护结构并保证围护结构不发生变形后,拆除结构下部临时支撑(钢支撑或砼支撑)再施作下部侧墙,保证结构安全。结构逆作就是利用现有结构及模板支撑体系先施工结构梁板柱,后施工下部侧墙,结果证明,结构逆作能够有效控制围护结构深层水平位移,为地下结构施工工艺提供新的思路及解决方案。
    三、性能指标
    1.钢管支架搭设
    (1)立杆、水平杆、斜杆及构配件内外表面应热浸镀锌,不应涂刷油漆和电镀锌,构件表面应光滑,在连接处不应有毛刺、滴瘤和结块,镀层应均匀、牢固。
    (2)镀锌层厚度钢厚度≥3mm,镀层厚度局部厚度55μm,平均厚度70μm。
    (3)插销外表面应与扣接头内接触表面吻合;插销底端应设置弯钩,且应具有可靠防拔脱构造措施。
    (4)焊缝外观:焊缝外形均匀,焊道与焊道、焊道与基本金属之间过渡平滑,焊渣和飞溅物清除干净。表面气孔:Ⅲ级焊缝每50mm长度焊缝内允许直径≤0.4t;且≤3mm的气孔2个;气孔间距≥6倍孔径。
    2.钢模板制作质量性能指标
    (1)钢模板U形卡孔沿板长度的孔中心间距允许偏差±0.30mm;沿板宽度的孔中心间距允许偏差±0.60mm,沿板长度的孔中心与板端间距允许偏差±0.60mm。
    (2)钢模板面板端与两凸棱面的垂直度允许偏差d≤0.50mm,板面平整度允许偏差f1≤1.00mm,凸棱直线度允许偏差F2≤0.50mm。
    (3)两块模板之间的拼接缝隙允许偏差≤1.00mm,相邻模板面的高低差≤1.50mm,组装模板板面平整度≤2.00mm,组装模板板面的长宽尺寸±2.00mm,组装模板两对角线长度差值≤3.00mm。
    3.支架体系验收内容
    (1)立杆梁底纵、横向间距600×1200mm,板底纵、横向间距400厚板:1200×1200;900厚板:900×900mm,竖向接长位置错开500mm,水平杆纵、横向水平杆设置1500mm,顶层1000mm。
    (2)主次龙骨材质及间距主龙骨:10#工字钢按照步距设置;次龙骨:80*80方木,间距200mm设置;主龙骨、次龙骨悬挑长度符合方案要求。
    (3)扫地杆设置最底层水平杆中心线距离可调底座的底板不应大于550mm,临边防护防护牢固,并挂设密目网。
    四、与国内同类技术比较
    车站主体结构施工问题是基坑工程中经常遇到的一个十分复杂的问题,主要由施工方法、周边水文地质环境、前期规划合理性以及不可抗拒等因素引起,且相互制约、相互耦合,给工程造成巨大的损失,据估计,全世界每年因车站主体结构施工不合理而造成的经济损失多达上亿美元。故车站主体结构施工一直受到国内外工程界的关注,是国内外工程技术界一直坚持不解努力攻关的重要内容。通过这些年来行业内科研技术人员的共同努力,对车站主体结构施工的研究已经取得了丰硕的成果,然而关于逆作法的研究则相形见拙。本次研究完善了相关的工艺工法,填补了国内外相关研究的空白。
    传统施工工艺在底板完成后施工侧墙,此时支护结构需进行两次拆换撑,侧墙进行两次浇筑,围护结构变形控制危险性较高,换撑过程中基坑变形过大可能造成坍塌等灾害,并且施工工序繁杂造成成本过高。利用本技术进行中板逆作施工,先施工中板结构后施工负二层侧墙,消除了侧墙二次浇筑导致的工期延长、费用增加问题,避免侧墙施工缝可能出现渗漏水问题,有效控制基坑深层水平位移,保证结构施工安全。
    五、成果创新性、先进性
    1.钢支撑增设轴力伺服系统,实现支撑体系轴力全过程自动补偿,减小基坑水平位移,确保基坑施工安全。
    2.总结形成后浇侧墙施工缝处预留回填注浆管施工工艺,确保逆作法侧墙接缝处的整体性、严密性。
    3.研制一种《一种钢筋间距固定装置》,有效保证了车站主体关键部位钢筋定位难的问题。
    4.环框梁与后期侧墙施工缝由“平齐口”改进为“企口式”处理,通过结构性改造增强密封性能,提升结构防水效果。
    通过中板逆做法施工的相关研究得出,为保证基坑安全稳定则必须控制围护体系的受力和位移。根据围护体受力特点可知最大位移应该发生在围护体结构的中部,因此在满足最大位移控制条件下确定预留净空宽度以保证基坑工程项目施工过程中安全稳定和经济合理。本次研究详细阐述了中板逆做法施工特点及适用范围,并根据基坑工程项目实际情况提出一套施工方便、安全可靠、质量可控、节约工期、经济合理目有利于基坑周边环境保护的施工方案。
    六、作用意义
    通过逆作法对车站主体结构施工,完成了车站主体结构的建设,有效提高了车站的稳定性,减少车站基坑在建设过程中的变形,提高深基坑安全性能,减小施工风险解决了项目所在区域车站主题结构施工的难题,有效推进了项目进展。
    本技术适用于车站主体结构施工,黄河及其他水系流域冲积平原区域,地层以粉土、粉质黏土为主,局部细沙、粉沙、淤泥质土等软弱土质的地层,在产生较大的基坑变形时,利用现有结构及模板支撑体系或预制构件快速施工梁板柱等结构,能够有效消除基坑变形,减小安全风险,为工程建设极大地提高安全效益,此工艺减少了资源浪具有较高的应用价值和推广前景。
    七、推广应用的范围、条件和前景
    本技术推广应用范围适用于高水位流砂软土地区车站主体中板施工,应用条件地层以粉土、粉质黏土为主,局部细沙、粉沙、淤泥质土等软弱土质的地层,地下建筑钢筋混凝土工程施工。应用前景结构逆作可应用于地铁、管廊等地下建筑施工,解决基坑变形等施工问题,为地下施工工艺提供新的思路,具有较高的应用价值和推广前景。
  • 推广应用前景与措施
  • 本技术推广应用范围适用于高水位流砂软土地区车站主体中板施工,应用条件地层以粉土、粉质黏土为主,局部细沙、粉沙、淤泥质土等软弱土质的地层,地下建筑钢筋混凝土工程施工。应用前景中板结构逆作可应用于富水流砂地层深基坑地铁、管廊等地下建筑主体施工,有效解决基坑变形等施工问题,为地下施工工艺提供新的思路,具有较高的应用价值和推广前景。
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