在既有建筑下新建地下空间技术及实践.pptx

1、一种在既有建筑物下建造地下空 间及人防、抗震救灾设施的技术技术研发立项背景主要技术内容及创新点知识产权应用领域及项目案例目目 录录技术研发立项背景技术研发立项背景停车难，难于上青天停车难，难于上青天!立项背景立项背景 基于现在城市停车难问题日益突出，地面停车位和地下停车位紧张等问题，我公司研发的在“既有旧建筑物下，进行地下空间的开发与利用”项目。达到了在老旧建筑物下，开挖地下空 间的技术要求，并且能够保证建筑物原本的结构强度及稳定性，广泛用于地下车库，人防工程 和抗震救灾设施等建设。优点优点促进人防和抗震防灾、促进人防和抗震防灾、避灾工作避灾工作优化城市环境优化城市环境 管廊穿越建筑物管廊穿越

2、建筑物立项背景立项背景缓解土地供需矛盾缓解土地供需矛盾改善城市交通状况改善城市交通状况注：根据杭州市有关政策，如建地下车库对外有偿开放，政府补贴不超过25%的建安费用，办理车库产权证时免土地出让金(划拨)。开 拓 地 下 空 间、解 决 停 车 困 难 四注：根据杭州市有关政策，如建地下车库对外有偿开放，政府补贴不超过25%的建安费用，办理车库产权证时免土地出让金(划拨)。开拓地下空间、解决停车困难三已有建筑下地下空间构筑类型已有建筑下地下空间构筑类型 IFUS-2017注：根据杭州市有关政策，如建地下车库对外有偿开放 政府补贴不超过25%的建安费用，办理车库产权证时免土 地出让金(划拨开拓地

3、下空间、解决停车困难二注：根据杭州市有关政策，如建地下车库对外有偿开放 政府补贴不超过25%的建安费用，办理车库产权证时免土 地出让金(划拨)。开拓地下空间、解决停车困难一图3:原有地下室下增加二层地下室图2:别墅下新建地下室图1:原有地下车库及地下管线图1:原有地下车库及地下管线图2:新建地下二层车库图2:新建地下二层车库图1:原有地下车库住宅区新建关键技术及创新点关键技术及创新点主要技术内容主要技术内容创新点创新点施工方法：在既有建筑物下进行地下室建设，采用新增的承重桩、刚性围护、转换 层和梁板作为上部建筑物的托换承载平台，将上部荷载通过桩基础可靠地传递到深层土 体，释放原建筑下的地基土应

4、力，保证地下室开挖施工的安全。分析模型：自主开发了既有建筑物下进行地下室建设的分析模型，通过受力分析，分析模型：自主开发了既有建筑物下进行地下室建设的分析模型，通过受力分析，实现临时支撑托换参数的快速选择，用简单的函数运算即可预测建筑物实现临时支撑托换参数的快速选择，用简单的函数运算即可预测建筑物沉降和水平位移沉降和水平位移 值。值。监测系统：设计了一套监测系统：设计了一套既有建筑物下进行地下室施工时上部建筑物的监测系统，既有建筑物下进行地下室施工时上部建筑物的监测系统，将数据和信息及时处理和反将数据和信息及时处理和反馈，动态修正施工工艺和支护参数，馈，动态修正施工工艺和支护参数，确保了既有建

5、筑物下 进行地下室施工的可靠进行地下室施工的可靠性。性。验证优点：地下空间暗挖施工较少占用城市地面和路面，对地面交通的影响极小验证优点：地下空间暗挖施工较少占用城市地面和路面，对地面交通的影响极小，能满足城市地下空间施工的环保要求，节能、能满足城市地下空间施工的环保要求，节能、节地、节水、节材。节地、节水、节材。0知识产权知识产权发明专利证书发明专利证书专 利 号：ZL.201010564141.8专利申请日：2010年11月18日专利权人：杭州岩土工程有限公司授权公告日：2012年04月25日本发明经过本局依照中华人民共和国专利法进行审查，决定授予专利权，颁发本证书 并在专利登记薄上予以登记

6、，专利权自控权公告之日起生效。则规定缴纳年费。本专利的年费应当在每年11月18日前缴纳。未按照规定墩纳年费的 专利权自应当缴纳年费期满之日起终止专利证书记载专利权登记时的法律状况，专利权的转移、质押、无数，终止、恢复和 专利权人的姓名或名称。国籍、地址变更等事项记载在专利登记薄上明程本再位+争人风A国 +进 我tA发明专利证书发明专利证书发 名称.望式m合人 法利号，z.20041申请n,204年3月利 权 人：降 法 模投 权 公 告 目：2 0 7阵 过 于 于发 名发明专利证书发明专利证书I 为 法在旧建筑物下建造地下车库的方法在旧建筑物下建造地下车库的方法及 名，一种业地发建地4为发明

7、人公龙t 林号：n.aou 101wn.材中语i,20n年 月相校A:f 州t1 程有同公4已授权的发明专利已授权的发明专利在旧建筑物下用管棚法建造地在旧建筑物下用管棚法建造地 下空间的方法下空间的方法发明名称：一种在旧建筑物下建造地下车库的方法发 明 人：潘金龙在空地非表面开挖建地下在空地非表面开挖建地下 车库的方法车库的方法发发 明明 专专 利利 证证 书书人通度N.a利审调，92年程 Aw校为否，a幽年青。mm国框架式组合堤坝框架式组合堤坝发明专利 证书发明专利 证书证书号第938151号径 权 是 5 1,2 0 1 2 年 0 5 月页)图一A科学技术成果登记证书科学技术成果登记证书

8、登记号：登记号：15001179经公示无异议，经公示无异议，“种在回建筑物下建造地下车库及人防、抗震的方法登记为浙江省科学技术成果，特发登记为浙江省科学技术成果，特发此证。此证。完成单位：完成单位：岩土科技股份有限公司、浙江大学完完 成成 人：人：潘金龙、殷树芳发证机关：发证机关：发证日期：2015 年 月 日浙江省科技厅制浙江省科技厅制 成果登记证书成果登记证书成果登记证书成果登记证书应用领域及项目案例应用领域及项目案例 应用范围应用范围本技术的应用范围：医院、大型商业中本技术的应用范围：医院、大型商业中心、广场、酒店宾馆、公园、地下管廊、政心、广场、酒店宾馆、公园、地下管廊、政 府机关、旅

9、游场所、写字楼、居民小区等停车紧张府机关、旅游场所、写字楼、居民小区等停车紧张的区域。人防救灾设施；建筑物下穿的区域。人防救灾设施；建筑物下穿 越轨道交通、管廊等。越轨道交通、管廊等。应用前景应用前景以杭州市区为例：杭州主城区的的机动车保有量突破了以杭州市区为例：杭州主城区的的机动车保有量突破了100100万大关。万大关。每月几乎都以每月几乎都以1 万辆的增长量在递增增长量在递增，但是对应的停车位仅能在，但是对应的停车位仅能在4040万个左右，尤其是医院，老小区周边停万个左右，尤其是医院，老小区周边停 车问题更加突出。车问题更加突出。将车辆停入地下，并且加强地下空将车辆停入地下，并且加强地下空

10、间商业体系建设，必定会为成为未来城市发展趋势。间商业体系建设，必定会为成为未来城市发展趋势。应用领域应用领域IFUS-2017我公司我公司“一种在旧建筑一种在旧建筑 物下建造地下车库及人防、物下建造地下车库及人防、抗震设施的方法抗震设施的方法”在玉皇山在玉皇山 南甘水巷杭州市基金小南甘水巷杭州市基金小镇成镇成 功实施。功实施。该项目名称为该项目名称为“甘水巷甘水巷 危旧房基础加固及地危旧房基础加固及地下配套下配套 实施工程，是在已有实施工程，是在已有建筑物建筑物 下进行地下室施工，原建筑下进行地下室施工，原建筑 物占地面积为物占地面积为800800平方米，平方米，新增地下室建筑面积新增地下室建

11、筑面积约为约为 18001800平方米，工程总投资约平方米，工程总投资约 为为10241024万元。万元。目前已经成功实施的项目目前已经成功实施的项目正本正本甘水巷危旧房基础加固及地下配套设施工程杭州市玉皇山南综合整治工程指挥部岩土科技股份有限公司二O 一四年九月施 工 合 同目前已有案例目前已有案例杭州市上城区玉皇山杭州市上城区玉皇山南甘水巷旧貌图南甘水巷旧貌图甘水巷35-39 号建筑原状图改造步骤改造步骤:支护结构施工支护结构施工改造步骤二：施工静压桩浇筑临时改造步骤二：施工静压桩浇筑临时承台承台40300000-o 300改造步骤三：分段开挖改造步骤三：分段开挖支预设标高浇新底板承台支预

12、设标高浇新底板承台刑工七：税革2-4.420m.虹第三、基5030079改造步骤四：浇新柱、修形改造步骤四：浇新柱、修形截桩截桩甘水巷杭州基金小镇地下空间项目实景照片甘水巷杭州基金小镇地下空间项目实景照片 IFUJS-2017完工后新旧对比2017新老对比建成地下空间地下室增层改造是近年来出现的新生事物，其优点是地下室增层改造是近年来出现的新生事物，其优点是可以在不占用更多地面空间的条件下可以在不占用更多地面空间的条件下获取额外的地下空间。获取额外的地下空间。然而，这类工程由于要在然而，这类工程由于要在确保上部结构安全的前提条确保上部结构安全的前提条件件下完成节点改造和暗挖施工，相对新建建筑需

13、要做更下完成节点改造和暗挖施工，相对新建建筑需要做更为为 细致和深入的应用基础细致和深入的应用基础研究。研究。地下室增层设计施工原则地下室增层设计施工原则我们把本项目作为一个试验项目我们把本项目作为一个试验项目，请浙江理工大学的，请浙江理工大学的师生进行各种数据的师生进行各种数据的测定测定上部建筑结构节点应力变化测定，要求得出临界 值挖土时的结构模型受力变化截桩冲击根据理论分析可知，承台及上部结构可能产生较大应力的工况有如下三个：1.承台下方挖土阶段。在此阶段原结构的独立基础将上部荷载转移到承台和桩基础上，挖土施工的冲击使得上部结构有发 生不均匀受力开裂的可能。2.原有基础横梁凿除阶段。在此阶

14、段原有上部结构可能因为受到凿除作业的冲击而发生开裂。3.截桩阶段。新柱浇筑完成后，需要通过截桩来完成结构转换，由于截桩一般只能逐根进行，在此过程中上部结构及承台 有受到截桩冲击而发生开裂的可能性。关键节点关键节点禄禄 色色 地地 下下 技技 术术 ，地地 球球 的的 题题 友友Emerging underground green technologies,being friendly to the earth甘水巷三号组团地下室结构置换关键节点部位甘水巷三号组团地下室结构置换关键节点部位 不允许在施工中产生开裂不允许在施工中产生开裂改造关键区域分析：改造关键区域分析：(1)(1)新老混凝土共同

15、工作新老混凝土共同工作(2)(2)下方挖空与截桩冲击下方挖空与截桩冲击(3)(3)其它偶然荷载其它偶然荷载下接新柱，初始应力为下接新柱，初始应力为0 0旧混凝土凿除旧混凝土凿除-1.800钢柱-3.950与新党筑顶教连接新是基础底板水辑植H2H1H1仔细选择监测方案，要保证监控全覆盖仔细选择监测方案，要保证监控全覆盖1.1.根据现场条件选择应力根据现场条件选择应力监测方案监测方案施工现场情况施工现场情况(混凝混凝土浇筑前土浇筑前)承台内节点应变片的安装示意承台内节点应变片的安装示意2.2.测点安测点安装情装情况况柱端应变片的安装情况柱端应变片的安装情况新浇柱应变计的安装情况新浇柱应变计的安装情

16、况挖土过程中上部结构有限元分析挖土过程中上部结构有限元分析挖土进程引起的节点应力变化分析挖土进程引起的节点应力变化分析-方案一-方 案 二三 (四)(五)四(六)施工工况 施工工况(a)压应力 (b)最大剪应力承台外形修整过程中节点力学承台外形修整过程中节点力学分析分析(a)改造前状态 (b)改造后状态三 (四)(五)四(六)-方案一-方案二压应力/MPa压应力/MPaL:1比例结果计算方法FANiMr3:10解析法1.33310-kN1.86710kNe200 kN-m有限元法1.345102kNe1.86610kNe197.9 kNm5:1解 析 法51.28kN1.94910kNe128

17、.2 kNm有限元法51.76kN1.94810kNe126.9 kNm截桩过程中承台节点力学分析截桩过程中承台节点力学分析表1柱顶内力解析解与有限元解对比多点布设以利于在数据后处理中利用对称性抵消干扰多点布设以利于在数据后处理中利用对称性抵消干扰测点群安排测点群安排每隔每隔1 1分钟定时拍摄记录分钟定时拍摄记录挖土进程挖土进程实验室对比验证情况：应变片灵敏度更高、实验室对比验证情况：应变片灵敏度更高、误差更小误差更小压力(KN)结论一、节点上的应力主要由施工期间冲击荷载产生，本结论一、节点上的应力主要由施工期间冲击荷载产生，本工程监测得到的应变幅值基本在混凝土极限应变以内。工程监测得到的应变

18、幅值基本在混凝土极限应变以内。-10二-30-4-40.0初始开挖方向最大附加应变约最大附加应变约35354 4000.5 1.0 1.5 2.0时间：小时2.5 3.03.5时间：小时最大附加应变约最大附加应变约40405050结论二、机械开挖时的在结构上的结论二、机械开挖时的在结构上的冲击作用相对人工开挖冲击作用相对人工开挖更为显著更为显著,应予以足够的重视。应予以足够的重视。结论三、新浇柱的钢筋受结论三、新浇柱的钢筋受力受截桩方案和施工进程影响。本力受截桩方案和施工进程影响。本次工程中，采用对称截桩时截倒数第二根桩引起的冲击荷载次工程中，采用对称截桩时截倒数第二根桩引起的冲击荷载 最大，

19、结构设计时应计入影响。最大，结构设计时应计入影响。20152015年年6 6月月2323日日9/B9/B轴截桩原始记录轴截桩原始记录2.01.51.00.50.0-0.5-1.0-1.5-2.0-2.52 3小时：从12:00:00开始kN5400.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5小时：从10:32:00开始20152015年年6 6月月2424日日9 9/B/B轴承台截桩原始记录轴承台截桩原始记录-5.0 kN-5.5-6.0-6.5-7.04.0 4.5 5.0-3.5-423目前实施的项目：杭州云栖小镇阿里云会堂目前实施的项目：杭州云栖小镇阿里云会堂(国际会国际

20、会 展中心展中心)我公司已经与浙江饭店签署了我公司已经与浙江饭店签署了杭州浙江饭店地下停车库改扩建工程协议杭州浙江饭店地下停车库改扩建工程协议,设计、审批已完成。设计、审批已完成。目前正在实施的项目目前正在实施的项目IFU 20我公司已经与上城区政府签署了我公司已经与上城区政府签署了高银街地下停车场建设合作框架意向高银街地下停车场建设合作框架意向该项目建成后，地下停车场为双向两侧停车布 置，地下停车场净宽17M,净高4.6M,全长约 320M,底板埋深约7.58.5M,可停车辆约 350380辆左右。该项目总投资约为1.3亿人民币。该项目采用暗挖法施工(不影响高银街周边居 民的正常出行和店面的

21、正常营业),只需6080 平方米作为下挖口(此处可作为今后地下停车场 车辆的进出口使用)目前已有签署的战略项目目前已有签署的战略项目高银街地下停车场建设合作框架意向 2013年10月上城区人民政府|岩土科技股份有限公司岩土科技股份有限公司成立于1999年3月，公司股本为5500万元，企业总资产超3亿元。公司的目标是成为地下空间开发及结构技术的领跑者。公司为国家高新技术企业，拥有省级技术研发中心浙江省岩土科技地下空间研究院。公司学术带头人吴世明曾任浙江大学副校长、同济大学常务副校长。企业简介企业简介 IFU -2017技 术 企书 基本信基本信息息企业名称企业名称：杭州岩土工程有限公司发证时间：

22、发证时间：2011年9月27日新业有效期有效期批准机关批准机关环境书职业职业岩土科技股份有限公司杭州野原结构设计事务所有限公司The Geotechnical Engineering Co.Ltd.20162016 年1010 月超深地下空间泥水平衡法施工创新技术超深地下空间泥水平衡法施工创新技术Innovative Slurry-Balanced Technique for Constructing Extra-Deep Underground Space专利号：专利号：2 201610645815.01610645815.4 4201620854448.5 201610645856.3IF

23、US-2017泥水平衡法深基坑泥水平衡法深基坑(沉井施工技术沉井施工技术)原理原理 在超深基坑(沉井)施工中，通过控制井(基坑)内泥浆的高度、稠度等，使得基坑内外壁侧向压力平衡，防止坑底土体突涌，保持围护结构(井壁)等处于安全状态.该技术适用于深度超过30米常规围护法很难施工的地下空间的建造，且能比围护干挖法施工节约造价30%以上。特别适合园井 安全安全 可有效防止土涌、侧壁垮塌，在建筑密集区施工优势明 显。突破突破 突破原有深度极限。砼井理论深度可达到120米(受限 于混凝土强度，钢结构例外)。经济经济造价低于传统施工30%以上，当基坑深度超过30米时，成本优势更为明显。环保环保有利于实现国

24、家提倡的装配式建筑的实施、推广优点优点一体化的设计施工竖向简易盾构向下挖掘，产生泥浆。通过监测预设在井壁内的感应片的应力变化，调节控制泥浆面高度、稠度，杜绝土体突涌，调 节井壁(围护结构)内外压力平衡。液压系统(同步千斤顶)控制围护结构下沉速 度。地下车库示意图上部是建筑下部是车库特点五：综合开发效益最大特点五：综合开发效益最大城市地下立体车库可利用地下车库的库体为基础城市地下立体车库可利用地下车库的库体为基础，在车库上方进行商业建筑综在车库上方进行商业建筑综合开发，形成停车、城市基础合开发，形成停车、城市基础 设施和商业开发的完美结合，从而投资方也可获得最大的设施和商业开发的完美结合，从而投资方也可获得最大的项目地块停车规划布置及车辆流向示意图项目地块停车规划布置及车辆流向示意图规划地下车位以井筒为基础骨架的以井筒为基础骨架的高层建筑高层建筑模 型