天津于家堡03-21地块地下空间综合施工技术科技成果研究报告

天津于家堡03-21地块地下空间综合施工技术

科技成果研究报告

1.项目研究背景

天津于家堡金融区为天津市拟耗资2000亿元在滨海新区建全球最大的金融区，占地3.86平方公里，拟分四期建设。按照规划，2009年启动的于家堡金融区工程，预计三年全面开工、五年初具规模、十年基本建成。10年后，这里将建成120个市场会展、现代金融、传统金融、教育培训和商业商住项目，成为迄今为止全球规模最大的金融区，其定位是“与中国北方经济中心相适应的金融服务体系和金融改革创新基地”。

目前起步区已开工建设一期工程，共计12地块、两条地铁线路（B2、B3线）、一条地下行车线，采用立体城市整体规划设计，将利用发达的地下空间，实现地铁、地下商业和停车场全部联通，来完成市场会展、现代金融、传统金融、教育培训、商业商住等五大业态的使用功能。

2.工程概况和特点、难点 2.1工程概况

我司承建的天津于家堡起步区03-21地块工程，包含03-21地块工程及B2、B3两处地下空间部分标段，其中03-21地块工程建筑面积119700m2，分为一栋塔楼、3栋裙楼及整体3层地下室；塔楼地上34层，高度155.6m，主要功能为商业及办公；裙楼分别为4、8、4层，高度分别为27.15m、42.15m、24.00m，主要功能为商业、餐饮及办公。我司负责施工的地下空间标段为滨海新区轨道交通B2、B3线线路，其中B2线地下2层，长128.75m，宽30m，基础埋深18.70m，建筑面积11009.685 m2；B3线地下3层，长119m，宽30m，基础埋深25.75m，建筑面积125.155 m；2条地铁线最下层均为地铁线路轨道提供空间，其余部位为地下商业街。

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2.2工程特点、难点

2.2.1 工程特点

因项目地块位于起步区， B2、B3、地下行车线路的交界位置，施工整体难度大，周边因素复杂，与各周边地块关联性强，对起步区整体施工影响较大。 2.2.2 工程难点

在本工程主楼施工过程中，6家施工单位于同一超大深基坑内施工，基坑共

有三道内支撑影响主体结构施工进度。若整体拆除内支撑，则需各总包均施工完成负三层顶板，由于各家施工单位进度不一，拆撑时间变数较大；如何加快本工程主楼的施工进度，并保证换、拆撑后基坑的稳定，顺利进行上部结构施工，有效保证施工进度的连续性，是我司首要考虑的工程因素。

本工程B3线及地块主体位于10万㎡大基坑中部，基础埋深-24.25m,基坑内有三道内支撑及支撑内支撑的格构柱。基坑内施工时，常遇到主体结构与内支撑格构柱相交叉冲突，主要位置有承台、基础梁板与格构柱相交接，侧墙、柱部分与格构柱相交接，次梁楼板与格构柱相交等情况。如何最大程度减小格构柱与结构主体的交接冲突，并保证地下部分工程的工期，是需要考虑的重要问题。

在B3线地下空间侧墙施工中，基坑围护结构与主体结构水平间距小且顶部具有封板，受施工条件复杂，场地狭小等原因，超高超厚的地下空间外墙施工变得困难,传统的双面支模工艺已经无法满足其施工,而且施工条件、安全、成本及工期方面都相对较差。如何解决密闭式深基坑施工环境中地下墙体的施工，是本工程的一大难点。

本工程B3线地下三层层高8.71m。由于墙体的高度过大，防水卷材材料倒运困难。同时B3线基坑支护后整体呈封闭结构，水平与垂直吊运困难，而需卷材施工的部位长达120m，进一步增加了整体的施工难度。因此应寻求变通，采用新方式完成防水卷材的施工。

在地下空间B2、B3线施工过程中，我司主楼地下室与B2线、B3线、周边地块交接处共有16处联通口，联通口变形缝处渗漏隐患极大，如何解决连通口部变形缝渗漏是本工程一大难题。 

在地下室及地下空间砌筑工程施工前，我司针对普通砌块存在的浪费模板、人工及工期，同时需抹灰，并不易保证施工质量的情况，提出以变更施工材料的方式以解决上述问题。 

为解决地下空间施工过程中的上述难题，本项目从内支撑换、拆撑施工技术、主体结构与内支撑格构柱接合施工技术、可移动式单侧支模施工技术、预铺反粘防水施工技术、地下室连通口变形缝防水施工复合技术、BM轻集料连锁砌块综合施工技术等方面解决施工难点，组织设计技术攻关，经过精心策划、研究、工程实践，取得了突破创新性成果。 

3.项目研究内容

本项目从内支撑换、拆撑施工技术、可移动式单侧支模施工技术、地下室连通口变形缝防水施工复合技术等方面解决施工难点，组织设计技术攻关，经过精心策划、研究、工程实践，取得了突破创新性成果。

3.1创新技术

3.1.1组合工具式内支撑拆换撑技术

天津于家堡金融区起步区03-21地块工程，为加快主楼的施工进度，并保证换、拆撑后基坑的稳定，施工时通过在其主楼地下三层布置斜钢撑、在地下空间布置钢对撑和在地下三层底板及顶板后浇带处布置传力构件，在结构与基坑围护桩之间浇注混凝土换撑板带、进行有效回填等一系列措施，将基坑一侧的土压力连续传到另一侧，在保证整个基坑稳定的前提下，提前拆除了影响03-21地块主楼结构上部施工的内撑。

内支撑换、拆撑施工原理就是让支护桩因内支撑拆除所产生的部分应力通过传力构件或者钢构件传递给具有足够承载能力的第三者，从而达到新的受力平衡。本工程通过在主楼地下三层布置斜钢撑、在地下空间布置钢对撑和在地下三层底板及顶板后浇带处布置传力构件，在结构与基坑围护桩之间浇注混凝土换撑板带、进行有效回填等一系列措施，最终完成换、拆撑施工(换撑传力构造图参见下图)。

换撑传力构造图

3.1.2可移动式单侧支模施工技术

天津于家堡金融区03-21地块B3线地下空间基坑最深处为-24.25m，带有三道内支撑及顶部封板；B3线地下空间共分3层，层高分别为8.71m、5.84m、5.65m，外墙厚度从负三层至负一层分别为1400mm、1000mm、800mm，外墙与地连墙间距最小只有290mm；防水无作业面，物料调运困难，传统双面支模很难开展，我司

对传统单侧支模施工工艺进行研究及优化，通过划分单元节、底部采用可移动式行走轮设计，使单侧支模架体单元节可整体移动,无需重复拼装模板与架体，即可实现单元节架体的快速周转。本项创新设计，改善了传统单侧支模反复组拼架体与模板费工费力的不足，克服了封闭式深基坑中因塔吊无法调运而造成的架体水平周转效率低的困难。可移动式单侧支模施工技术由可移动式单侧支架支撑系统、可移动式单侧支架移动系统组成。 （1）可移动式单侧支架支撑系统

可移动式单侧支架主要是由型钢三角桁架、木工字梁龙骨、模板、埋件系统、行走轮系统等一些重要部件组成，见下图。

顶板端头木方工地自备面板木梁连接爪木梁连接板木工字梁双12号槽钢背楞套管及螺栓调节螺栓可调节支座背楞连接器行走轮底板 可移动式单侧支模支撑系统构成图

型钢三角桁架为单侧支架主要的的支撑系统，每三榀桁架构成一个单元节，单元节两侧支架底部设有行走轮，型钢支撑架末端安装可调节支座。可调节支座作用即可满足模板垂直度的调节，又能使行走轮处于悬空状态，避免行走轮在非移动状态下受力。架体承受的混凝土侧压力及上浮力将传递给可调节支座及下部埋件系统，进而传递到楼板。

（2）可移动式单侧支架移动系统工作原理

通过在施工段内划分合适的单侧支架拼装单元节，在单元节两侧架体底部槽钢上预留孔洞，现场用螺栓将万向行走轮固定于架体上。整体拼装工作完成，混凝土浇筑后，调松支座、撤销埋件螺栓及单元节之间的联系，使每个单元节，向后拉动单元节即完成拆模工作。单元节底部架体需增加配重以保证单元节移动过程中的稳定性,水平推动单元节依次进行模板移动，待单元节全部移动至下一

施工工段后，进进行简单组装装即完成下下一施工段模模板拼装工工作。 3.22关键技术术 3.22.1地下室室连通口变变形缝防水施工复复合技术 本工程主主楼与地下空空间各自为为单体工程，其地下空空间部分与与主楼的-2、、-3层地地下室通过过联通口互联联，最终达到到主楼办公公区域与地铁铁间的零距距离换乘。在本在工程程施工地块块周边有共7家单位同同时施工，地下空间属于地于各家总承承包单位分段段施工。地下室及地下空间与与周围15、22、25地块块等有16处连通口，处每个连通口口均预留留变形缝，由于施工单单位多，进场场时间不统统一，各地块块设计图纸纸不一，业主主协调工工作存在困难，原联通通口防水施施工完成后，多个变形形缝发生程度度不同的渗渗漏。我司司采用变形形缝化学注浆浆（IP-11单组份聚氨单氨酯），并安安装Aladin结构性密封封变形缝缝防水系统统（W型止水水条），对变变形缝进行行防水施工。。止水条沿沿整条变形缝缝连接形形成封闭的系统，进而而起到良好好的防漏效果果。 Aladin是一种由氯是氯丁橡胶组成成的结构性性密封变形缝缝防水系统统，该系统经经充气膨膨胀及特制的环氧树脂脂粘结剂安安装到位。氯丁橡胶能氯较好抵抗臭臭氧、风蚀、油脂和和其他大多数化学物质质的侵害。并可以适合合±50%的位位移，也可可以进行多方方位移动动。Aladin可以做纵向向和横向改改变，T型交交叉改变，适适合水平、旋转、纵向向剪切和和横向剪切切位移。两旁旁的侧棱能能使环氧树脂脂粘接剂表表面的粘接区区域达到最最大。环氧氧树脂粘接接剂为双组分分无溶剂型型无流挂型，确保橡胶条条和混凝土土之间粘结牢牢固。（见见下图）  阿拉丁结构构性密封变形缝缝防水系统 3.22.2主体结结构与内支支撑格构柱接合施施工技术 （1）内支支撑格构柱柱与承台、基基础梁板的的接合做法a.为了保证混凝土有足够的握裹力，使新旧混凝土交接部位完整，应全部剔除基础范围内格构柱内混凝土至垫层表面。

b.为了防止地下水沿格构柱角钢渗入底板，应在格构柱内外两侧，焊接环形止水板。见下图。

c.承台及基础钢筋遇格构柱时优先考虑“中间穿、两边绕”的方式处理，如中间需穿过的钢筋遇缀板时将基础主筋范围内格构柱缀板切除或开洞。承台及基础钢筋布置方向与格构柱平行（夹角为0°）时，应保证贯穿钢筋上下各3根；当夹角为45°时应保证贯穿钢筋上下各两根；当夹角为其他角度时上下，应保证贯穿钢筋上下各1根。

d.按上述措施处理后，承台及基础遇格构柱角钢无法贯穿时，可在格构柱缀板外侧焊接钢板，切断的钢筋在钢板上双面焊接10D。应保证切割钢筋在格构柱两侧根数及直径相同，两侧钢筋按原图纸中钢筋及搭接长度施工。

e.对于遇角钢截断的钢筋，可按普通竖向构件“洞口加筋”的方法补强，此时基础筏板面积较大，无平面尺寸突变，传力途径多，可采用搭接传力的方式。

f.当格构柱占基础梁宽度1/3以上时，可在结构受力允许的情况下，平移基础梁，以避开格构柱。当无法平移基础梁时，则应以格构柱为梁中线加宽基础梁，使其形成受力平衡。

（2）侧墙、柱部分与格构柱相的接合做法

a.为了保证混凝土有足够的握裹力，使新旧混凝土交接部位完整，赢全部剔除基础范围内格构柱内混凝土至垫层表面。

b.为了防止楼层沿格构柱角钢渗入下层，应在格构柱内外两侧，焊接环形止水板。

c.对于基础施工完成后不能拆除的格构柱，应在满足建筑功能的前提下，增加框柱、剪力墙的截面尺寸，格构柱缀板全部割除后，将格构柱部分或全部包在墙柱内，同时在格构柱周边及内部按墙柱主筋进行补强。

d.在遇有防水要求的柱墙面时，按上条施工时，使用遇水膨胀橡胶止水条20X30mm。橡胶止水条将格构柱包裹一圈，两侧搭接止水钢板300mm。

e.在竖向结构变截面时，应将附加出的墙柱钢筋弯锚固在暗柱中。 f.当遇格构柱箍筋布置方式影响施工时，应优化调整箍筋形式。

（3）次梁楼板与格构柱相交的接合做法

a.当格构柱占次梁小于1/3 梁宽时，楼板及次梁的处理则为“能通则通，不通弯焊，加筋补强”，当次梁个别钢筋（1~3根）钢筋在格构柱不能贯通的，钢筋断开，将下部钢筋上弯（上部钢筋下弯）焊接在格构柱角钢上。同时在次梁钢筋能贯通的一侧增设同规格的钢筋（数量同断开数量），作为二排筋。

b.当格构柱占次梁大于1/3 梁宽时，楼板及次梁的处理则为“能通则通，不通弯焊，加筋补强”，次梁钢筋能贯通的，则贯通（无论是从格构柱外边，还是从格构柱内侧），不能贯通的钢筋，分两批次断开；

c.当格构柱位置与次梁位置冲突，不利于布置钢筋，也可按后浇带浇带方式将次梁断开，后浇带长度1.5m；后浇带处钢筋按断面钢筋面积50%增加；格构柱拆除后，采用焊接方式将断开的钢筋连接；同时采用高一等级砼将该部位浇筑养护。

3.2.3预铺反粘防水施工技术

(1)施工流程

(2)施工工艺 

基层清理：基层应坚实、平整、无结冰，清除表面灰尘和油污。基面的平整度应满足D/L≤1/6，其中D为相邻两凸面间的最大深度，L为相邻两凸面间的最小距离。平整度不符合要求时，应将基层表面凸出的石子等尖锐、突出杂物清除。

凸出基层表面的钢筋、螺栓等应从根部割除，并在割除部位用1：2.5的水泥砂浆进行覆盖顺平处理，覆盖砂浆的厚度不得小于20mm，覆盖面应满足基面的平整度要求。

放线定位：在基层上放出卷材铺贴的控制线，以免卷材铺贴时出现错位、歪斜等现象。

细部节点防水层施工：在平立面交接处、变形缝、施工缝、管根等细部设置卷材附加增强层，现场按要求进行裁剪，附加层采用双面自粘防水卷材。一般部位附加层卷材应满粘于基层，应力集中部位应根据规范空铺。满粘的部位施工前

应先涂刷油性基层处理剂，干燥后再铺贴附加层自粘卷材。

大面防水层自粘卷材铺贴

采用预铺反粘法施工，将卷材空铺在地连墙表面上。按照所选卷材的宽度，留出搭接缝尺寸（长短边均为 100mm），按基准线进行卷材铺贴施工。

施工时，先将预铺卷材按放线位置对准在地下连续墙的基层上，卷材的平滑光面面向地连墙，采用机械固定方式把防水卷材固定与地连墙支撑面上，钉固位置应在距卷材长向预留自粘外边缘5mm处。根据现场实际情况，可在卷材长向搭接边每隔500mm左右进行机械固定。施工时，撕去长向预留自粘搭接边表面的隔离膜，进行长边搭接，同时确保所有钉固点被相邻卷材的搭接边覆盖。搭接后立即用压辊滚压，以确保密封粘牢。

对于卷材的短向搭接边，应根据现场情况，每隔500mm左右对卷材进行机械固定，钉固位置距卷材外边缘5mm。钉固作业完成后，在短边搭接缝用pv100专用胶或胶带进行粘结密封，并确保所有钉固点被下幅卷材的搭接边完全覆盖住。 相邻两幅卷材的搭接要错开，错开长度不小于 1500mm，搭接长度为100mm，搭接缝采用搭接自粘贴密实。铺贴后卷材应平整、顺直，搭接尺寸正确，不得扭曲。

防水卷材搭接边粘贴示意图

卷材收头细部节点处防水密封

防水卷材伸至砖胎膜顶部，上压一皮砖固定；后浇带位置防水卷材预留足够的搭接长度，并上盖木模板进行保护。

3.2.4 BM轻集料连锁砌块施工技术

本工程主要砌体结构为填充墙（100mm/200mm厚），外维护结构墙体采用MU5.0级；内部墙体采用MU3.5级。砌块专用砂浆强度为Mb5.0，砌体总量共计约12000m3。

我司通过与设计、甲方积极沟通，将原设计的普通混凝土砌块变更为BM轻集料连锁砌块，此砌块在加气混凝土砌块的基础上增添了诸多优点，减少钢筋用量，省去构造柱，抱框柱模板，U型砖代替模板，减少钢筋和混凝土用量，省去墙体砂浆用量，直接粉刷石膏，专用砂浆砌筑，砖与砖环环相扣，增加墙的整体性。

4施工技术研究成果及应用前景分析 4.1施工技术研究成果

4.1.1 工期质量效益

本项目通过科学管理，实施新的施工工艺和方法，保证了工程施工工期。并通过本项目的各项施工技术实现了最大限度的工期优化，节约工期达到30%。

在质量管理方面，项目部获得：

2012年全国工程建设优秀质量管理小组二等奖（QC）； 2012年天津市建设工程质量安全文明施工观摩工地； 2014年天津市结构海河杯。 4.1.2 安全文明施工效益

在安全文明施工方面，项目部获得：

2011年天津市滨海新区中心商务区文明施工单位； 2012年全国五一劳动奖状；

2012年中建一局集团 “安康杯”竞赛优胜单位； 2012年天津市建设工程质量安全文明施工观摩工地； 2012年度中国建筑总公司 CI创优奖。

4.1.3 技术成果

完成国家发明专利一项： 

名称为《一种组合工具式的内支撑换撑方法》，专利号为：ZL 2012 1 0240884.9

完成集团工法两项： 

《局部内支撑换、拆撑施工工法》（ZJ1GF-411-2011）； 《可移动式单侧支模施工工法》（ZJ1GF-4-2013）。 完成天津市工法一项： 

《可移动式单侧支模施工工法》（2015年）。 完成施工技术论文3篇： 

《基坑混凝土内支撑局部拆换设计和施工》（2011年）； 《可移动单侧支模体系在半封闭施工环境中的应用》（2013年）； 《阿拉丁结构性密封变形缝防水系统在地下室连通口变形缝防水施工中的应用》（2015年）。

在核心期刊《施工技术》中发表技术论文2篇： 

《基坑混凝土内支撑局部拆换设计和施工》（文章编号：1002-8498（2012）24-0017-05）；

《可移动单侧支模体系在半封闭施工环境中的应用》（文章编号：1002-8498（2013）02-0058-04）。

4.2应用前景分析及体会

4.2.1 天津于家堡03-21地块地下空间综合施工技术可提高工程经济效益

工程通过采用新技术获得了多方盈利的效果。对于业主方，新技术的使用可减少投资；对于施工方，新技术的使用可加快施工进度，降低施工成本。 4.2.2 天津于家堡03-21地块地下空间综合施工技术可提高工城质量效益

工程通过采用新技术、新工艺，顺利解决了施工过程中遇到的技术难题，克服了质量控制难点，保证了工程各项工序的顺利进展，获得了优良的工程质量。 4.2.3 天津于家堡03-21地块地下空间综合施工技术可提升企业的综合竞争力

技术竞争力是施工企业的核心竞争力之一，随着建筑业的国际化程度日益增高，企业的技术能力决定了企业未来的发展能力。在天津于家堡03-21地块地下

空间施工过程中，通过技术总结和积累，提炼出了本项目的综合施工技术，提升了本企业在地下空间施工领域的竞争力。

4.2.4 天津于家堡03-21地块地下空间综合施工技术的研究提升了项目团队的管理能力

项目团队的管理能力决定了企业的综合管理水平。在天津于家堡03-21地块地下空间施工技术的研发过程中，项目各个部门的管理人员积极参与，既提高了本岗位的管理水平，同时加强了各部门间的协作能力，提升了整个团队的管理水平。

5.经济效益和社会效益

5.1 经济效益

通过对建筑业十项新技术的推广应用、对技术难点的创新改进以及施工过程中的合理化建议，不仅加快了施工速度、提高了施工质量、保障了施工安全，而且降低了施工成本，取得了良好的经济效益。本工程地下空间部分总产值约为1.1亿元，综合经济效益303万，综合进步效益率达到 3.1%。

（1）项目采用创新的“钢对撑、斜撑换撑技术”，通过此技术使原本需第二次拆撑后方可施工负二层主体结构的主楼进度提前78天，同时采用了工具式组合内支撑技术，缩短了施工工期，降低了施工成本，确保了基坑的安全和稳定，取得了良好的经济效益。

（2）项目成功总结出了“主体结构与内支撑格构柱接合施工技术”，此项技术是对内支撑格构柱与主体结构钢筋如何快速施工进行研究总结，全面的包含了各种冲突情况下的应对措施，成功解决了深基坑中格构柱与主体结构冲突的施工困难，取得良好的施工效果，同时满足不同工况要求。

（3）自主研发的“可移动式单侧支模施工技术”，采用可移动式的模板体系，节约工期约30天，而且施工后墙面一次成型，大面平整度高，未出现墙体涨模、漏浆等质量通病，在保证墙体工期和质量的情况下获得了良好的经济效益，具有极大推广价值。

（4）项目成功应用了“预铺反粘防水技术”，成功地完成了高达8.71m，长达120m的地下室外墙防水卷材的施工。此项技术施工工序简单，基层要求低，施工速度快、效果佳，产生良好的社会效益，有很大的推广价值。

（5）项目自主研发的 “地下室连通口变形缝防水施工复合技术”，成功地解决了连通口部变形缝渗漏难题，同时缩短了工期10天，节约成本8万元，该技术为大型地下室连通口变形缝的防水封堵施工提供了新的施工思路，对类似工程有很大的推广价值。

（6）项目成功应用了“BM轻集料连锁砌块施工技术”，节省模板约4000㎡，节约抹灰面积6万㎡，节约造价147万，减少了环境污染和资源浪费。

有了这些实际应用后的使用经验，在今后地下空间工程施工中将会得心应手。至此工程取得的技术成果达到计划任务书中的各项要求，的解决了工程中遇到的各项技术难题，保证了工程各项工序的顺利进展。 5.2 社会效益

通过本项目针对地下空间工程中内内支撑换、拆撑施工技术、主体结构与内支撑格构柱接合施工技术、可移动式单侧支模施工技术、预铺反粘防水施工技术、地下室连通口变形缝防水施工复合技术、BM轻集料连锁砌块综合施工技术等方面进行技术研究。不但解决了工程中各项施工难点，且在实施中缩短了工期，降低了造价，效果良好。