1、技术开发项目立项建议报批书（SBC 技 16）上海宝冶建设有限公司技术开发项目立项建议报批书项目名称：钢筋混凝土圆环桁架支撑系统在深基坑围护工程施工应用研究项目类别：技术开发编 制 人：陈 政项目单位项目负责人（签字）： 项目承担单位（盖章）：特种分公司上海宝冶建设有限公司技术开发主管部门制定2目 录一、立项背景、技术开发后的应用价值 .3二、该项目的国内外现状 .6三、项目开发的主要关键技术、创新点 .7四、该项目要研究的内容 .8五、开发费用分析 .10六、项目实施进度计划 .12七、组织结构及课题组成员 .12八、研究攻关目标 .13九、开发预期市场、经济效益分析 .13十、项目开发资源
2、、技术能力分析 .14十一、项目执行的标准 .15十二、项目技术性能指标 .153一、立项背景、技术开发后的应用价值1、深基坑施工的发展状况由于城市化的快速发展，城市人口超饱和，地上土地资源已极其有限甚至没有余地，建筑空间拥挤和城市绿地减少，导致我国的高层建筑如雨后春笋，拔地而起，据不完全统计，到目前仅上海市 16 层以上的高楼达到了 4000 多幢。为了节省土地、充分利用地下空间，高层建筑基础本身要求有一定的埋置深度，高层建筑的停车场、设备间、储藏库等也都设在地下，从而使基坑深度增加：在国外,圆形基坑的深度已达到 74M(日本)，直径最大的达 98M(日本) ，而非圆形基坑的深度已达到地下
3、9 层（法国）。在国内，基坑的平面尺寸与深度也在不断增加，比如金茂大厦其地下室开挖面积近 2 万平方米，基坑周长 570 米，开挖深度 1965米，土方量达到了 32 万立方米（主体建筑地上 88 层，地下 3 层，高 420.5 米，占地面积 23611 平方米）；又 比 如 环 球 金 融 中 心 地下 层 ，一 般 开 挖 深 度 18 米 中 部 电 梯 井 深 坑 开 挖 深 度 约 26米 （大 楼 地 上 层 ，建 筑 主 体 高 度 达 到 米 ）。基坑的深度主要取决于地下室的层数，一般一层地下室的基坑深度大致为（46）M；二层地下室的基坑深度为（89）M；三 层地下室的基坑深
4、度为（1112）M；四层地下室的基坑深度为（1418）M ，目前国内高层建筑最深的地下室基坑为六层，深度26.2M 。4从发展趋势看，我国正在建设的高层建筑越来越高，同时向地下发展越来越深，这些已建和在建的高层建筑的基坑深度已逐渐由 6m、8m 发展至 10m、20m 以上。并且密集的建筑群、大深度的基坑、周围复杂的地下设施都给基坑施工带来一定的难度，城市中深基坑工程常处于密集的既有建筑物、道路桥梁、地下管线、地 铁隧道或人防工程的近旁，虽属临时性工程，但其技术复杂性却远甚于永久性的基础结构或上部结构，稍有不慎，不仅将危及基坑本身安全，而且会殃及临近的建构筑物、道路桥梁和各种地下设施，造成巨大
5、损失。这对基坑工程提出了严峻的挑战。2、深基坑支撑系统的分类及其优缺点一般情况下，超高建筑的基坑支撑采用支撑系统分两类：基坑内支撑和基坑外拉锚（在大中城市中由于地理条件的限制，基坑外拉锚不常用）。目前支护结构的内支撑常用的有钢结构支撑和钢筋混凝土结构支撑两类。钢结构支撑多用圆钢管和 H 型钢。 为减少挡墙的变形，用钢结构支撑时可用液压千斤顶施加预顶力。钢结构支撑其优点：在安装和拆除时施工方便，可周转使用，支撑中可施加预应力，还可通过调整轴力有效地控制挡墙的变形。缺点：钢结构支撑施工工艺要求较高，如节点和支撑结构处理不当、施工支撑不及时不准确，就会造成基坑失稳；钢筋混凝土结构支撑又可分为地下连续
6、墙基础、桁架支撑系统等。地下连续墙基础其优点： 刚度大，既 挡土、又挡水，施工时5无振动，噪音低，可用于任何土质，还可用于逆筑法施工。其缺点：成本高，施工技术较复杂，需配备专用设备，施工中用的泥浆要妥善处理，否则有一定的污染性。桁架支撑系统又可分为矩形网状支撑和圆环支撑，矩形网状支撑施工速度快，但和圆环支撑相比有如下缺点：不是轴向受压力，变形性能不佳，整个结构工程量较大，拆除量也大，支护结构总体费用较其他体系也高，出土速度也较慢。3、圆环桁架支撑系统的优点当城市中深基坑工程常处于密集的既有建筑物、道路桥梁、地下管线、地铁隧道或人防工程的近旁时，从安全与进度角度考虑最好采用圆形桁架支撑系统，因为
7、该该体系是一个空间体系，将坑侧水平推力通过围檩、边桁架和环梁转化为环梁的轴向受压力，变 形性能优异，整体刚度好，整个结构工程量较小，拆除量也小，支护结构总体费用较其他体系可降低 20%30%。4、圆形桁架支撑系统技术开发对宝冶建设公司的意义纵观支撑系统的发展状况来看，圆形桁架支撑系统发展比较晚，其优越性还有待于通过分析和时间去进一步发现，特种分公司甚至整个宝冶建设虽然进行过深基坑施工作业，比如宝钢工程某项目， 仅限于大开挖施工。但采用桁架支撑系统应该说是第一次，因此通过目前我们施工的燃气大厦工程现场实际对该项目的圆环支撑及其采用留岛开挖土方进行技术研究，对我公司的技术储备是相当必要的，对我公司
8、进驻该市场可以增加该方面的技术6核心竞争力。5、拟开发项目的工程概况上海临港燃气大厦，位于上海市南汇区临港新城中心区一环带内，规划 WSW-Al-81 地块。北至规划 SG-6 路，西至环湖西二路，南至 SG-5 路。用地面积约 6180m2，总建筑面积 26695m2。地上部分由 a、b、c 三个区组成，地下部分均 为二层地下室。a 区为 九层框架 结构，屋面结构标 高 38.650 m；b 区为二六层框架结构,屋面结构标高 26.050 m；c 区为二层框架结构, 屋面 结构标 高 10.450 m。地下一 层结构板面标高为-5.200 m，地下二层结 构板面标高为-9.100 m。本工程
9、室外地坪绝对标高为 4.300 m,0.00 相当于绝对标高 4.750 m。基坑开挖深度 9.610.5m ，局部集水井、电梯井落深区开挖11m12.7m。根据本工程岩土勘察报告显示本地块各土层主要特征参数分别如下：固结快剪 渗透系数(20)层号 土层名称厚度（m）重度（） C（kpa） （）孔隙比（e） Kv(cm/s) Kh(cm/s)1 素填土 1.053 冲填土 1.67 17.9 15.0 16.0 1.053 2.66e-05 4.85e-053 砂质粉土 12.48 18.7 6.0 32.0 0.837 9.06e-04 1.03e-03 淤泥质粘土 4.3 17.0 11.
10、0 11.5 1.364 1.75e-07 2.58e-07 灰色粉质粘土 8.92 17.6 16.0 15.0 1.162 1.93e-07 2.78e-071 砂质粉土 19.0 7.0 32.0 0.7637根据地质资料显示，基坑位于以饱和的粉性土为主的冲填土及砂质粉土中，容易在地下动水条件下产生流砂现象。地下水属潜水类型，主要补给来源为大气降水，水位随季节变化而变化，通过勘察实测水位埋深为1.51.8m。二、该项目的国内外现状1、目前国内用圆环支撑处理深基坑主要代表（1）上海环球金融中心：该工程内接圆直径为 100 米的圆形围护体系，且开挖最大深度接近 26 米，在 2004 年 6
11、 月 30 日至2005 年 3 月 28 日期间，总历时 14 个月；（2）浙江嘉兴某深基坑：该工程内接长、宽分别为 87 米及 82米，整个基坑近似正方形。基坑开挖深度在 10.85 米12.45 米之间，采用排桩+1 道圆形环梁支撑体系，内 圆半径 R=41.05 米。（3）绿洲中环中心工程深基坑：该工程直径为 210m 的深坑中采用钢筋混凝土圆形水平支撑。该工程于 05 年施工，06 年获上海市“科技 进步奖”。2、目前国外用圆环支撑处理深基坑现状国外暂无相关资料。三、项目开发的主要关键技术、创新点1、深基坑圆环桁架支撑系统内土方开挖技术由于该深基坑采用了圆环桁架支撑系统，致使基坑中间
12、无支撑网盖，提供了 80%以上的大空间，因此大型挖土机械设备特别是运输车辆可直接进入坑内进行大规模土方挖运。我们拟采用立8体开挖方式，具体表现在：（1）为了便于运输车辆的进出，立面采用分层中心岛留土的方式开挖，即先挖基坑周边（支撑系统范围）的土方，便于施工各层圆环桁架支撑系统，最后挖出中心岛的土方，中心岛土方通过两座栈桥运出；（2）平面按照分段、对称（对角）、均匀的平衡原则进行，可以防止维护桩受力不均匀而变形。该土方开挖方法的应用节省了传统坑内运土（塔吊或履带吊）的费用，缩短了工期，保证了质量和安全。2、深基坑圆形桁架支撑系统安全的动态监测技术该体系是一个空间体系，将坑侧水平推力通过围檩、边桁
13、架和环梁转化为环梁的轴向受压力，变形性能优异，整体刚度好。该系统虽然有如此优越性，但对我们公司来说还是一个比较新颖的技术， 为保证周边建筑、管线及围护支撑结构的安全和稳定，我们采取对周边环境及围护本体进行周期较长的全方位、立体、多点监测方案，如对围护桩进行水平、垂直位移、支撑轴力、支撑结构立柱隆沉、坑内外地下水位以及临近建筑物垂直位移、地下管线垂直水平位移、基坑外地表垂直位移监测等。四、该项目要研究的内容该技术开发项目本着“利用自有资源，自行开 发，部分外委”的原则，主要针对特种分公司上海临港燃气大厦项目深基坑圆环支撑施工要点。要研究的内容主要有：1、与传统支撑系统进行对比研究，验证其优越性深
14、基坑传统支撑系统一般采用矩形网状支撑，这样不但增加9了支持系统整个结构工程量，拆除量也大，相应的支护结构总体费用较其他体系也高，而且传统支撑系统基坑开挖难度增大（需要采用特殊设备如塔吊或履带吊以及长臂挖机），出土速度也较慢。另外传统支撑系统变形性能不一定优异，整体刚度也不一定好。因此就质量、进度、成本等方面对采用圆环支撑和与以前常规支撑施工就其进度、成本进行比较，对其经济效益进行量化，进而验证其优越性。2、通过对立体开挖方法进行分析，验证其合理性和安全性在深基坑圆形桁架支撑系统这个特定的环境和条件下，采用立体开挖方式特别是中间留岛方式，涉及到留岛土方对基坑底有无影响的问题，比如留岛土方在自身重
15、量和其他荷载情况下（本工程留岛土方高度达到 7.8 米），是否会下沉进而挤压坑底周边土体，以致对基坑维护结构产生破坏影响，所以需要对坑底承压水头的稳定安全系数进行验算；同时涉及到留岛土方放坡问题，因此在施工过程中，既要考虑岛屿顶部便于运输车辆出入的最小面积，又要考虑岛屿边坡稳定性问题，所以需要经过对不同坡度进行稳定性验算，以便找出最佳坡度。3、通过动态监测的数据验证基坑的安全性制定周边环境及围护本体进行周期较长的全方位、立体、多点监测方案，如对围护桩进行水平、垂直位移、支撑轴力、支撑结构立柱隆沉、坑内外地下水位以及临近建筑物垂直位移、地下管线垂直水平位移、基坑外地表垂直位移监测等。保证在在深基
16、坑10圆形桁架支撑系统这个特定的环境和条件下的施工安全性。五、开发费用分析本项目开发费用预计在 353800 元，包括设计费、材料费、图书资料费、调整费、人工费、监测费等。具体如下：(一) 研发活动直接消耗的材料、燃料和动力费用。主要表现为技术开发所用材料费：支撑砼：100 立方443 元/立方=44300 元；支撑钢筋：20 吨4475 元/吨=89500 元，小 计 133800 元人民币。(二 )企 业在 职研发人 员的工资、奖金、津贴、补贴、社会保 险费、住房公积金等人工费用以及外聘研发人员的劳务费用。企业在职研发人员的工资、奖金、津贴、补贴、社会保险费、住房公积金等人工费用：3000 元（平均）/ 月 .人6 人6=108000 元人民币。(三 )用于研发活动的 仪器、设备、房屋等固定资产的折旧费或租赁费以及相关固定资产的运行维护、维修等费用。该项费用暂估 3000 元人民币。(四 )用于研发活动的 软件、专利权、非专利技术等无形资产的摊销费用。该项费用没有发生。(五 )用于中间试验和 产品试制的模具、工艺装备开发及制造费,设备调整及检验费,样品、样机及一般测试手段购置费,试制产
