国企大型深基坑支护结构和施工新技术70

大型深深基坑坑支护护结构构和施工工新技技术中建三三局建建设工工程股股份有有限公公司21我国国基坑坑工程程的发发展概概况2基坑坑工程程的新新型支支护结结构3深深基基坑坑工工程程施施工工新新设设备备和和新新工工艺艺4逆逆作作法法和和利利用用““时时空空效效应应””的的开开挖挖技技术术5结结语语31我国国基基坑坑工工程程的的发发展展概概况况上一一世世纪纪九九十十年年代代以以来来我我国国基基坑坑工工程程技技术术长长足足发发展展。。基坑坑工工程程技技术术的的发发展展历历程程———第一一阶阶段段：：上一一世世纪纪80年代代末末到到90年代代末末，，研究究、、探探索索阶阶段段；；第二二阶阶段段：：新世世纪纪初初的的十十多多年年，，发展展阶阶段段。。4基坑坑工工程程技技术术的的发发展展历历程程两个个阶阶段段的的标标志志———第一一阶阶段段：：2000年前前后后基基坑坑工程程的的国国家家行行业业标标准准和地地方方标标准准的的颁颁布布；；第二二阶阶段段：：2009年《建筑筑基基坑工工程程监监测测技技术术规规范范》（GB50497）的颁颁布布、、一一批批相相关关的的规规范范全面面修修订订。。1我国国基基坑坑工工程程的的发发展展概概况况5基坑坑工工程程设设计计理理念念的的改改变变——早期：：设计往往往以以满足足地下下工程程施工工为主主。或以经经验为为主；；或以以理论论为主主。现今：：满足环环境保保护已已成为为设计计施工工的基基本出出发点点。理论和和经验验相结结合。。1我国基基坑工工程的的发展展概况况基坑工工程技技术的的发展展历程程6基坑设设计方方法——极限平平衡法法（卜鲁鲁姆法法、盾盾恩法法、相相当梁梁法等等））；弹性支支点法法（解决决变形形分析析问题题）；；有限元元法（平面面、空空间；；土体体与结结构共共同作作用；；考虑土土的弹弹塑性性等））1我国基基坑工工程的的发展展概况况基坑工工程技技术的的发展展历程程7对基坑坑稳定定性的的认识识——基坑事事故主主要是是岩土类类型的的破坏坏形式式。整体滑滑动稳稳定性性、抗抗隆起起稳定定性等在软软土中中尤其重重视。。1我国基基坑工工程的的发展展概况况基坑工工程技技术的的发展展历程程8放坡重力式式水泥泥土墙墙土钉墙墙常用的的基坑坑支护护结构构土体加加固类类——放坡、、土钉钉墙、、重力力式水水泥土土墙等等。2基坑工工程的的新型型支护护结构构9钢板桩桩地下连连续墙墙灌注桩桩排桩桩型钢水水泥土土搅拌墙墙常用的的基坑坑支护护结构构支挡、、拉锚锚式——围护墙墙：排排桩、、地下下连续续墙；；支锚体体系：：拉锚锚式，，内支支撑。。围护墙墙：2基坑工工程的的新型型支护护结构构10常用的的基坑坑支护护结构构支挡、、锚拉拉式——围护墙墙：排排桩、地下连连续墙；；支锚体系系：拉锚锚式，内内支撑。。支锚体系系：内支支撑钢支撑混凝土支支撑2基坑工程程的新型型支护结结构常用的基基坑支护护结构支挡、拉拉锚式——围护墙：：排桩、地下连连续墙；；支锚体系系：拉锚锚式，内内支撑。。支锚体系系：拉锚锚和锚杆杆锚定式拉拉锚土层锚杆杆2基坑工程程的新型型支护结结构122.1复合土钉钉墙土钉支护护结构的的优点——施工方便便、设备备简单、、经济效效益显著著等。土钉支护护结构的的主要问问题——适用有一一定限制制，仅适适用于非非软土场场地。软土地区区：稳定定性。2基坑工程程的新型型支护结结构13整体失稳稳坑底隆起起过大变形形土钉支护护结构的的主要问问题——软土地区区：稳定定性。2基坑工程程的新型型支护结结构2.1复合土钉钉墙14复合土钉钉墙——采用水泥泥土搅拌拌桩、预预应力锚锚杆、微微型桩等等的一类或几几类结构构与土钉钉墙复合合而成的的支护结结构。2基坑工程程的新型型支护结结构2.1复合土钉钉墙15a）截水帷帷幕复合合土钉墙墙b）预应力力锚杆复复合土钉钉墙c）微型桩桩复合土土钉墙d）截水帷帷幕-预应力锚杆复复合土钉钉墙e）截水帷幕-微型桩复合土钉钉墙f）微型桩-预应力锚杆复合土钉钉墙g）止水帷幕-微型桩-预应力锚杆复复合土钉墙2基坑工程的新新型支护结构构2.1复合土钉墙软土地区的应应用——以水泥土搅拌拌桩、微型桩桩等“超前支支护”，解决：隔水性性；土体的自立性性（加大自立高高度和持续时时间、提高稳定性））。16水泥土搅拌桩桩复合土钉墙墙2基坑工程的新新型支护结构构2.1复合土钉墙超前桩施加预应力超前桩-预应力锚杆复复合土钉墙非软土地区的的应用——通过微型桩、、预应力锚杆杆等对限制土体的位位移。预应力锚杆复复合土钉墙，，加大预应力力可使位移减少40%~50%。使其适应应的基坑开开挖深度有有所增加。。复合土钉墙墙使开挖深度有有所增加（12~15m）。2基坑工程的的新型支护护结构2.1复合土钉墙墙HθiqObiRθiNUj/PUj/αmjαj21431－土钉；2－预应力锚锚杆；3－截水帷幕幕；4－微型桩复合土钉墙墙结构设计计中应注意意的问题——可计入复合合体的共同同作用，但但复合合体体的的作作用用：：不可可过过高高估估计计；；原位位土土层层、、土土钉钉对对结结构构稳稳定定性性的的贡贡献献：：应占占有有主主要要的的份份额额182基坑坑工工程程的的新新型型支支护护结结构构2.1复合合土土钉钉墙墙192.2双排排桩桩结结构构由前前、、后后两两排排支支护护桩桩和和梁梁连连接接成成的的刚刚架架及及冠冠梁梁组成成的的支支挡挡式式结结构构。。双排排桩桩结结构构的的特特点点———结构构：：有较较大大的的侧侧向向刚刚度度，，无无需需支支撑撑或或拉拉锚锚施工工：：适应应性性广广、、工工艺艺简简单单、、与与土土方方开开挖挖无无交叉叉作作业业、、施施工工工工期期短短等等。。2基坑坑工工程程的的新新型型支支护护结结构构双排排桩桩结结构构———132GPpkEаkPаkEpk1－前前排排桩桩；；2－后后排排桩桩；；3－刚刚架架梁梁双排排桩桩的的设设计计———嵌固固稳稳定定性性验验算算：：以结结构构前前后后排排桩桩与与桩桩间间土土的的整体体分分析析，，但但嵌嵌固固段段被动动土土的的抗抗力力作用用在在总总抵抵抗抗力力矩矩中中占占主主要要部部分分。202.2双排排桩桩结结构构2基坑坑工工程程的的新新型型支支护护结结构构hldh1－前前排排桩桩；；2－后后排排桩桩；；3－刚刚架架梁梁双排排桩桩的的设设计计———刚架架结结构构受受力力分分析析：：1）前前、、后后排排桩桩的的受受力力前排排受受压压；；后后排排受受拉拉，q0bsbp··o123并引引起起前前、、后后排排桩桩竖竖向向位位移移和和桩桩身身弯弯矩矩。。q0pak·abpak·a123212.2双排排桩桩结结构构2基坑坑工工程程的的新新型型支支护护结结构构hldh双排排桩桩的的设设计计———2）前、后后排桩之之间土体体考虑其的的反力与变变形关系系（桩间土土看作水水平向单单向压缩缩体，按按压缩模模量确定刚度度系数））考虑开挖挖后应力力释放引引起的初始压力力（按桩间间土自重重占滑动动体自重重的比值值确定））。22刚架结构构受力分分析：q0bsbp·o123q0pak·abpak·a1232.2双排桩结结构2基坑工程程的新型型支护结结构23双排桩的的设计——刚架结构构受力分分析：3）桩顶梁梁桩与桩顶顶梁的连连接形成刚架架结构。2.2双排桩结结构2基坑工程程的新型型支护结结构242基坑工程程的新型型支护结结构2.3型钢水泥泥土搅拌拌墙型钢水泥泥土搅拌拌墙——由水泥土土墙和内内插的型型钢组成成的复合合支护结结构。特点——支护性能能好、造造价低、、环保（（型钢可可回收））等。我国于2010年颁布了了《型钢水泥泥土搅拌拌墙技术术规程》JGJ/T199，标志了了该技术术已较为为成熟。。25型钢和水水泥土作用——型钢：作为挡土土结构；；水泥土：：作为截水水帷幕。。2基坑工程程的新型型支护结结构2.3型钢水泥泥土搅拌拌墙26型钢水泥泥土搅拌拌墙的工工作特性性——墙体变位位较小时时：水泥土对对提高墙墙体的刚刚度有相相当贡献献；墙体的抗抗弯承载载力验算算：不应考虑虑水泥土土的作用用；型钢间水水泥土的的受剪：：包括型钢钢间水泥泥土的错错动受剪剪和最弱弱截面处的的局部受受剪。2基坑工程程的新型型支护结结构2.3型钢水泥泥土搅拌拌墙27型钢水泥泥土搅拌拌墙的桩桩身强度度——这是目前前工程中中矛盾比比较集中中的问题题。设计要求求：一般强度度为1.0MPa左右，甚甚至更高；实际情况况：往往难以以达到设设计要求求；取芯检测测：28d强度值一一般在0.4MPa左右。2基坑工程程的新型型支护结结构2.3型钢水泥泥土搅拌拌墙28如何确定定水泥土土搅拌墙墙的桩身身强度？？工程实际际：鲜有因强强度较低低而造成成破坏的的事例；；理论分析析：要求水泥泥土28d抗压强度度为0.5MPa左右；规范建议议：采用不小小于0.5MPa较为适宜宜。2基坑工程程的新型型支护结结构2.3型钢水泥泥土搅拌拌墙293深基坑工工程施工工新设备备和新工工艺施工中新新设备和和新工艺艺——地下连续续墙、混混凝土咬咬合桩排排桩、超超深多轴轴水泥土土搅拌桩（（SMW工法）、、水泥土土搅拌连连续墙（（TRD工法）、、超大型环环形支撑撑体系、、十字钢钢支撑双双向复加加预应力力技术、、混凝土支支撑的绳绳（链））锯切割割法、锚锚杆的回回收技技术等。。1）抓斗式式成槽机机（适用软软弱土层层）2）回转式式多头钻钻成槽机机（适用较较硬的土土层）3深基坑工工程施工工新设备备和新工工艺3.1地下连续续墙成槽槽机械和和工艺常用的成成槽机械械——3）双轮轮铣削式式成槽机机（适用坚坚硬土层层和岩石石，也适用软软土及砂砂性土））3031上海500kV世博地下下变电站站（成槽1.2m厚、60m深）3深基坑工工程施工工新设备备和新工工艺3.1地下连续续墙成槽槽机械和和工艺铣削式成成槽机——最大成槽槽深度可可达150m，墙体厚厚度可达达2.5m。32槽壁稳定定——粉土、粉粉砂土等等易坍塌塌土层的的技术措措施：①“夹夹心”地地下连续续墙（水水泥土搅搅拌桩保保护槽壁壁）；②改良良泥浆性性能。3深基坑工工程施工工新设备备和新工工艺3.1地下连续续墙成槽槽机械和和工艺水泥土搅搅拌桩保保护槽壁壁331）旋挖钻钻孔灌注注桩3深基坑工工程施工工新设备备和新工工艺3.2灌注桩施施工新技技术341）旋挖钻钻孔灌注注旋挖成孔孔：通过桶状状斗式钻钻头回转转切削土土体。装土外运运：直接将土土装入钻钻斗，提提升卸土土。泥浆护壁壁：易坍塌土土层——采用静态态泥浆护护壁（泥浆排排量仅传传统工艺艺的1/4~1/5）；不易坍塌塌土层——可采用干干式或清水钻进进工艺（无需泥泥浆护壁壁）。3深基坑工工程施工工新设备备和新工工艺3.2灌注桩施施工新技技术352）钻孔咬咬合灌注注桩由间隔布布置的混混凝土素桩和配配筋桩相相互咬合合，形成的““桩墙墙”。3深基坑工工程施工工新设备备和新工工艺3.2灌注桩施施工新技技术咬合方法法——旋挖钻机机成孔、、冲抓钻成成孔、全套管成成孔等。。362）钻孔咬咬合灌注注桩性能——与间隔式式灌注桩桩排桩相相比：截水性能能良好、、不需附加加的截水水帷幕。。与地下连连续墙相相比：功能基本本相同，，但施工工简便、、造价低低廉。3深基坑工工程施工工新设备备和新工工艺3.2灌注桩施施工新技技术372）钻孔咬咬合灌注注桩3深基坑工工程施工工新设备备和新工工艺3.2灌注桩桩施工工新技技术382）钻孔孔咬合合灌注注桩素桩和和配筋筋桩——素桩的的混凝凝土：：（超缓缓凝））初凝时时间不不小于于40~70h；3d强度不不大于于3MPa；28d强度不不小于于C15。配筋灌灌注桩桩：素桩混混凝土土初凝凝阶段段施工工，咬咬合素素桩。。3深基坑坑工程程施工工新设设备和和新工工艺3.2灌注桩桩施工工新技技术392）钻孔孔咬合合灌注注桩全套管管成孔孔——适用：：除用于于咬合合桩外外，还还可用用于：：淤泥、、流砂砂、地地下水水富集集等不不良地地层；；城市建建筑物物密集集或有有地下下障碍碍的地地区。。3深基坑坑工程程施工工新设设备和和新工工艺3.2灌注桩桩施工工新技技术403深基坑坑工程程施工工新设设备和和新工工艺3.3型钢水水泥土土搅拌拌墙施施工工工艺1）多轴轴柱列列式水水泥土土搅拌拌墙SMW工法（（SoilMixingWall）搅拌桩桩施工工机械械：三轴（（四轴轴或五五轴））搅拌拌桩机机械；；桩径650~1000mm，最大大深度度可达达60m。型钢拔拔出机机械：：液压式式拔桩桩机。。三轴搅拌桩桩机液压式式拔桩机机41高水灰灰比的必要要性？3深基坑坑工程程施工工新设设备和和新工工艺3.3型钢水水泥土土搅拌拌墙施施工工工艺1）多轴轴柱列列式水水泥土土搅拌拌墙关于水水泥土土水灰灰比的的讨论论：我国规规范建建议水水泥掺掺量高高达20%左右；；水灰比比为1.5~2.0，砂砾砾土中中为1.2~2.0。高水灰灰比的必要要性？不必要要——对水泥泥土强强度并并无益处处；大量原原土被被置换换，施施工中中难以实实现（实际际施工工中往往往出出现涌涌土时时便停停止注注浆））；置换排排出的的土为为水泥泥含量量较高高的废废土，，造成污污染。423深基坑坑工程程施工工新设设备和和新工工艺3.3型钢水水泥土土搅拌拌墙施施工工工艺1）多轴轴柱列列式水水泥土土搅拌拌墙431）多轴轴柱列列式水水泥土土搅拌拌墙高水灰灰比必要性性？基于水水泥土土强度度0.5MPa可满足足要求求的前前提，建议——水泥掺掺量取取15%~18%；水水灰比比取0.8~1.0。改用震震动插插入型型钢的的方法法。日本有有关资资料：：水泥掺掺量15%左右，，水灰灰比0.8~1.0之间。。3深基坑坑工程程施工工新设设备和和新工工艺3.3型钢水水泥土土搅拌拌墙施施工工工艺443深基坑坑工程程施工工新设设备和和新工工艺3.3型钢水水泥土土搅拌拌墙施施工工工艺1）多轴轴柱列列式水水泥土土搅拌拌墙型钢插插入：：震动沉沉入自重下下沉型钢插入时时间？规范规规定：：水泥土土搅拌拌后30min内插入入；工程经经验；；水泥土土搅拌拌后1~2h内插入入，并并无影影响。。振动插插入对型钢钢与水水泥土土的粘粘结力力的影影响？在搅拌拌桩施施工后后1~2h内（水水泥初初凝前前），振振动插插入型钢不会影影响粘粘结力力。453深基坑坑工程程施工工新设设备和和新工工艺3.3型钢水水泥土土搅拌拌墙施施工工工艺1）多轴轴柱列列式水水泥土土搅拌拌墙462）水泥泥土搅搅拌连连续墙墙日本称称TRD工法（（TrenchCuttingRe-mixingDeepWall）3深基坑坑工程程施工工新设设备和和新工工艺3.3型钢水水泥土土搅拌拌墙施施工工工艺472）水泥泥土搅搅拌连连续墙墙特点——与多轴轴柱列列式水泥土土搅拌拌墙相相比：成墙连连续；；表面平整；；深度大。3深基坑工程程施工新设设备和新工工艺3.3型钢水泥土土搅拌墙施施工工艺482）水泥土搅搅拌连续墙墙搅拌连续墙墙施工机械械——成墙：采用链锯式式搅拌刀具具；成墙深：刀具用销栓栓连接，深深度可达数数十米；高度小：整体高低仅仅10m左右。3深基坑工程程施工新设设备和新工工艺3.3型钢水泥土土搅拌墙施施工工艺492）水泥土搅搅拌连续墙墙施工工艺——主机所带的的链锯式搅搅拌刀具沉沉入地基土土中并沿刀架移动，，作往复运运动，并在在深度方向向灌入水泥泥浆液，与土体搅拌拌、混合成成墙。3深基坑工程程施工新设设备和新工工艺3.3型钢水泥土土搅拌墙施施工工艺504.1地下结构的的逆作法建建造逆作法——地下工程由由上向下施施工的方法法。特别适用：：超深地下结结构、环境保护要要求高。4逆作法和利利用“时空空效应”的的开挖技术术①②③④以主体结构构作为“支支撑”，刚刚度大，基坑变形较较小；无需支撑，，大大节约资源、、降低能耗耗；可实现上、、下结构同同步施工，，不同程度缩缩短工期；地下结构顶顶板较早形形成，施工现场布布置方便。51优点——4.1地下结构的的逆作法建建造4逆作法和利利用“时空空效应”的的开挖技术术52全逆作法逆作的几种种方法——上下结构是是否同步施施工半逆作法4.1地下结构的的逆作法建建造4逆作法和利利用“时空空效应”的的开挖技术术53逆作的几种种方法——平面区域是是否全部逆逆作施工全平面逆作作法主楼顺做裙楼逆作坑边逆作法法4.1地下结构的的逆作法建建造4逆作法和利利用“时空空效应”的的开挖技术术54逆作的几种种方法——顶板以下结结构是否采用逆作作从顶板以下下结构是否否采用逆作作的角度——盖挖法4.1地下结构的的逆作法建建造4逆作法和利利用“时空空效应”的的开挖技术术55逆作的几种种方法——围护结构是是否兼作主主体结构外外墙“两墙合一””(地下连续墙墙)“两墙合一””的逆作法临时围护墙墙(灌注桩排桩桩)临时围护墙墙、水平结构的的逆作法4.1地下结构的的逆作法建建造4逆作法和利利用“时空空效应”的的开挖技术术56逆作法的土土方开挖——取土架（抓抓斗）挖土土抓斗挖土4.1地下结构的的逆作法建建造4逆作法和利利用“时空空效应”的的开挖技术术57逆作法的土土方开挖——长臂挖土机机4.1地下结构的的逆作法建建造4逆作法和利利用“时空空效应”的的开挖技术术58逆作法的土土方开挖——皮带运输机机取土4.1地下结构的的逆作法建建造4逆作法和利利用“时空空效应”的的开挖技术术59逆作法的土土方开挖——加大取土孔孔面积、增加取土孔孔数量——提高挖土效效率4.1地下结构的的逆作法建建造4逆作法和利利用“时空空效应”的的开挖技术术604.2软土地区利利用“时空空效应”的的开挖技术术软土地区土土的特点——含水率高、、强度低，，在开挖时时有很大的的流变性。开挖易引起起基坑过大大变形，甚甚至危及周周边环境。。4逆作法和利利用“时空空效应”的的开挖技术术61基坑工程的的“时空效效应”——基坑支护结结构的变形形和周边地地层的变形形：随时间推移移而发展；；因开挖的空空间尺度、、坑底暴露露面积而不不同。这在软土土地基的的条件下下尤为突突出。4.2软土地区区利用““时空效效应”的的开挖技技术4逆作法和和利用““时空效效应”的的开挖技技术62利用“时时空效应应”的开开挖技术术——“分层、分分块、对称、、平衡、、限时”。超大深基基坑中，，分块开开挖是最最基本的的措施。。4.2软土地区区利用““时空效效应”的的开挖技技术4逆作法和和利用““时空效效应”的的开挖技技术63分块开挖挖典型方方式之一一——