超深超大基坑+复杂地下空间结构施工

CHINACONSTRUCTIONFIFTHENGINEERINGBUREAUCO.,LTD.唐高杰2022年5月郑州金融岛外环项目超深超大深基坑与复杂地下空间结构施工关键技术TRACKERUnitofmeasure1FootnoteSOURCE:SourceTitleUnitofmeasurecontents目录010203项目概况关键技术应用经验总结及应用效果项目概况ONEPART01项目概况

★郑东新区北龙湖

★郑州副CBD项目概况★世界级金融商务区★国家中部金融中枢★省一号工程★河南陆家嘴项目CBD

运河项目概况C3-13C3-14C3-19C3-20C3-16C3-18C3-22C3-172016年承建内环4个地块，35万m2；2018年陆续承接外环两大组团、9地块；建筑业态：酒店、公寓、写字楼；7家业主，6家设计，4家监理；地下4层，地上22层，建筑高度100m；单栋建筑面积10万m2，总建筑面积约88万m2；基坑设计深度14.5m；支护结构：止水帷幕+排桩+内支撑，部分坡面设计有锚索；目标：每栋楼“中州杯”，其中18、22两栋“鲁班奖”、“国家优质工程奖”。C4-21C4-03C4-04C4-11C4-31C4-12项目概况4号线15号线6号线北龙湖★区域交通设计：地上、地下立体交通系统两环：中环桥、外环路；三铁：地铁4号线、地铁6号线、地铁15号线；三隧：龙源十街隧道、龙翼二街隧道、九如路隧道；四桥：地面层由北三环4架桥入岛。★矶崎新城市与建筑一体开发整体性设计，内外双湖环抱，5.6平方公里的北龙湖，整个岛规划面积1.07km2。★双环44栋高层建筑围合形成城市建筑“巨阵”：内环20栋楼+6栋商业，外环24栋楼+4个地下停车场，总建筑面积约400万m2。项目概况关键技术应用TWOPART02关键技术应用二标段埋钻三标段埋钻一标段埋钻1、场区地质特性及施工难点关键技术应用三轴搅拌桩卡钻埋钻1、场区地质特性及施工难点关键技术应用场地回填前情况1、场区地质特性及施工难点关键技术应用1、场区地质特性及施工难点1、成墙深度范围+85.000~+57.000之间全为细砂，砂层保水性差，护壁难度大，特别容易塌孔，造成埋钻。2、地勘显示局部在④1层、⑥1层为两层粉质粘土层，含水量为26.4%、22.9%,含水量大，有流砂特质，容易塌孔。关键技术应用现场钻孔取芯复勘地下障碍物排除粉砂粉质黏土原塔吊基础回填建筑垃圾1、场区地质特性及施工难点关键技术应用2、防止TRD在富水深厚砂层复杂地质条件下卡钻埋钻的施工工法TRD-D型工法机切割箱链条槽链条墙体槽设计参数数值墙宽700mm墙深28m水灰比1.5水泥掺量25%膨润土掺量200kg/m3水泥土搅拌墙设计参数设备参数数值切割箱宽400mm链条宽500mm侧壁允许最小宽度100mm最大切割深度61m切割箱规格参数关键技术应用自带测斜仪+全站仪或经纬仪垂直度检测施工过程中，根据返浆稠度随时调整水灰比，同时调整膨润土掺量，减小水泥浆液流失自带测斜仪2、防止TRD在富水深厚砂层复杂地质条件下卡钻埋钻的施工工法关键技术应用推进速度应控制在每米80分钟，且每20分钟拔动一次，每次拔动一个行程每施工50m进行强制性拔箱一次，检查切割箱的磨损情况，同时彻底纠正垂直度；强制拔箱刀头磨损更换刀头成墙段10m2、防止TRD在富水深厚砂层复杂地质条件下卡钻埋钻的施工工法关键技术应用2、防止TRD在富水深厚砂层复杂地质条件下卡钻埋钻的施工工法安装侧切刀自救起拔器起拔旋挖钻或成槽机剥离侧切刀起拔器成槽机关键技术应用设计参数数值注浆量纯水泥4t水灰比0.55注浆压力1~2MPa注浆流量40L/min终止压力2.5MPa工程桩后注浆设计参数BW160/10型注浆泵注浆终止条件，满足之一：1、注浆总量达到设计要求4t；2、注浆量不低于80%即3.2t，且压力超过设计值2.5MPa，持续3分钟。3、深厚砂层钻孔灌注桩后注浆施工质量控制技术关键技术应用桩侧冒浆桩周冒浆桩侧冒浆洞口3、深厚砂层钻孔灌注桩后注浆施工质量控制技术关键技术应用自制双控三通接头新型注浆器及数字流量计启止阀泄压阀新型注浆器数字流量计3、深厚砂层钻孔灌注桩后注浆施工质量控制技术关键技术应用本项目基坑开挖深度普遍为14.50m，最深处20.50m，属超大深基坑。部分区域设计为可回收预应力锚索，主要设计参数如下：锚索角度锚固体直径扩大头直径自由段长度锚固段长度锚索值锁定力中心标高20°500mm650mm12.5m12.5m4S15.2180KN84.75注：锚索穿过冠梁1.227m，外露段长不小于1.0m，试验锚索外露长度至少1.8m。4、双U型可回收预应力旋喷锚索施工工法关键技术应用扩孔喷射压力值扩孔喷射压力值扩孔喷嘴移动速度扩头喷射压力值扩头喷嘴移动速度水泥强度等级注浆水灰比20-30Mp·a20-30Mp·a20-30cm/min30-35Mpa10-20cm/minPO42.50.7本项目采用高压旋喷钻机一次成型技术，结合地层特性，采用的主要施工工艺参数如下：高压旋喷钻机双U型可回收锚索承载体高压旋喷钻头4、双U型可回收预应力旋喷锚索施工工法关键技术应用4、双U型可回收预应力旋喷锚索施工工法双U型可回收锚索承载体对目前常用的U-型移除试锚具进行改进优化，单个承载体可以承载4根钢绞线，锚索承载体体积缩小80%。常用的U-型移除试锚具无粘结预应力钢绞线关键技术应用高压旋喷一次成型，锚索随钻杆同步跟进，高效便捷，在砂性土层中应用效果较好。高压旋喷钻机锚索随钻杆同步跟进高压旋喷钻头携带承载体钻进4、双U型可回收预应力旋喷锚索施工工法关键技术应用内支撑剖面图负四层拆撑条件，需同时满足：1、换撑板带施工完成；2、支撑区域负三层施工完成，结构强度达到80%。换撑板带换撑板带砼支撑排桩排桩5、钢筋混凝土内支撑拆除施工关键技术关键技术应用钢马镫临时支撑+绳锯切割+叉车水平运输满堂架临时支撑+绳锯切割+塔吊水平运输钢马镫叉车满堂架5、钢筋混凝土内支撑拆除施工关键技术关键技术应用钢马凳支撑绳孔剔凿绳孔剔凿完成5、钢筋混凝土内支撑拆除施工关键技术关键技术应用绳锯切割绳锯切割完成锯绳5、钢筋混凝土内支撑拆除施工关键技术关键技术应用5、钢筋混凝土内支撑拆除施工关键技术钢马镫临时支撑+绳锯切割+叉车水平运输满堂架临时支撑+绳锯切割+塔吊水平运输项目数值节约工期10天降少成本（钢管租赁）32万效益统计主体结构提前10天穿插；叉车较塔吊运输，安全高效。钢马镫满堂架关键技术应用负四层换撑板带砼支撑排桩

基坑内侧紧邻现状综合管廊，中环管廊设计有多个疏散楼梯，距离基坑边最近处仅50cm，且该疏散楼梯设计为独立基础，基坑开挖对周边影响较大，进行基坑变形分析意义重大。6、超大复杂深基坑工程对邻近管廊影响的综合分析关键技术应用

本项目深基坑设计有混凝土内支撑，负四层施工完毕需进行内支撑拆除方可继续向上施工，现场内支撑拆除阶段对整个基坑的影响情况分析研究，非常关键。6、超大复杂深基坑工程对邻近管廊影响的综合分析关键技术应用

土方开挖阶段，桩顶向坑内的水平位移随土方开挖进度线性增大；垫层以上结构施工插入后，支护桩顶水平位移不再呈线性增大，随着主体结构的施工进度及情况，支护桩顶水平位移呈起伏波动，最后逐渐稳定，不再增大；组团四由于存在型钢斜抛撑换撑施工，在换撑施工期间，ZD12桩顶水平位移出现向坑外位移现象。6、超大复杂深基坑工程对邻近管廊影响的综合分析关键技术应用

土方开挖阶段，格构柱隆起位移急剧增大，呈直线增长；随着垫层的施工，坑底局部封闭，格构柱隆起量随即减小，并趋于平稳；随土方开挖的不断见底及垫层逐渐封闭，格构柱隆起量出现波动，但整体趋于稳定并呈下降趋势；从土方开挖至支撑拆除，整个施工阶段格构柱最大沉降差异10mm。6、超大复杂深基坑工程对邻近管廊影响的综合分析关键技术应用

中环管廊疏散楼梯的竖向位移和水平位移随时间不断增大，土方开挖前期水平位移和沉降速率较大，后期增大趋势逐渐平缓，最终稳定不再增大；组团五在12月初开始进行内支撑拆除作业，其水平位移继续增大，内支撑拆除完毕15天左右，疏散楼梯二水平位移及沉降逐渐稳定，不再继续增大。6、超大复杂深基坑工程对邻近管廊影响的综合分析关键技术应用

由于支护桩位刚性体，坑外土方为塑性散状颗粒状固体，基坑土方开挖过程中，支护桩和坑外土体均向基坑内侧发生水平位移，但桩体水平位移明显比土体水平位移大；位桩土间位移差导致桩与土间出现空隙，最终导致桩顶附近地面出现裂缝；桩体水平位移和土体水平位移随垫层以上结构的施工逐渐趋于稳定，最终不再发生位移；在组团四换撑施工过程，由于型钢支撑的回顶作用，使得桩土间位移差出现减小现象；组团五在12月初开始进行内支撑拆除作业，导致支护桩及坑外土体水平位移继续增大，内支撑拆除完毕15天后逐渐稳定。6、超大复杂深基坑工程对邻近管廊影响的综合分析关键技术应用项目创新采用自粘+预铺反粘防水卷材双层防水体系，采用水平撑+斜撑整体单侧支模加固体系，安全有效。7、狭窄空间地下室外墙绿色施工技术研究与应用关键技术应用与郑州大学签订合作协议，进行有限元分析和现场试验测试，分析受力及变形规律，指导现场加固措施和改进。7、狭窄空间地下室外墙绿色施工技术研究与应用经验总结及应用效果THREEPART03经验总结及应用效果类别计划创奖内容评审单位发明专利计划1项：《双U型可回收锚索》专利局省级课题计划2项，《黄河冲积平原超深超长地下空间结构施工关键技术研究与应用》、《超深超长地下空间综合高效利用研究》住建厅工法计划5项：《防止TRD在富水深厚砂层复杂地质条件下卡钻埋钻的施工工法》、《双U型可回收预应力旋喷锚索施工工法》、《单侧支模新型防水体系施工工法》、《超长超深地下空间结构大小跳仓施工工法》、河南省建筑业协会实用新型专利计划2项：《一种双U型可回收锚索及加工装置》、《一种新型简便的单侧加固体系》专利局论文计划5项：《黄河冲积平原地区超长超深地下空间结构施工难题及解决措施》、《超长超深地下空间结构大小跳仓施工技术研究》、《超深超长地下空间综合高效利用研究》、《双U型可回收预应力旋喷锚索施工技术研究》、《单侧支模防水施工关键技术研究》/科技奖计划5项，《郑州地区富水深厚砂层超大深基坑工程关键技术研究与应用》、《双U型可回收预应力旋喷锚索》、《防止TRD在富水深厚砂层复杂地质条件下卡钻埋钻的关键技术》、《狭窄空间地下室外墙绿色施工技术研究与应用》、《超深超长地下空间综合高效利用研究》河南省工程建设协会、住建厅、科技厅等团队依托金融岛外环项目，项目具有大量深基坑工程、地下空间结构经验丰富人员，同时联合郑州大学、清华大学等知名高校，提供理论支撑、现场试验及技术指导工作，借助高校资源进行高层次奖项编制及申报工作，目前已与郑州大学、清华大学、深圳大学均存在一定合作及奖项申报。经验总结及应用效果经验总结及应用效果现场基坑支护施工效果内支撑拆除阶段航拍图经验总结及应用效果实用新型专利2项已授权，目前正在编写1项实用新型，1项发明专利。经验总结及应用效果已发表论文4篇，其中1篇SCI，1篇被《绿色建筑施工管理》（2020）收录。经验总结及应用效