深大基坑设计施工关键技术孙加齐

2022年注册土木工程师(岩土)继续教育培训 12345深大基坑工程概述12345深大基坑工程概述深大基坑支护设计与开挖方法深大基坑明挖顺作关键技术深大基坑盖挖逆作关键技术深大基坑盖挖逆作关键技术深大基坑顺逆结合关键技术深大基坑顺逆结合关键技术6深大基坑撑桥一体关键技术6深大基坑撑桥一体关键技术7深大基坑无内支撑关键技术7深大基坑无内支撑关键技术21深大基坑工程概述3随着基坑工程向着深大方向快速发展，基坑支护设计与施工技术突飞猛进，近年来我国已是世界上深基坑工程最多、规模最大的国家。2120世纪80年代20世纪70年代320世纪90年代以后2120世纪80年代20世纪70年代320世纪90年代以后只在少数大工程项目中有开挖深度在10m以上的基坑相邻建筑物和地下结构物的首先在北京、上海、广州、深圳等大型城市大量兴建高坑支护设计、施工与监测只在少数大工程项目中有开挖深度在10m以上的基坑相邻建筑物和地下结构物的首先在北京、上海、广州、深圳等大型城市大量兴建高坑支护设计、施工与监测成4随着城市建设和更新升级的加快，满足不同功能用途的地下空间得到越来越多的开发利用，开发出地铁车站、地下商场、地下停车场、地下民用设施与军用设施等大型地下空间。5开发规模越来越大，近年来出现很多开挖面积10~30万㎡、深度达45m的深大基坑。通常都位于建筑密集城市中心，周边环境与地质条件复杂，工期紧且环保要求严，导致基坑工程设计和施工难度越来越大，面临的安全风险越来越高。施工风险开发规模施工风险6就工程外在特征而言，基坑工程具有“深、大、险、难”四大显性特征。7从工程内在特性分析，基坑工程具有“区域性强、独特性强、综合性强、时空性强”四大本质特性。地域性强所处地域不同，地域性强所处地域不同，地形地貌和地质水文的差异较大，复杂多变的地质条件造成地质勘察数据差异较大。独特性强施工区域不同，周边环境条件和地下管网分布不同，基坑支护设计与施工需根据现场情况作出相应调整，没有统一标准、分类。综合性强涉及知识范围广，不仅需要岩土力学、流体力学和弹体力学，还需要结构工程的理论力学、材料力学降水、防水工程相互交叉、相互影响。时空性强影响基坑支护体系稳定性和变形的因素较多，如基坑支护形式、降水方式、工艺间隔时间、基坑平面形状与动态荷载等，基坑开挖打破原有土体平衡，产生变形造成时空效应，变形日积月累，引发基坑安全风险。801地质条件不同的地质条件对围护结构体系作用差异很大，地质条件复杂性制约深基坑施工，围护结构设计、施工均要根据具体地质条件因地制宜制定针对性方案。02水文条件地下水是制约基坑安全的主要因素，基坑风险出现多数是由于地下水处理不当所造成，特别是在软土地区超深基坑受多层承压水影响，针对地下水风险还需采取截水、降水、减压、回灌综合控制措施。03环境条件多数深大基坑工程周围紧邻道路、建筑物、地铁等，各类地下管线密布，施工场地狭小，环境保护要求高，特别在软土地区复杂环境条件下，基坑工程设计重心已由支护结构强度控制，转到以基坑和周边环境变形控制为核心的设计方法上。91.4施工风险u01是符合设计和现行规范要求的工程主要涵盖四方面风险：支护体系风险、坑底隆起风险、地下水风险和环境风险。环境风险坑底隆起风险地下水风险环境风险坑底隆起风险地下水风险支护体系风险l基坑内外地基承载力l基坑内外地基承载力失衡；l基底踢脚隆起过大。l围护结构漏水、涌砂、涌土；l坑底管涌、突涌。l围护结构倾斜、变形过大、开裂、折断；l整体圆弧滑动失稳；l沉降过大；l立柱沉降、倾斜。l地面沉降过大、裂缝、塌方；l坑边建筑物沉降、倾斜、开裂或坍塌；l地下管线变形过大、断裂；l其他构筑物沉降量过大。属于滨海富水软土地质区域，地质与水文条件更差，深大基坑施工难度更大、施工风险更高。富水淤泥质软土地质基坑支护与开挖难度大坑2深大基坑支护设计与开挖方法①围护结构：其作用是直接承受基坑施工阶段侧向土压力和水压力，并将此压力传递到支撑体系，每种类型在适用条件、工程经济性和工期等方面各有侧重。目前，深大基坑常用类型有围护结构由钢板桩围护墙、型钢水泥土搅拌墙、灌注桩排桩、混凝土连续墙等。钢板桩围护墙型钢水泥土搅拌墙灌注桩排桩围护墙地下连续墙②止水帷幕：其作用是阻断坑外水体流入坑内或增大坑底水的渗流路径，便于机械挖土及提供坑内干作业施工条件等诸多目的。主要形式一为围护结构兼止水帷幕，如地连墙、型钢水泥土搅拌桩、钢板桩及咬合桩等；形式二为水泥搅拌桩止水帷幕，其施工工艺有高压旋喷、两轴搅拌、三轴搅拌、TRD工法、CSM工法等。高压旋喷止水帷幕三轴搅拌止水帷幕TRD水泥土搅拌墙③水平支撑：其作用是用于传递和平衡作用在围护结构上的水土压力，与围护结构共同组成支护体系。常见的支撑类型有：钢支撑体系、混凝土支撑体系、钢与混凝土组合支撑体系等。钢支撑体系混凝土支撑体系钢与混凝土组合支撑形式④竖向支撑：其作用是承受水平支撑传来的竖向荷载，加强支撑体系的空间刚度，保证水平支撑的纵向稳定，要具有较好自身刚度和较小垂直位移。常见类型有临时格构柱+立柱桩、永久钢立柱+立柱桩。临时格构柱+立柱桩永久钢立柱+主要形式有放坡、悬臂支护、桩锚支护。放坡是依靠土体自身的强度保持整个基坑的稳定，适用于浅基坑，此工艺简便、造价经济、施工进度快；悬臂支护是依靠围护结构抵抗侧向土压力和水压力，常见形式有单/双排桩悬臂桩支护、水泥土重力式挡墙、型钢水泥土搅拌桩等；桩锚支护是采用锚杆和桩共同组成支护体系。无内撑支护为挖土和地下结构施工提供了极大的便利，工期快，施工成本低。放坡形式悬臂支护桩疏干降水的作用是降低开挖深度范围内的上层滞水、潜水，提高边坡稳定性、增加坑内土体的固结强度、便于机械挖土以及提供坑内干作业施工条件等诸多目的。常见的疏干降水类型有：封闭型疏干降水、敞开型疏干降水、半封闭型疏干降水。 减压降水的作用是通过有效降低基坑下部承压含水层的水头，防止坑底板隆起或突水产生流沙（基坑突涌）等工程事故的发生，保证基坑稳定及施工与环境安全。适用于承压含水层水头对基坑稳定与安全施工有不利影响时的措施。减压降水方案类型有：坑内减压降水和坑外减压降水。坑内减压降水示意坑外减压降水示意是由上而下分层进行土方开挖方式，分层原则是结合土层和支护形式确定。对于有内支撑的基坑，第一层土方的开挖深度一般为地面至第一道支撑底，待第一道支撑施工完成达到设计强度后再开挖下一层土方，中间各层土方开挖深度一般为相邻两道支撑的竖向间距，最后一层土方开挖深度为最下一道支撑底至坑底。岛式开挖是以中心为支点，从四周向中心进行土方开挖。适用于支撑形式为角撑、环梁式或边桁架式，中间具有较大空间情况下，利用中间的土墩作为支点搭设栈桥或者设置混凝土支撑栈桥。挖土和运土速度快，但支护结构变形量大，对支护结构受力不利。盆式挖土是先开挖基坑中间部分土方，周围四边预留反压土，待中间位置土方开挖完成或垫层、底板施工完成后再行开挖周边土方。盆式开挖能够有效的减少围护墙的变形，但周边土方不能直接外运，需集中提升后装车外运。盆式开挖示意1盆式开挖示意2明挖顺作是指在基坑开挖时，由上向下开挖土方至设计标高后，自基底由下向上进行结构施工，当完成地下主体结构后回填基坑及恢复地面的施工方法，具有施工作业面多、速度快、易保证工程质量、工程造价低等优点。因此，在场地交通和环境条件允许的条件下尽量采用。明挖顺作梁板钢筋绑扎盖挖逆作是由地面向下开挖至一定深度后，将顶部封闭，其余的下部工程在封闭的顶盖下进行施工的一种方法。用结构梁板代替常规顺作法的临时支撑，以平衡作用在围护墙上的土压力，适用于场地条件紧张，周边环境条件复杂、环境保护要求较高等问题。盖挖接力倒土实景逆作梁板结构支模实景结合了顺作法与逆作法优点，工程中常用的顺逆结合施工方法有：主楼先顺作、裙楼后逆作，裙楼先逆作、主楼后顺作，中心顺作、周边逆作。我司在天津区域施工的深大基坑众多，挑选天津周大福、中信城市广场、天津和黄、平安泰达、国家大型地震设施5种类型的代表性案例进行深大基坑设计与施工关键技术讲述。天津区域深大基坑施工方法与支护形式典型案例3深大基坑明挖顺作关键技术位于天津滨海新区核心区，涵盖甲级办公、精品商业、豪华公寓、超五星级酒店等多种业态，总建筑面积39万㎡。地下4层，裙楼地上5层，塔楼地上100层，建筑高度530m。基坑长170m，宽185m，总面积2.47万㎡；分为一期塔楼（简称塔楼，B1区）、一期裙楼（简称副楼，B2区）和二期裙楼（简称裙楼，A区）三个施工区域，其中A区1.07万㎡、B1区0.56万㎡、B2区0.84万㎡。裙楼基底标高-23.6m；塔楼基底标高-27.7m，最深基底标高-32.3m。土方开挖总量约55万m³。基坑施工区域划分基坑底部标高3.2建造难点u难点1工程地质水文条件差地处天津滨海淤泥质饱水软土地区，地下含水十分丰富；塔楼基坑最大开挖深度达到32.3m，土方开挖面穿过第一承压水，距第二承压水顶部仅有8.0m，基坑极易发生渗漏和坑底突涌风险。 18.41m-23.5m-32.3m3.2建造难点u难点2基坑施工前期发生严重变形①中途被动接手：地连墙由其他单位先期施工完成，土方开挖至第二步。由于基坑地连墙及周边环境变形大，部分已超过预警值，原基坑施工单位被业主终止合同。3.2建造难点u难点2基坑施工前期发生严重变形②基坑变形严重：地连墙墙顶水平位移已达25.1mm，周边道路沉降变形已达24.8mm，基坑西侧燃气管线累计沉降量已达24.5mm。2013/5/12013/6/12013/7/12013/8/12013/9/12013/10/12013/11/12013/12/12014/1/12014/2/12013/5/12013/6/12013/7/12013/8/12013/9/12013/10/12013/11/12013/12/12014/1/12014/2/102013/5/12013/6/12013/7/12013/8/12013/9/12013/10/12013/11/12013/12/12014/1/12014/2/12013/5/12013/6/12013/7/12013/8/12013/9/12013/10/12013/11/12013/12/12014/1/12014/2/102013/5/12013/6/12013/7/12013/8/12013/9/12013/10/12013/11/12013/12/12014/1/12014/2/12013/5/12013/6/12013/7/12013/8/12013/9/12013/10/12013/11/12013/12/12014/1/12014/2/10裙楼、副楼基坑采用“地连墙+4道钢筋混凝土内支撑”支护，地连墙厚1.0m、有效深度42.0m；塔楼基坑采用“单排灌注桩+5道钢筋混凝土环形支撑梁”支护，灌注桩Φ1200mm@1400mm。裙楼与副楼基坑之间设置800mm厚临时地连墙进行分隔，塔楼与副楼基坑之间由环形支护灌注桩隔开，实现基坑土方分仓开挖。裙楼与塔楼区基坑先行施工、同时开挖，副楼区基坑暂缓施工，待裙楼地下结构、塔楼基础底板施工完成后再行施工，有效减少基坑变形。永久地连墙裙楼、塔楼区均采用明挖顺作，副楼区采用盖挖顺作。副楼区首道支撑全部增做封板(局部增设出土口)，整体兼做栈桥，既解决了场内交通和场地问题，保证了塔楼的优先顺利实施，又增加了基坑刚度，控制了基坑变形。首道支撑原设计效果图首道支撑优化后工程实景在南侧增设两个小的出土口，实现副楼区基坑土方多点开挖。同时，保证了行车路线、土方堆放、材料加工与堆放等场地。增设出土口效果图增设出土口实景图对封板栈桥的荷载情况进行三维有限元分析，其结构变形、结构受压、立柱压应力均在可控范围内。鉴于裙楼基坑西侧道路、管线位移已超过预警值，充分考虑软土基坑时空效应，采用抽条开挖，超前支撑，减少无撑暴露时间，控制变形继续发展。先抽条开挖对撑中间部位土方，迅速封闭对撑中间部位支撑梁；再开挖对撑两端部位土方，采用微膨快硬混凝土，及时封闭对撑梁。结合对撑部位调整裙楼基础底板后浇带位置，优先开挖A3、A5区对撑部位土方，迅速封闭对撑部位基础底板。底板后浇带位置调整前后示意图基础底板封闭顺序示意图塔楼采用环形支撑、岛式开挖，先行开挖环梁部位土方，施工环梁结构，保证支撑优先形成。养护期间开挖其他部位土方，确保土方连续施工。裙房土路线1#出土口塔楼塔楼2#出土口4#出土口塔楼2#出土口3#出土口塔楼土方开挖平面副楼区土方采用对撑盖挖的方式，坑内水平倒土，栈桥垂直出土。随土方开挖同步拆除塔楼环形竖向支撑支护桩，将地连墙荷载传递至塔楼支撑环梁。裙房区塔楼区裙房区裙房区塔楼区地连墙对称盖挖分段示意图分步开挖与拆除塔楼支护桩原设计方案：两侧结构对撑在临时地连墙上，地下结构施工完毕后，逐层向下拆除临时地连墙并封闭水平结构。临时地连墙拆除平面图优化方案：在后施工一侧地下水平结构施工时，在临时地连墙上开孔，贯通两侧主梁，做到超前转换，保证基坑内力平衡。临时地连墙300 300300800*850 框架梁 800 800裙楼裙房裙楼300300300300800*850框架梁800*850框架梁 临时地连墙开孔主梁贯通临时地连墙自上而下依次拆除临时地连墙，自下而上依次贯通水平结构，完成受力体系转换。裙楼副楼裙楼副楼L1板L1板裙楼副楼裙楼副楼L1板L1板B1板B2板B3板3B2板B3板底板底板底板底板临时地连墙临时地连墙裙楼副楼裙楼副楼L1板B1板B2板L1板B1板B2板B2板2 B3板1 B1板B2板B3板3B2板B3板底板底板底板底板临时地连墙临时地连墙裙楼副楼裙楼副楼L1板B1板B2板L1板B1板B2板B3板B3板底板底板底板底板 临时地连墙临时地连墙临时地连墙底板底板底板底板 临时地连墙临时地连墙临时地连墙拆除顺序后补地下水基坑渗漏严重：监测潜水水位变化超限。 裙楼区基坑潜水监测数据观测井布置平面示意图在地连墙的内外侧设置正负极，逐级增加电压，探测渗漏水中微弱离子的运动，对接收信号进行数据图像处理，快速准确地确定地连墙渗漏部位。ECR检测原理示意图主楼区ECR检测经检测与数据分析，判断在检测点位350m范围内有一般渗漏点5个、严重渗漏点4个。开挖后渗漏点位现场验证对ECR检测出的地连墙9个渗漏点、15幅地连墙接缝采用RJP进行加固，保证了渗漏部位的封堵效果。土方开挖前，在所有地连墙接缝处均预埋一根袖阀管，同地连墙墙深。若开挖过程中地连墙发生变形渗漏，能在渗漏萌芽状态，精准、及时封堵渗漏位置。\地连墙\塔楼基坑最大开挖深度达到32.3m，土方开挖面穿过第一承压水，距第二承压水顶部仅有8.0m。且水文地质为饱和软粘土，坑底极易发生突涌。-18.41m-23.5m-32.3m开挖深度超过27.5m的深坑周边，采用单排高压旋喷桩作止水帷幕，切断深坑部位与外侧第二承压水的联系。止水帷幕平面坑中坑深度为30.8~32.3m部位，距第二承压含水层顶部只有8m，采用高压旋喷桩进行整体封底加固。整体封底加固平面整体封底加固剖面在坑内四角及坑中坑部位设置7口减压井，设置自流阀，自流减压，不主动抽降承压水。塔楼减压井布置平面减压井布减压井按需分批开启，首先开启坑中坑的3口。通过自流阀控制水头高度，通过管道引致水箱，有组织地抽排，减少承压水抽降量。减压井自流阀设置立面借鉴叠合楼板施工原理，把底板混凝土在竖向上分两次浇筑，缩短坑底突涌高危区域的暴露时间，降低承压水突涌风险。塔楼底板第一次浇筑平面抗剪钢筋抗剪槽塔楼底板第二次浇筑4深大基坑盖挖逆作关键技术位于天津市中心商务区，首开区（即一期）工程为法式建筑风格，海河沿岸景观工程，地下3层，地上5层、局部8层，总建筑面积约16.16万㎡。首开区基坑长528.18m，宽107.17m，总面积约3.79万㎡。基坑开挖深度16.1m，最大深度17.2m，土方开挖总量达65万m³。临海河一侧采用地下连续墙形式，地下连续墙118幅，墙厚800mm，墙深31m。其他区域采用混凝土灌注桩支护+三轴搅拌桩止水帷幕形式，支护桩631根，接缝高压旋喷桩122组，三轴搅拌桩帷幕515组。4.3建造难点u工期要求严苛工程于2013年3月开工，政府要求年底实现建筑外檐效果呈现。传统的明挖顺作法无法满足工期要求，故采取“地上工程完成后逆作地下工程”的全新设计及施工方法。4.4地下结构全逆作模拟分析u4.4.1全逆作过程工况分析先行开挖土方，施工完成B1层顶板结构；再施工完成地上主体结构与外檐装饰，其后盖挖基坑土方，逆作完成地下结构和基础底板；最后施工完成机电安装、室内装修等内容。逆作施工过程主要包括9大工况。工况一：进场准备，施工地连墙及中间桩柱4.4地下结构全逆作模拟分析u4.4.1全逆作过程工况分析先行开挖土方，施工完成B1层顶板结构；再施工完成地上主体结构与外檐装饰，其后盖挖基坑土方，逆作完成地下结构和基础底板；最后施工完成机电安装、室内装修等内容。逆作施工过程主要包括9大工况。工况四：施工地上主体结构工况五：地上外檐装饰完成4.4地下结构全逆作模拟分析u4.4.1全逆作过程工况分析先行开挖土方，施工完成B1层顶板结构；再施工完成地上主体结构与外檐装饰，其后盖挖基坑土方，逆作完成地下结构和基础底板；最后施工完成机电安装、室内装修等内容。逆作施工过程主要包括9大工况。4.4地下结构全逆作模拟分析u4.4.2全逆作有限元模拟分析①基坑整体建模分析：在结构设计模型基础上，运用三维有限元方法，结合逆作法工况增加的荷载，对结构整体进行建模。综合考虑地上结构恒荷载，地下钢柱垂直度偏差引起的附加荷载，每步土方超挖2m引起的钢柱暴露长度增加，以及顶板上行车、堆土等其他荷载的作用，分析上述工况下结构的安全可靠性，并根据计算结果给原设计提出合理化建议，保证逆作施工结构的安全。4.4地下结构全逆作模拟分析u4.4.2全逆作有限元模拟分析②围护结构水平位移分析：逆作法利用每层楼板作为水平支撑，支撑刚度较大，抗弯、抗倾覆能力较强，在“开挖-支护”过程中总体变形量较小。实际监测围护结构顶部最大水平位移22mm，深层最大水平位移为26.7mm，与模拟分析最大水平位移值45mm基本吻合。模拟分析围护结构水平位移变化实测围护结构顶部水平位移值实测围护结构深层水平位移值4.4地下结构全逆作模拟分析u4.4.2全逆作有限元模拟分析③楼板沉降量分析：按500×500mm的柱截面考虑，模拟分析最大变形量14.9mm，最小变形量14.2mm，地下梁、柱、板设置满足逆作施工基坑安全。实际沉降观测最大沉降值18.15mm（D栋最小沉降值9.45mm（A栋且多为12mm~14mm，沉降比较均匀，与模拟值较为相符。4.4地下结构全逆作模拟分析u4.4.2全逆作有限元模拟分析④整体模型竖向应力分析：模拟分析结构柱的最大单元轴力为598kN，10个单元的最大总轴力估算不超过5980kN，远低于单桩最小竖向承载力8750kN（桩径1.5m，桩长37.5m故整体桩、柱的应力和变形都有充足保证。地下结构逆作完成，桩、柱均未出现结构安全性问题，进一步验证了模拟结果的有效性。4.5全逆作中间桩柱施工技术u4.5.1超缓凝混凝土灌注工程桩675根，桩径1.5m，有效桩长45m，最大桩长71m，采用旋挖钻机成孔工艺；采用超缓凝混凝土灌注，初凝时间达40h，16h塌落度不小于180mm，确保钢管柱能够成功插入。旋挖钻机成孔钢筋笼吊装4.5全逆作中间桩柱施工技术u4.5.2HPE插管技术168根桩内插入ø560mm圆形钢管柱，465根桩内插入500mm×500mm箱型钢管柱，采用HPE插管工艺，在当时采用HPE插管机插入箱型柱为类似工程首例。并用插管设备与安装传感器控制钢管柱垂直度与水平位置，辅以人工监测，确保钢管柱精确定位。钢管柱吊装就位钢管柱精准定位钢管柱插入桩内钢管柱插入效果4.5全逆作中间桩柱施工技术u4.5.3试桩钢柱优化为便于型钢柱插入静载试桩混凝土中，减少试桩施工时间，降低试桩施工造价，通过设计优化，将底部闭口型钢柱调整为开口型钢柱。大吨位抗压试桩采用双套筒工艺，抵消非有效桩长段送桩摩阻力。试桩用底部开口型钢管柱试桩内插入开口型钢管柱新型双套筒试桩工艺4.6地下结构逆作施工技术u4.6.1逆作梁板结构施工技术①土胎膜工艺：设置3mm厚塑料板隔离，并涂刷高效隔离剂。剪力墙、柱等竖向构件下翻段同时支模，以保证将来竖向构件施工缝位置，方便混凝土浇筑。本工程因竖向墙柱构件密集，经试验不宜采用。逆作水平结构梁板地胎模示意4.6地下结构逆作施工技术u4.6.1逆作梁板结构施工技术②支模工艺：经与设计院协商，采用“土方超挖+搭设模架”施工工艺，每步土超挖2.5m左右，基土平整后浇筑混凝土垫层，搭设支撑架支模施工水平梁板结构，保证逆做结构质量。逆作水平结构梁板支模示意逆作水平结构梁板支模4.6地下结构逆作施工技术u4.6.2逆作墙柱结构施工技术①人防墙施工缝处理：因人防墙体多、密闭性要求高，传统留设止水钢板的工艺造价高、实施难，经与人防部门协商，下翻墙体采用“踏步槎+预埋注浆管”处理方法，有利于提高施工缝接槎效果。人防墙施工缝处理传统做法施工缝“踏步槎+预埋注浆管”处理做法人防墙施工缝处理做法实景4.6地下结构逆作施工技术u4.6.2逆作墙柱结构施工技术②柱梁节点处理：施工缝宜留设在梁下300mm处，喇叭口上口宜高出施工缝100mm左右。拆模后先采用风镐剔凿喇叭口混凝土至凸出墙柱面20mm处，剩余20mm人工采用剁斧修理平整。逆作法结构柱下插钢筋逆作法柱身支模工艺柱头喇叭口砼剔凿后柱身成型效果4.6地下结构逆作施工技术u4.6.2逆作墙柱结构施工技术③钢管柱柱梁节点处理：设置圆环牛腿，利于框架梁钢筋的锚固设置。钢管柱柱梁节点圆环梁钢筋绑扎钢管柱柱梁节点成型效果4.6地下结构逆作施工技术u4.6.2逆作墙柱结构施工技术④B1层墙柱混凝土浇筑：因顶板覆土、景观已施工完成，采用“喇叭口支模+自密实砼+细石砼泵”方法浇筑B1层墙柱混凝土，泵管在同层楼板设置，端头接4～8m长的软管布料。细石砼泵泵送B1层墙柱自密实砼自密实砼+细石砼泵浇筑砼方法4.6地下结构逆作施工技术u4.6.2逆作墙柱结构施工技术⑤B2-3层墙柱混凝土浇筑：采用“上层楼板预留浇筑孔+喇叭口支模”的方法浇筑，每个喇叭口上方对应预留一个浇筑孔，泵管在上层楼板设置。上层楼板上预留墙柱浇注孔下层墙柱砼浇筑方法4.7全逆作土方开挖施工技术u4.7.1出土口留设位置确定需考虑结构净高、倒土距离、结构承载力等，且避开人防口部。零层板及地下二、三层顶板均设置12个出土口，在主体封顶后通过出土口盖挖出土。出土口分层错台设置，且不得影响地上建筑施工。B1层顶板（零层板）出土口位置4.7全逆作土方开挖施工技术u4.7.2盖挖水平倒土方式选择①部分出土口提前封闭：根据工程总体部署，沿河侧地下室顶板预留出土口需全部进行封闭，为后续覆土、市政、景观园林施工创造条件。须提前封闭7个出土口的情况下，盖挖楼板下水平倒土最大距离约80m，楼板上水平倒土路线需避开墙柱结构。4.7全逆作土方开挖施工技术u4.7.2盖挖水平倒土方式选择②挖掘机楼板下水平倒土：在支撑梁板下采用多台小型或微型挖掘机接力，将远端土方长距离水平倒土至出土口，倒土距离远、高度受限，工效极低。且挖掘机来回多次碾压，淤泥质土容易产生液化，不宜采用。挖掘机接力倒土工艺示意挖4.7全逆作土方开挖施工技术u4.7.2盖挖水平倒土方式选择③传输机楼板上水平传土：在开挖面上层楼板上设置皮带传输机，挖掘机将土方喂入投料口，由皮带水平传送至出土口。存在挖掘机喂土空间不够、传动支撑轮时常掉落、淤泥质土粘黏传达带、喂土斗内的破碎装置难以破碎混凝土块等问题，不宜采用。水平传输机传送土方工艺示意水平传输机传送土方工艺试运行4.7全逆作土方开挖施工技术u4.7.2盖挖水平倒土方式选择④装载机楼板上水平倒土：将盖挖梁板下的土方先倒至楼板上堆置，再采用装载机水平铲运，将土方倒运至出土口。装载机水平倒土工艺示意装载机水平倒土至出土口实景5深大基坑顺逆结合关键技术位于天津市和平区南京路，包含1栋办公楼、3栋公寓楼及商业裙楼，总建筑面积32.69万m2。地下室4层，裙房8层，三栋公寓塔楼分别为57层、53层、49层，总高度分别为191m、179m、168m，办公塔楼53层，建筑高度258m。基坑长190.89m，宽103.27m，总面积约1.6万㎡，基坑深度20.05m，最大开挖深度22.35m，土方开挖总量32万m³。5.2建造难点u基坑周边环境复杂北侧紧邻天津市内环交通主干道南京路，以及正在运营的地铁1＃线，东侧为天津市建委大楼和诚基大厦，西侧为超高层津汇广场，基坑周边地下各种市政管线密集，对基坑开挖造成的变形十分敏感。基坑采用地连墙+五道内支撑支护，土方分六步开挖。地连墙厚1.0m、有效深度35.0m；第一、五道支撑为临时性支撑，第二、三、四道支撑利用裙楼地下各层梁板结构作为支撑，为永久性支撑。基坑第一道临时水平支撑基坑水平支撑标高示意基坑第二、三、四到永久水平支撑基坑水平支撑共留设5个大型出土洞口，设置6座出土平台和1座钢筋砼栈桥，为出土施工机械提供了作业平台及通行道路。出土平台布置平面静力计算（混凝土结构设计规范及钢结构设计规范）+弯矩调幅（钢筋混凝土高层建筑结构设计规范）+冲击系数（城市桥梁设计荷载标准更符合实际工况，确保栈桥及出土平台使用安全。梁端负弯矩调幅计算冲击荷载冲切效应计算栈桥布置时，将栈桥与第一道支撑东侧的对撑结合在一起，栈桥既能起到运输车辆通行、施工机械作业的作用，又能起到支撑基坑的作用，降低了工程成本。栈桥与对撑结合设置栈桥施工机械作业栈桥利用原型钢格构柱作为主要竖向承重构件，格构柱间距较大部位设置钢筋砼钻孔灌注桩作为补充竖向承重构件，组成栈桥竖向承重组合结构。设置水平钢系杆拉结整体，提高整体受力稳定性。栈桥竖向承重组合结构格构柱与灌注桩设置钢系杆拉结周边裙楼盖挖逆作，采用支撑结构下盆式开挖方式；塔楼及预留出土洞口部位明挖顺作，采用中心岛式开挖方式。周边裙楼第二～第六步土方开挖，支撑结构下土方开挖采用盆式开挖，小型挖掘机从基坑支撑结构内侧向地连墙方向掘进，将支撑结构下的土方掏挖、倒运到基坑中部预留出土洞口范围内。小型挖掘机支撑结构下盆式开挖1小型挖掘机支撑结构下盆式开挖2塔楼及基坑中部预留出土洞口范围内，基坑土方采用中心岛式开挖，以栈桥或平台为中心，土方通过挖掘机多级倒运、堆高，形成中心岛。采用挖掘机或加长臂挖掘机、履带式抓斗坐于平台或栈桥上取土装车。出土洞口范围内中心岛式开挖出土洞口范围内形成多级中心岛采用“土方超挖+搭设模架”施工工艺，每步土超挖1.0m左右，基土平整后浇筑混凝土垫层，支模施工水平梁板结构。逆作结构梁底模支设逆作结构梁板模板支设①下返柱头处理方法：结构柱部位下挖至低于主梁35d+80cm处，填砂厚度35d+10cm，保证柱筋下返长度。浇筑垫层，再支模浇筑下返柱头。②梁柱钢筋节点做法：竖向支撑钢格构柱与永久结构柱重合，即“二柱合一”，受钢格构柱占位影响，柱梁节点钢筋绑扎难度加大，采用结构梁纵筋打弯绕行避让钢格构柱、柱箍筋开孔穿过钢格构柱缀板、钢格构柱偏位加设柱帽等特殊处理方法，保证柱梁节点钢筋受力安全可靠。结构梁纵筋打弯绕行钢格构柱柱箍筋开孔穿过钢格构柱缀板钢格构柱偏位加设柱帽③柱头接缝处理：柱模四周支设喇叭口，高出柱头150mm，宽出柱头350mm。拆模后，将喇叭口凸出柱面混凝土剔凿平整。柱模四周支设喇叭口逆作柱喇叭口浇筑成型效果喇叭口凸出柱面6深大基坑撑桥一体关键技术位于天津小白楼CBD商务区，总建筑面积30.63万㎡。北办公塔楼地上56层，建筑高度313m；南公寓塔楼地上63层，建筑高度240m；还包括4层裙楼，5层地下室。基坑南北长163m，东西宽93m，总面积1.45万㎡。其中，办公塔楼2620㎡，开挖深度26.75m；公寓塔楼1590㎡，开挖深度25.75m；裙楼区域10290㎡，开挖深度24.25m。基坑最大深度31.3m，土方开挖总量达40万m³。基坑平面基坑剖面基坑采用地下连续墙+5道钢筋混凝土内支撑支护，地连墙厚1m、1.2m，深度60m，共85幅，中心线总长度485m。内支撑采用两个圆环+桁架支撑形式。基坑支撑模型基坑支撑剖面6.3建造难点u难点1工程环境条件复杂地处市中心繁华地带、四面环路，交通拥堵、行车受限；紧邻历史保护建筑、老旧小区，百余条管线环绕；富水软土地质，条件极差，基底处于承压含水层上表面。环保要求高，变形控制难。基坑周边环境周边管线复杂水文地质复杂6.3建造难点u难点2土方与支撑工程量大地处城市核心区，出土时间受限，每天有效出土时间仅6h，要在280d内完成40万m³土方及5道内支撑施工难度大。针对复杂地质土层，选用自动调平、自动回位、可视化自动监控大型成槽机，成槽机一字线行走，仰角锁定、自动回位、自动纠偏多项措施保证成槽平整度。下沉式泥浆剖面图下沉式泥浆剖面图地连墙与桩基同步施工，利用拉森钢板桩做围护结构，在基桩间隙设计一种简易全下沉式大方量泥浆储备池，减小泥浆储备对狭小场地空间的占用；减少对场内交通、物料存储及施工组织的影响。建立钢筋笼有限元模型，设置纵横向桁架筋并加强吊点，通过吊点优化，对配筋不均、刚度、质量不均的地连墙钢筋笼采用“双机抬吊”多点整体吊装。钢筋笼吊装时间大幅缩短，由6h减小为2h，提速达60%。钢筋笼起吊钢筋笼竖立钢筋笼就位钢筋笼下放6.5“撑桥一体化”快速出土设计与施工技术u6.5.1①环内增设出土平台：依据原支撑方案，第一种方案直接在第一道撑上增设出土平台，需要多级倒土，出土效率低。第二种方案在两个圆环内各增设一个出土栈桥，直接到达三道撑（-13.65m既影响北塔楼结构施工，也影响出土效率。两种方案均不可行。出土平台的设计虽不影响主体结构的施工，但土方采用中心岛开挖，需多级倒北侧栈桥位置影响北塔楼结构施工，南侧栈桥仅满足裙房地下室施工，南塔楼仍需撑下掏6.5“撑桥一体化”快速出土设计与施工技术u6.5.1②内支撑平面优化：将两个圆环+桁架支撑优化为两个大圆环支撑，封板面积由9500㎡优化为6300㎡，避开两栋塔楼结构，减少撑下掏土面积，提高土方开挖效率。9500m9500m26500m6500m26.5“撑桥一体化”快速出土设计与施工技术u6.5.1③内支撑道数优化：在满足基坑变形要求的前提下，将5道撑优化为4道撑，将最小支撑间距从2.2m加大到3.0m，调整支撑位置，解决了撑下机械掏土施工受限难题。6.5“撑桥一体化”快速出土设计与施工技术u6.5.1④出土栈桥设计：结合内撑设置直达第三道支撑（-16.9m）的穿对撑出土栈桥，形成“一桥两平台”出土通道。增加支撑刚度，通过漫游提前规划格构柱布置点位，确保出土车辆畅通到达各道支撑。优化后支撑模型图模型漫游调整格构柱布置6.5“撑桥一体化”快速出土设计与施工技术u6.5.2“一桥四岛”快速出土技术①一桥四岛：在支撑上形成4个出土岛，多点出土，立面上分解多个成浅基坑。土方车辆可直接下至基坑底部，降低了开挖高度，加快装车速度。“一桥四岛式”基坑效果图“一桥四岛式”基坑实景图6.5“撑桥一体化”快速出土设计与施工技术u6.5.2“一桥四岛”快速出土技术①一桥四岛：在支撑上形成4个出土岛，多点出土，立面上分解多个成浅基坑。土方车辆可直接下至基坑底部，降低了开挖高度，加快装车速度。渣土车直接下至坑底视频渣土车直接下至坑底实景6.5“撑桥一体化”快速出土设计与施工技术u6.5.2”一②土方开挖：严格遵循“对称、平衡”和“先撑后挖”的原则，中心岛式，分5步退台开挖。6.5“撑桥一体化”快速出土设计与施工技术u6.5.2”一③出土效率：190d完成40万m³土方，平均出土量达192车次/d，约2900m³/d，相比传统方式提高了1400m³/d，且减少一道支撑的施工和养护时间，节约工期90d。对深基坑及南侧仅30余米80年代建成的天然地基砖混结构的老旧小区，通过三维激光扫描仪+BIM监测技术，信息化指导施工，变形在允许范围之内，确保基坑施工安全。通过降排灌一体化智能系统控制技术，按需降水，自动无加压回灌，降水效果良好。同时水资源循环利用及用于现场部分用水，节省人工，减少电能损耗，使地下水处于稳定平衡状态，对老旧小区变形起到抑制效果。在基坑南侧地连墙成槽期间，下部土体出现大量塌陷，基坑开挖时，出现大量液化土体，且在局部位置出现涌砂现象，采用电阻率成像法物探检测技术，对土层分布合理判断，精准数据分析为加固提供依据。电阻率成像法布置图根据物探结果，针对不良土层分布情况制定注浆加固方案；同时考虑到注浆加固对环境、管线不利影响，制定分仓封闭加固方案，采用水泥土搅拌桩+注浆组合分仓加固方式，确保基坑、道路管线、老旧小区稳定。分仓封闭加固平面图分仓封闭加固剖面图①基底增设混凝土加强带：将原公寓塔楼基础底板靠近地连墙一侧留置的被动反压土，采用C30普通混凝土进行抽条置换，增大对地连墙根部的嵌固作用，减小地连墙变形，从而抑制道路及老旧小区变形。混凝土抽条置换留置反压土平面混凝土抽条置换留置反压土剖面②设置扶壁柱支顶导墙：由斜抛撑支顶受力转换为第一道支撑及扶壁柱支顶导墙的受力体系，确保导墙稳定，防止导墙变形倾斜引发周边环境变形。并优化地连墙与地下室顶板节点构造，将冠梁作为正式结构免拆除，为基坑及紧邻的老旧小区提供安全保证。斜抛撑支顶导墙扶壁柱支撑导墙优化地下室顶板边梁节点创新采用“多段小剂量孔内外延时爆破”技术，即多布孔、少装药，起爆顺序从自由面至围护结构延时起爆，支撑炮孔沿孔距逐段延时传爆。爆前利用绳锯对支撑梁和地连墙连接处进行切割，阻止爆破振动向外传递。同时爆前对支撑封板剔凿处理，提高爆破整体效果。各道支撑起爆顺序图断开支撑梁与地连墙连接创新采用防护皮带+密目网进行双层安全防护，避免飞沙走石飞向坑外。采用自动化喷淋系统降尘措施，将扬尘控制在0.5m范围以内，实现快速、安全、绿色拆除。防护皮带挂设外侧防护安全密目网挂设7深大基坑无内支撑关键技术位于天津大学北洋园校区内，是国家“十三五”重大科技基础设施建设项目。工程包括实验中心和仿真中心，其中实验中心地下3层，地上1层，局部2层，结构形式为“混凝土结构+钢结构”。位于西青赛达工业园区，为三级甲等综合医院，是西青区重点民生工程。由8栋单体组成，总建筑面积46万㎡，地下2层，地上最高15层，结构形式为“混凝土结构+钢结构”。基坑东西长301m，南北宽164m，总面积4.5万㎡。大面开挖深度为14.7m，基坑最大深度18.4m，土方开挖总量约55万m³。4.5万㎡301m基坑东西长330m，南北宽250m，总面积8.5万㎡。大面开挖深度为11.4m，基坑最大深度15.5m，土方开挖总量达100万m³。7.2建造难点u难点1基坑内支撑建造无法满足特殊工艺要求软土地区深大基坑通常采用内支撑支护体系，极少采用无内支撑的桩锚支护体系，常规桩锚体系在软土地区易发生变形大的安全隐患。地震设施工艺要求结构完整性，临时构件不能穿平台结构，传统内支撑体系无法适用。水下振动台水下振动台大型振动台7.2建造难点