大型深基坑支護結構和施工新技術中建三局建設工程股份有限公司2013.07.1521我國基坑工程的發(fā)展概況2基坑工程的新型支護結構3深基坑工程施工新設備和新工藝4逆作法和利用“時空效應”的開挖技術5結語31我國基坑工程的發(fā)展概況上一世紀九十年代以來我國基坑工程技術長足發(fā)展?；庸こ碳夹g的發(fā)展歷程——第一階段：上一世紀80年代末到90年代末，研究、探索階段；第二階段：新世紀初的十多年，發(fā)展階段。4基坑工程技術的發(fā)展歷程兩個階段的標志——第一階段：2000年前后基坑工程的國家行業(yè)標準和地方標準的頒布；第二階段：2009年《建筑基坑工程監(jiān)測技術規(guī)范》（GB50497）的頒布、一批相關的規(guī)范全面修訂。1我國基坑工程的發(fā)展概況5基坑工程設計理念的改變——早期：設計往往以滿足地下工程施工為主?；蛞越涷灋橹鳎换蛞岳碚摓橹鳌，F(xiàn)今：滿足環(huán)境保護已成為設計施工的基本出發(fā)點。理論和經驗相結合。1我國基坑工程的發(fā)展概況基坑工程技術的發(fā)展歷程6基坑設計方法——極限平衡法（卜魯姆法、盾恩法、相當梁法等）；彈性支點法（解決變形分析問題）；有限元法（平面、空間；土體與結構共同作用；考慮土的彈塑性等）1我國基坑工程的發(fā)展概況基坑工程技術的發(fā)展歷程7對基坑穩(wěn)定性的認識——基坑事故主要是巖土類型的破壞形式。整體滑動穩(wěn)定性、抗隆起穩(wěn)定性等在軟土中尤其重視。1我國基坑工程的發(fā)展概況基坑工程技術的發(fā)展歷程8放坡重力式水泥土墻土釘墻

常用的基坑支護結構

土體加固類——放坡、土釘墻、重力式水泥土墻等。2基坑工程的新型支護結構9鋼板樁地下連續(xù)墻灌注樁排樁型鋼水泥土 攪拌墻

常用的基坑支護結構

支擋、拉錨式——圍護墻：排樁、地下連續(xù)墻； 支錨體系：拉錨式，內支撐。

圍護墻：2基坑工程的新型支護結構10常用的基坑支護結構支擋、錨拉式——圍護墻：排樁、地下連續(xù)墻；支錨體系：拉錨式，內支撐。支錨體系：內支撐鋼支撐混凝土支撐2基坑工程的新型支護結構常用的基坑坑支護結構構支擋、拉錨錨式——圍護墻：排排樁、地下連續(xù)續(xù)墻；支錨體系：：拉錨式，，內支撐。。支錨體系：：拉錨和錨錨桿錨定式拉錨錨土層錨桿2基坑工程的的新型支護護結構122.1復合土釘墻墻土釘支護結結構的優(yōu)點點——施工方便、、設備簡單單、經濟效效益顯著等等。土釘支護結結構的主要要問題——適用有一定定限制，僅僅適用于非非軟土場地地。軟土地區(qū)：：穩(wěn)定性。。2基坑工程的的新型支護護結構13整體失穩(wěn)坑底隆起過大變形土釘支護結結構的主要要問題——軟土地區(qū)：穩(wěn)定性性。2基坑工程的新型支支護結構2.1復合土釘墻14復合土釘墻——采用水泥土攪拌樁樁、預應力錨桿、、微型樁等的一類或幾類結構與與土釘墻復合而成成的支護結構。2基坑工程的新型支支護結構2.1復合土釘墻15a）截水帷幕復合土土釘墻b）預應力錨桿復合合土釘墻c）微型樁復合土釘釘墻d）截水帷幕-預應力錨桿復合土釘墻墻e）截水帷幕-微型樁復合土釘墻f）微型樁-預應力錨桿復合土釘墻g）止水帷幕-微型樁-預應力錨桿復合土土釘墻2基坑工程的新型支支護結構2.1復合土釘墻軟土地區(qū)的應用——以水泥土攪拌樁、、微型樁等“超前前支護”，解決：隔水性；土體的自立性（加大自立高度和和持續(xù)時間、提高穩(wěn)定性）。16水泥土攪拌樁復合合土釘墻2基坑工程的新型支支護結構2.1復合土釘墻超前樁施加預應力超前樁-預應力錨桿復合土土釘墻非軟土地區(qū)的應用用——通過微型樁、預應應力錨桿等對限制土體的位移。預應力錨桿復合土土釘墻，加大預應應力可使位移減少40%~50%。使其適應的基坑坑開挖深度有所增增加。復合土釘墻使開挖深度有所增加加（12~15m）。2基坑工程的新型支支護結構2.1復合土釘墻HθiqObiRθiNUj/PUj/αmjαj21431－土釘；2－預應力錨桿；3－截水帷幕；4－微型樁復合土釘墻結構設設計中應注意的問問題——可計入復合體的共共同作用，但復合體的作用：不可過高估計；原位土層、土釘對對結構穩(wěn)定性的貢貢獻：應占有主主要的份份額182基坑工程程的新型型支護結結構2.1復合土釘釘墻192.2雙排樁結結構由前、后后兩排支支護樁和和梁連接接成的剛剛架及冠冠梁組成的支支擋式結結構。雙排樁結結構的特特點——結構：有較大的的側向剛剛度，無無需支撐撐或拉錨錨施工：適應性廣廣、工藝藝簡單、、與土方方開挖無無交叉作業(yè)業(yè)、施工工工期短短等。2基坑工程程的新型型支護結結構雙排樁結結構——132GPpkEаkPаkEpk1－前排樁樁；2－后排樁樁；3－剛架梁梁雙排樁的的設計——嵌固穩(wěn)定定性驗算算：以結構前前后排樁樁與樁間間土的整體分析析，但嵌嵌固段被動土的的抗力作用在總總抵抗力力矩中占占主要部部分。202.2雙排樁結結構2基坑工程程的新型型支護結結構hldh1－前排樁樁；2－后排樁樁；3－剛架梁梁雙排樁的的設計——剛架結構構受力分分析：1）前、后后排樁的的受力前排受壓壓；后排排受拉，q0bsbp·o123并引起前前、后排排樁豎向向位移和和樁身彎彎矩。q0pak·abpak·a123212.2雙排樁樁結構構2基坑工工程的的新型型支護護結構構hldh雙排樁樁的設設計——2）前、、后排排樁之之間土土體考慮其其的反力與與變形形關系系（樁間間土看看作水水平向向單向向壓縮縮體，，按壓壓縮模模量確定剛剛度系系數(shù)））考慮開開挖后后應力力釋放放引起起的初始壓壓力（按樁樁間土土自重重占滑滑動體體自重重的比比值確確定））。22剛架結結構受受力分分析：：q0bsbp·o123q0pak·abpak·a1232.2雙排樁樁結構構2基坑工工程的的新型型支護護結構構23雙排樁樁的設設計——剛架結結構受受力分分析：：3）樁頂頂梁樁與樁樁頂梁梁的連連接形成剛剛架結結構。2.2雙排樁樁結構構2基坑工工程的的新型型支護護結構構242基坑工工程的的新型型支護護結構構2.3型鋼水水泥土土攪拌拌墻型鋼水水泥土土攪拌拌墻——由水泥泥土墻墻和內內插的的型鋼鋼組成成的復復合支支護結結構。。特點——支護性能好好、造價低低、環(huán)保（（型鋼可回回收）等。。我國于2010年頒布了《型鋼水泥土土攪拌墻技技術規(guī)程》JGJ/T199，標志了該該技術已較較為成熟。。25型鋼和水泥泥土作用——型鋼：作為擋土結結構；水泥土：作為截水帷帷幕。2基坑工程的的新型支護護結構2.3型鋼水泥土土攪拌墻26型鋼水泥土土攪拌墻的的工作特性性——墻體變位較較小時：水泥土對提提高墻體的的剛度有相相當貢獻；；墻體的抗彎彎承載力驗驗算：不應考慮水水泥土的作作用；型鋼間水泥泥土的受剪剪：包括型鋼間間水泥土的的錯動受剪剪和最弱截面處的局局部受剪。。2基坑工程的的新型支護護結構2.3型鋼水泥土土攪拌墻27型鋼水泥土土攪拌墻的的樁身強度度——這是目前工工程中矛盾盾比較集中中的問題。。設計要求：：一般強度度為1.0MPa左右，甚甚至更高；實際情況況：往往難以以達到設設計要求求；取芯檢測測：28d強度值一一般在0.4MPa左右。2基坑工程程的新型型支護結結構2.3型鋼水泥泥土攪拌拌墻28如何確定定水泥土土攪拌墻墻的樁身身強度？？工程實際際：鮮有因強強度較低低而造成成破壞的的事例；；理論分析析：要求水泥泥土28d抗壓強度度為0.5MPa左右；規(guī)范建議議：采用不小小于0.5MPa較為適宜宜。2基坑工程程的新型型支護結結構2.3型鋼水泥泥土攪拌拌墻293深基坑工工程施工工新設備備和新工工藝施工中新新設備和和新工藝藝——地下連續(xù)續(xù)墻、混混凝土咬咬合樁排排樁、超超深多軸軸水泥土土攪拌樁（（SMW工法）、、水泥土土攪拌連連續(xù)墻（（TRD工法）、、超大型環(huán)環(huán)形支撐撐體系、、十字鋼鋼支撐雙雙向復加加預應力力技術、、混凝土支支撐的繩繩（鏈））鋸切割割法、錨錨桿的回回收技技術等。。1）抓斗式成槽槽機（適用軟弱土土層）2）回轉式多頭頭鉆成槽機（適用較硬的的土層）3深基坑工程施施工新設備和和新工藝3.1地下連續(xù)墻成成槽機械和工工藝常用的成槽機機械——3）雙輪銑削削式成槽機（適用堅硬土土層和巖石，，也適用軟土及及砂性土）3031上海500kV世博地下變電電站（成槽1.2m厚、60m深）3深基坑工程施施工新設備和和新工藝3.1地下連續(xù)墻成成槽機械和工工藝銑削式成槽機機——最大成槽深度可達達150m，墻體厚度可達2.5m。32槽壁穩(wěn)定——粉土、粉砂土等易易坍塌土層的技術術措施：①“夾心”地地下連續(xù)墻（水水泥土攪拌樁保保護槽壁）；②改良泥漿性性能。3深基坑工程施工工新設備和新工工藝3.1地下連續(xù)墻成槽槽機械和工藝水泥土攪拌樁保保護槽壁331）旋挖鉆孔灌注注樁3深基坑工程施工工新設備和新工工藝3.2灌注樁施工新技技術341）旋挖鉆孔灌注注旋挖成孔：通過桶狀斗式鉆鉆頭回轉切削土土體。裝土外運：直接將土裝入鉆鉆斗，提升卸土土。泥漿護壁：易坍塌土層——采用靜態(tài)泥漿護護壁（泥漿排量僅傳傳統(tǒng)工藝的1/4~1/5）；不易坍塌土層——可采用干式或清水鉆進工藝（無需泥漿護壁壁）。3深基坑工程施工工新設備和新工工藝3.2灌注樁施工新技技術352）鉆孔咬合灌注注樁由間隔布置的混混凝土素樁和配筋樁相相互咬合，形成的“樁墻墻”。3深基坑工程施工工新設備和新工工藝3.2灌注樁施工新技技術咬合方方法——旋挖鉆鉆機成成孔、、沖抓鉆鉆成孔孔、全套管管成孔孔等。。362）鉆孔孔咬合合灌注注樁性能——與間隔隔式灌灌注樁樁排樁樁相比比：截水性性能良良好、、不需附附加的的截水水帷幕幕。與地下下連續(xù)續(xù)墻相相比：：功能基基本相相同，，但施施工簡簡便、、造價價低廉廉。3深基坑坑工程程施工工新設設備和和新工工藝3.2灌注樁樁施工工新技技術372）鉆孔孔咬合合灌注注樁3深基坑坑工程程施工工新設設備和和新工工藝3.2灌注樁樁施工工新技技術382）鉆孔孔咬合合灌注注樁素樁和和配筋筋樁——素樁的的混凝凝土：：（超緩緩凝））初凝時時間不不小于于40~70h；3d強度不不大于于3MPa；28d強度不不小于于C15。配筋灌灌注樁樁：素樁混混凝土土初凝凝階段段施工工，咬咬合素素樁。。3深基坑坑工程程施工工新設設備和和新工工藝3.2灌注樁樁施工工新技技術392）鉆孔孔咬合合灌注注樁全套管管成孔孔——適用：：除用于于咬合合樁外外，還還可用用于：：淤泥、、流砂砂、地地下水水富集集等不不良地地層；；城市建建筑物物密集集或有有地下下障礙礙的地地區(qū)。。3深基坑坑工程程施工工新設設備和和新工工藝3.2灌注樁施工新新技術403深基坑工程施施工新設備和和新工藝3.3型鋼水泥土攪攪拌墻施工工工藝1）多軸柱列式式水泥土攪拌拌墻SMW工法（SoilMixingWall）攪拌樁施工機機械：三軸（四軸軸或五軸））攪拌樁機機械；樁徑650~1000mm，最大深度度可達60m。型鋼拔出機機械：液壓式拔樁樁機。三軸攪拌樁機液壓式拔樁機41高水灰比的必要性？3深基坑工程程施工新設設備和新工工藝3.3型鋼水泥土土攪拌墻施施工工藝1）多軸柱列列式水泥土土攪拌墻關于水泥土土水灰比的的討論：我國規(guī)范建建議水泥摻摻量高達20%左右；水灰比為1.5~2.0，砂礫土中中為1.2~2.0。高水灰比的必要性？不必要——對水泥土強強度并無益處；大量原土被被置換，施施工中難以實現(xiàn)（實際施工工中往往出出現(xiàn)涌土時時便停止注注漿）；置換排出的的土為水泥泥含量較高高的廢土，，造成污染。423深基坑工程程施工新設設備和新工工藝3.3型鋼水泥土土攪拌墻施施工工藝1）多軸柱列列式水泥土土攪拌墻431）多軸柱列列式水泥土土攪拌墻高水灰比必要性？基于水泥土土強度0.5MPa可滿足要求求的前提，建議——水泥摻量取取15%~18%；水灰比比取0.8~1.0。改用震動插插入型鋼的的方法。日本有關資資料：水泥摻量15%左右，水灰灰比0.8~1.0之間。3深基坑工程程施工新設設備和新工工藝3.3型鋼水泥土土攪拌墻施施工工藝443深基坑工程程施工新設設備和新工工藝3.3型鋼水泥土土攪拌墻施施工工藝1）多軸柱列列式水泥土土攪拌墻型鋼插入：：震動沉入自重下沉型鋼插入時間？規(guī)范規(guī)定：：水泥土攪拌拌后30min內插入；工程經驗；；水泥土攪拌拌后1~2h內插入，并并無影響。。振動插入對型鋼與水水泥土的粘粘結力的影影響？在攪拌樁施施工后1~2h內（水泥初初凝前），振動插插入型鋼不會影響粘粘結力。453深基坑工程程施工新設設備和新工工藝3.3型鋼水泥土土攪拌墻施施工工藝1）多軸柱列列式水泥土土攪拌墻462）水泥土攪攪拌連續(xù)墻墻日本稱TRD工法（TrenchCuttingRe-mixingDeepWall）3深基坑工程程施工新設設備和新工工藝3.3型鋼水泥土土攪拌墻施施工工藝472）水泥土攪攪拌連續(xù)墻墻特點——與多軸柱列列式水泥土攪拌拌墻相比：成墻連續(xù)；；表面平整；；深度大。3深基坑工程程施工新設設備和新工工藝3.3型鋼水泥土土攪拌墻施施工工藝482）水泥土攪拌連連續(xù)墻攪拌連續(xù)墻施工工機械——成墻：采用鏈鋸式攪拌拌刀具；成墻深：刀具用銷栓連接接，深度可達數(shù)數(shù)十米；高度?。赫w高低僅10m左右。3深基坑工程施工工新設備和新工工藝3.3型鋼水泥土攪拌拌墻施工工藝492）水泥土攪拌連連續(xù)墻施工工藝——主機所帶的鏈鋸鋸式攪拌刀具沉沉入地基土中并并沿刀架移動，作往往復運動，并在在深度方向灌入入水泥漿液，與土體攪拌、混混合成墻。3深基坑工程施工工新設備和新工工藝3.3型鋼水泥土攪拌拌墻施工工藝504.1地下結構的逆作作法建造逆作法——地下工程由上向向下施工的方法法。特別適用：超深地下結構、、環(huán)境保護要求高高。4逆作法和利用““時空效應”的的開挖技術①②③④以主體結構作為為“支撐”，剛剛度大，基坑變形較??；無需支撐，大大大節(jié)約資源、降降低能耗；可實現(xiàn)上、下下結構同步施施工，不同程度縮短短工期；地下結構頂板板較早形成，，施工現(xiàn)場布置置方便。51優(yōu)點——4.1地下結構的逆逆作法建造4逆作法和利用用“時空效應應”的開挖技技術52全逆作法逆作的幾種方方法——上下結構是否否同步施工半逆作法4.1地下結構的逆逆作法建造4逆作法和利用用“時空效應應”的開挖技技術53逆作的幾種方方法——平面區(qū)域是否否全部逆作施施工全平面逆作法法主樓順做裙樓逆作坑邊逆作法4.1地下結構的逆逆作法建造4逆作法和利用用“時空效應應”的開挖技技術54逆作的幾種方方法——頂板以下結構構是否采用逆作從頂板以下結結構是否采用用逆作的角度度——蓋挖法4.1地下結構的逆逆作法建造4逆作法和利用用“時空效應應”的開挖技技術55逆作的幾種方方法“兩墻合一”(地下連續(xù)墻)“兩墻合一”的逆作法臨時圍護墻(灌注樁排樁)臨時圍護墻、、水平結構的逆逆作法4.1地下結構的逆逆作法建造4逆作法和利用用“時空效應應”的開挖技技術56逆作法的土方方開挖——取土架（抓斗斗）挖土抓斗挖土4.1地下結構的逆逆作法建造4逆作法和利用用“時空效應應”的開挖技技術57逆作法的土方方開挖——長臂挖土機4.1地下結構的逆逆作法建造4逆作法和利用用“時空效應應”的開挖技技術58逆作法的土方方開挖——皮帶運輸機取取土4.1地下結構的逆逆作法建造4逆作法和利用“時時空效應”的開挖挖技術59逆作法的土方開挖挖——加大取土孔面積、、增加取土孔數(shù)量——提高挖土效率4.1地下結構的逆作法法建造4逆作法和利用“時時空效應”的開挖挖技術604.2軟土地區(qū)利用“時時空效應”的開挖挖技術軟土地區(qū)土的特點點——含水率高、強度低低，在開挖時有很很大的流變性。開挖易引起基坑過過大變形，甚至危危及周邊環(huán)境。4逆作法和利用“時時空效應”的開挖挖技術61基坑工程的“時空空效應”——基坑支護結構的變變形和周邊地層的的變形：隨時間推移而發(fā)展展；因開挖的空間尺度度、坑底暴露面積積而不同。這在軟土地基的條條件下尤為突出。。4.2軟土地區(qū)利用“時時空效應”的開挖挖技術4逆作法和利用“時時空效應”的開挖挖技術62利用“時時空效應應”的開開挖技術術——“分層、分分塊、對稱、、平衡、、限時”。超大深基基坑中，，分塊開開挖是最最基本的的措施。。4.2軟土地區(qū)區(qū)利用““時空效效應”的的開挖技技術4逆作法和和利用““時空效效應”的的開挖技技術63分塊開挖挖典型方方式之一一——超長線性