大型深基坑支护结构和施工新技术

1大型深基坑支护结构和施工新技术孙汉清1572297121深基坑工程施工新设备和新工艺2逆作法和利用“时空效应”的开挖技术3结语31深基坑工程施工新设备和新工艺施工中新设备和新工艺——地下连续墙、混凝土咬合桩排桩、超深多轴水泥土搅拌桩（SMW工法）、水泥土搅拌连续墙（TRD工法）、超大型环形支撑体系、十字钢支撑双向复加预应力技术、混凝土支撑的绳（链）锯切割法、锚杆的回收技术等。41）抓斗式成槽机（适用软弱土层）2）回转式多头钻成槽机（适用较硬的土层）1.1地下连续墙成槽机械和工艺常用的成槽机械——3）双轮铣削式成槽机（适用坚硬土层和岩石，也适用软土及砂性土）1深基坑工程施工新设备和新工艺531上海500kV世博地下变电站（成槽1.2m厚、60m深）1.1地下连续墙成槽机械和工艺铣削式成槽机——最大成槽深度可达150m，墙体厚度可达2.5m。1深基坑工程施工新设备和新工艺6槽壁稳定——粉土、粉砂土等易坍塌土层的技术措施：①“夹心”地下连续墙（水泥土搅拌桩保护槽壁）；②改良泥浆性能。1.1地下连续墙成槽机械和工艺水泥土搅拌桩保护槽壁1深基坑工程施工新设备和新工艺71）旋挖钻孔灌注桩1.2灌注桩施工新技术1深基坑工程施工新设备和新工艺81）旋挖钻孔灌注旋挖成孔：通过桶状斗式钻头回转切削土体。装土外运：直接将土装入钻斗，提升卸土。泥浆护壁：易坍塌土层——采用静态泥浆护壁（泥浆排量仅传统工艺的1/4~1/5）；不易坍塌土层——可采用干式或清水钻进工艺（无需泥浆护壁）。1.2灌注桩施工新技术1深基坑工程施工新设备和新工艺92）钻孔咬合灌注桩由间隔布置的混凝土素桩和配筋桩相互咬合，形成的“桩墙”。1.2灌注桩施工新技术咬合方法——旋挖钻机成孔、冲抓钻成孔、全套管成孔等。1深基坑工程施工新设备和新工艺102）钻孔咬合灌注桩性能——与间隔式灌注桩排桩相比：截水性能良好、不需附加的截水帷幕。与地下连续墙相比：功能基本相同，但施工简便、造价低廉。1.2灌注桩施工新技术1深基坑工程施工新设备和新工艺112）钻孔咬合灌注桩1.2灌注桩施工新技术1深基坑工程施工新设备和新工艺122）钻孔咬合灌注桩素桩和配筋桩——素桩的混凝土：（超缓凝）初凝时间不小于40~70h；3d强度不大于3MPa；28d强度不小于C15。配筋灌注桩：素桩混凝土初凝阶段施工，咬合素桩。1.2灌注桩施工新技术1深基坑工程施工新设备和新工艺132）钻孔咬合灌注桩全套管成孔——适用：除用于咬合桩外，还可用于：淤泥、流砂、地下水富集等不良地层；城市建筑物密集或有地下障碍的地区。1.2灌注桩施工新技术1深基坑工程施工新设备和新工艺141.3型钢水泥土搅拌墙施工工艺1）多轴柱列式水泥土搅拌墙SMW工法（SoilMixingWall）搅拌桩施工机械：三轴（四轴或五轴）搅拌桩机械；桩径650~1000mm，最大深度可达60m。型钢拔出机械：液压式拔桩机。三轴搅拌桩机液压式拔桩机1深基坑工程施工新设备和新工艺15高水灰比的必要性？1.3型钢水泥土搅拌墙施工工艺1）多轴柱列式水泥土搅拌墙关于水泥土水灰比的讨论：我国规范建议水泥掺量高达20%左右；水灰比为1.5~2.0，砂砾土中为1.2~2.0。1深基坑工程施工新设备和新工艺16高水灰比的必要性？不必要——对水泥土强度并无益处；大量原土被置换，施工中难以实现（实际施工中往往出现涌土时便停止注浆）；置换排出的土为水泥含量较高的废土，造成污染。1.3型钢水泥土搅拌墙施工工艺1）多轴柱列式水泥土搅拌墙1深基坑工程施工新设备和新工艺171）多轴柱列式水泥土搅拌墙高水灰比必要性？基于水泥土强度0.5MPa可满足要求的前提，建议——水泥掺量取15%~18%；水灰比取0.8~1.0。改用震动插入型钢的方法。日本有关资料：水泥掺量15%左右，水灰比0.8~1.0之间。1.3型钢水泥土搅拌墙施工工艺1深基坑工程施工新设备和新工艺181.3型钢水泥土搅拌墙施工工艺1）多轴柱列式水泥土搅拌墙型钢插入：震动沉入自重下沉1深基坑工程施工新设备和新工艺19型钢插入时间？规范规定：水泥土搅拌后30min内插入；工程经验；水泥土搅拌后1~2h内插入，并无影响。振动插入对型钢与水泥土的粘结力的影响？在搅拌桩施工后1~2h内（水泥初凝前），振动插入型钢不会影响粘结力。1.3型钢水泥土搅拌墙施工工艺1）多轴柱列式水泥土搅拌墙1深基坑工程施工新设备和新工艺202）水泥土搅拌连续墙日本称TRD工法（TrenchCuttingRe-mixingDeepWall）1.3型钢水泥土搅拌墙施工工艺1深基坑工程施工新设备和新工艺212）水泥土搅拌连续墙特点——与多轴柱列式水泥土搅拌墙相比：成墙连续；表面平整；深度大。1.3型钢水泥土搅拌墙施工工艺1深基坑工程施工新设备和新工艺222）水泥土搅拌连续墙搅拌连续墙施工机械——成墙：采用链锯式搅拌刀具；成墙深：刀具用销栓连接，深度可达数十米；高度小：整体高低仅10m左右。1.3型钢水泥土搅拌墙施工工艺1深基坑工程施工新设备和新工艺232）水泥土搅拌连续墙施工工艺——主机所带的链锯式搅拌刀具沉入地基土中并沿刀架移动，作往复运动，并在深度方向灌入水泥浆液，与土体搅拌、混合成墙。1.3型钢水泥土搅拌墙施工工艺1深基坑工程施工新设备和新工艺242.1地下结构的逆作法建造逆作法——地下工程由上向下施工的方法。特别适用：超深地下结构、环境保护要求高。2逆作法和利用“时空效应”的开挖技术25①②③④以主体结构作为“支撑”，刚度大，基坑变形较小；无需支撑，大大节约资源、降低能耗；可实现上、下结构同步施工，不同程度缩短工期；地下结构顶板较早形成，施工现场布置方便。优点——2.1地下结构的逆作法建造2逆作法和利用“时空效应”的开挖技术26全逆作法逆作的几种方法——上下结构是否同步施工半逆作法2.1地下结构的逆作法建造2逆作法和利用“时空效应”的开挖技术27逆作的几种方法——平面区域是否全部逆作施工全平面逆作法主楼顺做裙楼逆作坑边逆作法2.1地下结构的逆作法建造2逆作法和利用“时空效应”的开挖技术28逆作的几种方法——顶板以下结构是否采用逆作从顶板以下结构是否采用逆作的角度——盖挖法2.1地下结构的逆作法建造2逆作法和利用“时空效应”的开挖技术29逆作的几种方法——围护结构是否兼作主体结构外墙“两墙合一”(地下连续墙)“两墙合一”的逆作法临时围护墙(灌注桩排桩)临时围护墙、水平结构的逆作法2.1地下结构的逆作法建造2逆作法和利用“时空效应”的开挖技术30逆作法的土方开挖——抓斗挖土2.1地下结构的逆作法建造2逆作法和利用“时空效应”的开挖技术取土架（抓斗）挖土31逆作法的土方开挖——长臂挖土机2.1地下结构的逆作法建造2逆作法和利用“时空效应”的开挖技术32逆作法的土方开挖——皮带运输机取土2.1地下结构的逆作法建造2逆作法和利用“时空效应”的开挖技术33逆作法的土方开挖——加大取土孔面积、增加取土孔数量——提高挖土效率2.1地下结构的逆作法建造2逆作法和利用“时空效应”的开挖技术342.2软土地区利用“时空效应”的开挖技术软土地区土的特点——含水率高、强度低，在开挖时有很大的流变性。开挖易引起基坑过大变形，甚至危及周边环境。2逆作法和利用“时空效应”的开挖技术35基坑工程的“时空效应”——基坑支护结构的变形和周边地层的变形：随时间推移而发展；因开挖的空间尺度、坑底暴露面积而不同。这在软土地基的条件下尤为突出。2.2软土地区利用“时空效应”的开挖技术2逆作法和利用“时空效应”的开挖技术36利用“时空效应”的开挖技术——“分层、分块、对称、平衡、限时”。超大深基坑中，分块开挖是最基本的措施。2.2软土地区利用“时空效应”的开挖技术2逆作法和利用“时空效应”的开挖技术37分块开挖典型方式之一——超长线性基坑采用分段分层开挖方法，及时设置支撑、施工垫层。在前区段的基础底板完成后进行后续区段的开挖。形成线性的流水作业。2.2软土地区利用“时空效应”的开挖技术2逆作法和利用“时空效应”的开挖技术38分块开挖典型方式之二——无内支撑的大面积基坑利用后浇带进行分块施工，在前一区块基础底板施工完成后进行后一区块的土方开挖。各块之间可采用跳仓施工法以加快进度。2.2软土地区利用“时空效应”的开挖技术2逆作法和利用“时空效应”的开挖技术39分块开挖典型方式之三——大面积采用内支撑的深基坑采用分层盆式开挖或分层岛式开挖的方式。2.2软土地区利用“时空效应”的开挖技术2逆作法和利用“时空效应”的开挖技术40分块开挖典型方式之三——大面积采用内支撑的深基坑2.2软土地区利用“时空效应”的开挖技术2逆作法和利用“时空效应”的开挖技术41分层盆式开挖示例——竖向分层盆式开挖42分层盆式开挖示例——平面分块开挖433结语我国基坑工程的新技术、新工艺、新设备不断涌现。地下工程规模将向大面积、超深度方向发展——需要基坑工程技术的不断提升和创新。基坑工程地域性、复杂性、综合性和不可预见性的特点——需要在设计与施工中给予加倍重视和精心。