深大基坑设计施工关键技术.pdf

1、1深大基坑设计施工关键技术深大基坑设计施工关键技术 孙加齐2022.02.28 2022 2022 年注册土木工程师(岩土)继续教育培训2目 录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123深大基坑盖挖逆作关键技术4深大基坑顺逆结合关键技术5深大基坑撑桥一体关键技术6深大基坑无内支撑关键技术73深大基坑工程概述141 深大基坑工程概述1.1 发展现状 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。220世纪80年代首先在北京、上海、广州、深圳等大型城市大量兴建高层建筑，多数带有地下室，基坑支护工程

2、随之剧增，基坑支护设计、施工与监测成为基础工程中的新热点。120世纪70年代只在少数大工程项目中有开挖深度在10m以上的基坑工程，而且是在较少或没有相邻建筑物和地下结构物的地区。320世纪90年代以后进入大规模城市建设与旧城改造阶段，在繁华市区进行深基坑开挖，提出新内容，面临新问题，进一步促进深基坑开挖技术的研究与发展，众多先进的设计计算算法和新的施工工艺付诸实践，技术先进的成功实例不断涌现。u 1.1.1 基坑工程迅猛发展51 深大基坑工程概述1.1 发展现状地下铁路及地下车站地下商场及地下通道地下停车场及地下仓库地下工业及民用设施地下人防及地下民防工事地下核电站及变电站地下综合交通枢纽地下

3、城市综合体 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。u 1.1.2 地下空间开发利用61 深大基坑工程概述1.1 发展现状u 1.1.3 深大基坑发展趋势 开发规模越来越大，近年来出现很多开挖面积1030万、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。开发规模工程体量工程体量越来越大越来越大基坑深度基坑深度越来越深越来越深基坑面积基坑面积越来越大越来越大 施工风险施工难

4、度施工难度越来越高越来越高工期环保工期环保愈加严苛愈加严苛地质水文地质水文愈加复杂愈加复杂 71 深大基坑工程概述1.2 工程特点u 1.2.1 显性特征 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。深深大大险险难难l通常20m以上l部分突破30ml基本1万以上l不少2万以上l基坑变形风险l基坑渗漏风险l支护施工难l土方开挖难81 深大基坑工程概述1.2 工程特点u 1.2.2 本质特性 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。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

5、标准、分类。02独特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、材料力学等，勘察、设计、结构、降水、防水工程相互交叉、相互影响。03综合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。04时空性强所处地域不同，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。01地域性强91 深大基坑工程概述1.3 受制条件v 01 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

6、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。v 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。v 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。101 深大基坑工程概述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

7、立柱沉降、倾斜。01支护体系风险1.4 施工风险u 01 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。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。04环境风险l 基坑内外地基承载力失衡；l 基底踢脚隆起过大。02坑底隆起风险l 围护结构漏水、涌砂、涌土；l 坑底管涌、突涌。03地下水风险111 深大基坑工程概述1.5 天津区域 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底突涌风险1

8、2深大基坑支护设计与开挖方法2132 深大基坑支护设计与开挖方法2.1 深大基坑支护形式 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。u 2.1.1 有内支撑支护形式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142 深大基坑支护设计与开挖方法2.1 深大基坑支护形式 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

9、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。u 2.1.1 有内支撑支护形式高压旋喷止水帷幕三轴搅拌止水帷幕TRD 水泥土搅拌墙CSM 水泥土搅拌墙152 深大基坑支护设计与开挖方法2.1 深大基坑支护形式 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。u 2.1.1 有内支撑支护形式混凝土支撑体系钢支撑体系钢与混凝土组合支撑形式162 深大基坑支护设计与开挖方法2.1 深大基

10、坑支护形式 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。u 2.1.1 有内支撑支护形式临时格构柱+立柱桩永久钢立柱+立柱桩172 深大基坑支护设计与开挖方法2.1 深大基坑支护形式 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

11、。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。u 2.1.2 无内支撑支护形式放坡形式悬臂支护桩锚支护182 深大基坑支护设计与开挖方法2.2 深大基坑降水类型 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。u 2.2.1 疏干降水疏干降水类型192 深大基坑支护设计与开挖方法2.2 深大基坑降水类型 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

12、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。u 2.2.2 减压降水坑内减压降水示意坑外减压降水示意202 深大基坑支护设计与开挖方法2.3 深大基坑开挖方式 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。u 2.3.1 分层开挖分层开挖方法示意212 深大基坑支护

13、设计与开挖方法2.3 深大基坑开挖方式 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。u 2.3.2 岛式开挖岛式开挖1岛式开挖2222 深大基坑支护设计与开挖方法2.3 深大基坑开挖方式 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。u 2.3.3 盆式开挖盆式开挖

14、示意1 盆式开挖示意2 232 深大基坑支护设计与开挖方法2.4 深大基坑施工方法 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。u 2.4.1 明挖顺作明挖顺作梁板钢筋绑扎明挖顺作混凝土浇筑242 深大基坑支护设计与开挖方法2.4 深大基坑施工方法 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

15、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。u 2.4.2 盖挖逆作逆作梁板结构支模实景盖挖接力倒土实景252 深大基坑支护设计与开挖方法2.4 深大基坑施工方法 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。u 2.4.3 顺逆结合中顺边逆施工方法实景262 深大基坑支护设计与开挖方法2.5 深大基坑工程案例 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。工程名称工程名称基坑

16、面积基坑面积（mm2 2）最大挖深最大挖深（mm）地下层数地下层数施工方法施工方法围护结构型式围护结构型式支撑型式支撑型式备备 注注天津周大福天津周大福247002470032.332.34 4层层明挖顺作明挖顺作地连墙地连墙钢筋混凝土内支撑钢筋混凝土内支撑副楼盖挖顺做副楼盖挖顺做中信城市广场中信城市广场364003640016.916.93 3层层盖挖逆作盖挖逆作地连墙地连墙+灌注桩灌注桩3 3层地下结构顶板支撑层地下结构顶板支撑边逆先作边逆先作天津和黄天津和黄160001600022.3522.354 4层层中顺边逆中顺边逆地连墙地连墙2 2道内支撑道内支撑+3+3层楼板支撑层楼板支撑盖挖

17、侧向出土盖挖侧向出土平安泰达金融中心平安泰达金融中心165621656219.5/25.319.5/25.33 3层层明挖顺作明挖顺作地连墙地连墙4 4道钢筋混凝土内支撑道钢筋混凝土内支撑撑桥一体化撑桥一体化国家大型地震国家大型地震设施设施450004500018.418.43 3层层明挖顺作明挖顺作直斜桩直斜桩+旋喷桩锚旋喷桩锚无内支撑无内支撑止水帷幕止水帷幕天津康汇医院天津康汇医院850008500015.515.52 2层层明挖顺作明挖顺作直斜桩直斜桩+旋喷桩锚旋喷桩锚悬臂灌注桩悬臂灌注桩+斜撑斜撑无内支撑无内支撑止水帷幕止水帷幕天津区域深大基坑施工方法与支护形式典型案例27深大基坑明挖

18、顺作关键技术3283 深大基坑明挖顺作关键技术【典型案例】天津周大福金融中心建筑外观图 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。293 深大基坑明挖顺作关键技术3.1 基坑工程概况基坑底部标高 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

19、方开挖总量约55万m。基坑施工区域划分303 深大基坑明挖顺作关键技术3.2 建造难点 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。u 难点1 工程地质水文条件差-23.5m-23.5m-18.41m18.41m-32.3m-32.3m工程水文地质剖面313 深大基坑明挖顺作关键技术3.2 建造难点 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。u 难点2 基坑施工前期发

20、生严重变形2014.02进场时基坑施工场貌323 深大基坑明挖顺作关键技术3.2 建造难点 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。u 难点2 基坑施工前期发生严重变形基坑西侧地连墙水平位移曲线图0102030402013/5/12013/6/12013/7/12013/8/12013/9/12013/10/12013/11/12013/12/12014/1/12014/2/1地连墙顶水平位移地连墙墙顶水平位移（mm）报警值（mm）允许值（mm）0102030402013/5/12013/6/12013/7

21、/12013/8/12013/9/12013/10/12013/11/12013/12/12014/1/12014/2/1道路沉降累计周边道路沉降（mm）报警值（mm）允许值（mm）0102030402013/5/12013/6/12013/7/12013/8/12013/9/12013/10/12013/11/12013/12/12014/1/12014/2/1燃气管线燃气管线累计变形量（mm）预警值（mm）允许值（mm）基坑西侧道路沉降曲线图基坑西侧燃气管线沉降曲线图333 深大基坑明挖顺作关键技术3.3 基坑支护体系设计 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

22、.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1200mm1400mm。基坑支护三维效果图343 深大基坑明挖顺作关键技术3.4 深基坑变形综合控制技术 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。u 3.4.1 整体支护，分仓实施基坑支护剖面图353 深大基坑明挖顺作关键技术3.4 深基坑变形综合控制技术 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。u 3.4.1 整体支护，分仓实施基坑分仓实施示意

23、图塔楼环形支撑副楼水平支撑裙楼水平支撑永久地连墙临时地连墙裙楼塔楼副楼363 深大基坑明挖顺作关键技术3.4 深基坑变形综合控制技术u 3.4.1 整体支护，分仓实施u 施工整个基坑围护结构、竖向结构及首层水平支撑u 塔楼、裙楼继续向上施工，副楼区地下结构完成u 塔楼、裙楼依次支撑开挖至坑底，完成底板施工后，副楼依次自上而下施工支撑、土方u 塔楼、裙楼区地下主体结构完成，副楼区施工基础底板 裙楼、塔楼区均采用明挖顺作，副楼区采用盖挖顺作。373 深大基坑明挖顺作关键技术3.4 深基坑变形综合控制技术 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

24、塔楼的优先顺利实施，又增加了基坑刚度，控制了基坑变形。u 3.4.2 支撑优化，兼做栈桥首道支撑原设计效果图首道支撑优化后工程实景383 深大基坑明挖顺作关键技术3.4 深基坑变形综合控制技术 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。u 3.4.2 支撑优化，兼做栈桥增设出土口效果图增设出土口实景图393 深大基坑明挖顺作关键技术3.4 深基坑变形综合控制技术 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。u 3.4.2 支撑优化，兼做栈桥竖向结构应力分析支护体系三维有限元分析水平结构

25、应力分析水平结构变形分析403 深大基坑明挖顺作关键技术3.4 深基坑变形综合控制技术 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。u 3.4.3 抽条开挖，超前对撑抽条开挖平面示意图裙楼（A区）413 深大基坑明挖顺作关键技术3.4 深基坑变形综合控制技术 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。u 3.4.3 抽条开挖，超前对撑抽条开挖步序图423 深大基坑明挖顺作关键技术3.4 深基坑变形综合控制技术 结合对撑部位调整裙楼基础底

26、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。u 3.4.3 抽条开挖，超前对撑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433 深大基坑明挖顺作关键技术3.4 深基坑变形综合控制技术 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。u 3.4.4 环形支撑，岛式开挖土方开挖与环梁步序塔楼土方开挖平面塔楼裙房出土路线1#出土口3#出土口2#出土口4#出土口塔楼区塔楼塔楼塔楼岛式开挖流程示意443 深大基坑明挖顺作关键技术3.4 深基坑变形综合控制技术 副楼区土方采用对撑盖挖的方式，

27、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。u 3.4.5 对撑盖挖，同步换撑分步开挖与拆除塔楼支护桩对称盖挖分段示意图裙房区塔楼区地连墙裙房区塔楼区地连墙453 深大基坑明挖顺作关键技术3.4 深基坑变形综合控制技术 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。u 3.4.6 超前转换，整体拆除临时地连墙拆除剖面图临时地连墙拆除平面图463 深大基坑明挖顺作关键技术3.4 深基坑变形综合控制技术 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

28、换，保证基坑内力平衡。u 3.4.6 超前转换，整体拆除主梁贯通临时地连墙临时地连墙开孔800*850框架梁临时地连墙30030011裙楼裙房临时地连墙300300800800*850框架梁1-1473 深大基坑明挖顺作关键技术3.4 深基坑变形综合控制技术 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。u 3.4.6 超前转换，整体拆除后补地下水平结构顺序临时地连墙拆除顺序B3板裙楼B2板B1板L1板底板底板临时地连墙2cm厚钢板2m*4m?1200废旧轮胎20厚钢板防护，钢板宽1400裙楼裙楼副楼2cm厚钢板2m*4m?1200废旧轮胎B3板裙楼B2板B1板L1板

29、底板底板临时地连墙裙楼裙楼副楼2cm厚钢板2m*4m?1200废旧轮胎B3板裙楼B2板B1板L1板底板底板临时地连墙裙楼裙楼副楼2cm厚钢板2m*4m?1200废旧轮胎B3板裙楼副楼B2板B1板L1板底板底板临时地连墙B3板裙楼副楼B2板B1板L1板底板底板临时地连墙后补底板123483 深大基坑明挖顺作关键技术3.5 深基坑渗漏综合控制技术 基坑渗漏严重：监测潜水水位变化超限。观测井布置平面示意图裙楼区基坑潜水监测数据1111111111111132裙楼区主楼区塔楼（B1区）裙楼（A区）副楼（B2区）493 深大基坑明挖顺作关键技术3.5 深基坑渗漏综合控制技术 在地连墙的内外侧设置正负极，

30、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。u 3.5.1 ECR检测，精准定位主楼区ECR检测点位布置图ECR检测原理示意图S(-23m)S(-23m)S(-23m)ECR渗漏现场检测503 深大基坑明挖顺作关键技术3.5 深基坑渗漏综合控制技术 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。u 3.5.1 ECR检测，精准定位B区ECR检测渗漏点位图开挖后渗漏点位现场验证B 区一般渗漏严重渗漏513 深大基坑明挖顺作关键技术3.5 深基坑渗漏综合控制技术 对ECR检测出的地连墙9个渗漏点、15幅地连墙

31、接缝采用RJP进行加固，保证了渗漏部位的封堵效果。u 3.5.2 RJP加固，有效封堵RJP工法加固地连墙平面RJP工艺原理RJP加固地连墙接缝大样图RJP工法渗漏部位现场加固523 深大基坑明挖顺作关键技术3.5 深基坑渗漏综合控制技术 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。u 3.5.3 预埋阀管，及时封堵预埋袖阀管平面位置与节点大样袖阀管大样照片150地连墙十字钢板108mm孔32mm袖阀管预埋袖阀管照片533 深大基坑明挖顺作关键技术3.6 深基坑突涌综合控制技术 塔楼基坑最大开挖深度达到

32、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。-23.5m-23.5m-18.41m-18.41m-32.3m-32.3m543 深大基坑明挖顺作关键技术3.6 深基坑突涌综合控制技术 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。u 3.6.1 旋喷帷幕，切断联系止水帷幕剖面止水帷幕平面553 深大基坑明挖顺作关键技术3.6 深基坑突涌综合控制技术 坑中坑深度为30.832.3m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。u 3.6.2 旋喷封底，控制

33、隆起B B区裙楼区裙楼塔楼塔楼B B区裙楼第一道水平支撑区裙楼第一道水平支撑整体封底加固剖面整体封底加固平面563 深大基坑明挖顺作关键技术3.6 深基坑突涌综合控制技术 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。u 3.6.3 自流减压，控制抽降塔 楼减压井减压井减压井布置实景减压井布置平面573 深大基坑明挖顺作关键技术3.6 深基坑突涌综合控制技术 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。u 3.6.3 自流减压，控制抽降安全水头标高统计表减压井自流阀设置立面583 深大基坑明

34、挖顺作关键技术3.6 深基坑突涌综合控制技术 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。u 3.6.4 超前筑底，降低风险第二次浇筑范围塔楼底板第二次浇筑平面塔楼底板第一次浇筑平面抗剪钢筋抗剪槽塔楼底板第一次浇筑现场实景59深大基坑盖挖逆作关键技术4604 深大基坑盖挖逆作关键技术【典型案例】中信城市广场建筑效果图 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。614 深大基坑盖挖逆作关键技术4.1 基坑工程概况 首开区基坑长528.18m，宽1

35、07.17m，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m。基坑开挖平面107.17m528.18m624 深大基坑盖挖逆作关键技术4.2 基坑支护体系设计 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。基坑支护结构及工程桩平面地下连续墙砼灌注桩支护+三轴搅拌桩止水基坑支护结构剖面634 深大基坑盖挖逆作关键技术4.3 建造难点 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

36、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。u 工期要求严苛地上工程完成后全逆作地下结构644 深大基坑盖挖逆作关键技术4.4 地下结构全逆作模拟分析u 4.4.1 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。工况三：施工地上建筑结构零层板工况一：进场准备，施工地连墙及中间桩柱工况二：降水井施工及降水，开挖土方，施工B1层顶板654 深大基坑盖挖逆作关键技术工况六：开挖首层土方，施工B1层底板结构工况四

37、：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u 4.4.1 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。664 深大基坑盖挖逆作关键技术工况九：零星结构处理，机电安装、室内装饰完成，工程竣工工况七：开挖第二步土方，施工B2层底板结构工况八：开挖最后一步土方，施工基础底板结构4.4 地下结构全逆作模拟分析u 4.4.1 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

38、，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。674 深大基坑盖挖逆作关键技术 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。首开区逆作法基坑工程整体建模4.4 地下结构全逆作模拟分析u 4.4.2 全逆作有限元模拟分析684 深大基坑盖挖

39、逆作关键技术 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4.4 地下结构全逆作模拟分析u 4.4.2 全逆作有限元模拟分析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694 深大基坑盖挖逆作关键技术 楼板沉降量分析：按500500mm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

40、降值18.15mm（D栋），最小沉降值9.45mm（A栋），且多为12mm14mm，沉降比较均匀，与模拟值较为相符。全逆作楼板变形模拟分析（xyz方向矢量叠加）4.4 地下结构全逆作模拟分析u 4.4.2 全逆作有限元模拟分析实测楼板最大与最小沉降值704 深大基坑盖挖逆作关键技术 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。全逆作法土体竖向应力

41、分布（单位：kpa）4.4 地下结构全逆作模拟分析u 4.4.2 全逆作有限元模拟分析714 深大基坑盖挖逆作关键技术4.5 全逆作中间桩柱施工技术 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。u 4.5.1 超缓凝混凝土灌注旋挖钻机成孔钢筋笼吊装灌注超缓凝混凝土724 深大基坑盖挖逆作关键技术4.5 全逆作中间桩柱施工技术 168根桩内插入560mm圆形钢管柱，465根桩内插入500mm500mm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

42、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。u 4.5.2 HPE插管技术钢管柱插入桩内钢管柱插入效果钢管柱吊装就位钢管柱精准定位734 深大基坑盖挖逆作关键技术4.5 全逆作中间桩柱施工技术u 4.5.3 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。试桩内插入开口型钢管柱新型双套筒试桩工艺试桩用底部开口型钢管柱744 深大基坑盖挖逆作关键技术4.6 地下结构逆作施工技术 土胎膜工艺：设置3mm

43、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。u 4.6.1 逆作梁板结构施工技术逆作水平结构梁板地胎模实景逆作水平结构梁板地胎模示意754 深大基坑盖挖逆作关键技术4.6 地下结构逆作施工技术 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。u 4.6.1 逆作梁板结构施工技术逆作水平结构梁板支模实景逆作水平结构梁板支模示意764 深大基坑盖挖逆作关键技术4.6 地下结构

44、逆作施工技术 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。u 4.6.2 逆作墙柱结构施工技术施工缝“踏步槎+预埋注浆管”处理做法人防墙施工缝处理传统做法人防墙施工缝处理做法实景774 深大基坑盖挖逆作关键技术4.6 地下结构逆作施工技术 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。u 4.6.2 逆作墙柱结构施工技术柱头喇叭口砼剔凿后柱身

45、成型效果逆作法结构柱下插钢筋逆作法柱身支模工艺784 深大基坑盖挖逆作关键技术4.6 地下结构逆作施工技术 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。u 4.6.2 逆作墙柱结构施工技术钢管柱柱梁节点成型效果钢管柱柱梁节点圆环梁钢筋绑扎794 深大基坑盖挖逆作关键技术4.6 地下结构逆作施工技术 B1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48m长的软管布料。u 4.6.2 逆作墙柱结构施工技术泵接软管浇筑B1层墙柱自密实砼细石砼泵泵送B1层墙柱自密实砼自密实砼+细石砼泵浇筑砼方法

46、804 深大基坑盖挖逆作关键技术4.6 地下结构逆作施工技术 B2-3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。u 4.6.2 逆作墙柱结构施工技术下层墙柱砼浇筑方法上层楼板上预留墙柱浇注孔喇叭口支模+预留浇筑孔浇筑墙柱砼814 深大基坑盖挖逆作关键技术4.7 全逆作土方开挖施工技术 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。u 4.7.1 出土口留设位置确定B1层顶板（零层板）出土

47、口位置分层错台设置出土口位置824 深大基坑盖挖逆作关键技术4.7 全逆作土方开挖施工技术 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。u 4.7.2 盖挖水平倒土方式选择封闭7个出土口楼板下水平倒土距离示意封闭7个出土口楼板上水平倒土线路示意834 深大基坑盖挖逆作关键技术4.7 全逆作土方开挖施工技术 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

48、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。u 4.7.2 盖挖水平倒土方式选择挖掘机接力倒土工艺示意挖掘机接力倒土工艺实景844 深大基坑盖挖逆作关键技术4.7 全逆作土方开挖施工技术 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。u 4.7.2 盖挖水平倒土方式选择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854 深大基坑盖挖逆作关键技术4.7 全逆作土方开挖施工技术 装载机楼板上水

49、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。u 4.7.2 盖挖水平倒土方式选择装载机水平倒土工艺示意装载机水平倒土至出土口实景86深大基坑顺逆结合关键技术5875 深大基坑顺逆结合关键技术【典型案例】天津和黄地铁广场建筑效果图 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。885 深大基坑顺逆结合关键技术5.1 基坑工程概况 基坑长190.89m，宽103.27m，总面

50、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m。103.27m103.27m190.89m190.89m建筑面积16000工程基底平面示意895 深大基坑顺逆结合关键技术5.2 建造难点 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。u 基坑周边环境复杂905 深大基坑顺逆结合关键技术5.3 基坑支护体系设计 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、