深基坑工程的發(fā)展- (1)

1、同濟大學同濟大學 高大釗高大釗20201111年年9 9月月l深基坑工程在我國的發(fā)展深基坑工程在我國的發(fā)展l深基坑施工技術（逆作法、凍結法和型深基坑施工技術（逆作法、凍結法和型鋼攪拌樁墻）鋼攪拌樁墻）l基坑工程的失效模式與案例基坑工程的失效模式與案例l深基坑工程方案設計深基坑工程方案設計l 在我國，深基坑工程是最近在我國，深基坑工程是最近20多年多年中迅速發(fā)展起來的一個領域。中迅速發(fā)展起來的一個領域。l 以前的幾十年中，由于建筑物的高以前的幾十年中，由于建筑物的高度不高，基礎的埋置深度很淺，很少用度不高，基礎的埋置深度很淺，很少用地下室，基坑的開挖一般僅作為施工單地下室，基坑的開挖一般僅作為施

2、工單位的施工措施，最多用鋼板樁解決問題，位的施工措施，最多用鋼板樁解決問題，沒有專門的設計，也并沒有引起工程界沒有專門的設計，也并沒有引起工程界太多的關注。太多的關注。l 20多年來，由于高層建筑、地下空間多年來，由于高層建筑、地下空間的發(fā)展，深基坑工程的規(guī)模之大、深度之的發(fā)展，深基坑工程的規(guī)模之大、深度之深，成為巖土工程中事故最為頻繁的領域，深，成為巖土工程中事故最為頻繁的領域，給巖土工程界提出了許多技術難題。給巖土工程界提出了許多技術難題。l 因此也是巖土工程中發(fā)展最為活躍的因此也是巖土工程中發(fā)展最為活躍的領域之一，成為巖土工程的技術熱點和難領域之一，成為巖土工程的技術熱點和難點。點。l

3、l技術難點：技術難點：l1.土力學的強度、變形、滲透三大課題土力學的強度、變形、滲透三大課題全部都出現(xiàn)；全部都出現(xiàn)；l2.施工因素的影響既巨大而又具有非常施工因素的影響既巨大而又具有非常的不確定性；的不確定性；l3.各種破壞模式相互交叉，互為因果，各種破壞模式相互交叉，互為因果，設計計算模式的不清晰性；設計計算模式的不清晰性；l熱點：熱點：l1.事故的頻率高，災害的涉及面寬，對事故的頻率高，災害的涉及面寬，對社會的影響非常大，引起政府和社會的社會的影響非常大，引起政府和社會的高度關注；高度關注；l2. 工程費用占造價的比例高，業(yè)主對基工程費用占造價的比例高，業(yè)主對基坑工程的壓價，方案不合理和安

4、全度過坑工程的壓價，方案不合理和安全度過低是高事故率的潛在因素；低是高事故率的潛在因素；l3.施工方過度追求高速度和低成本是高施工方過度追求高速度和低成本是高事故率的直接引發(fā)因素。事故率的直接引發(fā)因素。l按照發(fā)展的過程，二十多年來我國的深按照發(fā)展的過程，二十多年來我國的深基坑工程大致經(jīng)歷了三個階段：基坑工程大致經(jīng)歷了三個階段：l20世紀的世紀的80年代年代l20世紀的世紀的90年代年代l21世紀的近世紀的近10年年l 第一階段：第一階段： 20世紀世紀80年代年代l在一些大城市開始興建高層建筑，深基坑工在一些大城市開始興建高層建筑，深基坑工程問題逐漸出現(xiàn)。程問題逐漸出現(xiàn)。l但那時多數(shù)是一層地下

5、室，但那時多數(shù)是一層地下室，23層地下室比層地下室比較少。較少。l主要的圍護結構型式是水泥攪拌樁的重力式主要的圍護結構型式是水泥攪拌樁的重力式結構，對于比較深的基坑則采用排樁結構，結構，對于比較深的基坑則采用排樁結構，如果有地下水，再加水泥攪拌樁止水帷幕。如果有地下水，再加水泥攪拌樁止水帷幕。l那時，地下連續(xù)墻用得比較少。那時，地下連續(xù)墻用得比較少。lSMW工法正在進行開發(fā)研究。工法正在進行開發(fā)研究。l由于缺乏經(jīng)驗，深基坑的事故比較多，由于缺乏經(jīng)驗，深基坑的事故比較多，引起了社會和工程界的關注。引起了社會和工程界的關注。l開始研究深基坑工程的監(jiān)測技術與數(shù)值開始研究深基坑工程的監(jiān)測技術與數(shù)值計算

6、。計算。l有一些技術指南，但還沒有開始編制基有一些技術指南，但還沒有開始編制基坑工程的規(guī)范?？庸こ痰囊?guī)范。l第二階段：第二階段：20世紀世紀90年代年代l總結經(jīng)驗，出現(xiàn)制定基坑規(guī)范的第一波，總結經(jīng)驗，出現(xiàn)制定基坑規(guī)范的第一波，包括武漢、上海、深圳等地方規(guī)范和兩包括武漢、上海、深圳等地方規(guī)范和兩本行業(yè)規(guī)范。本行業(yè)規(guī)范。l一些地方政府建立深基坑方案的審查制一些地方政府建立深基坑方案的審查制度。度。l開始出現(xiàn)超深、超大的深基坑工程，基開始出現(xiàn)超深、超大的深基坑工程，基坑面積達到坑面積達到23萬平方米，深度達到萬平方米，深度達到20m左右。左右。l復合式土釘墻在淺基坑中推廣使用。復合式土釘墻在淺基坑中

7、推廣使用。lSMW工法開始推廣使用。工法開始推廣使用。l地下連續(xù)墻的大量采用。地下連續(xù)墻的大量采用。l逆作法施工、支護結構與主體結構相結逆作法施工、支護結構與主體結構相結合的設計方法開始得到重視和運用。合的設計方法開始得到重視和運用。l商業(yè)化的深基坑設計軟件大量使用。商業(yè)化的深基坑設計軟件大量使用。l內(nèi)支撐出現(xiàn)了大直徑圓環(huán)的形式和兩道內(nèi)支撐出現(xiàn)了大直徑圓環(huán)的形式和兩道支撐合用圍檁的方案，最大限度克服了支撐合用圍檁的方案，最大限度克服了支撐對施工的干擾。支撐對施工的干擾。l第三階段：進入新世紀以后第三階段：進入新世紀以后l在更多的城市中，大規(guī)模地興建高層建在更多的城市中，大規(guī)模地興建高層建筑和地

8、下鐵道，地下工程向更深部發(fā)展筑和地下鐵道，地下工程向更深部發(fā)展空間，出現(xiàn)了更深、更大的深基坑工程，空間，出現(xiàn)了更深、更大的深基坑工程，基坑面積達到了基坑面積達到了45萬平方米，深度超萬平方米，深度超過過30m，最深達最深達50m，深基坑工程施工與深基坑工程施工與相鄰環(huán)境的相互影響更趨嚴峻。相鄰環(huán)境的相互影響更趨嚴峻。l在一些城市里又出現(xiàn)了新一波的深基坑在一些城市里又出現(xiàn)了新一波的深基坑工程事故。工程事故。l逆作法施工、支護結構與主體結構相結逆作法施工、支護結構與主體結構相結合的設計方法在更多的工程中推廣應用。合的設計方法在更多的工程中推廣應用。l在我國（包括臺北和香港）采用支護結在我國（包括臺

9、北和香港）采用支護結構與主體結構相結合并用逆作法施工的構與主體結構相結合并用逆作法施工的深基坑工程已達深基坑工程已達101項。項。l出現(xiàn)了第二波的基坑工程規(guī)范的修訂與出現(xiàn)了第二波的基坑工程規(guī)范的修訂與編制。編制。采用支護結構與主體結構相結合并用逆作法施工的深基坑采用支護結構與主體結構相結合并用逆作法施工的深基坑工程工程工程工程 城市城市 上海上海 廣州廣州 香港香港 臺北臺北 深圳深圳 杭州杭州 北京北京 天津天津 哈爾哈爾濱濱 廈門廈門 數(shù)量數(shù)量 26 20 12 7 7 6 4 4 2 2 城市城市 福州福州 ?？诤？?惠州惠州 撫順撫順 石家石家莊莊 西安西安 肇慶肇慶 重慶重慶 珠海珠

10、海 南寧南寧 數(shù)量數(shù)量 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 l通過通過20多年的工程實踐和業(yè)內(nèi)人士的努多年的工程實踐和業(yè)內(nèi)人士的努力，學術研究和工程研發(fā)非常活躍，在力，學術研究和工程研發(fā)非?；钴S，在深基坑工程領域中，取得了很大的進展，深基坑工程領域中，取得了很大的進展，主要表現(xiàn)為下面五個方面：主要表現(xiàn)為下面五個方面：l1. 設計思想的更新設計思想的更新l2. 施工技術的發(fā)展施工技術的發(fā)展l3. 設計方法的進步設計方法的進步l4. 管理制度的建立管理制度的建立l5. 標準化工作的開展標準化工作的開展深基坑工程領域的進展深基坑工程領域的進展l1.深基坑工程的設計是一個相對獨立的設深基坑工程的設

11、計是一個相對獨立的設計項目或設計階段；計項目或設計階段；l2.深基坑工程設計包括方案設計和施工圖深基坑工程設計包括方案設計和施工圖設計兩個階段，方案設計階段的工作是決設計兩個階段，方案設計階段的工作是決定性的環(huán)節(jié)?；庸こ淘O計的條件很大程定性的環(huán)節(jié)?；庸こ淘O計的條件很大程度上取決于施工，基坑工程設計與施工組度上取決于施工，基坑工程設計與施工組織設計的關系異常密切，在方案設計時必織設計的關系異常密切，在方案設計時必須統(tǒng)一考慮；須統(tǒng)一考慮；l3.深基坑工程設計不僅要滿足地下室施工深基坑工程設計不僅要滿足地下室施工空間和安全的要求，而更重要的是必須空間和安全的要求，而更重要的是必須滿足保護環(huán)境的要

12、求；滿足保護環(huán)境的要求；l4.深基坑工程設計應滿足強度和變形兩種深基坑工程設計應滿足強度和變形兩種極限狀態(tài)，在許多情況下，由于環(huán)境條極限狀態(tài)，在許多情況下，由于環(huán)境條件的限制，滿足變形控制的要求比滿足件的限制，滿足變形控制的要求比滿足強度和穩(wěn)定性的要求更為嚴格，基坑工強度和穩(wěn)定性的要求更為嚴格，基坑工程的成敗經(jīng)常取決于變形控制。程的成敗經(jīng)常取決于變形控制。l5.地下水是控制基坑工程性狀的重要條件，地下水是控制基坑工程性狀的重要條件，水壓力占作用于圍護結構側向壓力的重水壓力占作用于圍護結構側向壓力的重要部分，地下水的動水壓力和滲透破壞要部分，地下水的動水壓力和滲透破壞常常是基坑工程失效的主要原因

13、，地下常常是基坑工程失效的主要原因，地下水影響是基坑工程設計中不確定性最大、水影響是基坑工程設計中不確定性最大、控制最困難的問題?？刂谱罾щy的問題。l這里講的是綜合性的施工技術，施工技術的這里講的是綜合性的施工技術，施工技術的進步帶動設計、檢測等方法的進步。進步帶動設計、檢測等方法的進步。l逆作法逆作法l凍結法凍結法lSMW工法工法l1. 符合兩墻合一使用要求的設計方法符合兩墻合一使用要求的設計方法l “兩墻合一兩墻合一”是指圍護結構同時作為地下主體是指圍護結構同時作為地下主體結構一部分，即圍護結構墻與地下室外墻合一。結構一部分，即圍護結構墻與地下室外墻合一?！皟蓧弦粌蓧弦弧笔浅浞职l(fā)揮地下

14、連續(xù)墻承載作用的是充分發(fā)揮地下連續(xù)墻承載作用的一種設計思路，具有很大的經(jīng)濟意義，是地下連一種設計思路，具有很大的經(jīng)濟意義，是地下連續(xù)墻作為圍護結構的發(fā)展方向，正在一些重要的續(xù)墻作為圍護結構的發(fā)展方向，正在一些重要的工程中采用。采取兩墻合一設計的基坑工程，在工程中采用。采取兩墻合一設計的基坑工程，在設計方法上不同于一般的圍護結構設計，對于承設計方法上不同于一般的圍護結構設計，對于承載、防滲、結構連接都提出了非常高的要求，推載、防滲、結構連接都提出了非常高的要求，推動了基坑工程圍護結構設計方法的發(fā)展。動了基坑工程圍護結構設計方法的發(fā)展。l2. 深基坑工程數(shù)值計算方法的發(fā)展深基坑工程數(shù)值計算方法的發(fā)

15、展l 作用于柔性結構上的土壓力實際上作用于柔性結構上的土壓力實際上是結構與土共同作用的響應，采用有限是結構與土共同作用的響應，采用有限元方法在原理上可以解決這類問題的計元方法在原理上可以解決這類問題的計算，在實現(xiàn)中還有各種困難需要進一步算，在實現(xiàn)中還有各種困難需要進一步去解決，去解決，2020多年來深基坑工程的數(shù)值解多年來深基坑工程的數(shù)值解計算方法得到了長足的進步。計算方法得到了長足的進步。l3. 計算軟件及商業(yè)化開發(fā)研究計算軟件及商業(yè)化開發(fā)研究l 深基坑工程的設計計算的內(nèi)容和要深基坑工程的設計計算的內(nèi)容和要求日益提高，已經(jīng)必須依靠計算機才能求日益提高，已經(jīng)必須依靠計算機才能實現(xiàn)深基坑工程設計

16、的計算工作要求。實現(xiàn)深基坑工程設計的計算工作要求。于是，計算程序的開發(fā)研究有了很大的于是，計算程序的開發(fā)研究有了很大的發(fā)展，形成了一些商業(yè)化的計算軟件。發(fā)展，形成了一些商業(yè)化的計算軟件。l 但計算軟件只能作為一種工具和手但計算軟件只能作為一種工具和手段，段，garbage in to，garbage out. 正確的正確的方法應當是計算加工程判斷。不能盲目方法應當是計算加工程判斷。不能盲目地依賴計算軟件。地依賴計算軟件。l開挖深度為開挖深度為15m的的3層地下室基坑層地下室基坑l采用采用1000mm厚的地下連續(xù)墻厚的地下連續(xù)墻l三道鋼筋混凝土支撐三道鋼筋混凝土支撐l支撐的尺寸、位置平面布置都統(tǒng)

17、一規(guī)定支撐的尺寸、位置平面布置都統(tǒng)一規(guī)定l土層的設計參數(shù)和地面荷載也都統(tǒng)一規(guī)定土層的設計參數(shù)和地面荷載也都統(tǒng)一規(guī)定l 許多主要的城市都先后建立了不同許多主要的城市都先后建立了不同形式的機構，規(guī)定了深基坑工程的設計形式的機構，規(guī)定了深基坑工程的設計方案必須經(jīng)過評審，這一制度的建立為方案必須經(jīng)過評審，這一制度的建立為深基坑工程走向健康的發(fā)展提供了制度深基坑工程走向健康的發(fā)展提供了制度的保證。的保證。l 20年來，在總結工程經(jīng)驗的基礎上，年來，在總結工程經(jīng)驗的基礎上，許多城市編制了地方的深基坑工程技術許多城市編制了地方的深基坑工程技術規(guī)范，二本全國性的深基坑工程技術的規(guī)范，二本全國性的深基坑工程技術

18、的行業(yè)標準，初步確立了我國深基坑工程行業(yè)標準，初步確立了我國深基坑工程的標準化體系，給深基坑工程的設計和的標準化體系，給深基坑工程的設計和施工有章可循，有法可依。施工有章可循，有法可依。l第二輪的規(guī)范修編工作正在開展，第二輪的規(guī)范修編工作正在開展，總結十余年來的經(jīng)驗?？偨Y十余年來的經(jīng)驗。施工技術的進展施工技術的進展l深基坑工程的逆作法深基坑工程的逆作法l凍結法技術的應用凍結法技術的應用l型鋼攪拌樁墻（型鋼攪拌樁墻（SMW）在我國的應用在我國的應用l深基坑工程的逆作法深基坑工程的逆作法l 逆作法是地上和地下同時施工的方逆作法是地上和地下同時施工的方法，又稱為逆筑法。逆作法利用先施工法，又稱為逆筑

19、法。逆作法利用先施工的地下連續(xù)墻和中間支承柱承受荷載，的地下連續(xù)墻和中間支承柱承受荷載，從地面逐層下挖并從上到下地完成地下從地面逐層下挖并從上到下地完成地下室的梁板、樓面工程，利用上一層的樓室的梁板、樓面工程，利用上一層的樓板結構作為下一層開挖時的支撐，逐層板結構作為下一層開挖時的支撐，逐層交替開挖與澆筑樓板結構；與此同時，交替開挖與澆筑樓板結構；與此同時，逐層向上建造上部結構，使地面上和地逐層向上建造上部結構，使地面上和地下可同時進行施工。因此，可以縮短工下可同時進行施工。因此，可以縮短工期，降低造價，是一種合理的建筑方法，期，降低造價，是一種合理的建筑方法，具有明顯的經(jīng)濟效益。具有明顯的經(jīng)

20、濟效益。 l1935年日本首次提出逆作法施工的概年日本首次提出逆作法施工的概念，經(jīng)歷了念，經(jīng)歷了70余年的研究與工程實踐，目余年的研究與工程實踐，目前已應用于高層建筑的多層地下室、大型前已應用于高層建筑的多層地下室、大型地下商場、地下車庫、地鐵、隧道和大型地下商場、地下車庫、地鐵、隧道和大型變電站及污水處理池等構筑物。變電站及污水處理池等構筑物。l國際上采用逆作法建造的地下建筑：國際上采用逆作法建造的地下建筑：最大的是東京八重洲地下街，共層，建最大的是東京八重洲地下街，共層，建筑面積萬筑面積萬m2；最深的地下街是莫斯科切最深的地下街是莫斯科切爾坦沃住宅小區(qū)地下街，深達爾坦沃住宅小區(qū)地下街，深達

21、70100m;最最高的地下綜合體是德國慕尼黑卡爾斯廣場高的地下綜合體是德國慕尼黑卡爾斯廣場綜合體，共層。綜合體，共層。l1994年日本新建的高層建筑中，地年日本新建的高層建筑中，地下結構有下結構有18.2%采用逆作法施工。采用逆作法施工。l19651989年，德國慕尼黑地鐵共建年，德國慕尼黑地鐵共建57座地鐵車站中，座地鐵車站中，20座采用逆作法施工。座采用逆作法施工。l我國在最近我國在最近10余年來，在北京、上余年來，在北京、上海、遼寧、深圳、廣州等地推廣了逆作海、遼寧、深圳、廣州等地推廣了逆作法施工技術，有法施工技術，有60多項工程項目的地下多項工程項目的地下結構采用了逆作法施工。結構采用

22、了逆作法施工。荷 載立 柱 樁地 下 連 續(xù) 墻施 工 方 向上 部 結 構地 面挖 土 面 圖圖 1212- -17 17 逆作法施工過程的受力示意逆作法施工過程的受力示意 l1. 縮短工程施工的總工期縮短工程施工的總工期l2. 基坑變形小，相鄰建筑物的沉降小基坑變形小，相鄰建筑物的沉降小l3. 可節(jié)省地下室外墻及外墻下工程樁費可節(jié)省地下室外墻及外墻下工程樁費用用l4. 使底板設計趨向合理使底板設計趨向合理l5. 可節(jié)省支撐費用可節(jié)省支撐費用l6. 可最大限度利用紅線內(nèi)的地下空間可最大限度利用紅線內(nèi)的地下空間l 帶多層地下室的高層建筑，如采用帶多層地下室的高層建筑，如采用傳統(tǒng)方法施工，其總工

23、期為地下結構的傳統(tǒng)方法施工，其總工期為地下結構的工期加地上結構的工期，再加裝修等所工期加地上結構的工期，再加裝修等所占的工期。占的工期。l 地下結構施工地下結構施工主體結構施工主體結構施工裝修裝修l采用逆作法施工，一般情況下只有地下采用逆作法施工，一般情況下只有地下一層占絕對工期，其他各層地下室可與一層占絕對工期，其他各層地下室可與地上結構同時施工，不占絕對工期，因地上結構同時施工，不占絕對工期，因此可以縮短工程的總工期。此可以縮短工程的總工期。地下結構施工地下結構施工主體結構施工主體結構施工裝修裝修地下地下一層一層地下地上同時施工地下地上同時施工裝修裝修l 日本讀買新聞社大樓，地上層，日本讀

24、買新聞社大樓，地上層，地下層，用封閉式逆作法施工，總工地下層，用封閉式逆作法施工，總工期只用了月，比傳統(tǒng)施工方法縮短期只用了月，比傳統(tǒng)施工方法縮短工期個月。工期個月。l 法國巴黎拉弗埃特百貨大樓，層法國巴黎拉弗埃特百貨大樓，層地下室，用逆作法施工，工期縮短地下室，用逆作法施工，工期縮短1/3。工程名稱工程名稱地下地下層數(shù)層數(shù)地上地上層數(shù)層數(shù)逆作逆作工期工期節(jié)省節(jié)省造價造價逆作逆作層數(shù)層數(shù)上海恒積大上海恒積大廈廈4225月月114/4上海明天廣上海明天廣場場3567月月126/3上海京沙大上海京沙大廈廈2275月月104/2杭州凱悅大杭州凱悅大酒店酒店93l 采用逆作法施工，是利用逐層澆筑的采用

25、逆作法施工，是利用逐層澆筑的地下室結構作為圍護結構的內(nèi)支撐。與臨地下室結構作為圍護結構的內(nèi)支撐。與臨時支撐相比，地下結構的剛度大得多，所時支撐相比，地下結構的剛度大得多，所以，圍護結構的變形小得多，相鄰建筑物以，圍護結構的變形小得多，相鄰建筑物的變形也小得多。的變形也小得多。l 同時，由于中間支承柱的存在，底板同時，由于中間支承柱的存在，底板增加了支點，澆筑后的底板成為多跨的連增加了支點，澆筑后的底板成為多跨的連續(xù)板結構，減少了隆起。續(xù)板結構，減少了隆起。工程名稱工程名稱管線管線最大位移最大位移地下墻最地下墻最大水平位大水平位移移相鄰柱相鄰柱最大沉降最大沉降差差上海恒積大上海恒積大廈廈水平水平

26、14.6mm豎直豎直17.0mm33.0mm13.7mm上海明天廣上海明天廣場場水平水平18.4mm豎直豎直24.9mm19.0mm8.5mm上海京沙大上海京沙大廈廈水平水平23.5mm豎直豎直16.5mm37.5mm7.0mml德意志聯(lián)邦銀行大樓用逆作法施工；德意志聯(lián)邦銀行大樓用逆作法施工；而聯(lián)邦德國國家銀行總部大樓的深度相而聯(lián)邦德國國家銀行總部大樓的深度相同，用地下連續(xù)墻加五層土錨的傳統(tǒng)方同，用地下連續(xù)墻加五層土錨的傳統(tǒng)方法施工。兩者的比較如下：法施工。兩者的比較如下：施工方法施工方法變形量（）變形量（）連續(xù)墻的連續(xù)墻的水平變形水平變形底板隆起底板隆起鄰近建筑鄰近建筑物沉降物沉降逆作法逆作

27、法2635 18420傳統(tǒng)方法傳統(tǒng)方法2060602550l墻前水平位移??；墻前水平位移??；l墻后沉降??；墻后沉降??；l坑底隆起??；坑底隆起??；l差異變形小；差異變形??；l樓板應力??；樓板應力??；l土壓力??；土壓力??；l墻體應力小。墻體應力小。l多層地下室采用常規(guī)的支護結構，包括多層地下室采用常規(guī)的支護結構，包括錨桿與內(nèi)支撐，都需要圍護樁或圍護墻，錨錨桿與內(nèi)支撐，都需要圍護樁或圍護墻，錨桿或內(nèi)支撐，花費的工程費用很可觀。桿或內(nèi)支撐，花費的工程費用很可觀。l采用逆作法施工，要求圍護墻也能發(fā)揮采用逆作法施工，要求圍護墻也能發(fā)揮永久性結構的承重作用，材料得到充分的利永久性結構的承重作用，材料得到充分

28、的利用，節(jié)省了地下室外墻與外墻下工程樁的費用，節(jié)省了地下室外墻與外墻下工程樁的費用，據(jù)分析可以節(jié)省地下室工程造價的用，據(jù)分析可以節(jié)省地下室工程造價的1/3左左右。右。順作法施工順作法施工逆作法施工逆作法施工l鋼筋混凝土底板要滿足抗浮要求。用傳鋼筋混凝土底板要滿足抗浮要求。用傳統(tǒng)方法施工時，底板的支點少，跨度大，統(tǒng)方法施工時，底板的支點少，跨度大，上浮力產(chǎn)生的彎矩大，有時為了滿足施上浮力產(chǎn)生的彎矩大，有時為了滿足施工時的抗浮要求，而需要加大底板的厚工時的抗浮要求，而需要加大底板的厚度，或增強底板的配筋。度，或增強底板的配筋。l用逆作法施工時，底板的支點增多，跨用逆作法施工時，底板的支點增多，跨度

29、小，彎矩比較小，底板的設計可以更度小，彎矩比較小，底板的設計可以更為合理。為合理。l深度大的多層地下室，用傳統(tǒng)方法施工深度大的多層地下室，用傳統(tǒng)方法施工時，為了減少支護結構的變形，需要設時，為了減少支護結構的變形，需要設置強大的內(nèi)支撐或錨桿，消耗大量的材置強大的內(nèi)支撐或錨桿，消耗大量的材料，費用相當可觀。料，費用相當可觀。l用逆作法施工，利用地下室的梁板系統(tǒng)用逆作法施工，利用地下室的梁板系統(tǒng)來支撐圍護結構，可以不設置臨時的支、來支撐圍護結構，可以不設置臨時的支、錨體系，節(jié)省材料，不需要拆撐，縮短錨體系，節(jié)省材料，不需要拆撐，縮短工期，避免污染環(huán)境。工期，避免污染環(huán)境。l多層地下室采用傳統(tǒng)方法施

30、工時，在地多層地下室采用傳統(tǒng)方法施工時，在地下室外墻與紅線之間必須留有支護結構下室外墻與紅線之間必須留有支護結構截面尺寸和施工操作面所必要的距離，截面尺寸和施工操作面所必要的距離，縮小了地下室的建筑面積?？s小了地下室的建筑面積。l采用逆作法施工時，在滿足室外管線或采用逆作法施工時，在滿足室外管線或構筑物布置的前提下，作為地下室外墻構筑物布置的前提下，作為地下室外墻的地下連續(xù)墻可以緊靠建筑紅線。的地下連續(xù)墻可以緊靠建筑紅線。l上海寥創(chuàng)興金融中心上海寥創(chuàng)興金融中心l上海仲盛商業(yè)中心上海仲盛商業(yè)中心l廣州新中國大廈廣州新中國大廈l上海世博上海世博500kV地下變電站地下變電站l主樓主樓37層，裙層，

31、裙房房3層，層，5層地層地下室，下室，基坑平基坑平均開挖深度均開挖深度22.4m，地下地下室每層面積室每層面積4000m2。l地下連續(xù)墻厚度地下連續(xù)墻厚度1000mm，深度深度35m。l地下連續(xù)墻與中柱樁之間，中柱樁地下連續(xù)墻與中柱樁之間，中柱樁之間的差異變形不超過之間的差異變形不超過20mm和和1/400柱距，柱距，使樓板不致產(chǎn)生裂縫。使樓板不致產(chǎn)生裂縫。l墻體側斜孔的最大位移墻體側斜孔的最大位移20.0134.59mm之間。之間。l地下連續(xù)墻頂?shù)乃轿灰坪芪⑿《叵逻B續(xù)墻頂?shù)乃轿灰坪芪⑿《鴽]有測到。沒有測到。l地下連續(xù)墻頂?shù)呢Q向位移地下連續(xù)墻頂?shù)呢Q向位移6.115.4mm之間。之間。l地

32、下連續(xù)墻后的土體水平位移地下連續(xù)墻后的土體水平位移18.8421.65mm之間。之間。l支撐軸力和樓板應力均控制在設計支撐軸力和樓板應力均控制在設計允許范圍以內(nèi)。允許范圍以內(nèi)。l支撐軸力支撐軸力86kN392kN之間。之間。l樓板應力樓板應力2.01kN5.41kN之間。之間。l中柱樁的隆起變形中柱樁的隆起變形13.5mm29.9mm之間。之間。l地上五層，地下三層。地上五層，地下三層。l基坑面積基坑面積50000m2，開挖深度開挖深度13.5m。l中心島順作，三級放坡，周邊環(huán)板一層中心島順作，三級放坡，周邊環(huán)板一層逆作；逆作；l地下連續(xù)墻兩墻合一；地下連續(xù)墻兩墻合一；l基坑外側采用卸土放坡；

33、基坑外側采用卸土放坡；l 廣州新中國大廈，地上層，地下廣州新中國大廈，地上層，地下層，平均開挖深度，采用逆作法層，平均開挖深度，采用逆作法施工，工期縮短個月。施工，工期縮短個月。l工程占地工程占地7343m2。l地下連續(xù)墻厚度地下連續(xù)墻厚度800mm，深度深度25m。l布置了布置了6個深度為個深度為22的降水井。的降水井。l上海世博上海世博500kV地下變電站，地下變電站，開挖開挖深度深度34m，基坑面積基坑面積13000m2，地下結構地下結構外墻外壁直徑外墻外壁直徑130m。l采用地下連續(xù)墻兩墻合一，地下連采用地下連續(xù)墻兩墻合一，地下連續(xù)墻厚度續(xù)墻厚度1200mm，結構梁板代替水平支結構梁板

34、代替水平支撐，環(huán)形臨時支撐，逆作法施工。撐，環(huán)形臨時支撐，逆作法施工。l1.工法特點工法特點l2.工藝原理工藝原理l3.適用范圍適用范圍l4.施工工藝施工工藝l5.質量標準質量標準l6.機械設備機械設備l7.施工安全施工安全l8.工程實例及效益分析工程實例及效益分析l利用柱下樁和地下連續(xù)墻作為逆作法施利用柱下樁和地下連續(xù)墻作為逆作法施工期間承受地上、地下結構荷載和施工工期間承受地上、地下結構荷載和施工荷載的構件，利用地下室樓板作為基坑荷載的構件，利用地下室樓板作為基坑施工的支撐。施工的支撐。l首層樓板結構完成以后，在樓板下挖土，首層樓板結構完成以后，在樓板下挖土，采用土模承重法澆筑下一層樓板。

35、采用土模承重法澆筑下一層樓板。l循環(huán)采用上述方法繼續(xù)施工。循環(huán)采用上述方法繼續(xù)施工。l先沿建筑物周圍施工地下墻，在建筑物先沿建筑物周圍施工地下墻，在建筑物內(nèi)部按柱網(wǎng)軸線施工柱下支承樁。內(nèi)部按柱網(wǎng)軸線施工柱下支承樁。l然后進行地下首層施工，完成后同時施然后進行地下首層施工，完成后同時施工地下、地上結構。工地下、地上結構。l待大底板完成后，再進行復合柱、復合待大底板完成后，再進行復合柱、復合墻的施工。墻的施工。l按設計圖紙要求，埋設地下結構相關節(jié)按設計圖紙要求，埋設地下結構相關節(jié)點的鋼板及連接鋼筋；暴露節(jié)點后按設計要點的鋼板及連接鋼筋；暴露節(jié)點后按設計要求清理、焊接。求清理、焊接。l結構沉降差控制

36、，對地下連續(xù)墻底部和結構沉降差控制，對地下連續(xù)墻底部和柱下樁的底部進行注漿；柱下樁的底部進行注漿；l根據(jù)靜載荷試驗曲線，計算各工況的沉根據(jù)靜載荷試驗曲線，計算各工況的沉降，得出在極限沉降差范圍內(nèi)的上部結構可降，得出在極限沉降差范圍內(nèi)的上部結構可能施工的層數(shù)；能施工的層數(shù)；l進行沉降觀測，擬合荷載沉降關系，進行沉降觀測，擬合荷載沉降關系，預測施工過程中的沉降差，控制施工。預測施工過程中的沉降差，控制施工。l徐至鈞徐至鈞 趙錫宏趙錫宏 編著編著l逆作法設計與施工逆作法設計與施工l機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社 2002年年l凍結法技術的應用凍結法技術的應用l利用人工制冷技術，使土層中的水利用人工制冷

37、技術，使土層中的水結冰將天然土變成凍土以增加其強度和結冰將天然土變成凍土以增加其強度和穩(wěn)定性，凍結加固均勻完整，形成一道穩(wěn)定性，凍結加固均勻完整，形成一道凍土墻，不僅可以承受水土壓力和基坑凍土墻，不僅可以承受水土壓力和基坑開挖過程中的各種施工荷載，而且可作開挖過程中的各種施工荷載，而且可作為一道防水性很好的止水帷幕，發(fā)揮圍為一道防水性很好的止水帷幕，發(fā)揮圍護結構的作用，在凍土墻的保護下進行護結構的作用，在凍土墻的保護下進行地下結構的施工。凍結法施工在采礦工地下結構的施工。凍結法施工在采礦工程中已經(jīng)得到了廣泛的應用，進行了大程中已經(jīng)得到了廣泛的應用，進行了大量的試驗研究，積累了豐富的經(jīng)驗。但量的

38、試驗研究，積累了豐富的經(jīng)驗。但用于深基坑工程則是近十幾年的發(fā)展。用于深基坑工程則是近十幾年的發(fā)展。l人工凍結法的應用開始于人工凍結法的應用開始于19世紀。世紀。1883年，德國阿爾里德煤礦井筒施工中年，德國阿爾里德煤礦井筒施工中首次應用凍結法并獲得成功。首次應用凍結法并獲得成功。l1886年，瑞典年，瑞典24長的人行隧道建長的人行隧道建設工程中，首先將凍結法應用于城市土設工程中，首先將凍結法應用于城市土木工程。木工程。l100多年來，人工凍結法在各種工程多年來，人工凍結法在各種工程建設中得到了應用，解決了許多困難的建設中得到了應用，解決了許多困難的施工問題。施工問題。l德國多塞道夫中心火車站附

39、近，擴德國多塞道夫中心火車站附近，擴展的地鐵要經(jīng)過居民建筑和鬧市街道，展的地鐵要經(jīng)過居民建筑和鬧市街道，隧道頂部離建筑物基礎只有很小頂距離，隧道頂部離建筑物基礎只有很小頂距離，在三段在三段40m長的隧道施工中成功地采用長的隧道施工中成功地采用了人工凍結法。了人工凍結法。l日本名古屋建造地下輸電隧道時，日本名古屋建造地下輸電隧道時，在兩個隧道地連接處，成功地應用了人在兩個隧道地連接處，成功地應用了人工凍結法技術。工凍結法技術。l70年代，北京地鐵建設時首次采用年代，北京地鐵建設時首次采用人工凍結法，凍結段長人工凍結法，凍結段長90m，深度深度28m。l1975年，沈陽地鐵號井采用凍結年，沈陽地鐵

40、號井采用凍結法施工，井筒直接法施工，井筒直接7m，凍結深度凍結深度51m。l1992年、年、1998年上海地鐵施工中成年上海地鐵施工中成功采用凍結法施工技術，現(xiàn)在已經(jīng)成為功采用凍結法施工技術，現(xiàn)在已經(jīng)成為成熟的施工方法，用以區(qū)間隧道的修筑成熟的施工方法，用以區(qū)間隧道的修筑旁通道。旁通道。l1997年北京復八線采用凍結法加固年北京復八線采用凍結法加固隧道頂部土層。隧道頂部土層。l凍結技術用于基坑工程的可行性取決于凍結技術用于基坑工程的可行性取決于設計要求、現(xiàn)場及工程項目的限制條件。設計要求、現(xiàn)場及工程項目的限制條件。其中，地質條件和水文條件是評價凍結其中，地質條件和水文條件是評價凍結法可行性的兩

41、個重要因素。當?shù)叵滤鞣尚行缘膬蓚€重要因素。當?shù)叵滤魉傩∮谒傩∮?.5m/d時采用凍結法是可行而且時采用凍結法是可行而且是經(jīng)濟的；水質、水溫是決定凍結法費是經(jīng)濟的；水質、水溫是決定凍結法費用的重要因素，對于含鹽量高的土，凍用的重要因素，對于含鹽量高的土，凍結成本會提高。凍脹可能引起地層移動，結成本會提高。凍脹可能引起地層移動，但并非人們想象的那么大，這在上海和但并非人們想象的那么大，這在上海和北京的地鐵應用凍結法施工中已有證實，北京的地鐵應用凍結法施工中已有證實，可以通過速凍和泄壓等方法減少凍脹量?？梢酝ㄟ^速凍和泄壓等方法減少凍脹量。 l潤楊大橋南汊橋采用跨徑潤楊大橋南汊橋采用跨徑1490

42、m雙雙塔單跨雙鉸鋼箱梁懸索橋。根塔單跨雙鉸鋼箱梁懸索橋。根6.8105kN的拉力通過錨碇及重力嵌巖的拉力通過錨碇及重力嵌巖基礎傳至地基?；A傳至地基。l基巖為風化花崗巖，全風化層和強基巖為風化花崗巖，全風化層和強風化層分布不均勻，場地地下水位風化層分布不均勻，場地地下水位1.82.2m，區(qū)域賦存第四系孔隙微承壓區(qū)域賦存第四系孔隙微承壓及基巖裂隙微承壓兩大含水層組。及基巖裂隙微承壓兩大含水層組。l南錨碇凍結排樁圍護體系是以含水南錨碇凍結排樁圍護體系是以含水地層凍結形成的凍結帷幕為基坑的封水地層凍結形成的凍結帷幕為基坑的封水結構，以排樁及內(nèi)支撐體系為抵抗水土結構，以排樁及內(nèi)支撐體系為抵抗水土壓力的

43、承力結構，形成了新的圍護技術，壓力的承力結構，形成了新的圍護技術，較好地解決了基坑圍護結構的嵌巖及封較好地解決了基坑圍護結構的嵌巖及封水問題。水問題。l錨碇的平面尺寸錨碇的平面尺寸70.552.5m，基坑基坑開挖到基巖，深度開挖到基巖，深度29m，采用鉆孔排樁采用鉆孔排樁擋土，擋土，1.3m厚的凍土薄壁隔水，厚的凍土薄壁隔水，“排樁排樁凍結法凍結法”。l排樁直徑排樁直徑1.5m，中心距中心距1.7m，樁長樁長35m，嵌巖嵌巖6m。l凍結帷幕布置在外側，采用單排凍結凍結帷幕布置在外側，采用單排凍結孔凍結封水，與排樁插花布置，凍結孔深孔凍結封水，與排樁插花布置，凍結孔深40m，凍結帷幕入巖凍結帷幕

44、入巖11m。l 先澆排樁結構，再在外側凍土。為了先澆排樁結構，再在外側凍土。為了降低凍脹力對排樁結構的不利影響，在凍降低凍脹力對排樁結構的不利影響，在凍結帷幕外設置結帷幕外設置288個直徑個直徑25cm的卸壓孔。的卸壓孔。開挖過程中，實測凍脹力開挖過程中，實測凍脹力0.0907MPa衰減衰減到到0.0576MPa。從從04凍脹力增加凍脹力增加到幅度最大，低于到幅度最大，低于4以后變化很小。以后變化很小。l區(qū)間隧道施工時，拱頂遇到飽和含水的區(qū)間隧道施工時，拱頂遇到飽和含水的粉細砂層，此段隧道地處格貿(mào)立交橋下，粉細砂層，此段隧道地處格貿(mào)立交橋下，又有多條地下管線，為了確保地下管線又有多條地下管線，

45、為了確保地下管線和地面交通的安全運行，采用隧道內(nèi)水和地面交通的安全運行，采用隧道內(nèi)水平凍結法施工，水平距離平凍結法施工，水平距離45m。l設計凍結壁厚設計凍結壁厚1.2m，平均溫度平均溫度-10C，凍結粉細砂持久抗壓強度凍結粉細砂持久抗壓強度6MPa，抗彎強抗彎強度度2.5MPa。l天河客運站折返線隧道，隧道中部以上天河客運站折返線隧道，隧道中部以上為洪沖積砂層，滲透系數(shù)為洪沖積砂層，滲透系數(shù)15m/d。鄰近建鄰近建筑密集、地下管線縱橫交錯。筑密集、地下管線縱橫交錯。l采用水平凍結法形成采用水平凍結法形成138m長的凍結止水長的凍結止水帷幕，從隧道兩端向中部凍結。帷幕，從隧道兩端向中部凍結。l

46、巖土工程叢書巖土工程叢書 6l馬芹永編著馬芹永編著 人工凍結法的理論與施工技術人工凍結法的理論與施工技術l人民交通出版社人民交通出版社 2007年年型鋼攪拌樁墻（型鋼攪拌樁墻（SMW）在我國的應用在我國的應用l在在水泥攪拌樁體內(nèi)加勁性型鋼水泥攪拌樁體內(nèi)加勁性型鋼，形成組，形成組合結構的圍護結構墻體，這種在日本已合結構的圍護結構墻體，這種在日本已成熟應用的方法稱為成熟應用的方法稱為SMW工法，它組合工法，它組合了型鋼受力水泥土止水的各自優(yōu)點，截了型鋼受力水泥土止水的各自優(yōu)點，截面比較小，適應性強。在我國推廣使用面比較小，適應性強。在我國推廣使用的主要障礙是型鋼造價高，一些單位致的主要障礙是型鋼造價高，一些單位致力于研究將型鋼在工后拔出的技術，已力于研究將型鋼在工后拔出的技術，已取得進展。取得進展。 l案例案例8. 型鋼型鋼-水泥土組合結構（水泥土組合結構（SMW工法）工法）l工程名稱：工程名稱： 上海申海大廈上海申海大廈l地點：地點： 上海海防路上海海防路l基坑尺寸：基坑尺寸： 基底邊長基底邊長30.65m60.30