超深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工融合實(shí)踐

1、總工程師：劉秀鳳2021年10月26日超深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工融合實(shí)踐天津市勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司天津市博川巖土工程有限公司目 錄工程概況及支護(hù)重難點(diǎn)第一部分物探檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用第四部分施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)的控制措施第三部分支護(hù)設(shè)計(jì)方案介紹第二部分監(jiān)測(cè)結(jié)果和總結(jié)第五部分天津地區(qū)深基坑概述前言前 言地下工程的發(fā)展趨勢(shì)：網(wǎng)絡(luò)化，深層化，立體化前言 天津地區(qū)深基坑概述淺層（0-10m）中層（-10-30m）次深層（-30-50m）深層（-50m以下）天津市地下空間豎向規(guī)劃層次劃分示意圖（20172030）按照地下空間豎向深度劃分為四個(gè)層次：淺層（0-10m） 中小型市政管廊、地下商業(yè)、停車設(shè)施、人防、地鐵和地下

2、道路；中層（-10-30m） 大型市政管線、綜合管廊、地鐵、停車設(shè)施、人防；次深層（-30-50m） 地鐵、人防工程專項(xiàng)設(shè)施；深層（-50m以下） 地源熱泵、樁基礎(chǔ)等，遵循限制利用，遠(yuǎn)期預(yù)留原則。天津市地下空間開(kāi)發(fā)利用總體規(guī)劃(20172030年)的規(guī)劃范圍面積達(dá)到11917平方公里。市域地下空間體系劃分為三個(gè)層次：核心建設(shè)區(qū)、重點(diǎn)建設(shè)區(qū)以及一般建設(shè)區(qū)。 魯能公館基坑深度 15.75m基坑周長(zhǎng) 約 1280m占地面積 約88000m2平泰大廈地下五層基坑深度地庫(kù)24.25m塔樓26.75m合生國(guó)際公寓基坑深度20.0-22.0m距離運(yùn)營(yíng)地鐵三號(hào)線5.2m在建地鐵七號(hào)線共用通道和平中心三地塊基坑

3、深度14.5-18.0m相鄰地塊同時(shí)施工最近距離19.6m前言 天津地區(qū)深基坑概述大深緊近01工程概況及支護(hù)重難點(diǎn)第一部分 工程概況及支護(hù)重難點(diǎn) 工程概況1.1.1辦公樓地上56層，建筑高度313m公寓樓地上63層，建筑高度226.3m裙房地上4層，建筑高度27.85m寫字樓：長(zhǎng)57m，寬45.9m，面積約為2620m2。一般基坑深度為26.75m。公寓樓：長(zhǎng)62.4m，寬25.5m，面積約為1590m2。一般基坑深度為25.75m。電梯坑、集水坑：深度為31.35m、32.35m。電梯坑、集水坑：深度為30.35m、31.35m基坑長(zhǎng)150m，寬100m，基坑面積1.5萬(wàn)平米，地庫(kù)部分基坑深

4、度為24.25m。第一部分 工程概況及支護(hù)重難點(diǎn) 周邊環(huán)境1.1.26層磚混結(jié)構(gòu)，天然地基，距基坑33m32層框架結(jié)構(gòu)，地下2層，埋深12.0m,樁筏基礎(chǔ)，距基坑18m3層磚混結(jié)構(gòu)，天然地基，距基坑52m距基坑60m57層框剪結(jié)構(gòu)，地下3層，埋深13.7m,樁筏基礎(chǔ)，距基坑33m第一部分 工程概況及支護(hù)重難點(diǎn) 周邊環(huán)境6.1.1最大偏斜值為52mm，其最大傾斜率為4.37。所有外墻觀測(cè)點(diǎn)均呈現(xiàn)一致向基坑一側(cè)傾斜規(guī)律！ABCDHFGE最大接近限值31.1.21）建設(shè)年代：1986年2）基礎(chǔ)形式：天然地基3）基本情況：6層磚混結(jié)構(gòu)住宅第一部分 工程概況及支護(hù)重難點(diǎn) 市政管線1.1.3北側(cè)：埋深0.

5、44-3.47m范圍內(nèi)有電信、路燈、天然氣、熱力、輸配電、供電、雨水、污水等管線，與基坑最近距離10.7m。南側(cè)：埋深0.32-3.2m范圍內(nèi)有電信、路燈、天然氣、熱力、污水、中水、輸配電等管線，與基坑最近距離6.9m。西側(cè)：埋深0.39-3.05m范圍內(nèi)有電信、熱力、輸配電、供電、雨水等管線，與基坑最近距離6.9m。東側(cè)：埋深0.73-3.79m范圍內(nèi)有電信、天然氣、熱力、輸配電、供電、雨水、污水等管線，與基坑最近距離10.7m。第一部分 工程概況及支護(hù)重難點(diǎn) 小結(jié)1.1.4本工程地處核心商務(wù)區(qū)，場(chǎng)地周邊均為市政道路，市政管線分布密集，天然氣管、熱水管等對(duì)沉降較為敏感；周邊建筑物除北側(cè)馬場(chǎng)道

6、外其余三側(cè)均為帶有多層地下室的高層建筑及多層天然地基的住宅，對(duì)基坑變形及降水反應(yīng)敏感。根據(jù)基坑深度及周邊環(huán)境，該基坑支護(hù)安全等級(jí)一級(jí)；環(huán)境保護(hù)等級(jí)一級(jí)第一部分 工程概況及支護(hù)重難點(diǎn) 地質(zhì)條件1.2第一承壓含水層25.031.5m第二承壓含水層48.558.0m粉土層5.512.1m基坑人工雜填土厚度分布最深電梯井集水坑第一部分 工程概況及支護(hù)重難點(diǎn) 支護(hù)重難點(diǎn)1.3超深基坑施工難度大周邊環(huán)境復(fù)雜基坑深度大安全等級(jí)高水文地質(zhì)條件復(fù)雜塔樓結(jié)構(gòu)勁性型鋼對(duì)支撐型式影響大局部深坑抗突涌關(guān)系重大02支護(hù)設(shè)計(jì)方案介紹第二部分 支護(hù)設(shè)計(jì)方案介紹 圍護(hù)體系設(shè)計(jì)2.1采用地下連續(xù)墻（兩墻合一）+四道鋼筋混凝土內(nèi)支

7、撐整體順作支護(hù)方案。地下連續(xù)墻1：基坑深度24.25m厚度1000mm受力段墻長(zhǎng)為40.5m地下連續(xù)墻3：基坑深度26.75m厚度1200mm受力段墻長(zhǎng)44.0m地下連續(xù)墻2：基坑深度25.75m厚度1200mm受力段墻長(zhǎng)為43.0m第二部分 支護(hù)設(shè)計(jì)方案介紹 支撐體系設(shè)計(jì)2.2 傳統(tǒng)支撐體系設(shè)計(jì)五道內(nèi)支撐，支撐至開(kāi)挖面最小凈距僅為2.2m。 創(chuàng)新性的將5道支撐優(yōu)化為4道支撐，減少一道支撐施工及養(yǎng)護(hù)時(shí)間，且支撐間距能滿足機(jī)械開(kāi)挖需求。預(yù)計(jì)能節(jié)約工期50余天支撐至開(kāi)挖面最小凈距僅為2.2m第二部分 支護(hù)設(shè)計(jì)方案介紹 支撐體系設(shè)計(jì)2.2支撐至開(kāi)挖面最小凈距僅為2.2m支撐至開(kāi)挖面最小凈距達(dá)到3.1

8、m優(yōu)化五道四道地庫(kù)區(qū)域第二部分 支護(hù)設(shè)計(jì)方案介紹 支撐體系設(shè)計(jì)2.2支撐至開(kāi)挖面最小凈距為4.7m彎矩2653kNm，位移28.5mm支撐至開(kāi)挖面最小凈距達(dá)到5.5m彎矩2735kNm，位移31.3mm突破寫字樓區(qū)域五道四道第二部分 支護(hù)設(shè)計(jì)方案介紹 支撐體系設(shè)計(jì)2.3基坑面積14500，支撐封板面積達(dá)到了9500，嚴(yán)重影響了土方開(kāi)挖和支撐施工階段的垂直運(yùn)輸將支撐覆蓋面積由9500優(yōu)化至6300，減少土方支撐下掏挖量，并降低后期物料垂直運(yùn)輸難度。第二部分 支護(hù)設(shè)計(jì)方案介紹 支撐體系設(shè)計(jì)2.3支撐封板面積9500優(yōu)化后支撐封板面積6300優(yōu)化第二部分 支護(hù)設(shè)計(jì)方案介紹 支撐體系設(shè)計(jì)2.3環(huán)梁為了

9、避讓型鋼結(jié)構(gòu)柱，導(dǎo)致邊桁架寬度變小，在不妨礙結(jié)構(gòu)柱的前提下增加弦桿，加大邊桁架寬度，增大支撐剛度。弦桿4米環(huán)梁8米第二部分 支護(hù)設(shè)計(jì)方案介紹 支撐體系設(shè)計(jì)2.3型鋼混凝土柱支撐避讓結(jié)構(gòu)柱處理措施型鋼混凝土柱第二部分 支護(hù)設(shè)計(jì)方案介紹 止排水措施設(shè)計(jì)2.4坑底抗突涌穩(wěn)定計(jì)算公寓樓0.997地庫(kù)1.06電梯集水坑0.732寫字樓0.95電梯集水坑0.686針對(duì)第二承壓含水層， 驗(yàn)算不同深度基坑坑底抗突涌穩(wěn)定性，塔樓及塔樓區(qū)域局部深坑坑底抗突涌穩(wěn)定性均不滿足規(guī)范要求，局部電梯集水坑抗突涌穩(wěn)定系數(shù)僅為0.686 。第二部分 支護(hù)設(shè)計(jì)方案介紹 止排水措施設(shè)計(jì)2.4S2:地連墻隔斷第二承壓含水層降水引起的

10、地面沉降孚德里住宅小區(qū)6mmS1:地連墻未隔斷第二承壓含水層降水引起的地面沉降孚德里住宅小區(qū)24mm第二部分 支護(hù)設(shè)計(jì)方案介紹 止排水措施設(shè)計(jì)2.4地連墻隔斷第二承壓水。車庫(kù)基坑降水以坑內(nèi)疏干為主，采用大直徑鋼管井形布置的形式，降水井深31.5m。 塔樓基坑降水以坑內(nèi)疏干為主，采用大直徑鋼管井形布置的形式，公寓樓區(qū)域降水井深33.0m；寫字樓區(qū)域降水井深34.0m。但在降水疏干的同時(shí)，應(yīng)布置適量“減壓井”以觀測(cè)承壓水水位，并作為備用。第二部分 支護(hù)設(shè)計(jì)方案介紹 止排水措施設(shè)計(jì)2.4止水降水方案剖面示意圖03施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)的控制措施 棧橋設(shè)計(jì)3.1第三部分 施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)的控制措施傳統(tǒng)出土平臺(tái)無(wú)法降

11、低土方垂直開(kāi)挖高度需多臺(tái)挖機(jī)交替倒土無(wú)法滿足效率要求 棧橋設(shè)計(jì)3.1第三部分 施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)的控制措施創(chuàng)新設(shè)計(jì)“一橋四島式”出土棧橋，使棧橋隨土方開(kāi)挖向下不斷延伸，棧橋平臺(tái)兩兩對(duì)稱設(shè)置，雙向通車實(shí)現(xiàn)不間斷出土，縮短工期，減小時(shí)空效應(yīng)對(duì)基坑的影響。第三部分 施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)的控制措施 棧橋設(shè)計(jì)3.1四道支撐棧橋效果圖四道支撐坡道效果圖 棧橋設(shè)計(jì)3.1第三部分 施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)的控制措施2018年5月10日開(kāi)始第一步土方開(kāi)挖。冬施前完成土方開(kāi)挖全部工作總土方量約35萬(wàn)方2018年11月30日前完成底板施工工作。支撐優(yōu)化及棧橋設(shè)計(jì)，可提前2個(gè)月工期第三部分 施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)的控制措施分區(qū)分段施工支撐體系3.2第三

12、部分 施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)的控制措施分區(qū)分段施工支撐體系3.2第三部分 施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)的控制措施第二、三、四道支撐原分段圖第二、三、四道細(xì)化后分段圖為進(jìn)一步控制基坑變形，細(xì)化調(diào)整南側(cè)基坑的土方開(kāi)挖及支撐的施工順序，在優(yōu)先形成基坑中部對(duì)撐的措施下，將二、三、四道支撐的南側(cè)圓環(huán)支撐的角撐優(yōu)先進(jìn)行土方開(kāi)挖，同樣采用微膨脹混凝土進(jìn)行角撐的施工，減少南側(cè)地連墻的暴露時(shí)間。分區(qū)分段施工支撐體系3.204物探檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用第四部分 物探檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用傳統(tǒng)地連墻設(shè)計(jì)，基坑開(kāi)挖前在墻體接縫位置布置高壓旋噴樁堵縫，本工程采用電阻率成像探測(cè)先對(duì)墻體滲漏進(jìn)行探測(cè)，再有針對(duì)性的進(jìn)行封堵的設(shè)計(jì)思路。共進(jìn)行三次全覆蓋探測(cè)，全部在基坑

13、開(kāi)挖前完成。在電法測(cè)孔布置完成并靜止2至3天后，進(jìn)行第一次探測(cè)；試降水開(kāi)始后，降水水位為基坑深度一半時(shí)，進(jìn)行第二次探測(cè)；降水水位接近基坑底部時(shí)，進(jìn)行第三次探測(cè)。有21個(gè)剖面不存在滲漏異常，5個(gè)剖面存在滲漏異常，1個(gè)剖面存在滲漏異?；?yàn)楦凰w，1個(gè)剖面為過(guò)程中存在滲漏異常，2個(gè)剖面需注意觀察 電阻率成像滲漏檢測(cè)4.1電法測(cè)孔 30 個(gè)，孔深穿過(guò)第一層承壓水底板深度 電阻率成像滲漏檢測(cè)4.1剖面編號(hào)：8-9異常中心點(diǎn)坐標(biāo)（x，z）:（141.5，-18）第四部分 物探檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用 電阻率成像空洞檢測(cè)4.2基坑南側(cè)人工雜填土面積大、厚度厚第四部分 物探檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用南側(cè)基坑開(kāi)挖時(shí)，出現(xiàn)大量液化土體

14、施工工程樁時(shí)出現(xiàn)塌陷第四部分 物探檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用 電阻率成像空洞檢測(cè)4.2地連墻外出現(xiàn)空洞基坑南側(cè)塌陷情況物探檢測(cè)電阻率成像第四部分 物探檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用 電阻率成像空洞檢測(cè)4.21、RJP封堵基坑南側(cè)地連墻接縫根據(jù)地連接接縫位置分布情況，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，共封堵19處地連墻接縫。RJP封堵深度隔斷第一承壓含水層。 第四部分 物探檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用 現(xiàn)場(chǎng)處理措施4.3基坑南側(cè)不良土體加固:水泥土攪拌樁+注漿組合加固方式（1）根據(jù)物探揭示的富水區(qū)范圍，外圍采用10-15m深700500兩排水泥土攪 拌樁進(jìn)行封閉加固；（2）其他不良土體范圍內(nèi)根據(jù)物探結(jié)果采用注射水泥漿加固，注射孔間距1.5m梅花形布置。注

15、漿加固深度8m注漿加固深度13m注漿加固深度9m變 形 控 制 措 施第四部分 物探檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用 現(xiàn)場(chǎng)處理措施4.305監(jiān)測(cè)結(jié)果和總結(jié)第五部分 監(jiān)測(cè)結(jié)果和總結(jié) 地連墻深層水平位移5.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)第五部分 監(jiān)測(cè)結(jié)果和總結(jié)地連墻深層水平位移5.1地連墻墻體位移監(jiān)測(cè)結(jié)果地連墻墻體位移理論計(jì)算結(jié)果在深度21m位置，地連墻的水平位移基本在35mm左右，理論計(jì)算墻體最大位移及對(duì)應(yīng)位置與監(jiān)測(cè)結(jié)果比較吻合。 周邊建筑物沉降監(jiān)測(cè)情況5.2建筑物名稱周變形最大點(diǎn)位周變形最大值累計(jì)變形最大點(diǎn)位累計(jì)變形最大值變形范圍經(jīng)濟(jì)貿(mào)易中心0X3-1 -0-1二十中學(xué) 0B3、B6-0.1-0-0.1 小白樓綜合體B地塊0X20-2.5-0-2.5醫(yī)科大學(xué)0N13-0.3-0-0.3孚德里1/5號(hào)樓N11-0.2N4-4.3-0.9-4.3淺基礎(chǔ)的孚德里住宅樓累計(jì)變形最大值僅為-4.3mm，未達(dá)報(bào)警值第五部分 監(jiān)測(cè)結(jié)果和總結(jié)車站結(jié)構(gòu)垂直位移累積量變化曲線圖5.2車站及盾構(gòu)隧道呈現(xiàn)出一定的上升趨勢(shì)， 車站的上升量大于盾構(gòu)隧道的上升量。 隧道道床垂直位移和車站結(jié)構(gòu)垂直位移部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)累積量接近