《城市地下空間建設(shè)新技術(shù)》第2章

城市地下空間建設(shè)新技術(shù)2014年11月19-22日合肥全國(guó)注冊(cè)土木工程師（巖土）繼續(xù)教育必修教材2014年11月全國(guó)注冊(cè)土木工程師（巖土）繼續(xù)教育必修教材第二章城市超深基坑地下工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)2.1概述2.2技術(shù)介紹2.3工程應(yīng)用-天津站交通樞紐工程后廣場(chǎng)工程2.4總結(jié)提綱3為了滿(mǎn)足城市功能的需要，在今后數(shù)十年內(nèi)我國(guó)將處于城市地下工程建設(shè)的高潮，城市地下空間的利用也必將由現(xiàn)在的淺層空間向中淺層空間（地面以下30m）發(fā)展。我國(guó)在深度較大的城市地下空間開(kāi)發(fā)涉及到的地下工程建設(shè)的復(fù)雜理論和關(guān)鍵技術(shù)還缺乏深入、系統(tǒng)的研究。2.1概述城市地下工程是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程地下工程理論在軟弱地層和極復(fù)雜環(huán)境下的應(yīng)用施工工藝以及施工組織是否合理對(duì)支護(hù)體系是否成功具有重要作用地質(zhì)環(huán)境的復(fù)雜性和不確定性、地面及地下建（構(gòu)）筑物密布。。。。。。涉及多個(gè)學(xué)科的交叉2.1概述工程地質(zhì)巖土力學(xué)工程結(jié)構(gòu)等地下工程的設(shè)計(jì)理論和施工關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀設(shè)計(jì)理論方面相互作用下土壓力理論問(wèn)題；開(kāi)挖對(duì)環(huán)境影響的預(yù)測(cè)方法；基坑降水理論；兩墻合一逆做法施工過(guò)程中產(chǎn)生的不均勻沉降對(duì)結(jié)構(gòu)體系的影響；工程構(gòu)件連接精度控制難度較大；層板混凝土的表觀質(zhì)量控制難度較大等等?；訒r(shí)空效應(yīng)與變形控制軟土地區(qū)由于開(kāi)挖和降水使得空間受力狀態(tài)發(fā)生改變科學(xué)地制定考慮時(shí)空效應(yīng)的開(kāi)挖和支撐的施工設(shè)計(jì)方案2.1概述2.1概述本章針對(duì)天津站交通樞紐工程后廣場(chǎng)工程，結(jié)合該工程課題研究組的研究成果，介紹一些城市超深基坑地下工程設(shè)計(jì)與施工關(guān)鍵技術(shù)。主要存在以下問(wèn)題（1）基于一維壓縮試驗(yàn)以及常規(guī)三軸試驗(yàn)基礎(chǔ)建立的計(jì)算參數(shù)屬于簡(jiǎn)單情況下的加荷問(wèn)題深基礎(chǔ)、地下隧道、深基坑均涉及土的開(kāi)挖卸荷問(wèn)題采用加荷條件且不考慮應(yīng)力路徑的土體參數(shù)進(jìn)行深基坑的分析設(shè)計(jì)不嚴(yán)格。（2）超深基坑開(kāi)挖工程卸荷幅度很大，土體處于嚴(yán)重超固結(jié)狀態(tài)基坑施工時(shí)降水與開(kāi)挖交替進(jìn)行，有效應(yīng)力的增減導(dǎo)致土體加荷與卸荷的反復(fù)沿用加荷狀態(tài)下的土的強(qiáng)度指標(biāo)有可能導(dǎo)致設(shè)計(jì)安全度不足。2.2技術(shù)介紹2.2.1超深基坑開(kāi)挖中的土力學(xué)問(wèn)題考慮加、卸荷條件的土體特性單調(diào)卸荷條件卸荷應(yīng)力路徑UU表示豎向卸荷，水平向卸荷；等號(hào)右邊的數(shù)字表示豎向加、卸荷應(yīng)力與水平向加、卸荷應(yīng)力的比值。UU=0和UU=∞分別代表了主動(dòng)區(qū)和被動(dòng)區(qū)兩種極端情況下的應(yīng)力路徑。2.2技術(shù)介紹2.2.1超深基坑開(kāi)挖中的土力學(xué)問(wèn)題考慮加、卸荷條件的土體特性考慮開(kāi)挖、降水交替施工過(guò)程考慮開(kāi)挖降水作用比僅考慮開(kāi)挖時(shí)土體總的回彈值小。降水后土體的強(qiáng)度顯著提高，相同應(yīng)力水平下，土體呈現(xiàn)較小的應(yīng)變和變形量。降水對(duì)土的壓密作用使得土體強(qiáng)度峰值高于僅考慮開(kāi)挖作用土體的強(qiáng)度峰值。

經(jīng)歷降水開(kāi)挖路徑與僅經(jīng)歷開(kāi)挖路徑的土體相比明顯呈現(xiàn)超固結(jié)土的性質(zhì)。2.2技術(shù)介紹2.2.1超深基坑開(kāi)挖中的土力學(xué)問(wèn)題考慮土體應(yīng)力路徑下的強(qiáng)度指標(biāo)選取采用不同的試驗(yàn)方法，可得出截然不同的土體抗剪強(qiáng)度參數(shù)?！督ㄖ鼗A(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：對(duì)于飽和黏性土應(yīng)采用在土的有效自重應(yīng)力下預(yù)固結(jié)的三軸不固結(jié)不排水試驗(yàn)確定抗剪強(qiáng)度指標(biāo)?！稁r土工程勘察規(guī)范》中則沒(méi)有明確采用何種參數(shù)，但規(guī)定土的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)方法應(yīng)與基坑工程設(shè)計(jì)要求一致，符合設(shè)計(jì)采用的標(biāo)準(zhǔn)。建設(shè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》采用三軸固結(jié)不排水試驗(yàn)強(qiáng)度指標(biāo)，且當(dāng)?shù)赜锌煽拷?jīng)驗(yàn)時(shí)允許采用直剪試驗(yàn)強(qiáng)度指標(biāo)。冶金部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，采用水土分算時(shí)應(yīng)選取有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)，也可采用三軸固結(jié)不排水試驗(yàn)強(qiáng)度指標(biāo)；采用水土合算時(shí)應(yīng)選取三軸固結(jié)不排水試驗(yàn)強(qiáng)度指標(biāo)，并應(yīng)乘以0.7的折減系數(shù)。上海市工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：當(dāng)采用水土分算時(shí)，取三軸固結(jié)不排水試驗(yàn)或直剪固快試驗(yàn)的峰值；當(dāng)采用水土合算時(shí)，取直剪固快試驗(yàn)的峰值。2.2技術(shù)介紹2.2.1超深基坑開(kāi)挖中的土力學(xué)問(wèn)題考慮土體應(yīng)力路徑下的強(qiáng)度指標(biāo)選取基坑工程設(shè)計(jì)時(shí)，土的抗剪強(qiáng)度的試驗(yàn)方法不宜采用直剪試驗(yàn)。在計(jì)算主動(dòng)區(qū)土壓力時(shí)采用固結(jié)不排水試驗(yàn)強(qiáng)度指標(biāo)是比較合理的。被動(dòng)區(qū)土體的強(qiáng)度指標(biāo)一般也采用固結(jié)不排水剪強(qiáng)度指標(biāo)。對(duì)于砂土和碎石土，計(jì)算支擋結(jié)構(gòu)物上的主、被動(dòng)土壓力時(shí)應(yīng)當(dāng)使用土的有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)。對(duì)于飽和黏性土，在計(jì)算和分析中一般使用總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)，如固結(jié)不排水(CU)和不固結(jié)不排水(UU)試驗(yàn)的強(qiáng)度指標(biāo)等。2.2技術(shù)介紹2.2.1超深基坑開(kāi)挖中的土力學(xué)問(wèn)題基坑降水工程需要達(dá)到目的1）疏干基坑內(nèi)儲(chǔ)水，創(chuàng)造干式開(kāi)挖作業(yè)條件；2）降低坑底承壓含水層水頭，防止突涌發(fā)生，避免滲流破壞；3）控制降水引起的地面沉降，避免較大差異沉降；4）控制降水對(duì)坑內(nèi)梁、柱等圍護(hù)、支護(hù)結(jié)構(gòu)體的影響。2.2技術(shù)介紹2.2.2超深基坑降水設(shè)計(jì)與施工技術(shù)需要制定科學(xué)合理的基坑降水方案2.2技術(shù)介紹2.2.2超深基坑降水設(shè)計(jì)與施工技術(shù)科學(xué)合理的基坑降水方案疏干井設(shè)計(jì)減壓井設(shè)計(jì)地面沉降計(jì)算所需資料基本水文地質(zhì)資料：含水層厚度H；含水層的滲透系數(shù)K；影響半徑R；含水層的補(bǔ)給條件；地下水流動(dòng)方向；水力梯度；等等基坑工程平面位置以及周邊環(huán)境資料2.2技術(shù)介紹2.2.2超深基坑降水設(shè)計(jì)與施工技術(shù)基坑工程施工環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜基坑深度越來(lái)越大環(huán)境保護(hù)要求越來(lái)越高深基坑降水工程中含水層之間的水力聯(lián)系是一個(gè)非常重要的因素。水力聯(lián)系較小，潛水層疏干對(duì)承壓含水層幾乎沒(méi)有降壓效果，需要對(duì)承壓含水層設(shè)置減壓井降水，增加工程造價(jià)。水力聯(lián)系較大，當(dāng)潛水層疏干后承壓含水層水位已經(jīng)滿(mǎn)足抗突涌穩(wěn)定驗(yàn)算要求，不需要對(duì)承壓含水層進(jìn)行減壓措施，不需要設(shè)置止水帷幕。2.2技術(shù)介紹2.2.2超深基坑降水設(shè)計(jì)與施工技術(shù)井流降水按照“分層降水、按需降水、動(dòng)態(tài)調(diào)整”的原則?；毓嗑畬?duì)地面沉降有很好的控制效果?？上仍O(shè)置最上層水平支撐，然后開(kāi)始進(jìn)行坑內(nèi)降水；宜采用分層、分段降水與分層、分段挖土的施工方法以減小降水引起的變形。2.2技術(shù)介紹2.2.2超深基坑降水設(shè)計(jì)與施工技術(shù)進(jìn)行超深基坑承壓含水層的降壓設(shè)計(jì)應(yīng)考慮疏干對(duì)承壓含水層水頭的影響的有利作用。分析降壓對(duì)環(huán)境的影響（地面沉降）時(shí)，必須考慮疏干井疏干降水運(yùn)行對(duì)承壓含水層的水頭有顯著降低作用帶來(lái)的地面沉降。工程施工中可根據(jù)場(chǎng)地地下水分布特點(diǎn)、基坑開(kāi)挖深度及承壓水控制要求，制定承壓水的控制策略。可采用基坑分塊開(kāi)挖至設(shè)計(jì)坑底標(biāo)高、分塊打設(shè)基礎(chǔ)的方案，減少基坑開(kāi)挖到底后的突涌風(fēng)險(xiǎn)。2.2技術(shù)介紹2.2.3超深基坑工程地下連續(xù)墻施工技術(shù)地下連續(xù)墻是一種較為先進(jìn)的地下工程結(jié)構(gòu)形式和施工工藝。在泥漿護(hù)壁的情況下，開(kāi)挖一條狹長(zhǎng)的深槽，在槽內(nèi)放置鋼筋籠，并澆灌水下混凝土，筑成一段鋼筋混凝土墻段。將若干墻段連接成整體形成一條連續(xù)的地下墻體。地下連續(xù)墻可供截水防滲或擋土承重之用。由于地下連續(xù)墻的造價(jià)較高，因此，選用需經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后才可決定采用。2.2技術(shù)介紹以下幾種情況宜采用地下連續(xù)墻：1）處于軟弱地基的深大基坑，周?chē)钟忻芗慕ㄖ夯蛑匾牡叵鹿芫€，對(duì)周?chē)孛娉两岛臀灰浦涤袊?yán)格限制的地下工程。2）既作為土方開(kāi)挖時(shí)的臨時(shí)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，又可作為主體結(jié)構(gòu)的一部分的地下工程。3）采用逆作法施工，地下連續(xù)墻同時(shí)為擋土結(jié)構(gòu)、地下室外墻、地面高層房屋基礎(chǔ)的工程。2.2.3超深基坑工程地下連續(xù)墻施工技術(shù)2.2技術(shù)介紹2.2.3超深基坑工程地下連續(xù)墻施工技術(shù)地下連續(xù)墻施工：1.導(dǎo)墻施工導(dǎo)墻是地下連續(xù)墻挖槽前沿兩側(cè)構(gòu)筑的臨時(shí)構(gòu)筑物?？煽刂频叵逻B續(xù)墻施工精度，具有擋土作用和維持穩(wěn)定液面的作用，同時(shí)還可以作為重物支承臺(tái)。導(dǎo)墻的施工順序：測(cè)量定位—挖槽—綁扎鋼筋—支模板及對(duì)撐—澆筑混凝土—拆模加橫撐—墻兩側(cè)回填土夯實(shí)。2.2技術(shù)介紹2.2.3超深基坑工程地下連續(xù)墻施工技術(shù)地下連續(xù)墻施工：2.泥漿除了護(hù)壁之外，泥漿還有攜帶泥渣、冷卻和潤(rùn)滑挖槽機(jī)械等作用。泥漿必須有適當(dāng)?shù)谋戎?，良好的流?dòng)性和形成泥皮的性質(zhì)。施工過(guò)程中應(yīng)對(duì)泥漿的技術(shù)性能進(jìn)行檢查。泥漿經(jīng)適當(dāng)處理后可重復(fù)使用或廢棄。2.2技術(shù)介紹2.2.3超深基坑工程地下連續(xù)墻施工技術(shù)地下連續(xù)墻施工：3.成槽成槽是地下連續(xù)墻施工中決定墻體施工進(jìn)度和質(zhì)量的關(guān)鍵工序。挖槽時(shí)要加強(qiáng)觀測(cè)，重點(diǎn)應(yīng)注意控制挖槽的垂直度、傾斜度和深度，要采取措施防止槽壁塌方。成槽時(shí)，應(yīng)采用合理的挖槽速度，挖槽時(shí)要求連續(xù)作業(yè)。挖掘過(guò)程中保持泥漿液面不低于導(dǎo)墻頂面規(guī)定的高度。2.2技術(shù)介紹2.2.3超深基坑工程地下連續(xù)墻施工技術(shù)地下連續(xù)墻施工：4.鋼筋籠加工與吊放鋼筋籠的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)單元段的長(zhǎng)度、墻段的接頭型式和起重設(shè)備能力等因素確定。制作鋼筋籠時(shí)，要預(yù)先確定澆筑混凝土用的導(dǎo)管的位置，除考慮設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)要求外，尚應(yīng)考慮吊裝的受力要求。吊裝鋼筋籠前，應(yīng)對(duì)挖槽質(zhì)量和鋼筋籠質(zhì)量進(jìn)行全面檢查，符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)后才可吊鋼筋籠入槽。2.2技術(shù)介紹2.2.3超深基坑工程地下連續(xù)墻施工技術(shù)地下連續(xù)墻施工：5.水下混凝土灌注混凝土澆注是地下連續(xù)墻施工中的重要質(zhì)量控制點(diǎn)。地下連續(xù)墻的混凝土澆注應(yīng)符合一般水下混凝土澆注要求。施工中，混凝土配合比的設(shè)計(jì)應(yīng)比其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)提高一級(jí)?；炷翝沧⒏叨纫话阋烁叱鰤斣O(shè)計(jì)標(biāo)高0.5-0.8m，保證鑿除廢漿層后，墻頂標(biāo)高應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。2.2技術(shù)介紹2.2.3超深基坑工程地下連續(xù)墻施工技術(shù)地下連續(xù)墻施工：6.地連墻后壓漿工藝施工地連墻后壓漿法施工，可減小地連墻的沉降從而保證墻的承載力。后壓漿法將壓漿管與鋼筋籠焊接插入墻槽底，混凝土澆注后一定時(shí)間內(nèi)將水泥漿注入壓漿管，水泥漿液與墻底沉渣及加固土體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后固化，在墻底部形成水泥結(jié)石，墻底端受力面積增大起到擴(kuò)底效應(yīng)，增加墻底端阻力。2.3工程應(yīng)用-天津站交通樞紐工程后廣場(chǎng)工程2.3.1工程簡(jiǎn)介天津交通樞紐工程是集普通鐵路、京津城際高速鐵路、城市軌道交通、公交和周邊市政道路于一體的特大型綜合項(xiàng)目。以天津站前后廣場(chǎng)為核心，集中在東至李公樓立交橋，西至五經(jīng)路，南至海河，北至新開(kāi)路區(qū)域范圍內(nèi)，總占地面積為94.46萬(wàn)平方米。天津站交通樞紐工程平面位置圖天津站交通樞紐工程軌道換乘中心剖面圖2.3工程應(yīng)用-天津站交通樞紐工程后廣場(chǎng)工程2.3.1工程簡(jiǎn)介天津站交通樞紐工程軌道換乘中心各層平面圖地下一層地下二層地下三層地下四層2.3工程應(yīng)用-天津站交通樞紐工程后廣場(chǎng)工程2.3.1工程簡(jiǎn)介天津站交通樞紐工程Ⅰ標(biāo)段長(zhǎng)264m，寬73～105m，占地面積23500m2，建筑面積70000m2，為地下3層結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)總高度為20.84m。工程豎向支撐結(jié)構(gòu)采用207根鉆孔灌注樁和207根鋼管混凝土柱，為單樁單柱體系。基坑四周是采用結(jié)構(gòu)和圍護(hù)二合一的鋼筋混凝土地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)體系，工程采用蓋挖逆作法工藝施工，基坑開(kāi)挖深度25m，共需挖土超過(guò)60萬(wàn)立方米，是國(guó)內(nèi)罕見(jiàn)的大型地下工程。針對(duì)車(chē)站抗浮問(wèn)題，本工程采取主體結(jié)構(gòu)下設(shè)抗拔樁措施。2.3工程應(yīng)用-天津站交通樞紐工程后廣場(chǎng)工程2.3.2巖土工程條件場(chǎng)地地處燕山山地向?yàn)I海平原過(guò)渡地帶，從10萬(wàn)年前至今的期間內(nèi)，曾有三次海進(jìn)和海退，最后一次海退距今約5000年左右，歷次海進(jìn)海退形成海、陸相層往往交互出現(xiàn)的地質(zhì)特征。天津市第四系地層分布廣，厚度大，市區(qū)及郊區(qū)大部分面積為全新世地層。場(chǎng)地巖性主要為淤泥質(zhì)土、黏性土、粉土、粉砂及細(xì)砂。2.3工程應(yīng)用-天津站交通樞紐工程后廣場(chǎng)工程2.3.3水文地質(zhì)概況勘察結(jié)果顯示，在約100m勘察深度范圍內(nèi)主要有一個(gè)潛水層與四個(gè)承壓含水層組成。第一含水層組（潛水），地下埋藏較淺，地下水位埋深1.900～1.968m（標(biāo)高為0.704～0.824m），含水層巖性為砂質(zhì)粉土、黏質(zhì)粉土③2、砂質(zhì)粉土、黏質(zhì)粉土④2層，含水層平均厚度7.00m，層底標(biāo)高為-12.43～-9.09m，其下伏地層粉質(zhì)黏土⑥1層為相對(duì)隔水層。第二含水層組（微承壓水）地下水埋深2.79～2.839m（標(biāo)高為-0.122～-0.118m），含水層巖性為⑦4粉砂層，含水層平均厚度5.00m，層底標(biāo)高為-29.68～-26.70m，下伏地層粉質(zhì)黏土⑧3、⑨1層為相對(duì)隔水層。第三含水層組（微承壓水），地下水埋深3.073～3.38m（標(biāo)高為-0.710～-0.433m），含水層巖性為⑨21砂質(zhì)粉土、黏質(zhì)粉土層，含水層平均厚度2.00m，層底標(biāo)高為-46.65～-44.39m，下伏地層粉質(zhì)黏土⑩1、111層為隔水層。第四含水層組（微承壓水），地下水埋深12.245～12.355m（標(biāo)高為-9.622～-9.50m），含水層巖性為114粉砂層，含水層平均厚度4.00m，層底標(biāo)高為-67.11～

-66.05m，主要接受側(cè)向徑流補(bǔ)給及越流補(bǔ)給，排泄以相對(duì)含水層中的徑流形式為主，同時(shí)以滲透方式補(bǔ)給深層地下水。2.3工程應(yīng)用-天津站交通樞紐工程后廣場(chǎng)工程2.3.4施工中面臨的主要巖土工程問(wèn)題本工程屬于軟土地區(qū)超深、超大、多跨大面積蓋挖逆作基坑工程，在國(guó)內(nèi)尚無(wú)可供借鑒的經(jīng)驗(yàn)，在施工中將面臨多項(xiàng)技術(shù)難題。2.3工程應(yīng)用-天津站交通樞紐工程后廣場(chǎng)工程2.3.4施工中面臨的主要巖土工程問(wèn)題天津站交通樞紐工程具有工程規(guī)模巨大、環(huán)境條件復(fù)雜、施工要求較高等特點(diǎn)。場(chǎng)區(qū)內(nèi)淺部粉土或砂土層中的地下水具有微承壓性，深部影響范圍內(nèi)存在承壓水頭較高的承壓含水層。容易出現(xiàn)因流砂、管涌、坑底失穩(wěn)、坑壁坍塌等而引起重大工程事故。降壓方式的選?。蝗跬杆畬痈魉牡刭|(zhì)參數(shù)及參數(shù)對(duì)沉降的影響關(guān)系分析；超深開(kāi)挖降水和深層承壓水降壓對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的影響及控制措施；難題一超深大面積復(fù)雜地下工程基坑深層地下承壓水引發(fā)的工程問(wèn)題2.3工程應(yīng)用-天津站交通樞紐工程后廣場(chǎng)工程2.3.4施工中面臨的主要巖土工程問(wèn)題首次超深、超厚地下連續(xù)墻成槽開(kāi)挖在天津這樣復(fù)雜的軟土地層中施工。保證槽壁穩(wěn)定，制備適合地質(zhì)特性的泥漿和采用可靠的技術(shù)參數(shù)；選擇適用的挖槽機(jī)械；鋼筋籠制作、起吊設(shè)備選擇、起吊專(zhuān)項(xiàng)技術(shù)方案確定以及如何使幅段接頭處既能滿(mǎn)足變形和抗?jié)B要求又能滿(mǎn)足施工工藝的需要。難題二工程的難點(diǎn)和亟待解決的問(wèn)題2.3工程應(yīng)用-天津站交通樞紐工程后廣場(chǎng)工程2.3.4施工中面臨的主要巖土工程問(wèn)題超深超大的灌注樁直徑2.2m、孔深87m，在天津地區(qū)尚無(wú)施工實(shí)例。灌注樁施工遇到了極大的技術(shù)挑戰(zhàn)：如何保證灌注樁的平面定位和垂直度控制；如何根據(jù)地質(zhì)情況控制鉆機(jī)鉆進(jìn)速度；如何進(jìn)行超深孔的清渣、清孔；如何對(duì)護(hù)壁泥漿的制備及技術(shù)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。難題三成樁質(zhì)量控制的關(guān)鍵2.3工程應(yīng)用-天津站交通樞紐工程后廣場(chǎng)工程2.3.5技術(shù)應(yīng)用情況2.3.5.1抽水試驗(yàn)分析及參數(shù)反演類(lèi)似天津站交通樞紐這樣的軟土地區(qū)超大型深基坑工程的地下水系統(tǒng)研究尚屬空白。

為滿(mǎn)足施工作業(yè)要求、保證抗突涌穩(wěn)定安全、避免滲流破壞、減少對(duì)結(jié)構(gòu)影響和保護(hù)環(huán)境，進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)抽水試驗(yàn)。抽水試驗(yàn)流程圖2.3工程應(yīng)用-天津站交通樞紐工程后廣場(chǎng)工程2.3.5技術(shù)應(yīng)用情況2.3.5.1抽水試驗(yàn)分析及參數(shù)反演（a）泥漿池開(kāi)挖（b）儀器安裝孔施工（c）橋式濾水管（d）包裹濾網(wǎng)（e）井管（f）井管焊接（g）孔隙水壓力計(jì)安裝（h）分層沉降的安裝導(dǎo)管和磁力環(huán)（i）空壓機(jī)洗井（j）化學(xué)洗井抽水試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)圖片資料abcdefghij2.3工程應(yīng)用-天津站交通樞紐工程后廣場(chǎng)工程2.3.5技術(shù)應(yīng)用情況利用現(xiàn)場(chǎng)抽水試驗(yàn)初步得到相應(yīng)含水層的水文地質(zhì)參數(shù)值，將該值作為反演分析的初始值開(kāi)始迭代循環(huán)，最終得到天津站地下潛水層和三組承壓含水層的水文地質(zhì)參數(shù)值，包括滲透系數(shù)K、彈性釋水系數(shù)Ss或給水度Sy。匯總結(jié)果如表所示。該值不僅應(yīng)用于天津站交通樞紐工程，同時(shí)也可供將來(lái)天津市類(lèi)似工程參考。2.3.5.1抽水試驗(yàn)分析及參數(shù)反演含水層參數(shù)取值范圍潛水層K（m/d）0.1～0.6Sy0.02～0.08第一組K（m/d）2.0～10.5承壓層Ss5E-05～3E-04第二組K（m/d）0.3～1.5承壓層Ss4E-05～5E-04第三組K（m/d）0.5～2.5承壓層Ss1.76E-032.3工程應(yīng)用-天津站交通樞紐工程后廣場(chǎng)工程2.3.5技術(shù)應(yīng)用情況2.3.5.2天津站交通樞紐工程后廣場(chǎng)Ⅰ標(biāo)段的降水分析及應(yīng)用天津站交通樞紐工程后廣場(chǎng)Ⅰ標(biāo)段基坑地下連續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻底標(biāo)高分三段：-40.5m（綠色）、-45.5m（品紅色）、-49.9m（紅色）。墻底標(biāo)高達(dá)-40.5m和-45.5m處未完全截?cái)嗟诙袎汉畬?，坑?nèi)減壓井抽水時(shí)會(huì)有坑外水流補(bǔ)給。計(jì)算區(qū)域設(shè)為900m×700m，中心300m×100m基坑開(kāi)挖區(qū)域加密平面視圖及井位布置如圖：數(shù)值模型平面視圖及潛水層井位布置第二承壓含水層減壓井井位布置第三承壓含水層減壓井加10眼應(yīng)急備用井井位布置2.3工程應(yīng)用-天津站交通樞紐工程后廣場(chǎng)工程2.3.5技術(shù)應(yīng)用情況2.3.5.2天津站交通樞紐工程后廣場(chǎng)Ⅰ標(biāo)段的降水分析及應(yīng)用根據(jù)抽水試驗(yàn)結(jié)果提供的初值，應(yīng)用數(shù)值計(jì)算方法反演優(yōu)化后，模型中水文地質(zhì)參數(shù)設(shè)定值如表所示：含水層類(lèi)型Kh（m/d）Kv（m/d）S潛水層0.53280.66240.091第一承壓含水層8.7846.480.00014弱透水層0.022320.0427680.000986第二承壓含水層0.920160.80640.000148弱透水層0.02780.0436320.00144第三承壓含水層4.14726.06240.000019弱透水層0.0384480.050.001數(shù)值模型各層水文地質(zhì)參數(shù)2.3工程應(yīng)用-天津站交通樞紐工程后廣場(chǎng)工程2.3.5技術(shù)應(yīng)用情況2.3.5.2天津站交通樞紐工程后廣場(chǎng)Ⅰ標(biāo)段的降水分析及應(yīng)用根據(jù)承壓水的水位狀態(tài)，靜止水位在地下13.0m左右，工程施工到第二道底板之前不需要降承壓水。第三道底板開(kāi)挖挖土施工時(shí)，基坑開(kāi)挖深度達(dá)25.80m左右，要求水位控制在地下14.80m左右。以坑內(nèi)J2、J3、J9、J10、J15、J16、J18抽水，預(yù)測(cè)基坑內(nèi)承壓水水位埋深14.8m以下，滿(mǎn)足基坑安全。疏干井井位布置圖減壓井井位布置圖2.3工程應(yīng)用-天津站交通樞紐工程后廣場(chǎng)工程2.3.5技術(shù)應(yīng)用情況2.3.5.2天津站交通樞紐工程后廣場(chǎng)Ⅰ標(biāo)段的降水分析及應(yīng)用序號(hào)結(jié)構(gòu)板層開(kāi)挖深度水位控制深度是否降承壓水?dāng)M開(kāi)啟井?dāng)?shù)1頂板3.50/否/2第一道中板10.00/否/3第二道中板16.60/否/4大底板25.80-14.8是7口53號(hào)線及與2、9號(hào)線交叉換乘、聯(lián)絡(luò)通道處28.00-18.5是11口6電梯井29.00-20.9是15口減壓井運(yùn)行方案2.3工程應(yīng)用-天津站交通樞紐工程后廣場(chǎng)工程2.3.5技術(shù)應(yīng)用情況2.3.5.3超深基坑施工環(huán)境與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定基準(zhǔn)建議1.地表沉降控制基準(zhǔn)的確定本示范工程周邊大樓一般為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，為保證建筑物不出現(xiàn)裂縫，其容許傾斜取為ξ=0.2%。根據(jù)該工程地表沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析計(jì)算得Smax=31.2～44.1mm。根據(jù)管線在地層沉降時(shí)產(chǎn)生的變形應(yīng)小于（或等于）其允許應(yīng)力的相應(yīng)變形范圍，并按管線走向垂直于地下工程縱向考慮，計(jì)算，Smax=31.9～35.7mm。與上海、深圳兩地較近似，同類(lèi)情況（一級(jí)）的工程在上海的沉降控制標(biāo)準(zhǔn)為30mm，因此，天津可以參照取地表沉降控制基準(zhǔn)值為30mm。根據(jù)上述三種情況，對(duì)天津超深基坑施工的地表沉降控制基準(zhǔn)值建議是30～35mm。

2.3工程應(yīng)用-天津站交通樞紐工程后廣場(chǎng)工程2.3.5技術(shù)應(yīng)用情況2.3.5.3超深基坑施工環(huán)境與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定基準(zhǔn)建議2.圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形控制基準(zhǔn)值的確定參照上海與深圳兩地標(biāo)準(zhǔn)及計(jì)算方法，天津站深基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形控制基準(zhǔn)值可以考慮為60～75mm。參照數(shù)值計(jì)算結(jié)果提出控制的變形量為基坑開(kāi)挖深度的0.4%。取安全系數(shù)為1.5，則根據(jù)數(shù)值分析提出的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形控制基準(zhǔn)為0.0027H。通過(guò)上述兩種情況的確定，提出的圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形控制基準(zhǔn)值為60～75mm2.3工程應(yīng)用-天津站交通樞紐工程后廣場(chǎng)工程2.3.5技術(shù)應(yīng)用情況2.3.5.3超深基坑施工環(huán)境與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定基準(zhǔn)建議3.支撐內(nèi)力與土壓力控制基準(zhǔn)值的確定參照現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范和規(guī)程，采用工程類(lèi)比法，提出天津站基坑工程控制基準(zhǔn)如下：（1）天津超深基坑施工過(guò)程中的地表沉降控制基準(zhǔn)值建議為30～35mm;（2）天津超深基坑施工過(guò)程中的圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形控制基準(zhǔn)值建議為60～75mm;（3）天津超深基坑施工過(guò)程中的支撐內(nèi)力控制基準(zhǔn)值建議為8000kN;（4）天津超深基坑施工中的土壓力控制基準(zhǔn)值建議為0.6f～0.7f（f為荷載設(shè)計(jì)值）。2.3工程應(yīng)用-天津站交通樞紐工程后廣場(chǎng)工程2.3.5技術(shù)應(yīng)用情況2.3.5.4超深、超厚地下連續(xù)墻施工技術(shù)應(yīng)用本示范工程采用蓋挖逆作法施工，工程中難點(diǎn)在于地下連續(xù)墻深度厚度大，“＋”字鋼板接頭施工復(fù)雜以及鋼筋籠重量大。

施工中采用高分子無(wú)固相泥漿來(lái)維護(hù)槽壁穩(wěn)定，利用具有糾偏裝置的真砂液壓抓斗，配備具有豐富施工經(jīng)驗(yàn)的操作手來(lái)施工。真砂液壓抓斗機(jī)具設(shè)備2.3工程應(yīng)用-天津站交通樞紐工程后廣場(chǎng)工程2.3.5技術(shù)應(yīng)用情況2.3.5.4超深、超厚地下連續(xù)墻施工技術(shù)應(yīng)用1.導(dǎo)墻施工在地下連續(xù)墻導(dǎo)墻施工時(shí)，將各類(lèi)已切改完畢且已報(bào)廢的管線全部封堵，對(duì)于管徑小于400mm的雨水、污水管直接用混凝土封堵；管徑大于400mm的雨水、污水管先管內(nèi)砌磚再掛鋼筋網(wǎng)，用混凝土封堵。導(dǎo)墻采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。由于施工沿線地表土質(zhì)較雜并有路面及臨近建筑物，所以為保證導(dǎo)墻穩(wěn)定以及有足夠的承載力，并能抵抗泥漿面起落的沖刷，截面形狀采用“］［”型。管線的封堵圖2.3工程應(yīng)用-天津站交通樞紐工程后廣場(chǎng)工程2.3.5技術(shù)應(yīng)用情況2.3.5.4超深、超厚地下連續(xù)墻施工技術(shù)應(yīng)用1.導(dǎo)墻施工導(dǎo)墻的施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)①導(dǎo)墻為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土強(qiáng)度C15，鋼筋保護(hù)層35mm;③導(dǎo)墻與地連墻縱軸線距離允許偏差為10mm;②相對(duì)應(yīng)導(dǎo)墻兩側(cè)高程基本相等;④內(nèi)、外導(dǎo)墻間距允許偏差5mm;⑤導(dǎo)墻內(nèi)壁垂直度<1/500，內(nèi)部不平整度應(yīng)小于3mm;⑥導(dǎo)墻拆摸后在內(nèi)、外導(dǎo)墻之間及時(shí)架設(shè)支撐和回填土，以防止導(dǎo)墻發(fā)生位移現(xiàn)象。2.3工程應(yīng)用-天津站交通樞紐工程后廣場(chǎng)工程2.3.5技術(shù)應(yīng)用情況2.3.5.4超深、超厚地下連續(xù)墻施工技術(shù)應(yīng)用1.導(dǎo)墻施工為保證混凝土澆注質(zhì)量，施工中采用高分子無(wú)固相泥漿，該泥漿具有利于鉆渣快速沉淀，不污染環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)。要求達(dá)到的泥漿性能指標(biāo)及其測(cè)定方法如表序號(hào)項(xiàng)目性能指標(biāo)檢驗(yàn)方法1比重1.01～1.05比重稱(chēng)2粘度20～30S漏斗粘度計(jì)500ml/700ml3PH值7～9PH試紙4含砂量<4%含砂量測(cè)定儀2.3工程應(yīng)用-天津站交通樞紐工程后廣場(chǎng)工程2.3.5技術(shù)應(yīng)用情況2.3.5.4超深、超厚地下連續(xù)墻施工技術(shù)應(yīng)用2.成槽施工地下連續(xù)墻成槽施工中抓槽順序：先抓兩側(cè)的一期槽段，再施工中間的二期槽段。每一槽段都采用三抓成槽的方法，三抓的先后順序按圖中的數(shù)字編號(hào)順序。采用日本KODEN公司的DM-684型超聲波測(cè)井儀在槽段內(nèi)左右位置上分別掃描槽壁壁面，掃描記錄中壁面最大凸出量或凹進(jìn)量（以導(dǎo)墻面為掃描基準(zhǔn)面）與槽段深度之比即為壁面垂直度。2.3工程應(yīng)用-天津站交通樞紐工程后廣場(chǎng)工程2.3.5技術(shù)應(yīng)用情況2.3.5.4超深、超厚地下連續(xù)墻施工技術(shù)應(yīng)用3.鋼筋籠吊裝吊點(diǎn)與吊車(chē)布置圖鋼筋籠吊裝2.3工程應(yīng)用-天津站交通樞紐工程后廣場(chǎng)工程2.3.5技術(shù)應(yīng)用情況2.3.5.4超深、超厚地下連續(xù)墻施工技術(shù)應(yīng)用4.灌注混凝土混凝土澆注是地下連續(xù)墻施工中的重要質(zhì)量控制點(diǎn)。（1）對(duì)混凝土的技術(shù)要求：粗骨料（碎石）最大粒徑不得大于25mm，坍落度18～22cm，擴(kuò)散度為34cm～40cm，采用普通硅酸鹽水泥。（2）吊裝鋼筋籠后立即灌注混凝土，導(dǎo)管下口與槽底距離一般不大于35cm。混凝土面上升速度不小于2m/h，直到灌注到墻頂設(shè)計(jì)標(biāo)高以上50cm左右。（3）設(shè)專(zhuān)人經(jīng)常測(cè)定混凝土面高度，并記錄混凝土灌注量。（4）混凝土必須連續(xù)灌注，不得中斷。（5）地下連續(xù)墻頂部浮漿層控制采取以下四個(gè)方面的措施：1）根據(jù)實(shí)際槽深計(jì)算混凝土方量；2）用測(cè)繩量測(cè)混凝土面深度；3）到上部時(shí)，可用鋼筋標(biāo)出尺寸，向下探測(cè)混凝土面層；4）施工時(shí)及時(shí)抽泥漿，以防止泥漿外流。2.3工程應(yīng)用-天津站交通樞紐工程后廣場(chǎng)工程2.3.5技術(shù)應(yīng)用情況2.3.5.4超深、超厚地下連續(xù)墻施工技術(shù)應(yīng)用4.灌注混凝土（6）導(dǎo)管布置方法（7）導(dǎo)管拆除時(shí)繪制混凝土澆注圖進(jìn)行指導(dǎo)。（8）清槽方法及混凝土灌注注意事項(xiàng)成槽后沉淀30min，然后用抓斗直接撈渣清淤?；炷凉嘧㈥P(guān)鍵在于首澆灌，要保證100%成功率。2.3工程應(yīng)用-天津站交通樞紐工程后廣場(chǎng)工程2.3.5技術(shù)應(yīng)用情況2.3.5.4超深、超厚地下連續(xù)墻施工技術(shù)應(yīng)用5.地下連續(xù)墻接頭施工接頭鋼板加工：接頭鋼板加工在鋼構(gòu)件廠內(nèi)完成，鋼板下料切割采用軌道式火焰切割機(jī)，＋字接頭鋼板的連接采用機(jī)械半自動(dòng)焊接。接頭鋼板與鋼筋籠的連接：主筋鋪筋完成后，將鋼板在鋼筋加工平臺(tái)上定位，然后將接頭鋼板與箍筋及連接鋼筋焊接。接頭鋼板安裝：將焊接在一起的鋼筋籠和接頭鋼板同時(shí)下入槽孔。在接頭鋼板安裝完成后，在十字接頭鋼板兩側(cè)安裝鋼制接頭箱，頂住接頭鋼板外側(cè)?；炷翝沧⑼瓿刹⒕哂幸欢◤?qiáng)度后利用400t液壓千斤頂將接頭箱拔出。刷接頭。素混凝土地下連續(xù)墻的深度為53m，不宜采用接頭管進(jìn)行施工，所以擬采用少量配筋的預(yù)制鋼筋混凝土接頭。預(yù)制接頭不能重復(fù)使用。2.3工程應(yīng)用-天津站交通樞紐工程后廣場(chǎng)工程2.3.5技術(shù)應(yīng)用情況2.3.5.4超深、超厚地下連續(xù)墻施工技術(shù)應(yīng)用6.地下連續(xù)墻質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)序號(hào)項(xiàng)目允許偏差（mm）檢驗(yàn)方法1全長(zhǎng)范圍內(nèi)高差<10水準(zhǔn)儀2局部高差<5水準(zhǔn)儀3軸線偏差0～+30經(jīng)緯儀4豎墻內(nèi)寬+30～50鋼尺導(dǎo)墻質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)表泥漿質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)表序號(hào)項(xiàng)目性能指標(biāo)檢驗(yàn)方法1比重1.01～1.05泥漿比重稱(chēng)2粘度（s）20～30500/700毫升漏斗法3PH值7～9PH試紙4含砂率<4%量筒法2.3工程應(yīng)用-天津站交通樞紐工程后廣場(chǎng)工程2.3.5技術(shù)應(yīng)用情況2.3.5.4超深、超厚地下連續(xù)墻施工技術(shù)應(yīng)用6.地下連續(xù)墻質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)成槽允許偏差表項(xiàng)目允許偏差檢查頻率檢查方法范圍點(diǎn)數(shù)成槽垂直度液壓抓斗法1/300每幅3線每線每m一個(gè)點(diǎn)測(cè)斜儀接頭相鄰兩槽段的中心線0～+50mm，并不能影響內(nèi)部限界挖槽深度掃孔后不小于設(shè)計(jì)深度測(cè)探吊線清孔及槽底淤泥厚度（mm）1002.3工程應(yīng)用-天津站交通樞紐工程后廣場(chǎng)工程2.3.5技術(shù)應(yīng)用情況2.3.5.4超深、超厚地下連續(xù)墻施工技術(shù)應(yīng)用6.地下連續(xù)墻質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)槽段開(kāi)挖后的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)表序號(hào)項(xiàng)目質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)1垂直度（‰）≤3‰2槽深（mm）不小于設(shè)計(jì)深度3槽寬（mm）0～＋504沉渣厚度（mm）≤100鋼筋籠制作允許偏差表項(xiàng)目偏差檢查方法鋼筋籠長(zhǎng)度（mm）±50鋼尺量，每片鋼筋網(wǎng)檢查上中下三處鋼筋籠寬度（mm）±20鋼筋籠厚度（mm）0~10主筋間距（mm）±10任取一斷面，連續(xù)量取間距，取平均值作為一點(diǎn)每片鋼筋網(wǎng)上測(cè)四點(diǎn)分布筋間距（mm）±20預(yù)埋件中心位置（mm）±10抽查接駁器標(biāo)高（mm）±10水準(zhǔn)儀全數(shù)檢查2.3工程應(yīng)用-天津站交通樞紐工程后廣場(chǎng)工程2.3.5技術(shù)應(yīng)用情況2.3.5.4超深、超厚地下連續(xù)墻施工技術(shù)應(yīng)用6.地下連續(xù)墻質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)地下連續(xù)墻各部位允許偏差表項(xiàng)目序號(hào)檢查項(xiàng)目允許偏差或允許值檢查方法單位數(shù)量主控項(xiàng)目1墻體強(qiáng)度及抗?jié)B壓力設(shè)計(jì)要求檢查件記錄或取芯試壓2垂直度3‰測(cè)聲波測(cè)槽儀或成槽機(jī)上的檢測(cè)系統(tǒng)一般項(xiàng)目1導(dǎo)墻尺寸寬度墻面平整度導(dǎo)墻平面位置mmmmmmW+40<5±10用鋼尺量：W為地下墻設(shè)計(jì)厚度用鋼尺量用鋼尺量2沉渣厚度mm≤100重錘測(cè)或沉積物測(cè)定儀器3槽深mm+100重錘測(cè)4混凝土坍落度mm180～220坍落度測(cè)定儀5鋼筋籠尺寸見(jiàn)相應(yīng)規(guī)范見(jiàn)相應(yīng)規(guī)范6地下墻表面平整度mm<30此為均勻粘土層，松散及易坍土層由設(shè)計(jì)決定7永久結(jié)構(gòu)時(shí)的預(yù)埋件位置水平向垂直向mmmm≤10≤10用鋼尺量水準(zhǔn)儀2.3工程應(yīng)用-天津站交通樞紐工程后廣場(chǎng)工程2.3.5技術(shù)應(yīng)用情況2.3.5.5永久鋼管柱施工技術(shù)應(yīng)用永久鋼管柱安裝的兩點(diǎn)定位是本工程施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，鋼管柱與中間樁連接時(shí)，混凝土澆筑至樁頂標(biāo)高后繼續(xù)超灌1.5m混凝土。設(shè)計(jì)要求鋼管柱長(zhǎng)度為23.94-29.14m，使用鋼護(hù)筒作為井下施工的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。中間支撐柱鋼管定位方法見(jiàn)圖中間支撐柱鋼管定位方法2.3工程應(yīng)用-天津站交通樞紐工程后廣場(chǎng)工程2.3.5技術(shù)應(yīng)用情況2.3.5.5永久鋼管柱施工技術(shù)應(yīng)用2.護(hù)筒壁厚的確定護(hù)筒長(zhǎng)度：地面以上部分700mm，地面至鋼管柱頂3000mm，鋼管柱全高22640mm，鋼管柱錨深2500mm，定位器錨固150mm，護(hù)筒埋入灌注樁2500mm，全長(zhǎng)31490mm。護(hù)筒直徑：A型樁孔2200mm，護(hù)筒上節(jié)直徑1940mm，l=24000mm，護(hù)筒下節(jié)直徑2140mm，l=7500mm；B型樁孔2000mm，護(hù)筒直徑1940mm，上節(jié)l=24500mm，下節(jié)l=7000mm。考慮