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1、,大型深基坑支护结构和施工新技术,孙汉清 15722971,1,大型深基坑支护结构和施工新技术孙汉清 1572297,1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,2,2,1深基坑工程施工新设备和新工艺,3,1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,1）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,4,1）抓斗式成槽机2）回转式多头钻成槽机 3） 双轮铣削式成槽,31,上海500
2、kV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,5,31上海500kV世博地下变电站1深基坑工程施工新设备和新工,槽壁稳定,粉土、粉砂土等易坍塌土层的技术措施：, “夹心”地下连续墙（水泥土搅拌桩保护槽壁）； 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,6,槽壁稳定粉土、粉砂土等易坍塌土层的技术措施： “夹心”,1）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,7,1）旋挖钻孔灌注
3、桩1 深基坑工程施工新设备和新工艺7,1）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1/41/5）；,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,8,1）旋挖钻孔灌注旋挖成孔：通过桶状斗式钻头回转切削土体。易,2）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,9,2）钻孔咬
4、合灌注桩咬合方法旋挖钻机成孔、全套管成孔等。1,2）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,10,2）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,2）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,11,2）钻孔咬合灌注桩1 深基坑工程施工新设备和新工艺11,2）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4070h；3d强度不大于3MPa；28d强度不小于C15。,配筋灌
5、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,12,2）钻孔咬合灌注桩素桩的混凝土：（超缓凝）配筋灌注桩：素桩混,2）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,13,2）钻孔咬合灌注桩全套管成孔适用：除用于咬合桩外，还可用,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SMW工法（Soil Mixing Wall）搅拌桩施工机械：三轴（四轴或五轴）搅拌桩机械；桩径650100
6、0mm，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,14,三轴液压式1 深基坑工程施工新设备和新工艺14,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1.52.0，砂砾土中为1.22.0。,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 深基坑工程施工新设备和新工艺15,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
7、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,16,高水灰比的必要性？不必要1 深基坑工程施工新设备和新工艺,1）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0.81.0。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0.81.0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,17,1）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.,1.3 型钢水泥土搅拌墙施工工艺1）多轴柱列式水泥
8、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,18,自重下沉1 深基坑工程施工新设备和新工艺18,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12h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12h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,19,型钢插入时间？规范规定：水泥土搅拌后30min内插入；振动插,2）水泥土搅拌连续墙,日本称TRD工法（Trench Cutting Re-mixing Deep
9、 Wall）,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,20,2）水泥土搅拌连续墙日本称TRD工法（Trench Cutt,2）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,21,2）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,2）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,22,2）
10、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,2）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,23,2）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,2.1 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,24,2.1 地下结构的逆作法建造逆作法地下工程由上向下施工的,以主体结构作为“支撑”，刚度大，基坑变形较小；无需
11、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,25,以主体结构作为“支撑”，刚度大，基坑变形较小；2.1 地下,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,26,全逆作法2.1 地下结构的逆作法建造26,2 逆作法和利用“时空效应”的开挖技术,27,全平面逆作法主楼顺做坑边逆作法2.1 地下结构的逆作法建造2,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
12、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,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,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,逆作法的土方开挖,2 逆作法和利用“时空效应”的开挖技术,取土架（抓斗）挖土,30,抓斗挖土2.1 地下结构的逆作法建造取土架（抓斗）挖土30,2 逆作法和利用“时空效应”的开挖技术,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3,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”
13、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,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、提高挖土效率2.1,2.2 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,34,2.2 软土地区利用“时空效应”的开挖技术软土地区土的特点,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
14、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,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,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,36,利用“时空效应”的开挖技术超大深基坑中，分块开挖是最基本,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
15、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，,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,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,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,39,分块开挖典型方式之三大面积采用
16、内支撑的深基坑采用分层盆式,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,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,分层盆式开挖示例竖向分层盆式开挖,41,分层盆式开挖示例竖向分层盆式开挖41,分层盆式开挖示例,平面分块开挖,42,分层盆式平面分块42,3 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。,43,3 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,谢谢！,44,谢谢！44,
