2022 年注册土木工程师(岩土)继续教育培训 深大基坑设计施工关键技术 孙加齐 2022.02.28 1 目录 1 深大基坑工程概述 2 深大基坑支护设计与开挖方法 3 深大基坑明挖顺作关键技术 4 深大基坑盖挖逆作关键技术 5 深大基坑顺逆结合关键技术 6 深大基坑撑桥一体关键技术 7 深大基坑无内支撑关键技术 2 1 深大基坑工程概述 3 1 深大基坑工程概述 1.1 发展现状 u 1.1.1 基坑工程迅猛发展 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。 1 2 3 20世纪70年代 20世纪80年代 20世纪90年代以后 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。 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。 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。 4 1 深大基坑工程概述 1.1 发展现状 u 1.1.2 地下空间开发利用 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。 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 地下城市综合体 5 1 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10~30万㎡、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。 基坑面积 越来越大 工程体量 越来越大 施工难度 越来越高 开发 施工 规模 风险 基坑深度 越来越深 地质水文 愈加复杂 工期环保 愈加严苛 6 1 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 大 险 难 l 通常20m以上 l 基本1万㎡以上 l 基坑变形风险 l 支护施工难 l 部分突破30m l 不少2万㎡以上 l 基坑渗漏风险 l 土方开挖难 7 1 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。 01 02 03 04 地域性强 独特性强 综合性强 时空性强 所处地域不同，地形地貌 施工区域不同，周边环境 涉及知识范围广，不仅需 影响基坑支护体系稳定性 和地质水文的差异较大， 条件和地下管网分布不同， 要岩土力学、流体力学和 和变形的因素较多，如基 复杂多变的地质条件造成 基坑支护设计与施工需根 弹体力学，还需要结构工 坑支护形式、降水方式、 地质勘察数据差异较大。 据现场情况作出相应调整， 程的理论力学、材料力学 工艺间隔时间、基坑平面 没有统一标准、分类。 等，勘察、设计、结构、 形状与动态荷载等，基坑 降水、防水工程相互交叉、 开挖打破原有土体平衡， 相互影响。 产生变形造成时空效应， 变形日积月累，引发基坑 安全风险。 8 1 深大基坑工程概述 地产人知识社群全网最大、最全、最新的资料分享平台，持续更新最新地产资料https:/ ht tp s: // t. zs xq .c om /j Ii m6 me 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。 智 库 下 载 无 水 印 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。 加 入 知 识 星 球 ： 地 产 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。 更多方案资料关注公众号：地产智库精选 知识星球：地产智库https://t.zsxq.com/jIim6me 9 1 深大基坑工程概述 地产人知识社群全网最大、最全、最新的资料分享平台，持续更新最新地产资料https:/ 1.4 施工风险 ht tp s: // t. zs xq .c om /j Ii m6 me 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。 01 02 03 坑底隆起风险 l 围护结构倾斜、变形 l 基坑内外地基承载力 地下水风险 环境风险 l 围护结构漏水、涌砂、 l 地面沉降过大、裂缝、 印 无 水 下 载 l 整体圆弧滑动失稳； 失衡； l 基底踢脚隆起过大。 智 库 过大、开裂、折断； 方 案 ： 支护体系风险 04 l 坑底管涌、突涌。 球 ： 知 断裂； 入 加 l 坑边建筑物沉降、倾 l 地下管线变形过大、 识 星 l 立柱沉降、倾斜。 塌方； 斜、开裂或坍塌； 地 产 l 沉降过大； 涌土； 更多方案资料关注公众号：地产智库精选 知识星球：地产智库https://t.zsxq.com/jIim6me l 其他构筑物沉降量过 大。 10 1 深大基坑工程概述 地产人知识社群全网最大、最全、最新的资料分享平台，持续更新最新地产资料https:/ ht tp s: // t. zs xq .c om /j Ii m6 me 1.5 天津区域 加 入 知 识 星 球 ： 地 产 智 库 下 载 无 水 印 方 案 ： 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 更多方案资料关注公众号：地产智库精选 知识星球：地产智库https://t.zsxq.com/jIim6me 基坑支护与开挖难度大 坑底突涌风险 11 ht tp s: // t. zs xq .c om /j Ii m6 me 地产人知识社群全网最大、最全、最新的资料分享平台，持续更新最新地产资料https:/ 案 ： 2 加 入 知 识 星 球 ： 地 产 智 库 下 载 无 水 印 方 深大基坑支护设计与开挖方法 更多方案资料关注公众号：地产智库精选 知识星球：地产智库https://t.zsxq.com/jIim6me 12 2 深大基坑支护设计与开挖方法 地产人知识社群全网最大、最全、最新的资料分享平台，持续更新最新地产资料https:/ 2.1 深大基坑支护形式 ht tp s: // t. zs xq .c om /j Ii m6 me u 2.1.1 有内支撑支护形式 加 钢板桩围护墙 入 知 识 星 球 ： 地 产 智 库 下 载 无 水 印 方 案 ： ① 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。 型钢水泥土搅拌墙 灌注桩排桩围护墙 更多方案资料关注公众号：地产智库精选 知识星球：地产智库https://t.zsxq.com/jIim6me 地下连续墙 13 2 深大基坑支护设计与开挖方法 地产人知识社群全网最大、最全、最新的资料分享平台，持续更新最新地产资料https:/ 2.1 深大基坑支护形式 ht tp s: // t. zs xq .c om /j Ii m6 me u 2.1.1 有内支撑支护形式 加 高压旋喷止水帷幕 入 知 识 星 球 ： 地 产 智 库 下 载 无 水 印 方 案 ： ② 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。 三轴搅拌止水帷幕 TRD 水泥土搅拌墙 更多方案资料关注公众号：地产智库精选 知识星球：地产智库https://t.zsxq.com/jIim6me CSM 水泥土搅拌墙 14 2 深大基坑支护设计与开挖方法 地产人知识社群全网最大、最全、最新的资料分享平台，持续更新最新地产资料https:/ 2.1 深大基坑支护形式 ht tp s: // t. zs xq .c om /j Ii m6 me u 2.1.1 有内支撑支护形式 加 入 知 识 星 球 ： 地 产 智 库 下 载 无 水 印 方 案 ： ③ 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。 钢支撑体系 更多方案资料关注公众号：地产智库精选 知识星球：地产智库https://t.zsxq.com/jIim6me 混凝土支撑体系 钢与混凝土组合支撑形式 15 2 深大基坑支护设计与开挖方法 地产人知识社群全网最大、最全、最新的资料分享平台，持续更新最新地产资料https:/ 2.1 深大基坑支护形式 ht tp s: // t. zs xq .c om /j Ii m6 me u 2.1.1 有内支撑支护形式 加 入 知