超深基坑工程的概念設(shè)計(jì)

超深基坑工程的概念設(shè)計(jì)結(jié) 語超深基坑工程的概念設(shè)計(jì)方法和工程實(shí)踐深基坑工程概念設(shè)計(jì)的基本思想當(dāng)前深基坑工程的發(fā)展趨勢(shì)01020304Co目nten錄ts當(dāng)前深基坑工程的發(fā)展趨勢(shì)1 第一部分高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的需要地下空間開發(fā)和土地利用的需要地鐵、市政、管廊、交通工程1.1

各類工程中的深基坑武漢市老浦片商業(yè)及住宅項(xiàng)目中山路下穿通道王家墩CBD綜合管廊市政工程武漢鸚鵡洲長江大橋北錨碇深基坑(深度45m)武漢陽邏長江公路大橋南錨碇（深45米）800mm，深55m地連墻交通工程工業(yè)和特殊地下構(gòu)筑物包頭神華煤化工項(xiàng)目卸儲(chǔ)煤裝置翻車機(jī)房（25.0m，黃河漫灘上）規(guī)模宏大的地鐵車站基坑臨近立交橋和建筑物的地鐵車站基坑1.2

當(dāng)前深基坑工程的發(fā)展趨勢(shì)超深---基坑開挖的深度越來越深；深度超過15m,甚至20m～30m地下達(dá)3層，甚至4~6層超大---基坑規(guī)模越來越大；單個(gè)地塊基坑面積超過20000m2超緊---場(chǎng)地愈來愈緊湊、狹小，環(huán)境更加嚴(yán)峻；中心城區(qū)，人流密集，交通繁忙，周邊建筑林立，管網(wǎng)線眾多?；拥沫h(huán)境越來越復(fù)雜。如博翰工程基坑幾乎貼著紅線，使得圍護(hù)樁幾乎無施工操作場(chǎng)地；保利廣場(chǎng)地下室也緊挨著地鐵4號(hào)線。新的、更復(fù)雜的基坑工程環(huán)境：緊鄰立交橋、地鐵隧道、車站或軌道交通的深基坑（如保利文化廣場(chǎng)、浙商大廈）緊鄰長江或漢江的深基坑（如過江隧道開挖）相鄰地塊深基坑同時(shí)施工同一地塊深基坑分期施工交通干道中的深基坑（如中南路地鐵站基坑）技術(shù)發(fā)展以樁、撐（包括圓環(huán)支撐）為主導(dǎo)；“兩墻合一”地下連續(xù)墻的應(yīng)用支護(hù)體系土釘墻、復(fù)合噴錨、排樁、SMW工法樁、樁錨、雙排樁地下水控制降 水封底與降水結(jié)合五面封堵降水為主、側(cè)封結(jié)合工 法三軸攪拌樁、高壓旋噴樁、地下連續(xù)墻、旋噴錨桿、玻纖錨桿、可回收錨桿、旋噴錨桿、TRD、CSMTRD（等厚水泥土地下連續(xù)墻）工法玻纖錨桿CSM（雙輪銑深攪）工法地下連續(xù)墻正在從傳統(tǒng)的點(diǎn)式儀器監(jiān)測(cè)向分布式、自動(dòng)化、高精度和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的方向發(fā)展。深基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展基坑工程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)及遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)水位觀測(cè)測(cè)斜圍護(hù)結(jié)構(gòu)鋼筋計(jì)支撐結(jié)構(gòu)鋼筋計(jì)土壓力計(jì)孔隙水壓力計(jì)管線全站儀

周圍建筑水準(zhǔn)尺線纜計(jì)算機(jī)處理

計(jì)算機(jī)處理錨桿軸力計(jì)線纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)示意圖現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)實(shí)景2021061-96--193-131188數(shù)據(jù)自動(dòng)分析報(bào)警功能實(shí)現(xiàn)12345345241532015年武漢市基坑設(shè)計(jì)項(xiàng)目分布示意圖（按工程類型分）工民建項(xiàng)目一般市政項(xiàng)目軌道交通項(xiàng)目深基坑工程問題依然是當(dāng)前工程建設(shè)中的熱點(diǎn)、難點(diǎn)問題。越來越多的超深基坑、超大基坑，各種特殊巖土介質(zhì)（如長江一級(jí)階地、濱海地區(qū)高承壓水頭及富水地層，深厚軟土、黃土及膨脹性巖土地層）和各種嚴(yán)峻環(huán)境條件下地鐵建設(shè)中的超深基坑工程更是給廣大巖土工程技術(shù)人員帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。深基坑工程的設(shè)計(jì)理論還滯后于工程實(shí)踐的發(fā)展；對(duì)深基坑工程，尤其是超深基坑工程設(shè)計(jì)方法的研究顯得尤為重要。深基坑工程概念設(shè)計(jì)的基本思想2 第二部分巖土工程問題：單純依靠計(jì)算是不可靠的工程地質(zhì)條件的不確知性巖土參數(shù)的不確定性計(jì)算條件的模糊性信息的不完全性計(jì)算假定計(jì)算模式計(jì)算方法計(jì)算參數(shù)等與實(shí)際之間存在很多不一致2.1 巖土工程概念設(shè)計(jì)的意義“不求計(jì)算精確，只求判斷正確”十分強(qiáng)調(diào)概念設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于對(duì)地質(zhì)條件的判斷依靠工程地質(zhì)專家?guī)r土工程問題：強(qiáng)調(diào)綜合判斷和概念設(shè)計(jì)概念設(shè)計(jì)：框架設(shè)計(jì)、方案設(shè)計(jì)，從總體上勾勒出設(shè)計(jì)框架和思路，以備進(jìn)一步細(xì)化（而非數(shù)值計(jì)算和細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）。廣義的概念設(shè)計(jì)可以理解為一種設(shè)計(jì)思想！巖土工程概念設(shè)計(jì)：必須依靠對(duì)巖土力學(xué)和工程地質(zhì)分析原理的深刻理解，依靠豐富的巖土工程經(jīng)驗(yàn)，從巖土工程問題宏觀和本質(zhì)上把握設(shè)計(jì)方案，并對(duì)設(shè)計(jì)的實(shí)施效果有基本正確的判斷！俠義的廣義的2.2 深基坑工程的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)流程眾多外力與作用荷載、變形的不確定性和難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)！形變的時(shí)空效應(yīng)特點(diǎn)！理論往往滯后于工程實(shí)踐，強(qiáng)調(diào)概論設(shè)計(jì)、準(zhǔn)確判斷（而非僅僅精確計(jì)算）和信息化施工！深基坑工程的特點(diǎn)動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)工程 施工過程力學(xué)原理巖土介質(zhì)的地域性、不均勻性和各向異性的本構(gòu)模型與周邊環(huán)境的耦合作用 環(huán)境效應(yīng)特點(diǎn)施工設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)目標(biāo)分析分 綜析 合評(píng)價(jià)決策邏輯方法深基坑工程設(shè)計(jì)系統(tǒng)既是過程，也是結(jié)果！決策評(píng)分法等值梁、自由端法m法有限元其它解決方案深基坑工程設(shè)計(jì)系統(tǒng)和流程時(shí)間第一級(jí)優(yōu)化：面向問題的概念設(shè)計(jì)(方案優(yōu)化)第二級(jí)優(yōu)化：面向技術(shù)經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(結(jié)構(gòu)優(yōu)化)第三級(jí)優(yōu)化：面向施工過程的動(dòng)態(tài)反演分析

(實(shí)時(shí)優(yōu)化)深基坑工程工程地質(zhì)條件支護(hù)方案巖土工程條件基坑特

征水文地質(zhì)條件周邊環(huán)境條件當(dāng)?shù)貧夂驐l件深度形狀地 施 工面 工超 條載 件 期地下

水處理方案土 方開挖方案環(huán) 境保護(hù)方案監(jiān)測(cè)方案支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)防滲止水設(shè)計(jì)環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)工 期(合理)安全度(可靠)造 價(jià)(經(jīng)濟(jì))環(huán) 境（保護(hù)）深基坑工程優(yōu)化設(shè)計(jì)流程圖2.3 深基坑工程概念設(shè)計(jì)[1]

[2]的基本思想深基坑工程的概念設(shè)計(jì)是深基坑工程的一種整體設(shè)計(jì)思想，也是面向問題的方案設(shè)計(jì)方法。從深基坑工程定性的概念分析入手，抓住某個(gè)特定深基坑工程所要面對(duì)的關(guān)鍵問題，著眼于工程判斷、方案的篩選和優(yōu)化。也即目標(biāo)分析和方案設(shè)計(jì)。徐楊青，“深基坑工程設(shè)計(jì)的優(yōu)化原理與途經(jīng)”，《巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)》，

Vol.20,

No.2,

2001；徐楊青，“論深基坑工程的概念設(shè)計(jì)”，《資源環(huán)境與工程》，VOL.20

suup.,2006.經(jīng)典土壓力理論得到的是極限值2.3.1

正確理解經(jīng)典土壓力理論的適應(yīng)性Coulomb-Rankine土壓力理論應(yīng)用條件與基坑工程差別：（1）Coulomb-Rankine理論前提與基坑工程在支擋結(jié)構(gòu)的形式、土的性質(zhì)、施工次序、土中應(yīng)力路徑均有很大不同。（2）Coulomb-Rankine理論假定的破裂面是平面，破壞土楔是剛體，假定的墻為無限長，故其處理的是平面（應(yīng)變）問題，只考慮擋墻的平移或轉(zhuǎn)動(dòng)等剛性位移；而深基坑工程是空間問題，圍護(hù)結(jié)構(gòu)都是柔性的，會(huì)產(chǎn)生比較大的變形。（3）Coulomb和Rankine土壓力理論所計(jì)算的主動(dòng)和被動(dòng)土壓力均為擋土墻后土體處于兩種不同極限平衡狀態(tài)時(shí)作用在墻背上的兩種壓力。原狀土

彈性結(jié)構(gòu)支點(diǎn)撓曲原狀土原狀土平移或轉(zhuǎn)動(dòng)剛性結(jié)構(gòu)填土深基坑工程支護(hù)結(jié)構(gòu)與擋土墻對(duì)比分析圖超深基坑的空間效應(yīng)更明顯（側(cè)壓減少）(a）△

σ

x

(壓縮）（卸荷試驗(yàn)）（直剪試驗(yàn)）(b）基底隆起△

σ

z

(卸荷）支護(hù)結(jié)構(gòu)變形（側(cè)壓減少試驗(yàn)）(c）地表下沉基坑開挖過程中土體的變形和應(yīng)力狀態(tài)的變化超深基坑的卸載效應(yīng)更顯著---考慮應(yīng)力路徑對(duì)抗剪強(qiáng)度的影響線線壓縮剪切起始點(diǎn)起始點(diǎn)伸長σ'n-σ

'r2線軟粘土不排水三軸試驗(yàn)應(yīng)力路徑用兩種試驗(yàn)指標(biāo)計(jì)算的結(jié)果試驗(yàn)方法取土深度（m）開挖深度（m）土的重度（kN/m3）粘聚力（kPa）內(nèi)摩擦角（

）被動(dòng)土壓力

kPa壓縮試驗(yàn)12.0～12.8819.81536.5371.5卸荷試驗(yàn)12.0～12.8819.82231.0325.0飽和軟土試樣兩種應(yīng)力路徑的三軸不排水試驗(yàn)結(jié)果：由三軸壓縮試驗(yàn)得到的不排水強(qiáng)度比卸荷試驗(yàn)得到的高；產(chǎn)生被動(dòng)狀態(tài)涉及的應(yīng)力變化幅度較大，這是破壞應(yīng)變較大的原因之一。如果取與主動(dòng)極限狀態(tài)相同的應(yīng)變，則被動(dòng)區(qū)土體所能發(fā)揮的強(qiáng)度要低得多。

理論上計(jì)算基坑外側(cè)的主動(dòng)土壓力應(yīng)該采用側(cè)壓減少試驗(yàn)所測(cè)得的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)；計(jì)算基坑開挖的墻前被動(dòng)土壓力時(shí)，應(yīng)該采用卸荷試驗(yàn)測(cè)得的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)?；娱_挖卸載使坑底土體發(fā)生膨脹，其抗剪強(qiáng)度隨時(shí)間或逐漸排水而減小，土的不排水強(qiáng)度（由于負(fù)孔隙水壓力存在）將大于排水強(qiáng)度。對(duì)正常固結(jié)軟粘土，長期的或排水條件下的基坑穩(wěn)定性是最不利的，安全系數(shù)隨時(shí)間而降低。超深基坑多支撐擋墻土壓力的發(fā)展過程a)澆筑地下墻

b)開挖第一深度

c)加支撐1

d)開挖第二深度

e)加支撐2f)開挖第三深度超深基坑土壓力變化特點(diǎn)多支撐圍護(hù)結(jié)構(gòu)上作用的土壓力的變化與擋墻位移、支撐軸力、挖土步驟與順序等有關(guān)。上圖對(duì)有預(yù)加軸力的多支撐式板樁墻比較合適，對(duì)剛度相對(duì)較大的地下連續(xù)墻加鋼筋混凝土支撐的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，變形和受力又會(huì)有所不同。而且，超深基坑支撐多、工況多，支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度大，擋墻變形隨著支撐（錨）的施加、開挖深度的變化而變化，土壓力分布形式亦隨之不斷變化。土壓力盒布置示意圖（4道鋼筋混凝土支撐+2道鋼支撐，2000.10—2001.7）墻后主動(dòng)土壓力實(shí)測(cè)曲線與郎肯主動(dòng)土壓力、靜壓力超深基坑土壓力實(shí)測(cè)曲線（一般粘性土）從圖可見,墻后實(shí)測(cè)主動(dòng)區(qū)土壓力沿深度成中間大、兩頭小的近似梯形分布形式

,而且,這種近似梯形分布形式隨開挖深度的增加基本保持不變；除基坑上部及墻底外,實(shí)測(cè)土壓力基本均大于朗肯主動(dòng)土壓力

,甚至大于靜止土壓力。對(duì)于類似本工程的大型超深基坑工程,在基坑底面上采用主動(dòng)土壓力計(jì)算是不合理,這樣偏于危險(xiǎn)

。大約16m--20m處是開挖深度的分界點(diǎn)。土壓力的模式和大小出現(xiàn)明顯變化。理論上，理論分析和工程監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，隨著基坑開挖深度的加深，實(shí)測(cè)土壓力及其與理論朗肯極限土壓力會(huì)出現(xiàn)絕然不同的形式，這個(gè)開挖深度可以說是一般深度基坑和超深基坑深度的分界點(diǎn)。安全上，愈深，事故的后果愈嚴(yán)重！開挖深度是劃分基坑重要性等級(jí)最重要的參數(shù)之一。超深基坑在學(xué)術(shù)上尚沒有一個(gè)嚴(yán)格定義，在工程實(shí)踐中，隨著基坑技術(shù)水平的不斷提高，也會(huì)有不同的定義和認(rèn)識(shí)。15m、20m？模糊的、相對(duì)的？新的設(shè)計(jì)方法、理論和施工工法，相互促進(jìn)2.3.2

面向場(chǎng)地巖土工程條件和問題的深基坑概念設(shè)計(jì)思想-----以武漢為例深厚軟土的高含水量、高靈敏度、高壓縮性和低強(qiáng)度；高水頭，減壓和疏干排水承壓水。漢口等Ⅰ級(jí)階地：武昌、漢陽等Ⅲ級(jí)階地：

下蜀粘土-- Q3、Q2洪-沖積、殘坡積相老粘性土,高度超固結(jié)的裂隙粘土,具卸荷膨脹、干縮開裂、浸水軟化的特性；巖土壓力，沿基巖面的滑動(dòng)和穩(wěn)定性問題；巖溶與巖溶裂隙水。武漢地區(qū)巖土工程條件特點(diǎn)漢口等地Ⅰ級(jí)階地典型地層剖面示意圖---二元結(jié)構(gòu)沉積韻律深厚軟土地區(qū)深基坑工程問題整體失穩(wěn)

★坑底隆起

★圍護(hù)結(jié)構(gòu)傾覆失穩(wěn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)滑移失穩(wěn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)底部地基承載力失穩(wěn)“踢腳”失穩(wěn)支、錨體系失穩(wěn)破壞★圍護(hù)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性破壞★★為超深基坑主要失效模式漢口某深厚淤泥地層基坑邊坡失穩(wěn)及坑內(nèi)管樁的破壞（漢口新華下路）潛水、上層滯水滲流產(chǎn)生的異常沉降和變形承壓水突涌引起大面積地面沉陷降水引起基坑周邊較大范圍的規(guī)律性地面沉降地下水引起的深基坑巖土工程問題

漢口等長江一級(jí)階地上的含水層：潛水或上層滯水、過渡層承壓水、下層承壓水層；巖溶裂隙（承壓）水。止水帷幕功能失效和坑底滲透變形破壞?承壓水突涌引起大面積地面沉陷僅僅由于土壓力作用而產(chǎn)生支護(hù)樁（墻）頂位移，造成外側(cè)地面下沉，影響范圍在大致與基坑深度相當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，地面下沉量略小于樁（墻）頂位移量；而流土（塑流、管涌、突涌）或涌水有可能造成更大范圍的地面下沉或滑移，往往釀成深基坑周圍環(huán)境災(zāi)難性的變形和破壞后果。冠梁沉降-時(shí)間曲線圖-90-80-70-60-50-40-300-10-2010-610-810-1010-1210-1410-1610-1810-2010-2210-2410-2610-2810-3011-111-311-511-711-9時(shí)間（日期）累計(jì)沉降量（mm）B-52B-53B-54B-55B-56B-57B-58金色雅園地鐵車站深基坑突涌大面積地面沉降散水、踏步等位置的差異沉降?降水引起基坑周邊較大范圍的地面沉降在武漢地區(qū)，特別是Ⅰ、Ⅱ階地上開挖深基坑其他地下水的控制設(shè)計(jì)側(cè)壁止水坑底封堵坑內(nèi)外降水尤其重要和不可或缺老粘性土場(chǎng)地深基坑工程問題老粘性土為超固結(jié)土，天然狀態(tài)下的粘聚力c值通常達(dá)到70～100kpa。但開挖暴露后，由于卸荷膨脹、干縮開裂、浸水軟化等，強(qiáng)度迅速衰減。所謂“晴天一把刀，雨天一團(tuán)糟”；衰減的幅度則與暴露時(shí)間的長短、環(huán)境條件的優(yōu)劣、支擋保護(hù)是否得當(dāng)有關(guān)。0.25～0.35CBA45+/2A-B-C老粘性土的潛在破裂面AB’45+/2A’土壓力零點(diǎn)朗肯破裂面A’-B’一般土質(zhì)的潛在破裂面錨桿自由段、有效段的不同劃分老黏性土土壓力模式老粘性土邊坡的變形破壞壞。老粘性土基坑邊坡破壞形式老粘土邊坡變形破壞過程，一般很少見到沿朗肯破裂線BC一次性的滑動(dòng)，而多屬由表及里的層層推進(jìn)，沿老粘性土裂隙面由表及里片幫式的傾倒破或沿厚層填土與老性粘土接觸面、老粘性土與殘積土或順基巖接觸面的整體滑動(dòng)或塌滑。順傾向坑內(nèi)巖層面的滑坡也極易發(fā)生。??等效內(nèi)摩擦角計(jì)算不穩(wěn)定塊體平衡計(jì)算巖層的產(chǎn)狀和軟弱結(jié)構(gòu)面的組合性狀是巖層穩(wěn)定性和失穩(wěn)方式的決定性因素。當(dāng)理論計(jì)算不需要進(jìn)行邊坡支護(hù)時(shí)，也應(yīng)按工程經(jīng)驗(yàn)和構(gòu)造要求進(jìn)行巖體基坑邊坡工程支護(hù)。巖質(zhì)基坑破壞模式及側(cè)壓力計(jì)算對(duì)巖層應(yīng)提供產(chǎn)狀。隱伏巖層應(yīng)根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料判斷走向和傾向，傾角可根據(jù)巖芯測(cè)定。巖層側(cè)壓力的確定：順向坡：當(dāng)巖層層面傾向基坑內(nèi)時(shí)，順層（面）的變形、失穩(wěn)是基本形式。變形、失穩(wěn)條件：φ＜α（

φ：層間內(nèi)摩擦角，

α：巖層傾角）反向坡：當(dāng)?shù)貙訉用鎯A向坑外時(shí)，坡體的變形、失穩(wěn)控制面是反傾向裂隙同層面的組合。在低強(qiáng)度砂泥巖互層中呈現(xiàn)為墜潰形失穩(wěn)。切向坡：坡體的變形、失穩(wěn)形式及規(guī)模取決于裂隙產(chǎn)狀同巖層面產(chǎn)狀之間的關(guān)系。滑動(dòng)常常發(fā)生在順坡的層面、節(jié)理面、飽水的巖土接觸面等軟弱面。武昌老粘性土基坑的片幫垮塌王家灣地鐵基坑事故（2012.12.31）超深基坑工程的概念設(shè)計(jì)方法和工程實(shí)踐3 第三部分3.1 超深基坑工程的概念設(shè)計(jì)方法

系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念

支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合的總體設(shè)計(jì)思路

面向問題和環(huán)境的支護(hù)結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)

超大基坑分區(qū)、分塊的概念設(shè)計(jì)

變形控制設(shè)計(jì)理論

大環(huán)梁支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

地下水控制的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)3.2 超深基坑工程的系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念超深基坑工程---按系統(tǒng)工程進(jìn)行設(shè)計(jì)，是戰(zhàn)略、全局的整體設(shè)計(jì)。整體、通盤考慮擋土結(jié)構(gòu)、支撐結(jié)構(gòu)、止水結(jié)構(gòu)、土方開挖運(yùn)輸方案和地下結(jié)構(gòu)的施工順序和相互銜接。超大基坑：考慮工期，分區(qū)分片。工程樁施工及保護(hù)措施。主樓地上結(jié)構(gòu)與裙樓基坑同步施工采用“突出主樓、分期施工”的鋼筋混凝土支撐方案。支撐體系平面布置圖3.3 支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合的總體設(shè)計(jì)思路基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合的總體設(shè)計(jì)，即在施工期間利用地下結(jié)構(gòu)的外墻或地下結(jié)構(gòu)的梁、板、柱兼作基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)，不設(shè)置或僅設(shè)置部分臨時(shí)圍護(hù)支護(hù)體系，則不但能減少浪費(fèi)，還能更有效的控制基坑的變形，其技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益將非常顯著。支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合的類型按結(jié)合方式：地下室外墻---圍護(hù)墻體；結(jié)構(gòu)水平梁板構(gòu)件---水平支撐體系；結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件---支護(hù)結(jié)構(gòu)豎向支承系統(tǒng)。按結(jié)合程度：“兩墻合一”地連墻---坑內(nèi)臨時(shí)支撐系統(tǒng)（順作）周邊臨時(shí)圍護(hù)體---坑內(nèi)水平梁板體系替代支撐（逆作）支護(hù)結(jié)構(gòu)---主體結(jié)構(gòu)全面相結(jié)合。（逆作）（地鐵車站）蓋挖逆作法施工的優(yōu)勢(shì)有效地控制基坑變形；最大可能地緩解交通（倒邊施工）；能夠盡快地恢復(fù)交通；最大程度地提供臨建場(chǎng)地。二號(hào)線中南路站二期工程澆筑頂板本車站采用蓋挖逆作法施工，主體基坑290m×42.9m，主體基坑開挖深度約為16.3m～18.2m；施工頂板結(jié)構(gòu)時(shí)的淺基坑采用明挖法分期倒邊施工，淺基坑開挖深度約為4m。主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用800mm厚的地下連續(xù)墻，各層樓板作為支撐體系使用，中間柱下設(shè)獨(dú)立樁基，樁基在使用階段兼作抗拔樁；淺基坑一、二期分界處的圍護(hù)結(jié)構(gòu)為鉆孔灌注樁+止水帷幕。點(diǎn)號(hào)成槽期間變化量（mm）最終沉降量（mm）基坑開挖期間變化量（mm）6-1-3.47-3.180.296-2-3.51-3.70-0.196-3-2.89-3.21-0.326-4-3.16-3.57-0.416-5-4.76-4.300.466-6-4.07-4.83-0.766-7-4.04-4.39-0.356-8-4.38-5.64-1.266-9-5.30-5.050.256-10-5.00-4.100.96-11-4.03-3.550.48基坑冠梁沉降最大沉降量為-5.99mm，冠梁水平位移量最大為20.30mm，周邊地表沉降量最大為-6.45mm，周邊建筑物最大沉降量為-5.76mm，基坑施工未對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生較大影響；鋼管柱的沉降變化最大值為-11.16mm

。沉降量均很小，且主要發(fā)生在開挖前的地連墻施工期間。基坑周邊沉降量3.4 面向問題和環(huán)境的方案設(shè)計(jì)根據(jù)基坑周邊環(huán)境的嚴(yán)峻程度，結(jié)合基坑開挖深度、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件來確定支護(hù)方案，實(shí)際上就是一種面向問題的設(shè)計(jì)方法；賦予不同環(huán)境條件約束下的基坑不同的“安全度”，以便采用不同的支護(hù)手段；施工工法的選擇需要考慮地層條件、周邊空間和環(huán)境的約束。以香港路地鐵站深基坑為例香港路站總平面布置圖1期基坑2期基坑3期基坑總平面布置圖車站效果圖建設(shè)大道香港路排水箱涵3號(hào)線37號(hào)線6號(hào)線基坑地質(zhì)縱斷面（建設(shè)大道方向）分三期開挖施工。一期基坑開挖深度18.7米；六號(hào)線部分主體結(jié)構(gòu)開挖深度12.3～13.9米，5號(hào)風(fēng)亭開挖深度18.7米。二期基坑（三七號(hào)線）基坑深度28.6m～30.7

m綜合香港路特點(diǎn)、周邊環(huán)境、水文地質(zhì)條件和工程造價(jià)，主要圍護(hù)結(jié)構(gòu)選用地下連續(xù)墻+6道砼內(nèi)支撐的圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式，地連連續(xù)墻采用工字鋼接頭。一期基坑概況一期基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)一期基坑第一道支撐平面圖一期基坑第2～3道支撐平面圖五號(hào)風(fēng)亭五號(hào)風(fēng)亭一期基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)縱斷面圖（Ⅺ

-

Ⅺ剖面）三七號(hào)外掛站廳5號(hào)風(fēng)亭一期基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)一期基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)縱斷面圖（X-X剖面二）一期基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)一期基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)縱斷面圖（X-X剖面一）二期基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)二期基坑第一道支撐平面圖二期基坑第二道支撐平面圖二期基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)二期基坑第三道支撐平面圖二期基坑第四道支撐平面圖二期基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)二期基坑第五道支撐平面圖二期基坑第六道支撐平面圖二期基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)二期基坑橫剖面圖（2-2）浙商大廈（緊臨香港路地鐵站）開挖15米深，近20m的深厚淤泥，臨近三條地鐵線，并共地下結(jié)構(gòu)墻體。地下連續(xù)墻+三層環(huán)形鋼筋砼支撐+槽壁和被動(dòng)區(qū)加固+回灌技術(shù)等。全長為1.8km，寬度約20米，開挖深度12m云南省玉溪市南北大街人防工程深基坑工程深基坑周邊環(huán)境極為嚴(yán)峻，各種不同基礎(chǔ)形式的建筑物緊鄰基坑，最近處不到1.0m，幾無施工空間。場(chǎng)地地層：一般性粉質(zhì)粘土、下部以細(xì)砂層以及強(qiáng)透水的礫砂層為主，豐富的地下水也給施工以及基坑變形控制帶來很大挑戰(zhàn)。基坑支護(hù)：采用鉆孔灌注樁+一層雙拼鋼管內(nèi)支撐，道路交匯處采用鉆孔灌注樁+一層圓環(huán)混凝土內(nèi)支撐；基坑側(cè)壁止水：分別采用了三軸攪拌樁、高壓旋噴樁；承壓地下水：采用深井降水。

本工程的概念設(shè)計(jì)體現(xiàn)在支護(hù)結(jié)構(gòu)施工工法的選擇和地下水的處理支護(hù)樁施工采用大直徑長螺旋壓灌樁與旋挖鉆孔灌注樁相結(jié)合的施工工藝，最大限度地降低工程造價(jià)，提高工作效率。周邊環(huán)境緊張地段采用三軸攪拌樁與支護(hù)樁套打工藝，在節(jié)省空間的同時(shí)大大提高了施工效率，開挖后側(cè)壁止水與深井降水效果顯著。大直徑長螺旋壓灌樁與旋挖鉆孔灌注樁相結(jié)合的施工工藝三軸攪拌樁與支護(hù)樁套打工藝，節(jié)省施工空間，開挖后側(cè)壁止水效果顯著基坑開挖后，變形控制良好，未對(duì)周邊環(huán)境造成影響3.5 超大基坑的分區(qū)、分塊概念設(shè)計(jì)對(duì)于超大超深基坑，采取“分區(qū)、分段設(shè)計(jì)、輕重結(jié)合”的設(shè)計(jì)理念，可以達(dá)到如下目的：基坑規(guī)模超大，將其分區(qū)分塊后便于控制變形，確保安全，但必須采取有效措施減小相鄰區(qū)（段）間不平衡力及差異變形以避免應(yīng)力集中；滿足業(yè)主對(duì)不同單體的進(jìn)度要求；進(jìn)行重點(diǎn)保護(hù)區(qū)域及非重點(diǎn)保護(hù)區(qū)域劃分，有針對(duì)性地制定支護(hù)措施，達(dá)到經(jīng)濟(jì)、合理目的。A區(qū)

基坑基坑全貌開挖深度13.0m，面積達(dá)5.7萬㎡

，2009.7-2010.3武漢新華西路萬達(dá)廣場(chǎng)深基坑支護(hù)工程B區(qū)基坑基坑全貌基坑邊坡最大位移值僅23.2mm，最大沉降量僅24.0mm；武漢新華西路萬達(dá)廣場(chǎng)深基坑支護(hù)工程設(shè)兩層地下室。基坑開挖深度最大達(dá)13.0m，開挖面積達(dá)5.7萬㎡；地層主要為湖泊相新近沉積的軟塑~流塑狀淤泥或淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層，厚達(dá)17.2m，具有觸變性（靈敏度St高達(dá)3.6）、流變性、高壓縮性及低強(qiáng)度（fak=40kPa）；（1）采取

“分區(qū)（段）設(shè)計(jì)、輕重結(jié)合”的設(shè)計(jì)理念和“支護(hù)樁+對(duì)頂撐”、“支護(hù)樁+角撐結(jié)合邊桁架”、“雙排懸臂樁”等多手段聯(lián)合支護(hù)方案，既保證了基坑安全穩(wěn)定，又方便了土方開挖及主體結(jié)構(gòu)施工，大大縮短工期。對(duì)主樓基坑及主樓電梯井均采用

“疊加式盆式開挖”，而開挖范圍外基坑通過坑內(nèi)留土反壓確保其穩(wěn)定性，從而優(yōu)先施工主樓。深厚軟土層中超大深基坑的土方挖運(yùn)通道專項(xiàng)設(shè)計(jì)，并在武漢市首次將內(nèi)支撐與棧橋聯(lián)合布置設(shè)計(jì)；3.6 變形控制設(shè)計(jì)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)措施①

支護(hù)結(jié)構(gòu)措施：加強(qiáng)支撐、加大支護(hù)墻體的剛度；②

對(duì)軟土地區(qū)深基坑工程，對(duì)被動(dòng)區(qū)土體進(jìn)行高噴或注漿加固、坡頂設(shè)置隔離樁等，以控制地層位移和保護(hù)周邊環(huán)境；③

臨近基坑建筑物的軟托換設(shè)計(jì)（樹根樁、高壓旋噴樁、靜壓注漿、鋼管樁、錨桿靜壓樁等）。控制變形的支護(hù)結(jié)構(gòu)和加固設(shè)計(jì)考慮時(shí)空效應(yīng)的軟土深基坑開挖方案設(shè)計(jì)在基坑工程施工中科學(xué)地利用土體自身的控制地層位移的潛力，通過適當(dāng)減小每步開挖土方的空間尺寸，并減少每步開挖所暴露的部分基坑擋墻的未支撐的暴露時(shí)間。“分段、分層、隨挖隨撐、限時(shí)施加預(yù)應(yīng)力，作好基坑排水，減少基坑暴露時(shí)間"，從而達(dá)到控制圍護(hù)變形和周邊地面變形的挖土與支撐兩道工序組合工況效應(yīng)。地鐵車站深基坑長方形、對(duì)撐為主的支護(hù)結(jié)構(gòu)。主要技術(shù)要點(diǎn)：分段、逐段開挖和澆筑底板；每段開挖中又分層、分小段開挖，并限時(shí)完成每小段的開挖和支撐。地鐵深基坑開挖及澆筑底板分段示意圖組合型的土方開挖方案在方案設(shè)計(jì)時(shí)，可以根據(jù)深基坑工程的具體情況將中心島式、盆式開挖方法加以組合，以發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，形成最經(jīng)濟(jì)合理的方案?？梢栽诹⒚嫔辖M合，也可以在平面上組合。先島后盆式開挖方法分層分塊的土方開挖方式材料、設(shè)備堆放處3.7 超深基坑大環(huán)梁支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中僑官邸深基坑---武漢第一例雙圓環(huán)支撐結(jié)構(gòu)（2003.9-2004.5）平面尺寸為58m×125m，開挖深度：13m圓環(huán)直徑52m、57mm。完成時(shí)間：2003.9-2004.5坡頂開挖邊線支護(hù)梁下土開挖完成后位移曲線（2004.4.8）支護(hù)梁下土開挖前位移曲線（2004.2.2）

SID4測(cè)斜監(jiān)測(cè)狀態(tài)圖0-1-1-2-2-3-3-4-4-5-5-6-6-7-7-8-8-9-9-10-10-11-11-12-12-13-10010位移值（mm）20 30深度（m）支護(hù)樁位移樁頂位移：最大位移為11mm。樁身位移：支護(hù)樁樁身位移一般呈弧形，樁身最大位移在樁頂下5m~7m之間，最大位移量26mm。支撐結(jié)構(gòu)位移支撐圍檁變形最大處位于東側(cè)南端（大圓環(huán)中部），為11mm。一般地段均小于5mm。基坑周邊坡頂水平位移為15mm-34mm。周邊沉降為18mm～32mm，保利文化廣場(chǎng)（四層地下室，2007.10—2008.8）雙圓環(huán)內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)武漢第一例民建四層地下室，基坑開挖面積約1.1萬M2；開挖深度24m；四層雙環(huán)梁內(nèi)支撐，直徑73m、31m；巖溶裂隙承壓水--

7口降水井?；又ёo(hù)樁測(cè)斜支護(hù)樁體變形很小，最大變形位置均小于20mm。其變形主要集中在深度10.0m~13.0m范圍內(nèi)，即在基坑開挖深度的“中部”。環(huán)形支撐體系的優(yōu)越性(1)

基坑中間無支撐網(wǎng)蓋, 使大型挖土機(jī)械可直接進(jìn)入坑內(nèi)進(jìn)行土方挖運(yùn)，土方挖運(yùn)工期和費(fèi)用可減少一半；(2)

提供了90% 的大空間, 便于地下室施工；(3)該體系將坑內(nèi)的水平推力通過邊桁架和環(huán)梁轉(zhuǎn)化為環(huán)梁的軸向均衡受壓,

變形性能優(yōu)異,

整體剛度好,

做到了安全可靠與施工方便相統(tǒng)一。(4)

結(jié)構(gòu)工程量較小, 拆除量也相應(yīng)較小, 支護(hù)結(jié)構(gòu)總體費(fèi)用較其它體系可降低20%～30%

。3.8

地下水控制的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)截?fù)醭榕沤?、排?lián)合地鐵車站長江Ⅰ級(jí)階地超深基坑坑底位于含水層中采用地下連續(xù)墻兩種設(shè)計(jì)理念截?fù)鯙橹鞒榕艦橹髟靸r(jià)低、施工簡單、工期短環(huán)境影響較大（地面沉降）環(huán)境影響較?。ǖ孛娉两担┰靸r(jià)高、施工復(fù)雜、工期長關(guān)于地下水控制的兩種極端觀念否定深井降水對(duì)環(huán)境的影響；片面強(qiáng)調(diào)止水帷幕、地連墻嵌巖或落底。？關(guān)于兩個(gè)被忽視的資源和環(huán)境問題深基坑降水帶來的水資源的浪費(fèi)。假設(shè)一個(gè)中等規(guī)模的基坑，18口降水井總抽水量約為30000噸/天,武漢市每天30個(gè)類似基坑工程的總排水量就是近百萬噸/天；嵌巖地連墻對(duì)地下水滲流場(chǎng)的永久影響。項(xiàng)目名稱基坑面積（m2）基坑深度/最深開挖深度(m)支護(hù)形式范湖地鐵站3680（184×20）15.9/17.2懸掛地連墻Φ800L=26.5~28m20口降水井，2口備用，l=35m，Smax=22.4mm循禮門地鐵站3600（180×20）21/24嵌巖地連墻Φ800L=50m16口降水井，實(shí)際使用13口，3口備用，Smax=7-10mm浙商大廈800016/24懸掛地連墻Φ800~1000L=26~28m26口降水井，40口回灌井，

Smax=20mm協(xié)和醫(yī)院外科樓550012~14懸掛式帷幕L=13.5m12口50T+6口80T/h，26000T/D，Smax=10~104mm，0.02~0.52﹪關(guān)于嵌巖地連墻，是把“雙刃劍”能較好的減少降水量，從而降低深基坑降水對(duì)周邊環(huán)境的影響；由于地連墻深度加深及嵌巖帶來施工難度的增加，除了工期和造價(jià)的巨大上升外，對(duì)確保地連墻的施工質(zhì)量（滲漏）是很大的挑戰(zhàn)；由于武漢地區(qū)基巖的特點(diǎn)，基巖裂隙水繞地連墻墻趾的滲流不容忽視；一旦地連墻局部有裂隙，坑內(nèi)外巨大的水位差帶來的水槍效應(yīng)，會(huì)給周邊環(huán)境帶來急劇的損傷。地下連續(xù)墻型鋼格構(gòu)柱地下室頂板地下一層樓板地下二層樓板地下三層樓板第四道砼支撐砼圍檁支撐中心：-11.600第三道砼支撐第二道砼支撐砼圍檁4690雜填土80008200粉質(zhì)粘土夾粉土粉質(zhì)粘土與粉土粉砂互層細(xì)砂72002300第一道砼支撐砼圍檁支撐中心：-1.600支撐中心：-6.600支撐中心：-15.900自然地面：-0.600(25.80)

砼圍檁鉆孔灌注樁或利用工程樁型鋼格構(gòu)柱型鋼格構(gòu)柱TRD水泥土攪拌墻鉆孔灌注樁或利用工程樁鉆孔灌注樁或利用工程樁地下連續(xù)墻厚1000mm及1200mm，平均深度為47m;地墻外側(cè)單排850mm厚TRD工法等厚度水泥土攪拌連續(xù)墻止水，墻身進(jìn)入中風(fēng)化泥巖不淺于200㎜。方案110007000250032503250X325060002600

1200200032503500 3500218502000 35506850Y1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用1000mm

“兩墻合一”地連墻，地連墻上下分為計(jì)算配筋段和構(gòu)造配筋段，計(jì)算配筋段有效長度28.1～29.6m，構(gòu)造配筋段長度17.5～21m（設(shè)計(jì)總墻長49.6m)。保證墻底進(jìn)入（9-1）強(qiáng)風(fēng)化砂礫巖層500mm以上；2)在地下連續(xù)墻兩側(cè)設(shè)計(jì)三軸攪拌樁作為止水帷幕，樁徑800mm，樁間距600mm，咬合250mm，樁長25～26m。方案23-5粉土4-3-2粘土3-4粉質(zhì)粘土夾粉質(zhì)粘土、粉砂4-1細(xì)砂2-1細(xì)砂中粗砂4-2-2細(xì)砂1、在基坑內(nèi)布置管井降水，將地下水位降低至開挖面以下1.5m的同時(shí)，對(duì)開挖范圍內(nèi)地層進(jìn)行有效疏干；2、

降水井濾管主要布置在基坑底板以下，底板以上為實(shí)管，便于后期封井；同1時(shí)5b-1弱膠結(jié)砂礫為增加地層的垂向滲透性能，降水井全孔巖回填濾料，對(duì)開挖范圍內(nèi)地層起到引滲疏干效果。為增加疏干效果，可取部分疏干井在開挖面以上加設(shè)濾管。3、坑外設(shè)置水位觀測(cè)兼?zhèn)溆镁孩倨綍r(shí)作為坑外水位觀測(cè)井使用，監(jiān)測(cè)坑外水位變化情4-3

況，并提前判斷圍護(hù)結(jié)構(gòu)止水效果；②一旦圍護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)滲漏或者管涌，且因坑外水頭壓力過大難以封堵時(shí)，可開啟坑外備用井適當(dāng)降低坑外水頭壓力后進(jìn)行封堵，避免問題的進(jìn)一步惡化；③根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)實(shí)際施工15b-2中等膠結(jié)砂礫巖時(shí)，達(dá)不到100%的止水效果，當(dāng)坑外水位降深過大時(shí)，可對(duì)坑外井進(jìn)行回灌，控制坑外水位降深。砂性地層降水井全孔投濾料降水效果示意圖降水設(shè)計(jì)思路方案33-23-4粉質(zhì)粘土3-5粉土夾粉質(zhì)粘土、粉砂4-1細(xì)砂4-2