《城市地下空间建设新技术》市公开课一等奖百校联赛获奖课件.pptx

城市地下空间建设新技术11月月19-22日日 合肥合肥全国注册土木工程师（岩土）继续教育必修教材第第1页页11月月全国注册土木工程师（岩土）继续教育必修教材第二章城市超深基坑地下工程设计与施工技术第第2页页2.1 概述2.2技术介绍2.3工程应用-天津站交通枢纽工程后广场工程2.4 总结提 纲3第第3页页u为了满足城市功效需要，在今后数十年内我国将处于城市为了满足城市功效需要，在今后数十年内我国将处于城市地下工程建设高潮，地下工程建设高潮，城市地下空间利用也必将由现在浅层空间城市地下空间利用也必将由现在浅层空间向中浅层空间（地面以下向中浅层空间（地面以下30m）发展）发展。u我国在深度较大城市地下空间开发包括到地下工程建设复我国在深度较大城市地下空间开发包括到地下工程建设复杂理论和关键技术还杂理论和关键技术还缺乏深入、系统研究缺乏深入、系统研究。2.1 概述第第4页页城市地下工城市地下工程是一个复程是一个复杂系统工程杂系统工程地下工程理论在地下工程理论在软弱地层和极复软弱地层和极复杂环境杂环境下应用下应用施工工艺以及施工施工工艺以及施工组织是否合理对支组织是否合理对支护体系是否成功含护体系是否成功含有主要作用有主要作用地质环境复杂性和地质环境复杂性和不确定性、地面及不确定性、地面及地下建（构）筑物地下建（构）筑物密布密布。包括多个学包括多个学科交叉科交叉2.1 概述 工程地质工程地质岩土力学岩土力学工程结构等工程结构等第第5页页地下工程设计理论和施工关键技术研究现实状地下工程设计理论和施工关键技术研究现实状况况u设计理论方面设计理论方面相互作用下土相互作用下土压力理论问题；压力理论问题；开挖对环境影开挖对环境影响预测方法；响预测方法；基坑降水理论；基坑降水理论；u两墙合一逆做法两墙合一逆做法施工过程中产生不均匀沉降对施工过程中产生不均匀沉降对结构体系影响；结构体系影响；工程构件连接精度控制难度较工程构件连接精度控制难度较大；大；层板混凝土表观质量控制难度层板混凝土表观质量控制难度较大等等。较大等等。u基坑时空基坑时空效应与变效应与变形控制形控制软土地域软土地域因为开挖因为开挖和降水使和降水使得空间受得空间受力状态发力状态发生改变生改变科学地制订考虑时空效应开挖和支撑科学地制订考虑时空效应开挖和支撑施工设计方案施工设计方案2.1 概述第第6页页2.1 概述 本章针对天津站交通枢纽工程后广场工本章针对天津站交通枢纽工程后广场工程，结合该工程课题研究组研究结果，介绍程，结合该工程课题研究组研究结果，介绍一些城市超深基坑地下工程设计与施工关键一些城市超深基坑地下工程设计与施工关键技术。技术。第第7页页u 主要存在以下主要存在以下问题问题（1）基于一维压缩试验以及常规三基于一维压缩试验以及常规三轴试验基础建立计算参数属于简轴试验基础建立计算参数属于简单情况下加荷问题单情况下加荷问题深基础、地下隧道、深基坑均深基础、地下隧道、深基坑均包括土开挖卸荷问题包括土开挖卸荷问题采取加荷条件且不考虑应力路采取加荷条件且不考虑应力路径土体参数进行深基坑分析设计径土体参数进行深基坑分析设计不严格不严格。（2）超深基坑开挖工程超深基坑开挖工程卸荷幅度很大，卸荷幅度很大，土体处于严重超固结状态土体处于严重超固结状态基坑施工时降水与开挖交替进行，基坑施工时降水与开挖交替进行，有效应力增减造成土体加荷与卸荷有效应力增减造成土体加荷与卸荷重复重复沿用加荷状态下土强度指标有可沿用加荷状态下土强度指标有可能造成设计能造成设计安全度安全度不足。不足。2.2 技术介绍2.2.1超深基坑开挖中土力学问题第第8页页u考虑加、卸荷条件土体特征考虑加、卸荷条件土体特征单调卸荷条件单调卸荷条件卸荷应力路径卸荷应力路径UU表示竖向卸荷，水平向卸荷；表示竖向卸荷，水平向卸荷；等号右边数字表示竖向加、卸等号右边数字表示竖向加、卸荷应力与水平向加、卸荷应力比荷应力与水平向加、卸荷应力比值。值。UU=0和和UU=分别代表了主动分别代表了主动区和被动区两种极端情况下区和被动区两种极端情况下应力应力路径路径。2.2 技术介绍2.2.1超深基坑开挖中土力学问题第第9页页u考虑加、卸荷条件土体特征考虑加、卸荷条件土体特征考虑开挖、降水交替施工过程考虑开挖、降水交替施工过程考虑开挖降水作用比仅考虑开挖时土体总回弹值小。考虑开挖降水作用比仅考虑开挖时土体总回弹值小。降水后土体强度显著提升，相同应力水平下，土体展现较小应变降水后土体强度显著提升，相同应力水平下，土体展现较小应变和变形量。和变形量。降水对土压密作用使得土体强度峰值高于仅考虑开挖作用土体强降水对土压密作用使得土体强度峰值高于仅考虑开挖作用土体强度峰值。度峰值。经历降水开挖路径与仅经历开挖路径土体相比显著展现超固结土经历降水开挖路径与仅经历开挖路径土体相比显著展现超固结土性质。性质。2.2 技术介绍2.2.1超深基坑开挖中土力学问题第第10页页u考虑土体应力路径下强度指标选取考虑土体应力路径下强度指标选取采取不一样试验方法，可得出截然不一样土体抗剪强度参数。采取不一样试验方法，可得出截然不一样土体抗剪强度参数。建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范要求：要求：对于饱和黏性土应采取在土有效自对于饱和黏性土应采取在土有效自重应力下预固结三轴不固结不排水重应力下预固结三轴不固结不排水试验确定抗剪强度指标。试验确定抗剪强度指标。岩土工程勘察规范岩土工程勘察规范中则没有明中则没有明确采取何种参数，但要求土抗剪强确采取何种参数，但要求土抗剪强度试验方法应与基坑工程设计要求度试验方法应与基坑工程设计要求一致，符合设计采取标准。一致，符合设计采取标准。建设部行业标准建设部行业标准建筑基坑支护技建筑基坑支护技术规程术规程采取三轴固结不排水试验采取三轴固结不排水试验强度指标，且当地有可靠经验时允强度指标，且当地有可靠经验时允许采取直剪试验强度指标。许采取直剪试验强度指标。冶金部行业标准中要求，采取水土分冶金部行业标准中要求，采取水土分算时应选取有效应力强度指标，也可算时应选取有效应力强度指标，也可采取三轴固结不排水试验强度指标；采取三轴固结不排水试验强度指标；采取水土合算时应选取三轴固结不排采取水土合算时应选取三轴固结不排水试验强度指标，并应乘以水试验强度指标，并应乘以0.7折减系折减系数。数。上海市工程建设标准上海市工程建设标准地基基础设地基基础设计规范计规范要求：当采取水土分算时，要求：当采取水土分算时，取三轴固结不排水试验或直剪固快取三轴固结不排水试验或直剪固快试验峰值；当采取水土合算时，取试验峰值；当采取水土合算时，取直剪固快试验峰值。直剪固快试验峰值。2.2 技术介绍2.2.1超深基坑开挖中土力学问题第第11页页u考虑土体应力路径下强度指标选取考虑土体应力路径下强度指标选取基坑工程设计时，土抗剪强度试验方法基坑工程设计时，土抗剪强度试验方法不宜采取直剪试验不宜采取直剪试验。在在计算主动区土压力计算主动区土压力时采取时采取固结不排水试验固结不排水试验强度指标是比较合强度指标是比较合理。理。被动区土体强度指标被动区土体强度指标普通也采取普通也采取固结不排水剪固结不排水剪强度指标。强度指标。对于对于砂土和碎石土砂土和碎石土，计算支挡结构物上主、被动土压力时应该，计算支挡结构物上主、被动土压力时应该使用土使用土有效应力强度有效应力强度指标。指标。对于对于饱和黏性土饱和黏性土，在计算和分析中普通使用，在计算和分析中普通使用总应力强度指标总应力强度指标，如固结不排水如固结不排水(CU)和不固结不排水和不固结不排水(UU)试验强度指标等。试验强度指标等。2.2 技术介绍2.2.1超深基坑开挖中土力学问题第第12页页基坑降水工程需要达基坑降水工程需要达到目到目1）疏干基坑内）疏干基坑内储水，创造干式储水，创造干式开挖作业条件；开挖作业条件；2）降低坑底承压）降低坑底承压含水层水头，预含水层水头，预防突涌发生，防防突涌发生，防止渗流破坏；止渗流破坏；3）控制降水引发）控制降水引发地面沉降，防止较地面沉降，防止较大差异沉降；大差异沉降；4）控制降水对）控制降水对坑内梁、柱等围坑内梁、柱等围护、支护结构体护、支护结构体影响。影响。2.2 技术介绍2.2.2超深基坑降水设计与施工技术需要制订科学合理基坑降水方案需要制订科学合理基坑降水方案第第13页页2.2 技术介绍2.2.2超深基坑降水设计与施工技术科学合理科学合理基坑降水方案基坑降水方案疏干井设计疏干井设计减压井设计减压井设计地面沉降计算地面沉降计算所需所需资料资料l基本水文地质资料：含水基本水文地质资料：含水层厚度层厚度H；含水层渗透系数含水层渗透系数 K；影响半径影响半径R；含水层补给条件；含水层补给条件；地下水流动方向；地下水流动方向；水力梯度；水力梯度；等等等等l基坑工程平面位置以及周基坑工程平面位置以及周围环境资料围环境资料第第14页页2.2 技术介绍2.2.2超深基坑降水设计与施工技术基坑工程施工环基坑工程施工环境越来越复杂境越来越复杂基坑深度越来基坑深度越来越大越大环境保护要求环境保护要求越来越高越来越高 深基坑降水工程中含水层之间水力联络是一个非常主要原因。深基坑降水工程中含水层之间水力联络是一个非常主要原因。水力联络较小，水力联络较小，潜水层疏干对承压含潜水层疏干对承压含水层几乎没有降压效果，需要对承压水层几乎没有降压效果，需要对承压含水层设置减压井降水，增加工程造含水层设置减压井降水，增加工程造价。价。水力联络较大，水力联络较大，当潜水层疏干后承压含当潜水层疏干后承压含水层水位已经满足抗突涌稳定验算要求，水层水位已经满足抗突涌稳定验算要求，不需要对承压含水层进行减压办法，不不需要对承压含水层进行减压办法，不需要设置止水帷幕。需要设置止水帷幕。第第15页页2.2 技术介绍2.2.2超深基坑降水设计与施工技术 井流降水按照井流降水按照“分层降水、按需降水、动态调整分层降水、按需降水、动态调整”标准。标准。回灌井回灌井对地面沉降有很好控制效果。对地面沉降有很好控制效果。可先设置最上层水平支撑，然后开始进行坑内降水；可先设置最上层水平支撑，然后开始进行坑内降水；宜采取分层、宜采取分层、分段降水与分层、分段挖土施工方法以减小降水引发变形。分段降水与分层、分段挖土施工方法以减小降水引发变形。第第16页页2.2 技术介绍2.2.2超深基坑降水设计与施工技术u进行超深基坑承压含水层降压设计应考虑进行超深基坑承压含水层降压设计应考虑疏干对承压含水层水疏干对承压含水层水头影响头影响有利作用。有利作用。u分析降压对环境影响（地面沉降）时，必须考虑分析降压对环境影响（地面沉降）时，必须考虑疏干井疏干降疏干井疏干降水运行水运行对承压含水层水头有对承压含水层水头有显著降低显著降低作用带来地面沉降。作用带来地面沉降。u工程施工中可依据场地地下水分布特点、基坑开挖深度及承压工程施工中可依据场地地下水分布特点、基坑开挖深度及承压水控制要求，制订水控制要求，制订承压水控制策略承压水控制策略。u可采取基坑分块开挖至设计坑底标高、分块打设基础方案，降可采取基坑分块开挖至设计坑底标高、分块打设基础方案，降低基坑开挖到底后低基坑开挖到底后突涌风险突涌风险。第第17页页2.2 技术介绍2.2.3超深基坑工程地下连续墙施工技术地下连续墙是一个较为先进地下工程结地下连续墙是一个较为先进地下工程结构形式和施工工艺。构形式和施工工艺。在泥浆护壁情况下，开挖一条狭长深槽，在泥浆护壁情况下，开挖一条狭长深槽，在槽内放置钢筋笼，并浇灌水下混凝土，在槽内放置钢筋笼，并浇灌水下混凝土，筑成一段钢筋混凝土墙段。将若干墙段连筑成一段钢筋混凝土墙段。将若干墙段连接成整体形成一条连续地下墙体。接成整体形成一条连续地下墙体。地下连续墙可供截水防渗或挡土承重之地下连续墙可供截水防渗或挡土承重之用。用。因为地下连续墙造价较高，所以，选取因为地下连续墙造价较高，所以，选取需经过技术经济比较后才可决定采取。需经过技术经济比较后才可决定采取。第第18页页2.2 技术介绍以下几个情况宜采取地下连续墙：以下几个情况宜采取地下连续墙：1）处于）处于软弱地基深大基坑软弱地基深大基坑，周围，周围又有密集建筑群或主要地下管线，又有密集建筑群或主要地下管线，对周围地面沉降和位移值有严格限对周围地面沉降和位移值有严格限制地下工程。制地下工程。2）既）既作为土方开挖时暂时基坑围护结构，又可作为主体作为土方开挖时暂时基坑围护结构，又可作为主体结构一部分结构一部分地下工程。地下工程。3）采取）采取逆作法施工逆作法施工，地下连续墙同时为挡土结构、地下，地下连续墙同时为挡土结构、地下室外墙、地面高层房屋基础工程。室外墙、地面高层房屋基础工程。2.2.3超深基坑工程地下连续墙施工技术第第19页页2.2 技术介绍2.2.3超深基坑工程地下连续墙施工技术地下连续墙施工：地下连续墙施工：1.导墙施工导墙施工导墙是地导墙是地下连续墙挖槽前沿两下连续墙挖槽前沿两侧构筑暂时构筑物侧构筑暂时构筑物。可控制地下连续墙施工精度，可控制地下连续墙施工精度，含有挡土作用和维持稳定液面作含有挡土作用和维持稳定液面作用，同时还能够作为重物支承台。用，同时还能够作为重物支承台。导墙施工次序：导墙施工次序：测量定位测量定位挖挖槽槽绑扎钢筋绑扎钢筋支模板及对撑支模板及对撑浇筑混凝土浇筑混凝土拆模加横撑拆模加横撑墙两墙两侧回填土扎实。侧回填土扎实。第第20页页2.2 技术介绍2.2.3超深基坑工程地下连续墙施工技术地下连续墙施工：地下连续墙施工：2.泥浆泥浆除了护壁之外，泥浆还有除了护壁之外，泥浆还有携携带泥渣、冷却和润滑挖槽机械带泥渣、冷却和润滑挖槽机械等作用等作用。泥浆必须有适当比重，良好泥浆必须有适当比重，良好流动性和形成泥皮性质。流动性和形成泥皮性质。施工过程中应对泥浆技术性施工过程中应对泥浆技术性能进行检验。泥浆经适当处理能进行检验。泥浆经适当处理后可重复使用或废弃。后可重复使用或废弃。第第21页页2.2 技术介绍2.2.3超深基坑工程地下连续墙施工技术地下连续墙施工：地下连续墙施工：3.成槽成槽成槽是地下连续墙施工中决定成槽是地下连续墙施工中决定墙体施工进度和质量墙体施工进度和质量关键工序关键工序。挖槽时要加强观察，挖槽时要加强观察，重点应注重点应注意控制挖槽垂直度、倾斜度和深意控制挖槽垂直度、倾斜度和深度度，要采取办法预防槽壁塌方。，要采取办法预防槽壁塌方。成槽时，应采取合理挖槽速度，成槽时，应采取合理挖槽速度，挖槽时要求连续作业。挖槽时要求连续作业。挖掘过程中保持泥浆液面不低挖掘过程中保持泥浆液面不低于导墙顶面要求高度。于导墙顶面要求高度。第第22页页2.2 技术介绍2.2.3超深基坑工程地下连续墙施工技术地下连续墙施工：地下连续墙施工：4.钢钢筋筋笼笼加工与吊放加工与吊放钢钢筋筋笼长笼长度度应应依据依据单单元段元段长长度、度、墙墙段接段接头头型式和起重型式和起重设备设备能力能力等等原因确定。原因确定。制作制作钢钢筋筋笼时笼时，要，要预预先确定先确定浇浇筑混凝土用筑混凝土用导导管位置，除考管位置，除考虑设虑设计计结结构要求构要求外，尚外，尚应应考考虑虑吊装受吊装受力要求。力要求。吊装吊装钢钢筋筋笼笼前，前，应对应对挖槽挖槽质质量量和和钢钢筋筋笼质笼质量量进进行行全方面全方面检验检验，符合符合质质量量标标准后才可吊准后才可吊钢钢筋筋笼笼入入槽。槽。第第23页页2.2 技术介绍2.2.3超深基坑工程地下连续墙施工技术地下连续墙施工：地下连续墙施工：5.水下混凝土灌注水下混凝土灌注混凝土混凝土浇浇注是地下注是地下连续墙连续墙施施工中主要工中主要质质量控制点量控制点。地下地下连续墙连续墙混凝土混凝土浇浇注注应应符符合普通水下混凝土合普通水下混凝土浇浇注要求。注要求。施工中，混凝土配合比施工中，混凝土配合比设计设计应应比其比其结结构构设计设计强强度等度等级级提提升一升一级级。混凝土混凝土浇浇注高度普通宜高出注高度普通宜高出墙顶设计标墙顶设计标高高0.5-0.8m，确保，确保凿凿除除废浆层废浆层后，后，墙顶标墙顶标高高应应符合符合设计设计要求。要求。第第24页页2.2 技术介绍2.2.3超深基坑工程地下连续墙施工技术地下连续墙施工：地下连续墙施工：6.地连墙后压浆工艺施工地连墙后压浆工艺施工地连墙后压浆法施工，可减小地连墙后压浆法施工，可减小地连墙沉降从而确保墙承载力。地连墙沉降从而确保墙承载力。后压浆法将压浆管与钢筋笼焊后压浆法将压浆管与钢筋笼焊接插入墙槽底，混凝土浇注后一接插入墙槽底，混凝土浇注后一定时间内将水泥浆注入压浆管，定时间内将水泥浆注入压浆管，水泥浆液与墙底沉渣及加固土体水泥浆液与墙底沉渣及加固土体发生化学反应后固化，在墙底部发生化学反应后固化，在墙底部形成水泥结石，墙底端受力面积形成水泥结石，墙底端受力面积增大起到扩底效应，增加墙底端增大起到扩底效应，增加墙底端阻力。阻力。第第25页页2.3 工程应用-天津站交通枢纽工程后广场工程2.3.1 工程介绍天津交通枢天津交通枢纽纽工程是集普通工程是集普通铁铁路、京路、京津城津城际际高速高速铁铁路、城市路、城市轨轨道交通、公交和道交通、公交和周周围围市政道路于一体特大型市政道路于一体特大型综综合合项项目。目。以天津站前后广以天津站前后广场为场为关关键键，集中在，集中在东东至李公楼立交至李公楼立交桥桥，西至五，西至五经经路，南至海河，路，南至海河，北至新开路区域范北至新开路区域范围围内，内，总总占地面占地面积为积为94.46万平方米。万平方米。天津站交通枢纽工程平面位置图天津站交通枢纽工程平面位置图天津站交通枢纽工程轨道换乘中心剖面图天津站交通枢纽工程轨道换乘中心剖面图第第26页页2.3 工程应用-天津站交通枢纽工程后广场工程2.3.1 工程介绍天津站交通枢纽工程轨道换乘中心各层平面图天津站交通枢纽工程轨道换乘中心各层平面图地下一层地下一层地下二层地下二层地下三层地下三层地下四层地下四层第第27页页2.3 工程应用-天津站交通枢纽工程后广场工程2.3.1 工程介绍天天津津站站交交通通枢枢纽纽工工程程标标段段长长264m264m，宽宽7373105m105m，占占地地面面积积23500m23500m2 2，建筑面积，建筑面积70000m70000m2 2，为地下，为地下3 3层结构，结构总高度为层结构，结构总高度为20.84m20.84m。工工程程竖竖向向支支撑撑结结构构采采取取207207根根钻钻孔孔灌灌注注桩桩和和207207根根钢钢管管混混凝凝土土柱柱，为为单单桩桩单单柱柱体体系系。基基坑坑四四面面是是采采取取结结构构和和围围护护二二合合一一钢钢筋筋混混凝凝土土地地下下连连续续墙墙结结构构体体系系，工工程程采采取取盖盖挖挖逆逆作作法法工工艺艺施施工工，基基坑坑开开挖挖深深度度25m25m，共需挖土超出，共需挖土超出6060万立方米，是国内罕见大型地下工程。万立方米，是国内罕见大型地下工程。针对车站抗浮问题，本工程采取主体结构下设抗拔桩办法。针对车站抗浮问题，本工程采取主体结构下设抗拔桩办法。第第28页页2.3 工程应用-天津站交通枢纽工程后广场工程2.3.2 岩土工程条件场地地处燕山山地向滨海平原过渡地带，从场地地处燕山山地向滨海平原过渡地带，从10万年前至今期间内，曾有三次万年前至今期间内，曾有三次海进和海退，最终一次海退距今约海进和海退，最终一次海退距今约50左右，历次海进海退形成海、陆相层往左右，历次海进海退形成海、陆相层往往交互出现地质特征。往交互出现地质特征。天津市第四系地层分布广，厚度大，市区及郊区大部分面积为全新世地层。天津市第四系地层分布广，厚度大，市区及郊区大部分面积为全新世地层。场地岩性主要为淤泥质土、黏性土、粉土、粉砂及细砂。场地岩性主要为淤泥质土、黏性土、粉土、粉砂及细砂。第第29页页2.3 工程应用-天津站交通枢纽工程后广场工程2.3.3 水文地质概况u勘勘察察结结果果显显示示，在在约约100m勘勘察察深深度度范范围围内内主主要要有有一一个个潜潜水水层层与四个承与四个承压压含水含水层组层组成。成。u第第一一含含水水层层组组（潜潜水水），地地下下埋埋藏藏较较浅浅，地地下下水水位位埋埋深深1.9001.968m（标标高高为为0.7040.824m），含含水水层层岩岩性性为为砂砂质质粉粉土土、黏黏质质粉粉土土2、砂砂质质粉粉土土、黏黏质质粉粉土土2层层，含含水水层层平平均均厚厚度度7.00m，层层底底标标高高为为-12.43-9.09m，其下伏地，其下伏地层层粉粉质质黏土黏土1层为层为相相对对隔水隔水层层。u第第二二含含水水层层组组（微微承承压压水水）地地下下水水埋埋深深2.792.839m（标标高高为为-0.122-0.118m），含含水水层层岩岩性性为为4粉粉砂砂层层，含含水水层层平平均均厚厚度度5.00m，层层底底标标高高为为-29.68-26.70m，下下伏伏地地层层粉粉质质黏黏土土3、1层为层为相相对对隔水隔水层层。u第第三三含含水水层层组组（微微承承压压水水），地地下下水水埋埋深深3.0733.38m（标标高高为为-0.710-0.433m），含含水水层层岩岩性性为为21砂砂质质粉粉土土、黏黏质质粉粉土土层层，含含水水层层平平均均厚厚度度2.00m，层层底底标标高高为为-46.65-44.39m，下下伏伏地地层层粉粉质质黏土黏土1、111层为层为隔水隔水层层。u第第四四含含水水层层组组（微微承承压压水水），地地下下水水埋埋深深12.24512.355m（标标高高为为-9.622-9.50m），含含水水层层岩岩性性为为114粉粉砂砂层层，含含水水层层平平均均厚厚度度4.00m，层层底底标标高高为为-67.11-66.05m，主主要要接接收收侧侧向向径径流流补补给给及及越越流流补补给给，排排泄泄以以相相对对含含水水层层中中径径流流形形式式为为主主，同同时时以以渗渗透透方方式式补补给给深深层层地下水。地下水。第第30页页2.3 工程应用-天津站交通枢纽工程后广场工程2.3.4 施工中面临主要岩土工程问题本工程属于软土地域超深、超大、多跨大面积盖挖逆作基坑工本工程属于软土地域超深、超大、多跨大面积盖挖逆作基坑工程，在国内尚无可供借鉴经验，在施工中将面临多项技术难题。程，在国内尚无可供借鉴经验，在施工中将面临多项技术难题。第第31页页2.3 工程应用-天津站交通枢纽工程后广场工程2.3.4 施工中面临主要岩土工程问题天津站交通枢纽工程含有天津站交通枢纽工程含有工程规模巨大、环境条件复杂、工程规模巨大、环境条件复杂、施工要求较高施工要求较高等特点。等特点。场区内浅部粉土或砂土层中地下水含有微承压性，深部影场区内浅部粉土或砂土层中地下水含有微承压性，深部影响范围内存在承压水头较高承压含水层。轻易出现因流砂、响范围内存在承压水头较高承压含水层。轻易出现因流砂、管涌、坑底失稳、坑壁坍塌等而引发重大工程事故。管涌、坑底失稳、坑壁坍塌等而引发重大工程事故。降压方式选取；降压方式选取；弱透水层各水文地质参数及参数对沉降影响关系分析；弱透水层各水文地质参数及参数对沉降影响关系分析；超深开挖降水和深层承压水降压对围护结构影响及控制办超深开挖降水和深层承压水降压对围护结构影响及控制办法；法；难题一难题一超深大面积复杂地下工程超深大面积复杂地下工程基坑深层地下承压水引发基坑深层地下承压水引发工程问题工程问题第第32页页2.3 工程应用-天津站交通枢纽工程后广场工程2.3.4 施工中面临主要岩土工程问题首次超深、超厚地下连续墙成槽开挖在天津这么复杂软首次超深、超厚地下连续墙成槽开挖在天津这么复杂软土地层中施工。土地层中施工。确保槽壁稳定，制备适合地质特征泥浆和采取可靠技术确保槽壁稳定，制备适合地质特征泥浆和采取可靠技术参数；参数；选择适用挖槽机械；选择适用挖槽机械；钢筋笼制作、起吊设备选择、起吊专题技术方案确定以钢筋笼制作、起吊设备选择、起吊专题技术方案确定以及怎样使幅段接头处既能满足变形和抗渗要求又能满足及怎样使幅段接头处既能满足变形和抗渗要求又能满足施工工艺需要。施工工艺需要。难题二难题二工程难点和工程难点和亟待处理问题亟待处理问题第第33页页2.3 工程应用-天津站交通枢纽工程后广场工程2.3.4 施工中面临主要岩土工程问题超深超大灌注桩直径超深超大灌注桩直径2.2m、孔深、孔深87m，在天津地域尚，在天津地域尚无施工实例。无施工实例。灌注桩施工碰到了极大技术挑战：怎样确保灌注桩平面灌注桩施工碰到了极大技术挑战：怎样确保灌注桩平面定位和垂直度控制；怎样依据地质情况控制钻机钻进速定位和垂直度控制；怎样依据地质情况控制钻机钻进速度；怎样进行超深孔清渣、清孔；怎样对护壁泥浆制备度；怎样进行超深孔清渣、清孔；怎样对护壁泥浆制备及技术参数进行调整。及技术参数进行调整。难题三难题三成桩质量控制关成桩质量控制关键键第第34页页2.3 工程应用-天津站交通枢纽工程后广场工程2.3.5 技术应用情况2.3.5.1 抽水试验分析及参数反演抽水试验分析及参数反演 类似天津站交通枢纽这么软土地域超大型深基坑工程地下水系统研究尚属类似天津站交通枢纽这么软土地域超大型深基坑工程地下水系统研究尚属空白。空白。为满足施工作业要求、确保抗突涌稳定安全、防止渗流破坏、降低对结构为满足施工作业要求、确保抗突涌稳定安全、防止渗流破坏、降低对结构影响和保护环境，进行了现场抽水试验。影响和保护环境，进行了现场抽水试验。抽水试验流程图抽水试验流程图第第35页页2.3 工程应用-天津站交通枢纽工程后广场工程2.3.5 技术应用情况2.3.5.1 抽水试验分析及参数反演抽水试验分析及参数反演（a a）泥浆池开挖）泥浆池开挖（b b）仪器安装孔施工）仪器安装孔施工（c）桥式滤水管）桥式滤水管（d）包裹滤网）包裹滤网（e）井管）井管（f）井管焊接）井管焊接（g）孔隙水压力计安装）孔隙水压力计安装（h）分层沉降安装导管和磁力环）分层沉降安装导管和磁力环（i）空压机洗井）空压机洗井（j）化学洗井）化学洗井抽水试验现场图片资料抽水试验现场图片资料abcdefghij第第36页页2.3 工程应用-天津站交通枢纽工程后广场工程2.3.5 技术应用情况利用现场抽水试验初步得到对应含水层水文地质参数值，将该值作为利用现场抽水试验初步得到对应含水层水文地质参数值，将该值作为反演分析初始值开始迭代循环，最终得到天津站地下潜水层和三组承压含反演分析初始值开始迭代循环，最终得到天津站地下潜水层和三组承压含水层水文地质参数值，包含渗透系数水层水文地质参数值，包含渗透系数K、弹性释水系数、弹性释水系数Ss或给水度或给水度Sy。汇。汇总结果如表所表示。总结果如表所表示。该值不但应用于天津站交通枢纽工程，同时也可供未来天津市类似工该值不但应用于天津站交通枢纽工程，同时也可供未来天津市类似工程参考。程参考。2.3.5.1 抽水试验分析及参数反演抽水试验分析及参数反演含水层含水层参数参数取值范围取值范围潜水层潜水层K（m/d）0.10.6Sy0.020.08第一组第一组K（m/d）2.010.5承压层承压层Ss5E-053E-04第二组第二组K（m/d）0.31.5承压层承压层Ss4E-055E-04第三组第三组K（m/d）0.52.5承压层承压层Ss1.76E-03第第37页页2.3 工程应用-天津站交通枢纽工程后广场工程2.3.5 技术应用情况2.3.5.2天津站交通枢纽工程后广场天津站交通枢纽工程后广场标段降水分析及应用标段降水分析及应用天津站交通枢天津站交通枢纽纽工程后广工程后广场场标标段基坑地下段基坑地下连续墙围护结连续墙围护结构构墙墙底底标标高高分三段：分三段：-40.5m（绿绿色）、色）、-45.5m（品（品红红色）、色）、-49.9m（红红色）。色）。墙墙底底标标高达高达-40.5m和和-45.5m处处未完全截断第二承未完全截断第二承压压含水含水层层，坑内减，坑内减压压井抽水井抽水时时会会有坑外水流有坑外水流补给补给。计计算区域算区域设为设为900m700m，中心，中心300m100m基坑开挖基坑开挖区域加密平面区域加密平面视图视图及井位布置如及井位布置如图图：数值模型平面视图及潜水层井位布置数值模型平面视图及潜水层井位布置第二承压含水层减压井井位布置第二承压含水层减压井井位布置第三承压含水层减压井加第三承压含水层减压井加10眼应急备用井井位布置眼应急备用井井位布置第第38页页2.3 工程应用-天津站交通枢纽工程后广场工程2.3.5 技术应用情况2.3.5.2天津站交通枢纽工程后广场天津站交通枢纽工程后广场标段降水分析及应用标段降水分析及应用 依据抽水依据抽水试验结试验结果提供初果提供初值值，应应用数用数值计值计算方法反演算方法反演优优化化后，模型中水文地后，模型中水文地质质参数参数设设定定值值如表所表示：如表所表示：含水层类型Kh（m/d）Kv（m/d）S潜水层0.53280.66240.091第一承压含水层8.7846.480.00014弱透水层0.022320.0427680.000986第二承压含水层0.90.80640.000148弱透水层0.02780.0436320.00144第三承压含水层4.14726.06240.000019弱透水层0.0384480.050.001 数值模型各层水文地质参数数值模型各层水文地质参数第第39页页2.3 工程应用-天津站交通枢纽工程后广场工程2.3.5 技术应用情况2.3.5.2天津站交通枢纽工程后广场天津站交通枢纽工程后广场标段降水分析及应用标段降水分析及应用依据承依据承压压水水位状水水位状态态，静止水位在地下，静止水位在地下13.0m左右，工程施工到第二道左右，工程施工到第二道底板之前不需要降承底板之前不需要降承压压水。第三道底板开挖挖土施工水。第三道底板开挖挖土施工时时，基坑开挖深度达，基坑开挖深度达25.80m左右，要求水位控制在地下左右，要求水位控制在地下14.80m左右。以坑内左右。以坑内J2、J3、J9、J10、J15、J16、J18抽水，抽水，预测预测基坑内承基坑内承压压水水位埋深水水位埋深14.8m以下，以下，满满足基坑安全。足基坑安全。疏干井井位布置图疏干井井位布置图减压井井位布置图减压井井位布置图第第40页页2.3 工程应用-天津站交通枢纽工程后广场工程2.3.5 技术应用情况2.3.5.2天津站交通枢纽工程后广场天津站交通枢纽工程后广场标段降水分析及应用标段降水分析及应用序序号号结构板层结构板层开挖深开挖深度度水位控制深水位控制深度度是否降承压是否降承压水水拟开启井拟开启井数数1顶板顶板3.50/否否/2第一道中板第一道中板10.00/否否/3第二道中板第二道中板16.60/否否/4大底板大底板25.80-14.8是是7口口53号线及与号线及与2、9号号线交叉换乘、联络通线交叉换乘、联络通道处道处28.00-18.5是是11口口6电梯井电梯井29.00-20.9是是15口口减压井运行方案减压井运行方案第第41页页2.3 工程应用-天津站交通枢纽工程后广场工程2.3.5 技术应用情况2.3.5.3 超深基坑施工环境与结构稳定基准提议超深基坑施工环境与结构稳定基准提议1.地表沉降控制基准确定地表沉降控制基准确定 本示范工程周本示范工程周围围大楼普通大楼普通为钢为钢筋混凝土筋混凝土结结构，构，为为确保建筑物不出确保建筑物不出现现裂裂缝缝，其允其允许倾许倾斜取斜取为为=0.2%。依据。依据该该工程地表沉降工程地表沉降监测监测数据分析数据分析计计算得算得Smax=31.244.1mm。依据管依据管线线在地在地层层沉降沉降时产时产生生变变形形应应小于（或等于）其允小于（或等于）其允许应许应力力对应变对应变形形范范围围，并按管，并按管线线走向垂直于地下工程走向垂直于地下工程纵纵向考向考虑虑，计计算，算，Smax=31.935.7 mm。与上海、深圳两地与上海、深圳两地较较近似，同近似，同类类情况（一情况（一级级）工程在上海沉降控制）工程在上海沉降控制标标准准为为30mm，所以，天津能，所以，天津能够够参考取地表沉降控制基准参考取地表沉降控制基准值为值为30mm。依据上述三种情况，依据上述三种情况，对对天津超深基坑施工地表沉降控制基准天津超深基坑施工地表沉降控制基准值值提提议议是是3035mm。第第42页页2.3 工程应用-天津站交通枢纽工程后广场工程2.3.5 技术应用情况2.3.5.3 超深基坑施工环境与结构稳定基准提议超深基坑施工环境与结构稳定基准提议2.围护结构变形控制基准值确定围护结构变形控制基准值确定参考上海与深圳两地参考上海与深圳两地标标准及准及计计算方法，天津站深基坑算方法，天津站深基坑围护结围护结构构变变形控形控制基准制基准值值能能够够考考虑为虑为6075mm。参考数参考数值计值计算算结结果提出控制果提出控制变变形量形量为为基坑开挖深度基坑开挖深度0.4%0.4%。取安全系取安全系数数为为1.5，则则依据数依据数值值分析提出分析提出围护结围护结构构变变形控制基准形控制基准为为0.0027H。经过上述两种情况确实定，提出围护结构变形控制基准值为经过上述两种情况确实定，提出围护结构变形控制基准值为6075mm第第43页页2.3 工程应用-天津站交通枢纽工程后广场工程2.3.5 技术应用情况2.3.5.3 超深基坑施工环境与结构稳定基准提议超深基坑施工环境与结构稳定基准提议3.支撑内力与土压力控制基准值确定支撑内力与土压力控制基准值确定 参考现行相关规范和规程，采取工程类比法，提出天津站基坑工程参考现行相关规范和规程，采取工程类比法，提出天津站基坑工程控控制基准以下：制基准以下：（1）天津超深基坑施工）天津超深基坑施工过过程中地表沉降控制基准程中地表沉降控制基准值值提提议为议为3035mm;（2）天津超深基坑施工）天津超深基坑施工过过程中程中围护结围护结构构变变形控制基准形控制基准值值提提议为议为6075mm;（3）天津超深基坑施工）天津超深基坑施工过过程中支撑内力控制基准程中支撑内力控制基准值值提提议为议为8000kN;（4）天津超深基坑施工中土）天津超深基坑施工中土压压力控制基准力控制基准值值提提议为议为0.6 f0.7 f（f为为荷荷载载设计值设计值）。）。第第44页页2.3 工程应用-天津站交通枢纽工程后广场工程2.3.5 技术应用情况2.3.5.4 超深、超厚地下连续墙施工技术应用超深、超厚地下连续墙施工技术应用 本示范工程采取盖挖逆作法施工，工程中本示范工程采取盖挖逆作法施工，工程中难难点在于地下点在于地下连续墙连续墙深深度厚度大，度厚度大，“”字字钢钢板接板接头头施工复施工复杂杂以及以及钢钢筋筋笼笼重量大。重量大。施工中采取高分子无固相泥施工中采取高分子无固相泥浆浆来来维护维护槽壁槽壁稳稳定，利用含有定，利用含有纠纠偏装偏装置真砂液置真砂液压压抓斗，配置含有丰富施工抓斗，配置含有丰富施工经验经验操作手来施工。操作手来施工。真砂真砂液压液压抓斗抓斗机具机具设备设备第第45页页2.3 工程应用-天津站交通枢纽工程后广场工程2.3.5 技术应用情况2.3.5.4 超深、超厚地下连续墙施工技术应用超深、超厚地下连续墙施工技术应用1.导墙施工导墙施工 在在地地下下连连续续墙墙导导墙墙施施工工时时，将将各各类类已已切切改改完完成成且且已已报报废废管管线线全全部部封封堵堵，对对于于管管径径小小于于400mm雨雨水水、污污水水管管直直接接用用混混凝凝土土封封堵堵；管管径径大大于于400mm雨雨水水、污污水水管管先先管管内内砌砌砖砖再再挂挂钢钢筋筋网，用混凝土封堵。网，用混凝土封堵。导导墙墙采采取取现现浇浇钢钢筋筋混混凝凝土土结结构构。因因为为施施工工沿沿线线地地表表土土质质较较杂杂并并有有路路面面及及临临近近建建筑筑物物，所所认认为为确确保保导导墙墙稳稳定定以以及及有有足足够够承承载载力力，并并能能抵抵抗泥抗泥浆浆面起落冲刷，截面形状采取面起落冲刷，截面形状采取“”型。型。管线封堵图管线封堵图第第46页页2.3 工程应用-天津站交通枢纽工程后广场工程2.3.5 技术应用情