《城市地下空间建设新技术》第2章城市超深基坑地下课件.ppt

1、城市地下空间建设新技术2014年11月19-22日 合肥全国注册土木工程师（岩土）继续教育必修教材1ppt课件课件20142014年年1111月月全国注册土木工程师（岩土）继续教育必修教材2ppt课件课件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3ppt课件课件u 为了满足城市功能的需要，在今后数十年内我国将处于城为了满足城市功能的需要，在今后数十年内我国将处于城市地下工程建设的高潮，市地下工程建设的高潮，城市地下空间的利用也必将由现在的城市地下空间的利用也必将由现在的浅层空间向中浅层空间（地面以下浅层空间向中浅层空间（地面以下30m）发展）发展。

2、u 我国在深度较大的城市地下空间开发涉及到的地下工程建我国在深度较大的城市地下空间开发涉及到的地下工程建设的复杂理论和关键技术还设的复杂理论和关键技术还缺乏深入、系统的研究缺乏深入、系统的研究。2.1 概述4ppt课件课件城市地下工城市地下工程是一个复程是一个复杂的系统工杂的系统工程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的应用下的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具护体系是否成功具有重要作用有重要作用地质环境的复杂性地质环境的复杂性和不确定性、地面和不确定性、地面及地下建（构）筑及地下建（构）筑物密布物密布。涉及

3、多个涉及多个学科的交学科的交叉叉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5ppt课件课件地下工程的设计理论和施工关键技术研究现状地下工程的设计理论和施工关键技术研究现状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的预测方法；响的预测方法； 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 施工过程中产生的不均匀沉降施工过程中产生的不均匀沉降对结构体系的影响；对结构体系的影响； 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； 层板混凝土的表观质量控制难层板混凝土的表观质量控制难度较大

4、等等。度较大等等。u基坑时基坑时空效应与空效应与变形控制变形控制 软土地区软土地区由于开挖由于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定考虑时空效应的开挖和支科学地制定考虑时空效应的开挖和支撑的施工设计方案撑的施工设计方案2.1 概述6ppt课件课件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的研究成果，介程，结合该工程课题研究组的研究成果，介绍一些城市超深基坑地下工程设计与施工关绍一些城市超深基坑地下工程设计与施工关键技术。键技术。7ppt课件课件u 主要存在以下问题主要存在以下问题（1 1）基于一

5、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的计算参数属于轴试验基础建立的计算参数属于简单情况下的加荷问题简单情况下的加荷问题深基础、地下隧道、深基坑均深基础、地下隧道、深基坑均涉及土的开挖卸荷问题涉及土的开挖卸荷问题采用加荷条件且不考虑应力路采用加荷条件且不考虑应力路径的土体参数进行深基坑的分析径的土体参数进行深基坑的分析设计设计不严格不严格。（2 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，有效应力的增减导致土体加荷与卸有效应力的增减导致土体加荷与卸荷

6、的反复荷的反复沿用加荷状态下的土的强度指标沿用加荷状态下的土的强度指标有可能导致设计有可能导致设计安全度安全度不足。不足。2.2 技术介绍2.2.1超深基坑开挖中的土力学问题8ppt课件课件u考虑加、卸荷条件的土体特性考虑加、卸荷条件的土体特性单调卸荷条件单调卸荷条件卸荷应力路径卸荷应力路径UUUU表示竖向卸荷，水平向卸荷；表示竖向卸荷，水平向卸荷；等号右边的数字表示竖向加、等号右边的数字表示竖向加、卸荷应力与水平向加、卸荷应力卸荷应力与水平向加、卸荷应力的比值。的比值。UU=0UU=0和和UU=UU=分别代表了主动区分别代表了主动区和被动区两种极端情况下的和被动区两种极端情况下的应力应力路径

7、路径。2.2 技术介绍2.2.1超深基坑开挖中的土力学问题9ppt课件课件u考虑加、卸荷条件的土体特性考虑加、卸荷条件的土体特性考虑开挖、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的回弹值小。考虑开挖降水作用比仅考虑开挖时土体总的回弹值小。降水后土体的强度显著提高，相同应力水平下，土体呈现较小的降水后土体的强度显著提高，相同应力水平下，土体呈现较小的应变和变形量。应变和变形量。降水对土的压密作用使得土体强度峰值高于仅考虑开挖作用土体降水对土的压密作用使得土体强度峰值高于仅考虑开挖作用土体的强度峰值。的强度峰值。 经历降水开挖路径与仅经历开挖路径的土体相比明显

8、呈现超固结经历降水开挖路径与仅经历开挖路径的土体相比明显呈现超固结土的性质。土的性质。2.2 技术介绍2.2.1超深基坑开挖中的土力学问题10ppt课件课件u考虑土体应力路径下的强度指标选取考虑土体应力路径下的强度指标选取采用不同的试验方法，可得出截然不同的土体抗剪强度参数。采用不同的试验方法，可得出截然不同的土体抗剪强度参数。建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范规定：规定：对于饱和黏性土应采用在土的有效对于饱和黏性土应采用在土的有效自重应力下预固结的三轴不固结不自重应力下预固结的三轴不固结不排水试验确定抗剪强度指标。排水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

9、没有明确采用何种参数，但规定土的抗剪确采用何种参数，但规定土的抗剪强度试验方法应与基坑工程设计要强度试验方法应与基坑工程设计要求一致，符合设计采用的标准。求一致，符合设计采用的标准。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用三轴固结不排水试验采用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用直剪试验强度指标。许采用直剪试验强度指标。冶金部行业标准中规定，采用水土分冶金部行业标准中规定，采用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，也可采用三轴固结不排水试验强度指标；采用三轴固结不排水试验强度指标；采用水

10、土合算时应选取三轴固结不排采用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0.70.7的折的折减系数。减系数。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规定：当采用水土分算时，规定：当采用水土分算时，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的峰值；当采用水土合算时，试验的峰值；当采用水土合算时，取直剪固快试验的峰值。取直剪固快试验的峰值。2.2 技术介绍2.2.1超深基坑开挖中的土力学问题11ppt课件课件u考虑土体应力路径下的强度指标选取考虑土体应力路径下的强度指标选取基坑工程设计时，土的抗剪强度的试验方法基坑

11、工程设计时，土的抗剪强度的试验方法不宜采用直剪试验不宜采用直剪试验。在在计算主动区土压力计算主动区土压力时采用时采用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的。理的。被动区土体的强度指标被动区土体的强度指标一般也采用一般也采用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，计算支挡结构物上的主、被动土压力时应，计算支挡结构物上的主、被动土压力时应当使用土的当使用土的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，在计算和分析中一般使用，在计算和分析中一般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

12、结不排水和不固结不排水(UU)试验的强度指标等。试验的强度指标等。2.2 技术介绍2.2.1超深基坑开挖中的土力学问题12ppt课件课件1 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 2）降低坑底承压）降低坑底承压含水层水头，防含水层水头，防止突涌发生，避止突涌发生，避免渗流破坏；免渗流破坏；3 3）控制降水引起）控制降水引起的地面沉降，避免的地面沉降，避免较大差异沉降；较大差异沉降；4 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、支护结构体的影响。的影响。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定科学合理

13、的基坑降水方案需要制定科学合理的基坑降水方案13ppt课件课件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的科学合理的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 ；含水层的渗透系数含水层的渗透系数 K；影响半径影响半径R；含水层的补给条件；含水层的补给条件；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边环境资料边环境资料14ppt课件课件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

14、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的水力联系是一个非常重要的因素。深基坑降水工程中含水层之间的水力联系是一个非常重要的因素。水力联系较小，水力联系较小，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。水力联系较大，水力联系较大，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

15、措施，不不需要对承压含水层进行减压措施，不需要设置止水帷幕。需要设置止水帷幕。15ppt课件课件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”的原则。的原则。 回灌井回灌井对地面沉降有很好的控制效果。对地面沉降有很好的控制效果。 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；宜采用分层、宜采用分层、分段降水与分层、分段挖土的施工方法以减小降水引起的变形。分段降水与分层、分段挖土的施工方法以减小降水引起的变形。16ppt课件课件2.2 技术介绍2.2.2超深基

16、坑降水设计与施工技术u进行超深基坑承压含水层的降压设计应考虑进行超深基坑承压含水层的降压设计应考虑疏干对承压含水层疏干对承压含水层水头的影响水头的影响的有利作用。的有利作用。u分析降压对环境的影响（地面沉降）时，必须考虑分析降压对环境的影响（地面沉降）时，必须考虑疏干井疏干疏干井疏干降水运行降水运行对承压含水层的水头有对承压含水层的水头有显著降低显著降低作用带来的地面沉降。作用带来的地面沉降。u工程施工中可根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根据场地地下水分布特点、基坑开挖深度及承压水控制要求，制定水控制要求，制定承压水的控制策略承压水的控制策略。u可采用基坑分块开挖至设计坑

17、底标高、分块打设基础的方案，可采用基坑分块开挖至设计坑底标高、分块打设基础的方案，减少基坑开挖到底后的减少基坑开挖到底后的突涌风险突涌风险。17ppt课件课件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种较为先进的地下工程地下连续墙是一种较为先进的地下工程结构形式和施工工艺。结构形式和施工工艺。在泥浆护壁的情况下，开挖一条狭长的在泥浆护壁的情况下，开挖一条狭长的深槽，在槽内放置钢筋笼，并浇灌水下混深槽，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。将若干凝土，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的地下墙体。墙段连接成整体形成一条连续的

18、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。由于地下连续墙的造价较高，因此，选由于地下连续墙的造价较高，因此，选用需经过技术经济比较后才可决定采用。用需经过技术经济比较后才可决定采用。18ppt课件课件2.2 技术介绍以下几种情况宜采用地下连续墙：以下几种情况宜采用地下连续墙：1）处于）处于软弱地基的深大基坑软弱地基的深大基坑，周，周围又有密集的建筑群或重要的地下围又有密集的建筑群或重要的地下管线，对周围地面沉降和位移值有管线，对周围地面沉降和位移值有严格限制的地下工程。严格限制的地下工程。2）既）既作为土方开挖时的临时基坑围护结构，又可作为主作为土方

19、开挖时的临时基坑围护结构，又可作为主体结构的一部分体结构的一部分的地下工程。的地下工程。3）采用）采用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、地面高层房屋基础的工程。室外墙、地面高层房屋基础的工程。2.2.3超深基坑工程地下连续墙施工技术19ppt课件课件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：测 量 放 线导 墙 施 工建 泥 浆 生 产 系 统建 钢 筋 加 工 平 台商 混 检 验泥 浆 生 产泥 浆 泵 送钢 筋 进 场钢 筋 验 收泥 浆 检 验成 槽 验 收吊 放 钢 筋 笼下 导

20、管下 接 头 箱 (一 期 槽 )水 下 混 凝 土 浇 注成 槽 施 工移 机泥 浆 回 收钢 筋 加 工原 材 检 验焊 接 检 验拔 接 头 箱 (一 期 槽 )拔 导 管试 块 留 样成 槽 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的临时构筑物侧构筑的临时构筑物。可控制地下连续墙施工精度，可控制地下连续墙施工精度，具有挡土作用和维持稳定液面的具有挡土作用和维持稳定液面的作用，同时还可以作为重物支承作用，同时还可以作为重物支承台。台。导墙的施工顺序：导墙的施工顺序：测量定位测量定位挖槽挖槽绑扎钢筋绑扎钢筋支模板及对支模板及对撑撑浇筑混凝土浇筑混

21、凝土拆模加横撑拆模加横撑墙两侧回填土夯实。墙两侧回填土夯实。20ppt课件课件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：测 量 放 线导 墙 施 工建 泥 浆 生 产 系 统建 钢 筋 加 工 平 台商 混 检 验泥 浆 生 产泥 浆 泵 送钢 筋 进 场钢 筋 验 收泥 浆 检 验成 槽 验 收吊 放 钢 筋 笼下 导 管下 接 头 箱 (一 期 槽 )水 下 混 凝 土 浇 注成 槽 施 工移 机泥 浆 回 收钢 筋 加 工原 材 检 验焊 接 检 验拔 接 头 箱 (一 期 槽 )拔 导 管试 块 留 样成 槽 施 工2.泥浆泥浆除了护壁之外

22、，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。泥浆必须有适当的比重，良泥浆必须有适当的比重，良好的流动性和形成泥皮的性质。好的流动性和形成泥皮的性质。施工过程中应对泥浆的技术施工过程中应对泥浆的技术性能进行检查。泥浆经适当处性能进行检查。泥浆经适当处理后可重复使用或废弃。理后可重复使用或废弃。21ppt课件课件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：测 量 放 线导 墙 施 工建 泥 浆 生 产 系 统建 钢 筋 加 工 平 台商 混 检 验泥 浆 生 产泥 浆 泵 送钢 筋 进 场钢 筋

23、验 收泥 浆 检 验成 槽 验 收吊 放 钢 筋 笼下 导 管下 接 头 箱 (一 期 槽 )水 下 混 凝 土 浇 注成 槽 施 工移 机泥 浆 回 收钢 筋 加 工原 材 检 验焊 接 检 验拔 接 头 箱 (一 期 槽 )拔 导 管试 块 留 样成 槽 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的墙体施工进度和质量的关键工序关键工序。挖槽时要加强观测，挖槽时要加强观测，重点应注重点应注意控制挖槽的垂直度、倾斜度和意控制挖槽的垂直度、倾斜度和深度深度，要采取措施防止槽壁塌方。，要采取措施防止槽壁塌方。成槽时，应采用合理的挖槽速成槽时，应采用合理

24、的挖槽速度，挖槽时要求连续作业。度，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规定的高度。于导墙顶面规定的高度。22ppt课件课件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：测 量 放 线导 墙 施 工建 泥 浆 生 产 系 统建 钢 筋 加 工 平 台商 混 检 验泥 浆 生 产泥 浆 泵 送钢 筋 进 场钢 筋 验 收泥 浆 检 验成 槽 验 收吊 放 钢 筋 笼下 导 管下 接 头 箱 (一 期 槽 )水 下 混 凝 土 浇 注成 槽 施 工移 机泥 浆 回 收钢 筋 加 工原 材 检 验焊 接 检 验拔

25、 接 头 箱 (一 期 槽 )拔 导 管试 块 留 样成 槽 施 工4.钢筋笼加工与吊放钢筋笼加工与吊放钢筋笼的长度应钢筋笼的长度应根据单元段的根据单元段的长度、墙段的接头型式和起重设长度、墙段的接头型式和起重设备能力备能力等因素确定。等因素确定。制作钢筋笼时，要预先确定浇制作钢筋笼时，要预先确定浇筑混凝土用的导管的位置，除考筑混凝土用的导管的位置，除考虑设计虑设计结构要求结构要求外，尚应外，尚应考虑吊考虑吊装的受力要求。装的受力要求。吊装钢筋笼前，应对挖槽质量吊装钢筋笼前，应对挖槽质量和钢筋笼质量进行和钢筋笼质量进行全面检查全面检查，符，符合质量标准后才可吊钢筋笼入槽。合质量标准后才可吊钢筋

26、笼入槽。23ppt课件课件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：测 量 放 线导 墙 施 工建 泥 浆 生 产 系 统建 钢 筋 加 工 平 台商 混 检 验泥 浆 生 产泥 浆 泵 送钢 筋 进 场钢 筋 验 收泥 浆 检 验成 槽 验 收吊 放 钢 筋 笼下 导 管下 接 头 箱 (一 期 槽 )水 下 混 凝 土 浇 注成 槽 施 工移 机泥 浆 回 收钢 筋 加 工原 材 检 验焊 接 检 验拔 接 头 箱 (一 期 槽 )拔 导 管试 块 留 样成 槽 施 工5. 水下混凝土灌注水下混凝土灌注混凝土浇注是地下连续墙施混凝土浇注是地下连

27、续墙施工中的重要工中的重要质量控制点质量控制点。地下连续墙的混凝土浇注应地下连续墙的混凝土浇注应符合一般水下混凝土浇注要符合一般水下混凝土浇注要求。施工中，混凝土配合比求。施工中，混凝土配合比的设计应比其结构设计强度的设计应比其结构设计强度等级等级提高一级提高一级。混凝土浇注高度一般宜高出混凝土浇注高度一般宜高出墙顶设计标高墙顶设计标高0.5-0.8m，保证，保证凿除废浆层后，墙顶标高应凿除废浆层后，墙顶标高应符合设计要求。符合设计要求。24ppt课件课件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：测 量 放 线导 墙 施 工建 泥 浆 生 产 系

28、统建 钢 筋 加 工 平 台商 混 检 验泥 浆 生 产泥 浆 泵 送钢 筋 进 场钢 筋 验 收泥 浆 检 验成 槽 验 收吊 放 钢 筋 笼下 导 管下 接 头 箱 (一 期 槽 )水 下 混 凝 土 浇 注成 槽 施 工移 机泥 浆 回 收钢 筋 加 工原 材 检 验焊 接 检 验拔 接 头 箱 (一 期 槽 )拔 导 管试 块 留 样成 槽 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，可减小地连墙的沉降从而保证墙的承载地连墙的沉降从而保证墙的承载力。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

29、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。25ppt课件课件2.3 工程应用-天津站交通枢纽工程后广场工程2.3.1 工程简介天津交通枢纽工程是集普通铁路、京天津交通枢纽工程是集普通铁路、京津城际高速铁路、城市轨道交通、公交和津城际高速铁路、城市轨道交通、公交和周边市政道路于一体的特大型综合项目。周边市政道路于一体的特大

30、型综合项目。以天津站前后广场为核心，集中在东以天津站前后广场为核心，集中在东至李公楼立交桥，西至五经路，南至海河，至李公楼立交桥，西至五经路，南至海河，北至新开路区域范围内，总占地面积为北至新开路区域范围内，总占地面积为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26ppt课件课件2.3 工程应用-天津站交通枢纽工程后广场工程2.3.1 工程简介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

31、下四层27ppt课件课件2.3 工程应用-天津站交通枢纽工程后广场工程2.3.1 工程简介天津站交通枢纽工程天津站交通枢纽工程标段长标段长264m264m，宽，宽7373105m105m，占地面积，占地面积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。工程竖向支撑结构采用工程竖向支撑结构采用207207根钻孔灌注桩和根钻孔灌注桩和207207根钢管混凝土柱，根钢管混凝土柱，为单桩单柱体系。基坑四周是采用结构和围护二合一的钢筋混凝土为单桩单柱体系。基坑四周是采用结构和围护二合

32、一的钢筋混凝土地下连续墙结构体系，工程采用盖挖逆作法工艺施工，基坑开挖深地下连续墙结构体系，工程采用盖挖逆作法工艺施工，基坑开挖深度度25m25m，共需挖土超过，共需挖土超过6060万立方米，是国内罕见的大型地下工程。万立方米，是国内罕见的大型地下工程。针对车站抗浮问题，本工程采取主体结构下设抗拔桩措施。针对车站抗浮问题，本工程采取主体结构下设抗拔桩措施。28ppt课件课件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10万年前万年前至今的期间内，曾有三次海进和海退，最后一次海退距今至今的期间内

33、，曾有三次海进和海退，最后一次海退距今约约5000年左右，历次海进海退形成海、陆相层往往交互出年左右，历次海进海退形成海、陆相层往往交互出现的地质特征。现的地质特征。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、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。粉土、粉砂及细砂。29ppt课件课件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勘察结果显示，在约勘察结果显示，在约100m勘察深度范围内主要有一个潜勘察深度范围内主要有一个潜水层与四个承压含

34、水层组成。水层与四个承压含水层组成。u第一含水层组（潜水）第一含水层组（潜水），地下埋藏较浅，地下水位埋深，地下埋藏较浅，地下水位埋深1.9001.968m（标高为（标高为0.7040.824m），含水层岩性为砂质粉土、黏质），含水层岩性为砂质粉土、黏质粉土粉土2、砂质粉土、黏质粉土、砂质粉土、黏质粉土2层，含水层平均厚度层，含水层平均厚度7.00m，层，层底标高为底标高为-12.43-9.09m，其下伏地层粉质黏土，其下伏地层粉质黏土1层为相对隔水层。层为相对隔水层。u第二含水层组（微承压水）第二含水层组（微承压水）地下水埋深地下水埋深2.792.839m（标高为（标高为-0.122-0.1

35、18m），含水层岩性为），含水层岩性为4粉砂层，含水层平均厚度粉砂层，含水层平均厚度5.00m，层底标高为，层底标高为-29.68-26.70m，下伏地层粉质黏土，下伏地层粉质黏土3、1层为相对隔水层。层为相对隔水层。u第三含水层组（微承压水）第三含水层组（微承压水），地下水埋深，地下水埋深3.0733.38m（标高为（标高为-0.710-0.433m），含水层岩性为），含水层岩性为21砂质粉土、黏质粉土层，含砂质粉土、黏质粉土层，含水层平均厚度水层平均厚度2.00m，层底标高为，层底标高为-46.65-44.39m，下伏地层粉质，下伏地层粉质黏土黏土1、111层为隔水层。层为隔水层。u第四含

36、水层组（微承压水）第四含水层组（微承压水），地下水埋深，地下水埋深12.24512.355m（标（标高为高为-9.622-9.50m），含水层岩性为），含水层岩性为114粉砂层，含水层平均厚度粉砂层，含水层平均厚度4.00m，层底标高为，层底标高为-67.11 -66.05m，主要接受侧向径流补给及越，主要接受侧向径流补给及越流补给，排泄以相对含水层中的径流形式为主，同时以渗透方式流补给，排泄以相对含水层中的径流形式为主，同时以渗透方式补给深层地下水。补给深层地下水。30ppt课件课件2.3 工程应用-天津站交通枢纽工程后广场工程2.3.4 施工中面临的主要岩土工程问题本工程属于软土地区超深、

37、超大、多跨大面积盖挖逆作基坑工本工程属于软土地区超深、超大、多跨大面积盖挖逆作基坑工程，在国内尚无可供借鉴的经验，在施工中将面临多项技术难题。程，在国内尚无可供借鉴的经验，在施工中将面临多项技术难题。31ppt课件课件2.3 工程应用-天津站交通枢纽工程后广场工程2.3.4 施工中面临的主要岩土工程问题天津站交通枢纽工程具有天津站交通枢纽工程具有工程规模巨大、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的地下水具有微承压性，深部场区内浅部粉土或砂土层中的地下水具有微承压性，深部影响范围内存在承压水头较高的承压含水层。容易出现因流影响

38、范围内存在承压水头较高的承压含水层。容易出现因流砂、管涌、坑底失稳、坑壁坍塌等而引起重大工程事故。砂、管涌、坑底失稳、坑壁坍塌等而引起重大工程事故。降压方式的选取；降压方式的选取；弱透水层各水文地质参数及参数对沉降的影响关系分析；弱透水层各水文地质参数及参数对沉降的影响关系分析；超深开挖降水和深层承压水降压对围护结构的影响及控制超深开挖降水和深层承压水降压对围护结构的影响及控制措施；措施；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的工程问题的工程问题32ppt课件课件2.3 工程应用-天津站交通枢纽工程后广场工程2.3.4 施工中面临的

39、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样复杂首次超深、超厚地下连续墙成槽开挖在天津这样复杂的软土地层中施工。的软土地层中施工。保证槽壁稳定，制备适合地质特性的泥浆和采用可靠保证槽壁稳定，制备适合地质特性的泥浆和采用可靠的技术参数；的技术参数；选择适用的挖槽机械；选择适用的挖槽机械；钢筋笼制作、起吊设备选择、起吊专项技术方案确定钢筋笼制作、起吊设备选择、起吊专项技术方案确定以及如何使幅段接头处既能满足变形和抗渗要求又能满以及如何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的需要。足施工工艺的需要。难题二难题二工程的难点和工程的难点和亟待解决的问题亟待解决的问题33ppt课

40、件课件2.3 工程应用-天津站交通枢纽工程后广场工程2.3.4 施工中面临的主要岩土工程问题超深超大的灌注桩直径超深超大的灌注桩直径2.2m2.2m、孔深、孔深87m87m，在天津地区尚，在天津地区尚无施工实例。无施工实例。灌注桩施工遇到了极大的技术挑战：如何保证灌注桩灌注桩施工遇到了极大的技术挑战：如何保证灌注桩的平面定位和垂直度控制；如何根据地质情况控制钻机的平面定位和垂直度控制；如何根据地质情况控制钻机钻进速度；如何进行超深孔的清渣、清孔；如何对护壁钻进速度；如何进行超深孔的清渣、清孔；如何对护壁泥浆的制备及技术参数进行调整。泥浆的制备及技术参数进行调整。难题三难题三成桩质量控制的成桩质

41、量控制的关键关键34ppt课件课件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样的软土地区超大型深基坑工程的地下水系统研究类似天津站交通枢纽这样的软土地区超大型深基坑工程的地下水系统研究尚属空白。尚属空白。 为满足施工作业要求、保证抗突涌稳定安全、避免渗流破坏、减少对结构为满足施工作业要求、保证抗突涌稳定安全、避免渗流破坏、减少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35ppt课件课件2.3 工程应用-天津站交通枢纽工程

42、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）分层沉降的安装导管和磁力环）分层沉降的安装导管和磁力环（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abcdefghij36ppt课件课件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相应含水层的水

43、文地质参数值，将该值作利用现场抽水试验初步得到相应含水层的水文地质参数值，将该值作为反演分析的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为反演分析的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的水文地质参数值，包括渗透系数压含水层的水文地质参数值，包括渗透系数K、弹性释水系数、弹性释水系数Ss或给水度或给水度Sy。汇总结果如表所示。汇总结果如表所示。该值不仅应用于天津站交通枢纽工程，同时也可供将来天津市类似工该值不仅应用于天津站交通枢纽工程，同时也可供将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

44、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-0337ppt课件课件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的降水分析及应用标段的降水分析及应用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基坑地下连续墙围护结构墙底标高标段基坑地下连续墙围护结构墙底标高分三段：分三

45、段：-40.5m（绿色）、（绿色）、-45.5m（品红色）、（品红色）、-49.9m（红色）。墙底标（红色）。墙底标高达高达-40.5m和和-45.5m处未完全截断第二承压含水层，坑内减压井抽水时会处未完全截断第二承压含水层，坑内减压井抽水时会有坑外水流补给。计算区域设为有坑外水流补给。计算区域设为900m700m，中心，中心300m100m基坑开基坑开挖区域加密平面视图及井位布置如图：挖区域加密平面视图及井位布置如图：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

46、用井井位布置眼应急备用井井位布置38ppt课件课件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的降水分析及应用标段的降水分析及应用 根据抽水试验结果提供的初值，应用数值计算方法反演优根据抽水试验结果提供的初值，应用数值计算方法反演优化后，模型中水文地质参数设定值如表所示：化后，模型中水文地质参数设定值如表所示：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

47、0.920160.80640.000148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39ppt课件课件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的降水分析及应用标段的降水分析及应用根据承压水的水位状态，静止水位在地下根据承压水的水位状态，静止水位在地下13.0m左右，工程施工到第二左右，工程施工到第二道底板之前不需要降承压水。第三道底板开挖挖土施工

48、时，基坑开挖深度达道底板之前不需要降承压水。第三道底板开挖挖土施工时，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，预测基坑内承压水水位埋深抽水，预测基坑内承压水水位埋深14.8m以下，满足基坑安全。以下，满足基坑安全。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40ppt课件课件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的降水分析及应用标段的降水分析及应用序序号

49、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 1顶板顶板3.503.50/ /否否/ /2 2第一道中板第一道中板10.0010.00/ /否否/ /3 3第二道中板第二道中板16.6016.60/ /否否/ /4 4大底板大底板25.8025.80-14.8-14.8是是7 7口口5 53 3号线及与号线及与2 2、9 9号号线交叉换乘、联络通线交叉换乘、联络通道处道处28.0028.00-18.5-18.5是是1111口口6 6电梯井电梯井29.0029.00-20.9-20.9是是1515口口减压井运行方案减压井运行方案41pp

50、t课件课件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建议超深基坑施工环境与结构稳定基准建议1.1.地表沉降控制基准的确定地表沉降控制基准的确定 本示范工程周边大楼一般为钢筋混凝土结构，为保证建筑物不出现裂缝，本示范工程周边大楼一般为钢筋混凝土结构，为保证建筑物不出现裂缝，其容许倾斜取为其容许倾斜取为=0.2% 。根据该工程地表沉降监测数据分析计算得。根据该工程地表沉降监测数据分析计算得Smax =31.244.1mm。 根据管线在地层沉降时产生的变形应小于（或等于）其允许应力的相应根据管线在地层沉降时产生的变形应小于（