深基坑工程的发展1

1、l深基坑工程在我国的发展深基坑工程在我国的发展l深基坑施工技术（逆作法、冻结法和型深基坑施工技术（逆作法、冻结法和型钢搅拌桩墙）钢搅拌桩墙）l基坑工程的失效模式与案例基坑工程的失效模式与案例l深基坑工程方案设计深基坑工程方案设计l 在我国，深基坑工程是最近在我国，深基坑工程是最近20多年多年中迅速发展起来的一个领域。中迅速发展起来的一个领域。l 以前的几十年中，由于建筑物的高以前的几十年中，由于建筑物的高度不高，基础的埋置深度很浅，很少用度不高，基础的埋置深度很浅，很少用地下室，基坑的开挖一般仅作为施工单地下室，基坑的开挖一般仅作为施工单位的施工措施，最多用钢板桩解决问题，位的施工措施，最多用

2、钢板桩解决问题，没有专门的设计，也并没有引起工程界没有专门的设计，也并没有引起工程界太多的关注。太多的关注。l 20多年来，由于高层建筑、地下空间多年来，由于高层建筑、地下空间的发展，深基坑工程的规模之大、深度之的发展，深基坑工程的规模之大、深度之深，成为岩土工程中事故最为频繁的领域，深，成为岩土工程中事故最为频繁的领域，给岩土工程界提出了许多技术难题。给岩土工程界提出了许多技术难题。l 因此也是岩土工程中发展最为活跃的因此也是岩土工程中发展最为活跃的领域之一，成为岩土工程的技术热点和难领域之一，成为岩土工程的技术热点和难点。点。l l技术难点：技术难点：l1.土力学的强度、变形、渗透三大课题

3、土力学的强度、变形、渗透三大课题全部都出现；全部都出现；l2.施工因素的影响既巨大而又具有非常施工因素的影响既巨大而又具有非常的不确定性；的不确定性；l3.各种破坏模式相互交叉，互为因果，各种破坏模式相互交叉，互为因果，设计计算模式的不清晰性；设计计算模式的不清晰性；l热点：热点：l1.事故的频率高，灾害的涉及面宽，对事故的频率高，灾害的涉及面宽，对社会的影响非常大，引起政府和社会的社会的影响非常大，引起政府和社会的高度关注；高度关注；l2. 工程费用占造价的比例高，业主对基工程费用占造价的比例高，业主对基坑工程的压价，方案不合理和安全度过坑工程的压价，方案不合理和安全度过低是高事故率的潜在因

4、素；低是高事故率的潜在因素；l3.施工方过度追求高速度和低成本是高施工方过度追求高速度和低成本是高事故率的直接引发因素。事故率的直接引发因素。l按照发展的过程，二十多年来我国的深按照发展的过程，二十多年来我国的深基坑工程大致经历了三个阶段：基坑工程大致经历了三个阶段：l20世纪的世纪的80年代年代l20世纪的世纪的90年代年代l21世纪的近世纪的近10年年l 第一阶段：第一阶段： 20世纪世纪80年代年代l在一些大城市开始兴建高层建筑，深基坑工在一些大城市开始兴建高层建筑，深基坑工程问题逐渐出现。程问题逐渐出现。l但那时多数是一层地下室，但那时多数是一层地下室，23层地下室比层地下室比较少。较

5、少。l主要的围护结构型式是水泥搅拌桩的重力式主要的围护结构型式是水泥搅拌桩的重力式结构，对于比较深的基坑则采用排桩结构，结构，对于比较深的基坑则采用排桩结构，如果有地下水，再加水泥搅拌桩止水帷幕。如果有地下水，再加水泥搅拌桩止水帷幕。l那时，地下连续墙用得比较少。那时，地下连续墙用得比较少。lSMW工法正在进行开发研究。工法正在进行开发研究。l由于缺乏经验，深基坑的事故比较多，由于缺乏经验，深基坑的事故比较多，引起了社会和工程界的关注。引起了社会和工程界的关注。l开始研究深基坑工程的监测技术与数值开始研究深基坑工程的监测技术与数值计算。计算。l有一些技术指南，但还没有开始编制基有一些技术指南，

6、但还没有开始编制基坑工程的规范。坑工程的规范。l第二阶段：第二阶段：20世纪世纪90年代年代l总结经验，出现制定基坑规范的第一波，总结经验，出现制定基坑规范的第一波，包括武汉、上海、深圳等地方规范和两包括武汉、上海、深圳等地方规范和两本行业规范。本行业规范。l一些地方政府建立深基坑方案的审查制一些地方政府建立深基坑方案的审查制度。度。l开始出现超深、超大的深基坑工程，基开始出现超深、超大的深基坑工程，基坑面积达到坑面积达到23万平方米，深度达到万平方米，深度达到20m左右。左右。l复合式土钉墙在浅基坑中推广使用。复合式土钉墙在浅基坑中推广使用。lSMW工法开始推广使用。工法开始推广使用。l地下

7、连续墙的大量采用。地下连续墙的大量采用。l逆作法施工、支护结构与主体结构相结逆作法施工、支护结构与主体结构相结合的设计方法开始得到重视和运用。合的设计方法开始得到重视和运用。l商业化的深基坑设计软件大量使用。商业化的深基坑设计软件大量使用。l内支撑出现了大直径圆环的形式和两道内支撑出现了大直径圆环的形式和两道支撑合用围檩的方案，最大限度克服了支撑合用围檩的方案，最大限度克服了支撑对施工的干扰。支撑对施工的干扰。l第三阶段：进入新世纪以后第三阶段：进入新世纪以后l在更多的城市中，大规模地兴建高层建在更多的城市中，大规模地兴建高层建筑和地下铁道，地下工程向更深部发展筑和地下铁道，地下工程向更深部发

8、展空间，出现了更深、更大的深基坑工程，空间，出现了更深、更大的深基坑工程，基坑面积达到了基坑面积达到了45万平方米，深度超万平方米，深度超过过30m，最深达最深达50m，深基坑工程施工与深基坑工程施工与相邻环境的相互影响更趋严峻。相邻环境的相互影响更趋严峻。l在一些城市里又出现了新一波的深基坑在一些城市里又出现了新一波的深基坑工程事故。工程事故。l逆作法施工、支护结构与主体结构相结逆作法施工、支护结构与主体结构相结合的设计方法在更多的工程中推广应用。合的设计方法在更多的工程中推广应用。l在我国（包括台北和香港）采用支护结在我国（包括台北和香港）采用支护结构与主体结构相结合并用逆作法施工的构与主

9、体结构相结合并用逆作法施工的深基坑工程已达深基坑工程已达101项。项。l出现了第二波的基坑工程规范的修订与出现了第二波的基坑工程规范的修订与编制。编制。采用支护结构与主体结构相结合并用逆作法施工的深基坑采用支护结构与主体结构相结合并用逆作法施工的深基坑工程工程工程工程 城市城市 上海上海 广州广州 香港香港 台北台北 深圳深圳 杭州杭州 北京北京 天津天津 哈尔哈尔滨滨 厦门厦门 数量数量 26 20 12 7 7 6 4 4 2 2 城市城市 福州福州 海口海口 惠州惠州 抚顺抚顺 石家石家庄庄 西安西安 肇庆肇庆 重庆重庆 珠海珠海 南宁南宁 数量数量 1 1 1 1 1 1 1 1 1

10、1 l通过通过20多年的工程实践和业内人士的努多年的工程实践和业内人士的努力，学术研究和工程研发非常活跃，在力，学术研究和工程研发非常活跃，在深基坑工程领域中，取得了很大的进展，深基坑工程领域中，取得了很大的进展，主要表现为下面五个方面：主要表现为下面五个方面：l1. 设计思想的更新设计思想的更新l2. 施工技术的发展施工技术的发展l3. 设计方法的进步设计方法的进步l4. 管理制度的建立管理制度的建立l5. 标准化工作的开展标准化工作的开展深基坑工程领域的进展深基坑工程领域的进展l1.深基坑工程的设计是一个相对独立的设深基坑工程的设计是一个相对独立的设计项目或设计阶段；计项目或设计阶段；l2

11、.深基坑工程设计包括方案设计和施工图深基坑工程设计包括方案设计和施工图设计两个阶段，方案设计阶段的工作是决设计两个阶段，方案设计阶段的工作是决定性的环节。基坑工程设计的条件很大程定性的环节。基坑工程设计的条件很大程度上取决于施工，基坑工程设计与施工组度上取决于施工，基坑工程设计与施工组织设计的关系异常密切，在方案设计时必织设计的关系异常密切，在方案设计时必须统一考虑；须统一考虑；l3.深基坑工程设计不仅要满足地下室施工深基坑工程设计不仅要满足地下室施工空间和安全的要求，而更重要的是必须空间和安全的要求，而更重要的是必须满足保护环境的要求；满足保护环境的要求；l4.深基坑工程设计应满足强度和变形

12、两种深基坑工程设计应满足强度和变形两种极限状态，在许多情况下，由于环境条极限状态，在许多情况下，由于环境条件的限制，满足变形控制的要求比满足件的限制，满足变形控制的要求比满足强度和稳定性的要求更为严格，基坑工强度和稳定性的要求更为严格，基坑工程的成败经常取决于变形控制。程的成败经常取决于变形控制。l5.地下水是控制基坑工程性状的重要条件，地下水是控制基坑工程性状的重要条件，水压力占作用于围护结构侧向压力的重水压力占作用于围护结构侧向压力的重要部分，地下水的动水压力和渗透破坏要部分，地下水的动水压力和渗透破坏常常是基坑工程失效的主要原因，地下常常是基坑工程失效的主要原因，地下水影响是基坑工程设计

13、中不确定性最大、水影响是基坑工程设计中不确定性最大、控制最困难的问题。控制最困难的问题。l这里讲的是综合性的施工技术，施工技术的这里讲的是综合性的施工技术，施工技术的进步带动设计、检测等方法的进步。进步带动设计、检测等方法的进步。l逆作法逆作法l冻结法冻结法lSMW工法工法l1. 符合两墙合一使用要求的设计方法符合两墙合一使用要求的设计方法l “两墙合一两墙合一”是指围护结构同时作为地下主体是指围护结构同时作为地下主体结构一部分，即围护结构墙与地下室外墙合一。结构一部分，即围护结构墙与地下室外墙合一。“两墙合一两墙合一”是充分发挥地下连续墙承载作用的是充分发挥地下连续墙承载作用的一种设计思路，

14、具有很大的经济意义，是地下连一种设计思路，具有很大的经济意义，是地下连续墙作为围护结构的发展方向，正在一些重要的续墙作为围护结构的发展方向，正在一些重要的工程中采用。采取两墙合一设计的基坑工程，在工程中采用。采取两墙合一设计的基坑工程，在设计方法上不同于一般的围护结构设计，对于承设计方法上不同于一般的围护结构设计，对于承载、防渗、结构连接都提出了非常高的要求，推载、防渗、结构连接都提出了非常高的要求，推动了基坑工程围护结构设计方法的发展。动了基坑工程围护结构设计方法的发展。l2. 深基坑工程数值计算方法的发展深基坑工程数值计算方法的发展l 作用于柔性结构上的土压力实际上作用于柔性结构上的土压力

15、实际上是结构与土共同作用的响应，采用有限是结构与土共同作用的响应，采用有限元方法在原理上可以解决这类问题的计元方法在原理上可以解决这类问题的计算，在实现中还有各种困难需要进一步算，在实现中还有各种困难需要进一步去解决，去解决，2020多年来深基坑工程的数值解多年来深基坑工程的数值解计算方法得到了长足的进步。计算方法得到了长足的进步。l3. 计算软件及商业化开发研究计算软件及商业化开发研究l 深基坑工程的设计计算的内容和要深基坑工程的设计计算的内容和要求日益提高，已经必须依靠计算机才能求日益提高，已经必须依靠计算机才能实现深基坑工程设计的计算工作要求。实现深基坑工程设计的计算工作要求。于是，计算

16、程序的开发研究有了很大的于是，计算程序的开发研究有了很大的发展，形成了一些商业化的计算软件。发展，形成了一些商业化的计算软件。l 但计算软件只能作为一种工具和手但计算软件只能作为一种工具和手段，段，garbage in to，garbage out. 正确的正确的方法应当是计算加工程判断。不能盲目方法应当是计算加工程判断。不能盲目地依赖计算软件。地依赖计算软件。l开挖深度为开挖深度为15m的的3层地下室基坑层地下室基坑l采用采用1000mm厚的地下连续墙厚的地下连续墙l三道钢筋混凝土支撑三道钢筋混凝土支撑l支撑的尺寸、位置平面布置都统一规定支撑的尺寸、位置平面布置都统一规定l土层的设计参数和地

17、面荷载也都统一规定土层的设计参数和地面荷载也都统一规定l 许多主要的城市都先后建立了不同许多主要的城市都先后建立了不同形式的机构，规定了深基坑工程的设计形式的机构，规定了深基坑工程的设计方案必须经过评审，这一制度的建立为方案必须经过评审，这一制度的建立为深基坑工程走向健康的发展提供了制度深基坑工程走向健康的发展提供了制度的保证。的保证。l 20年来，在总结工程经验的基础上，年来，在总结工程经验的基础上，许多城市编制了地方的深基坑工程技术许多城市编制了地方的深基坑工程技术规范，二本全国性的深基坑工程技术的规范，二本全国性的深基坑工程技术的行业标准，初步确立了我国深基坑工程行业标准，初步确立了我国

18、深基坑工程的标准化体系，给深基坑工程的设计和的标准化体系，给深基坑工程的设计和施工有章可循，有法可依。施工有章可循，有法可依。l第二轮的规范修编工作正在开展，第二轮的规范修编工作正在开展，总结十余年来的经验。总结十余年来的经验。施工技术的进展施工技术的进展l深基坑工程的逆作法深基坑工程的逆作法l冻结法技术的应用冻结法技术的应用l型钢搅拌桩墙（型钢搅拌桩墙（SMW）在我国的应用在我国的应用l深基坑工程的逆作法深基坑工程的逆作法l 逆作法是地上和地下同时施工的方逆作法是地上和地下同时施工的方法，又称为逆筑法。逆作法利用先施工法，又称为逆筑法。逆作法利用先施工的地下连续墙和中间支承柱承受荷载，的地下

19、连续墙和中间支承柱承受荷载，从地面逐层下挖并从上到下地完成地下从地面逐层下挖并从上到下地完成地下室的梁板、楼面工程，利用上一层的楼室的梁板、楼面工程，利用上一层的楼板结构作为下一层开挖时的支撑，逐层板结构作为下一层开挖时的支撑，逐层交替开挖与浇筑楼板结构；与此同时，交替开挖与浇筑楼板结构；与此同时，逐层向上建造上部结构，使地面上和地逐层向上建造上部结构，使地面上和地下可同时进行施工。因此，可以缩短工下可同时进行施工。因此，可以缩短工期，降低造价，是一种合理的建筑方法，期，降低造价，是一种合理的建筑方法，具有明显的经济效益。具有明显的经济效益。 l1935年日本首次提出逆作法施工的概年日本首次提

20、出逆作法施工的概念，经历了念，经历了70余年的研究与工程实践，目余年的研究与工程实践，目前已应用于高层建筑的多层地下室、大型前已应用于高层建筑的多层地下室、大型地下商场、地下车库、地铁、隧道和大型地下商场、地下车库、地铁、隧道和大型变电站及污水处理池等构筑物。变电站及污水处理池等构筑物。l国际上采用逆作法建造的地下建筑：国际上采用逆作法建造的地下建筑：最大的是东京八重洲地下街，共层，建最大的是东京八重洲地下街，共层，建筑面积万筑面积万m2；最深的地下街是莫斯科切最深的地下街是莫斯科切尔坦沃住宅小区地下街，深达尔坦沃住宅小区地下街，深达70100m;最最高的地下综合体是德国慕尼黑卡尔斯广场高的地

21、下综合体是德国慕尼黑卡尔斯广场综合体，共层。综合体，共层。l1994年日本新建的高层建筑中，地年日本新建的高层建筑中，地下结构有下结构有18.2%采用逆作法施工。采用逆作法施工。l19651989年，德国慕尼黑地铁共建年，德国慕尼黑地铁共建57座地铁车站中，座地铁车站中，20座采用逆作法施工。座采用逆作法施工。l我国在最近我国在最近10余年来，在北京、上余年来，在北京、上海、辽宁、深圳、广州等地推广了逆作海、辽宁、深圳、广州等地推广了逆作法施工技术，有法施工技术，有60多项工程项目的地下多项工程项目的地下结构采用了逆作法施工。结构采用了逆作法施工。荷 载立 柱 桩地 下 连 续 墙施 工 方

22、向上 部 结 构地 面挖 土 面 图图 1212- -17 17 逆作法施工过程的受力示意逆作法施工过程的受力示意 l1. 缩短工程施工的总工期缩短工程施工的总工期l2. 基坑变形小，相邻建筑物的沉降小基坑变形小，相邻建筑物的沉降小l3. 可节省地下室外墙及外墙下工程桩费可节省地下室外墙及外墙下工程桩费用用l4. 使底板设计趋向合理使底板设计趋向合理l5. 可节省支撑费用可节省支撑费用l6. 可最大限度利用红线内的地下空间可最大限度利用红线内的地下空间l 带多层地下室的高层建筑，如采用带多层地下室的高层建筑，如采用传统方法施工，其总工期为地下结构的传统方法施工，其总工期为地下结构的工期加地上结

23、构的工期，再加装修等所工期加地上结构的工期，再加装修等所占的工期。占的工期。l 地下结构施工地下结构施工主体结构施工主体结构施工装修装修l采用逆作法施工，一般情况下只有地下采用逆作法施工，一般情况下只有地下一层占绝对工期，其他各层地下室可与一层占绝对工期，其他各层地下室可与地上结构同时施工，不占绝对工期，因地上结构同时施工，不占绝对工期，因此可以縮短工程的总工期。此可以縮短工程的总工期。地下结构施工地下结构施工主体结构施工主体结构施工装修装修地下地下一层一层地下地上同时施工地下地上同时施工装修装修l 日本读买新闻社大楼，地上层，日本读买新闻社大楼，地上层，地下层，用封闭式逆作法施工，总工地下层

24、，用封闭式逆作法施工，总工期只用了月，比传统施工方法縮短期只用了月，比传统施工方法縮短工期个月。工期个月。l 法国巴黎拉弗埃特百货大楼，层法国巴黎拉弗埃特百货大楼，层地下室，用逆作法施工，工期縮短地下室，用逆作法施工，工期縮短1/3。工程名称工程名称地下地下层数层数地上地上层数层数逆作逆作工期工期节省节省造价造价逆作逆作层数层数上海恒积大上海恒积大厦厦4225月月114/4上海明天广上海明天广场场3567月月126/3上海京沙大上海京沙大厦厦2275月月104/2杭州凯悦大杭州凯悦大酒店酒店93l 采用逆作法施工，是利用逐层浇筑的采用逆作法施工，是利用逐层浇筑的地下室结构作为围护结构的内支撑。

25、与临地下室结构作为围护结构的内支撑。与临时支撑相比，地下结构的刚度大得多，所时支撑相比，地下结构的刚度大得多，所以，围护结构的变形小得多，相邻建筑物以，围护结构的变形小得多，相邻建筑物的变形也小得多。的变形也小得多。l 同时，由于中间支承柱的存在，底板同时，由于中间支承柱的存在，底板增加了支点，浇筑后的底板成为多跨的连增加了支点，浇筑后的底板成为多跨的连续板结构，减少了隆起。续板结构，减少了隆起。工程名称工程名称管线管线最大位移最大位移地下墙最地下墙最大水平位大水平位移移相邻柱相邻柱最大沉降最大沉降差差上海恒积大上海恒积大厦厦水平水平14.6mm竖直竖直17.0mm33.0mm13.7mm上海

26、明天广上海明天广场场水平水平18.4mm竖直竖直24.9mm19.0mm8.5mm上海京沙大上海京沙大厦厦水平水平23.5mm竖直竖直16.5mm37.5mm7.0mml德意志联邦银行大楼用逆作法施工；德意志联邦银行大楼用逆作法施工；而联邦德国国家银行总部大楼的深度相而联邦德国国家银行总部大楼的深度相同，用地下连续墙加五层土锚的传统方同，用地下连续墙加五层土锚的传统方法施工。两者的比较如下：法施工。两者的比较如下：施工方法施工方法变形量（）变形量（）连续墙的连续墙的水平变形水平变形底板隆起底板隆起邻近建筑邻近建筑物沉降物沉降逆作法逆作法2635 18420传统方法传统方法2060602550l

27、墙前水平位移小；墙前水平位移小；l墙后沉降小；墙后沉降小；l坑底隆起小；坑底隆起小；l差异变形小；差异变形小；l楼板应力小；楼板应力小；l土压力小；土压力小；l墙体应力小。墙体应力小。l多层地下室采用常规的支护结构，包括多层地下室采用常规的支护结构，包括锚杆与内支撑，都需要围护桩或围护墙，锚锚杆与内支撑，都需要围护桩或围护墙，锚杆或内支撑，花费的工程费用很可观。杆或内支撑，花费的工程费用很可观。l采用逆作法施工，要求围护墙也能发挥采用逆作法施工，要求围护墙也能发挥永久性结构的承重作用，材料得到充分的利永久性结构的承重作用，材料得到充分的利用，节省了地下室外墙与外墙下工程桩的费用，节省了地下室外

28、墙与外墙下工程桩的费用，据分析可以节省地下室工程造价的用，据分析可以节省地下室工程造价的1/3左左右。右。顺作法施工顺作法施工逆作法施工逆作法施工l钢筋混凝土底板要满足抗浮要求。用传钢筋混凝土底板要满足抗浮要求。用传统方法施工时，底板的支点少，跨度大，统方法施工时，底板的支点少，跨度大，上浮力产生的弯矩大，有时为了满足施上浮力产生的弯矩大，有时为了满足施工时的抗浮要求，而需要加大底板的厚工时的抗浮要求，而需要加大底板的厚度，或增强底板的配筋。度，或增强底板的配筋。l用逆作法施工时，底板的支点增多，跨用逆作法施工时，底板的支点增多，跨度小，弯矩比较小，底板的设计可以更度小，弯矩比较小，底板的设计

29、可以更为合理。为合理。l深度大的多层地下室，用传统方法施工深度大的多层地下室，用传统方法施工时，为了减少支护结构的变形，需要设时，为了减少支护结构的变形，需要设置强大的内支撑或锚杆，消耗大量的材置强大的内支撑或锚杆，消耗大量的材料，费用相当可观。料，费用相当可观。l用逆作法施工，利用地下室的梁板系统用逆作法施工，利用地下室的梁板系统来支撑围护结构，可以不设置临时的支、来支撑围护结构，可以不设置临时的支、锚体系，节省材料，不需要拆撑，縮短锚体系，节省材料，不需要拆撑，縮短工期，避免污染环境。工期，避免污染环境。l多层地下室采用传统方法施工时，在地多层地下室采用传统方法施工时，在地下室外墙与红线之

30、间必须留有支护结构下室外墙与红线之间必须留有支护结构截面尺寸和施工操作面所必要的距离，截面尺寸和施工操作面所必要的距离，縮小了地下室的建筑面积。縮小了地下室的建筑面积。l采用逆作法施工时，在满足室外管线或采用逆作法施工时，在满足室外管线或构筑物布置的前提下，作为地下室外墙构筑物布置的前提下，作为地下室外墙的地下连续墙可以紧靠建筑红线。的地下连续墙可以紧靠建筑红线。l上海寥创兴金融中心上海寥创兴金融中心l上海仲盛商业中心上海仲盛商业中心l广州新中国大厦广州新中国大厦l上海世博上海世博500kV地下变电站地下变电站l主楼主楼37层，裙层，裙房房3层，层，5层地层地下室，下室，基坑平基坑平均开挖深度

31、均开挖深度22.4m，地下地下室每层面积室每层面积4000m2。l地下连续墙厚度地下连续墙厚度1000mm，深度深度35m。l地下连续墙与中柱桩之间，中柱桩地下连续墙与中柱桩之间，中柱桩之间的差异变形不超过之间的差异变形不超过20mm和和1/400柱距，柱距，使楼板不致产生裂缝。使楼板不致产生裂缝。l墙体侧斜孔的最大位移墙体侧斜孔的最大位移20.0134.59mm之间。之间。l地下连续墙顶的水平位移很微小而地下连续墙顶的水平位移很微小而没有测到。没有测到。l地下连续墙顶的竖向位移地下连续墙顶的竖向位移6.115.4mm之间。之间。l地下连续墙后的土体水平位移地下连续墙后的土体水平位移18.84

32、21.65mm之间。之间。l支撑轴力和楼板应力均控制在设计支撑轴力和楼板应力均控制在设计允许范围以内。允许范围以内。l支撑轴力支撑轴力86kN392kN之间。之间。l楼板应力楼板应力2.01kN5.41kN之间。之间。l中柱桩的隆起变形中柱桩的隆起变形13.5mm29.9mm之间。之间。l地上五层，地下三层。地上五层，地下三层。l基坑面积基坑面积50000m2，开挖深度开挖深度13.5m。l中心岛顺作，三级放坡，周边环板一层中心岛顺作，三级放坡，周边环板一层逆作；逆作；l地下连续墙两墙合一；地下连续墙两墙合一；l基坑外侧采用卸土放坡；基坑外侧采用卸土放坡；l 广州新中国大厦，地上层，地下广州新

33、中国大厦，地上层，地下层，平均开挖深度，采用逆作法层，平均开挖深度，采用逆作法施工，工期縮短个月。施工，工期縮短个月。l工程占地工程占地7343m2。l地下连续墙厚度地下连续墙厚度800mm，深度深度25m。l布置了布置了6个深度为个深度为22的降水井。的降水井。l上海世博上海世博500kV地下变电站，地下变电站，开挖开挖深度深度34m，基坑面积基坑面积13000m2，地下结构地下结构外墙外壁直径外墙外壁直径130m。l采用地下连续墙两墙合一，地下连采用地下连续墙两墙合一，地下连续墙厚度续墙厚度1200mm，结构梁板代替水平支结构梁板代替水平支撑，环形临时支撑，逆作法施工。撑，环形临时支撑，逆

34、作法施工。l1.工法特点工法特点l2.工艺原理工艺原理l3.适用范围适用范围l4.施工工艺施工工艺l5.质量标准质量标准l6.机械设备机械设备l7.施工安全施工安全l8.工程实例及效益分析工程实例及效益分析l利用柱下桩和地下连续墙作为逆作法施利用柱下桩和地下连续墙作为逆作法施工期间承受地上、地下结构荷载和施工工期间承受地上、地下结构荷载和施工荷载的构件，利用地下室楼板作为基坑荷载的构件，利用地下室楼板作为基坑施工的支撑。施工的支撑。l首层楼板结构完成以后，在楼板下挖土，首层楼板结构完成以后，在楼板下挖土，采用土模承重法浇筑下一层楼板。采用土模承重法浇筑下一层楼板。l循环采用上述方法继续施工。循

35、环采用上述方法继续施工。l先沿建筑物周围施工地下墙，在建筑物先沿建筑物周围施工地下墙，在建筑物内部按柱网轴线施工柱下支承桩。内部按柱网轴线施工柱下支承桩。l然后进行地下首层施工，完成后同时施然后进行地下首层施工，完成后同时施工地下、地上结构。工地下、地上结构。l待大底板完成后，再进行复合柱、复合待大底板完成后，再进行复合柱、复合墙的施工。墙的施工。l按设计图纸要求，埋设地下结构相关节按设计图纸要求，埋设地下结构相关节点的钢板及连接钢筋；暴露节点后按设计要点的钢板及连接钢筋；暴露节点后按设计要求清理、焊接。求清理、焊接。l结构沉降差控制，对地下连续墙底部和结构沉降差控制，对地下连续墙底部和柱下桩

36、的底部进行注浆；柱下桩的底部进行注浆；l根据静载荷试验曲线，计算各工况的沉根据静载荷试验曲线，计算各工况的沉降，得出在极限沉降差范围内的上部结构可降，得出在极限沉降差范围内的上部结构可能施工的层数；能施工的层数；l进行沉降观测，拟合荷载沉降关系，进行沉降观测，拟合荷载沉降关系，预测施工过程中的沉降差，控制施工。预测施工过程中的沉降差，控制施工。l徐至钧徐至钧 赵锡宏赵锡宏 编著编著l逆作法设计与施工逆作法设计与施工l机械工业出版社机械工业出版社 2002年年l冻结法技术的应用冻结法技术的应用l利用人工制冷技术，使土层中的水利用人工制冷技术，使土层中的水结冰将天然土变成冻土以增加其强度和结冰将天

37、然土变成冻土以增加其强度和稳定性，冻结加固均匀完整，形成一道稳定性，冻结加固均匀完整，形成一道冻土墙，不仅可以承受水土压力和基坑冻土墙，不仅可以承受水土压力和基坑开挖过程中的各种施工荷载，而且可作开挖过程中的各种施工荷载，而且可作为一道防水性很好的止水帷幕，发挥围为一道防水性很好的止水帷幕，发挥围护结构的作用，在冻土墙的保护下进行护结构的作用，在冻土墙的保护下进行地下结构的施工。冻结法施工在采矿工地下结构的施工。冻结法施工在采矿工程中已经得到了广泛的应用，进行了大程中已经得到了广泛的应用，进行了大量的试验研究，积累了丰富的经验。但量的试验研究，积累了丰富的经验。但用于深基坑工程则是近十几年的发

38、展。用于深基坑工程则是近十几年的发展。l人工冻结法的应用开始于人工冻结法的应用开始于19世纪。世纪。1883年，德国阿尔里德煤矿井筒施工中年，德国阿尔里德煤矿井筒施工中首次应用冻结法并获得成功。首次应用冻结法并获得成功。l1886年，瑞典年，瑞典24长的人行隧道建长的人行隧道建设工程中，首先将冻结法应用于城市土设工程中，首先将冻结法应用于城市土木工程。木工程。l100多年来，人工冻结法在各种工程多年来，人工冻结法在各种工程建设中得到了应用，解决了许多困难的建设中得到了应用，解决了许多困难的施工问题。施工问题。l德国多塞道夫中心火车站附近，扩德国多塞道夫中心火车站附近，扩展的地铁要经过居民建筑和

39、闹市街道，展的地铁要经过居民建筑和闹市街道，隧道顶部离建筑物基础只有很小顶距离，隧道顶部离建筑物基础只有很小顶距离，在三段在三段40m长的隧道施工中成功地采用长的隧道施工中成功地采用了人工冻结法。了人工冻结法。l日本名古屋建造地下输电隧道时，日本名古屋建造地下输电隧道时，在两个隧道地连接处，成功地应用了人在两个隧道地连接处，成功地应用了人工冻结法技术。工冻结法技术。l70年代，北京地铁建设时首次采用年代，北京地铁建设时首次采用人工冻结法，冻结段长人工冻结法，冻结段长90m，深度深度28m。l1975年，沈阳地铁号井采用冻结年，沈阳地铁号井采用冻结法施工，井筒直接法施工，井筒直接7m，冻结深度冻

40、结深度51m。l1992年、年、1998年上海地铁施工中成年上海地铁施工中成功采用冻结法施工技术，现在已经成为功采用冻结法施工技术，现在已经成为成熟的施工方法，用以区间隧道的修筑成熟的施工方法，用以区间隧道的修筑旁通道。旁通道。l1997年北京复八线采用冻结法加固年北京复八线采用冻结法加固隧道顶部土层。隧道顶部土层。l冻结技术用于基坑工程的可行性取决于冻结技术用于基坑工程的可行性取决于设计要求、现场及工程项目的限制条件。设计要求、现场及工程项目的限制条件。其中，地质条件和水文条件是评价冻结其中，地质条件和水文条件是评价冻结法可行性的两个重要因素。当地下水流法可行性的两个重要因素。当地下水流速小

41、于速小于1.5m/d时采用冻结法是可行而且时采用冻结法是可行而且是经济的；水质、水温是决定冻结法费是经济的；水质、水温是决定冻结法费用的重要因素，对于含盐量高的土，冻用的重要因素，对于含盐量高的土，冻结成本会提高。冻胀可能引起地层移动，结成本会提高。冻胀可能引起地层移动，但并非人们想象的那么大，这在上海和但并非人们想象的那么大，这在上海和北京的地铁应用冻结法施工中已有证实，北京的地铁应用冻结法施工中已有证实，可以通过速冻和泄压等方法减少冻胀量。可以通过速冻和泄压等方法减少冻胀量。 l润杨大桥南汊桥采用跨径润杨大桥南汊桥采用跨径1490m双双塔单跨双铰钢箱梁悬索桥。根塔单跨双铰钢箱梁悬索桥。根6

42、.8105kN的拉力通过锚碇及重力嵌岩的拉力通过锚碇及重力嵌岩基础传至地基。基础传至地基。l基岩为风化花岗岩，全风化层和强基岩为风化花岗岩，全风化层和强风化层分布不均匀，场地地下水位风化层分布不均匀，场地地下水位1.82.2m，区域赋存第四系孔隙微承压区域赋存第四系孔隙微承压及基岩裂隙微承压两大含水层组。及基岩裂隙微承压两大含水层组。l南锚碇冻结排桩围护体系是以含水南锚碇冻结排桩围护体系是以含水地层冻结形成的冻结帷幕为基坑的封水地层冻结形成的冻结帷幕为基坑的封水结构，以排桩及内支撑体系为抵抗水土结构，以排桩及内支撑体系为抵抗水土压力的承力结构，形成了新的围护技术，压力的承力结构，形成了新的围护

43、技术，较好地解决了基坑围护结构的嵌岩及封较好地解决了基坑围护结构的嵌岩及封水问题。水问题。l锚碇的平面尺寸锚碇的平面尺寸70.552.5m，基坑基坑开挖到基岩，深度开挖到基岩，深度29m，采用钻孔排桩采用钻孔排桩挡土，挡土，1.3m厚的冻土薄壁隔水，厚的冻土薄壁隔水，“排桩排桩冻结法冻结法”。l排桩直径排桩直径1.5m，中心距中心距1.7m，桩长桩长35m，嵌岩嵌岩6m。l冻结帷幕布置在外侧，采用单排冻结冻结帷幕布置在外侧，采用单排冻结孔冻结封水，与排桩插花布置，冻结孔深孔冻结封水，与排桩插花布置，冻结孔深40m，冻结帷幕入岩冻结帷幕入岩11m。l 先浇排桩结构，再在外侧冻土。为了先浇排桩结构

44、，再在外侧冻土。为了降低冻胀力对排桩结构的不利影响，在冻降低冻胀力对排桩结构的不利影响，在冻结帷幕外设置结帷幕外设置288个直径个直径25cm的卸压孔。的卸压孔。开挖过程中，实测冻胀力开挖过程中，实测冻胀力0.0907MPa衰减衰减到到0.0576MPa。从从04冻胀力增加冻胀力增加到幅度最大，低于到幅度最大，低于4以后变化很小。以后变化很小。l区间隧道施工时，拱顶遇到饱和含水的区间隧道施工时，拱顶遇到饱和含水的粉细砂层，此段隧道地处格贸立交桥下，粉细砂层，此段隧道地处格贸立交桥下，又有多条地下管线，为了确保地下管线又有多条地下管线，为了确保地下管线和地面交通的安全运行，采用隧道内水和地面交通

45、的安全运行，采用隧道内水平冻结法施工，水平距离平冻结法施工，水平距离45m。l设计冻结壁厚设计冻结壁厚1.2m，平均温度平均温度-10C，冻结粉细砂持久抗压强度冻结粉细砂持久抗压强度6MPa，抗弯强抗弯强度度2.5MPa。l天河客运站折返线隧道，隧道中部以上天河客运站折返线隧道，隧道中部以上为洪冲积砂层，渗透系数为洪冲积砂层，渗透系数15m/d。邻近建邻近建筑密集、地下管线纵横交错。筑密集、地下管线纵横交错。l采用水平冻结法形成采用水平冻结法形成138m长的冻结止水长的冻结止水帷幕，从隧道两端向中部冻结。帷幕，从隧道两端向中部冻结。l岩土工程丛书岩土工程丛书 6l马芹永编著马芹永编著 人工冻结

46、法的理论与施工技术人工冻结法的理论与施工技术l人民交通出版社人民交通出版社 2007年年型钢搅拌桩墙（型钢搅拌桩墙（SMW）在我国的应用在我国的应用l在在水泥搅拌桩体内加劲性型钢水泥搅拌桩体内加劲性型钢，形成组，形成组合结构的围护结构墙体，这种在日本已合结构的围护结构墙体，这种在日本已成熟应用的方法称为成熟应用的方法称为SMW工法，它组合工法，它组合了型钢受力水泥土止水的各自优点，截了型钢受力水泥土止水的各自优点，截面比较小，适应性强。在我国推广使用面比较小，适应性强。在我国推广使用的主要障碍是型钢造价高，一些单位致的主要障碍是型钢造价高，一些单位致力于研究将型钢在工后拔出的技术，已力于研究将型钢在工后拔出的技术，已取得进展。取得进展。 l案例案例8. 型钢型钢-水泥土组合结构（水泥土组合结构（SMW工法）工法）l工程名称：工程名称： 上海申海大厦上海申海大厦l地点：地点： 上海海防路上海海防路l基坑尺寸：基坑尺寸： 基底边长基底边长30.65m60.30m，基