超深基坑支护设计与施工融合实践

1、总工程师：刘秀凤2021年10月26日超深基坑支护设计与施工融合实践天津市勘察设计院集团有限公司天津市博川岩土工程有限公司目 录工程概况及支护重难点第一部分物探检测技术的应用第四部分施工关键环节的控制措施第三部分支护设计方案介绍第二部分监测结果和总结第五部分天津地区深基坑概述前言前 言地下工程的发展趋势：网络化，深层化，立体化前言 天津地区深基坑概述浅层（0-10m）中层（-10-30m）次深层（-30-50m）深层（-50m以下）天津市地下空间竖向规划层次划分示意图（20172030）按照地下空间竖向深度划分为四个层次：浅层（0-10m） 中小型市政管廊、地下商业、停车设施、人防、地铁和地下

2、道路；中层（-10-30m） 大型市政管线、综合管廊、地铁、停车设施、人防；次深层（-30-50m） 地铁、人防工程专项设施；深层（-50m以下） 地源热泵、桩基础等，遵循限制利用，远期预留原则。天津市地下空间开发利用总体规划(20172030年)的规划范围面积达到11917平方公里。市域地下空间体系划分为三个层次：核心建设区、重点建设区以及一般建设区。 鲁能公馆基坑深度 15.75m基坑周长 约 1280m占地面积 约88000m2平泰大厦地下五层基坑深度地库24.25m塔楼26.75m合生国际公寓基坑深度20.0-22.0m距离运营地铁三号线5.2m在建地铁七号线共用通道和平中心三地块基坑

3、深度14.5-18.0m相邻地块同时施工最近距离19.6m前言 天津地区深基坑概述大深紧近01工程概况及支护重难点第一部分 工程概况及支护重难点 工程概况1.1.1办公楼地上56层，建筑高度313m公寓楼地上63层，建筑高度226.3m裙房地上4层，建筑高度27.85m写字楼：长57m，宽45.9m，面积约为2620m2。一般基坑深度为26.75m。公寓楼：长62.4m，宽25.5m，面积约为1590m2。一般基坑深度为25.75m。电梯坑、集水坑：深度为31.35m、32.35m。电梯坑、集水坑：深度为30.35m、31.35m基坑长150m，宽100m，基坑面积1.5万平米，地库部分基坑深

4、度为24.25m。第一部分 工程概况及支护重难点 周边环境1.1.26层砖混结构，天然地基，距基坑33m32层框架结构，地下2层，埋深12.0m,桩筏基础，距基坑18m3层砖混结构，天然地基，距基坑52m距基坑60m57层框剪结构，地下3层，埋深13.7m,桩筏基础，距基坑33m第一部分 工程概况及支护重难点 周边环境6.1.1最大偏斜值为52mm，其最大倾斜率为4.37。所有外墙观测点均呈现一致向基坑一侧倾斜规律！ABCDHFGE最大接近限值31.1.21）建设年代：1986年2）基础形式：天然地基3）基本情况：6层砖混结构住宅第一部分 工程概况及支护重难点 市政管线1.1.3北侧：埋深0.

5、44-3.47m范围内有电信、路灯、天然气、热力、输配电、供电、雨水、污水等管线，与基坑最近距离10.7m。南侧：埋深0.32-3.2m范围内有电信、路灯、天然气、热力、污水、中水、输配电等管线，与基坑最近距离6.9m。西侧：埋深0.39-3.05m范围内有电信、热力、输配电、供电、雨水等管线，与基坑最近距离6.9m。东侧：埋深0.73-3.79m范围内有电信、天然气、热力、输配电、供电、雨水、污水等管线，与基坑最近距离10.7m。第一部分 工程概况及支护重难点 小结1.1.4本工程地处核心商务区，场地周边均为市政道路，市政管线分布密集，天然气管、热水管等对沉降较为敏感；周边建筑物除北侧马场道

6、外其余三侧均为带有多层地下室的高层建筑及多层天然地基的住宅，对基坑变形及降水反应敏感。根据基坑深度及周边环境，该基坑支护安全等级一级；环境保护等级一级第一部分 工程概况及支护重难点 地质条件1.2第一承压含水层25.031.5m第二承压含水层48.558.0m粉土层5.512.1m基坑人工杂填土厚度分布最深电梯井集水坑第一部分 工程概况及支护重难点 支护重难点1.3超深基坑施工难度大周边环境复杂基坑深度大安全等级高水文地质条件复杂塔楼结构劲性型钢对支撑型式影响大局部深坑抗突涌关系重大02支护设计方案介绍第二部分 支护设计方案介绍 围护体系设计2.1采用地下连续墙（两墙合一）+四道钢筋混凝土内支

7、撑整体顺作支护方案。地下连续墙1：基坑深度24.25m厚度1000mm受力段墙长为40.5m地下连续墙3：基坑深度26.75m厚度1200mm受力段墙长44.0m地下连续墙2：基坑深度25.75m厚度1200mm受力段墙长为43.0m第二部分 支护设计方案介绍 支撑体系设计2.2 传统支撑体系设计五道内支撑，支撑至开挖面最小净距仅为2.2m。 创新性的将5道支撑优化为4道支撑，减少一道支撑施工及养护时间，且支撑间距能满足机械开挖需求。预计能节约工期50余天支撑至开挖面最小净距仅为2.2m第二部分 支护设计方案介绍 支撑体系设计2.2支撑至开挖面最小净距仅为2.2m支撑至开挖面最小净距达到3.1

8、m优化五道四道地库区域第二部分 支护设计方案介绍 支撑体系设计2.2支撑至开挖面最小净距为4.7m弯矩2653kNm，位移28.5mm支撑至开挖面最小净距达到5.5m弯矩2735kNm，位移31.3mm突破写字楼区域五道四道第二部分 支护设计方案介绍 支撑体系设计2.3基坑面积14500，支撑封板面积达到了9500，严重影响了土方开挖和支撑施工阶段的垂直运输将支撑覆盖面积由9500优化至6300，减少土方支撑下掏挖量，并降低后期物料垂直运输难度。第二部分 支护设计方案介绍 支撑体系设计2.3支撑封板面积9500优化后支撑封板面积6300优化第二部分 支护设计方案介绍 支撑体系设计2.3环梁为了

9、避让型钢结构柱，导致边桁架宽度变小，在不妨碍结构柱的前提下增加弦杆，加大边桁架宽度，增大支撑刚度。弦杆4米环梁8米第二部分 支护设计方案介绍 支撑体系设计2.3型钢混凝土柱支撑避让结构柱处理措施型钢混凝土柱第二部分 支护设计方案介绍 止排水措施设计2.4坑底抗突涌稳定计算公寓楼0.997地库1.06电梯集水坑0.732写字楼0.95电梯集水坑0.686针对第二承压含水层， 验算不同深度基坑坑底抗突涌稳定性，塔楼及塔楼区域局部深坑坑底抗突涌稳定性均不满足规范要求，局部电梯集水坑抗突涌稳定系数仅为0.686 。第二部分 支护设计方案介绍 止排水措施设计2.4S2:地连墙隔断第二承压含水层降水引起的

10、地面沉降孚德里住宅小区6mmS1:地连墙未隔断第二承压含水层降水引起的地面沉降孚德里住宅小区24mm第二部分 支护设计方案介绍 止排水措施设计2.4地连墙隔断第二承压水。车库基坑降水以坑内疏干为主，采用大直径钢管井形布置的形式，降水井深31.5m。 塔楼基坑降水以坑内疏干为主，采用大直径钢管井形布置的形式，公寓楼区域降水井深33.0m；写字楼区域降水井深34.0m。但在降水疏干的同时，应布置适量“减压井”以观测承压水水位，并作为备用。第二部分 支护设计方案介绍 止排水措施设计2.4止水降水方案剖面示意图03施工关键环节的控制措施 栈桥设计3.1第三部分 施工关键环节的控制措施传统出土平台无法降

11、低土方垂直开挖高度需多台挖机交替倒土无法满足效率要求 栈桥设计3.1第三部分 施工关键环节的控制措施创新设计“一桥四岛式”出土栈桥，使栈桥随土方开挖向下不断延伸，栈桥平台两两对称设置，双向通车实现不间断出土，缩短工期，减小时空效应对基坑的影响。第三部分 施工关键环节的控制措施 栈桥设计3.1四道支撑栈桥效果图四道支撑坡道效果图 栈桥设计3.1第三部分 施工关键环节的控制措施2018年5月10日开始第一步土方开挖。冬施前完成土方开挖全部工作总土方量约35万方2018年11月30日前完成底板施工工作。支撑优化及栈桥设计，可提前2个月工期第三部分 施工关键环节的控制措施分区分段施工支撑体系3.2第三

12、部分 施工关键环节的控制措施分区分段施工支撑体系3.2第三部分 施工关键环节的控制措施第二、三、四道支撑原分段图第二、三、四道细化后分段图为进一步控制基坑变形，细化调整南侧基坑的土方开挖及支撑的施工顺序，在优先形成基坑中部对撑的措施下，将二、三、四道支撑的南侧圆环支撑的角撑优先进行土方开挖，同样采用微膨胀混凝土进行角撑的施工，减少南侧地连墙的暴露时间。分区分段施工支撑体系3.204物探检测技术的应用第四部分 物探检测技术的应用传统地连墙设计，基坑开挖前在墙体接缝位置布置高压旋喷桩堵缝，本工程采用电阻率成像探测先对墙体渗漏进行探测，再有针对性的进行封堵的设计思路。共进行三次全覆盖探测，全部在基坑

13、开挖前完成。在电法测孔布置完成并静止2至3天后，进行第一次探测；试降水开始后，降水水位为基坑深度一半时，进行第二次探测；降水水位接近基坑底部时，进行第三次探测。有21个剖面不存在渗漏异常，5个剖面存在渗漏异常，1个剖面存在渗漏异常或为富水体，1个剖面为过程中存在渗漏异常，2个剖面需注意观察 电阻率成像渗漏检测4.1电法测孔 30 个，孔深穿过第一层承压水底板深度 电阻率成像渗漏检测4.1剖面编号：8-9异常中心点坐标（x，z）:（141.5，-18）第四部分 物探检测技术的应用 电阻率成像空洞检测4.2基坑南侧人工杂填土面积大、厚度厚第四部分 物探检测技术的应用南侧基坑开挖时，出现大量液化土体

14、施工工程桩时出现塌陷第四部分 物探检测技术的应用 电阻率成像空洞检测4.2地连墙外出现空洞基坑南侧塌陷情况物探检测电阻率成像第四部分 物探检测技术的应用 电阻率成像空洞检测4.21、RJP封堵基坑南侧地连墙接缝根据地连接接缝位置分布情况，经技术经济分析，共封堵19处地连墙接缝。RJP封堵深度隔断第一承压含水层。 第四部分 物探检测技术的应用 现场处理措施4.3基坑南侧不良土体加固:水泥土搅拌桩+注浆组合加固方式（1）根据物探揭示的富水区范围，外围采用10-15m深700500两排水泥土搅 拌桩进行封闭加固；（2）其他不良土体范围内根据物探结果采用注射水泥浆加固，注射孔间距1.5m梅花形布置。注

15、浆加固深度8m注浆加固深度13m注浆加固深度9m变 形 控 制 措 施第四部分 物探检测技术的应用 现场处理措施4.305监测结果和总结第五部分 监测结果和总结 地连墙深层水平位移5.1围护结构变形监测数据第五部分 监测结果和总结地连墙深层水平位移5.1地连墙墙体位移监测结果地连墙墙体位移理论计算结果在深度21m位置，地连墙的水平位移基本在35mm左右，理论计算墙体最大位移及对应位置与监测结果比较吻合。 周边建筑物沉降监测情况5.2建筑物名称周变形最大点位周变形最大值累计变形最大点位累计变形最大值变形范围经济贸易中心0X3-1 -0-1二十中学 0B3、B6-0.1-0-0.1 小白楼综合体B地块0X20-2.5-0-2.5医科大学0N13-0.3-0-0.3孚德里1/5号楼N11-0.2N4-4.3-0.9-4.3浅基础的孚德里住宅楼累计变形最大值仅为-4.3mm，未达报警值第五部分 监测结果和总结车站结构垂直位移累积量变化曲线图5.2车站及盾构隧道呈现出一定的上升趋势， 车站的上升量大于盾构隧道的上升量。 隧道道床垂直位移和车站结构垂直位移部分监测点累积量接近