复杂地质条件地下工程

复杂地质条件地下工程施工技术

的研究与应用青建集团股份公司二○○八年十一月主要内容概述地下工程方案选择基坑工程地基处理桩基础地下结构施工结束语概述高层建筑与地下空间利用的日益增多，地下工程比例增加;造价占整个工程25％～35％;工期占整个结构工程50％。

复杂地质的特点与存在问题土质不均、基岩起伏、临海地下水传统工艺、新技术与工程的地质特点、规模、结构不适应基坑的深度、超长结构孤立的选择地基、结构、基坑等方案设计与施工的认识误区长短桩的问题、地下室抗浮等问题上述问题导致了造价大幅增加工期成倍延长许多重大安全及质量事故1地下工程方案选择临海复杂地质条件基坑工程方案选择桩基与超深开挖方案对比分析不同底板形式的方案对比分析不同抗浮方案的对比分析地下工程方案的综合对比分析地下工程方案选择原则奥帆中心媒体中心工程建筑面积为8200m2地下1层,地上2层埋深6m大量碎石、抛石离海8m地下水与海水贯通奥运帆船中心媒体中心支护深度13m减小到6m避免了基坑透水和坍塌的风险地下工程造价1600万元降低造价135万元,7.78％工期4～5个月,减少至3个月

缩短25％某花园小区超深开挖与桩基础方案的比较地下一层,局部二层,地上11层地下室结构尺寸55×24m基岩起伏较大可采用桩与独立柱基结合的方案设计与施工共同结合解决工期/天造价/元实际方案741166204优化方案36491724增加94.74％137％分析项目华阳慧谷媒体中心奥运村鲁信长春地下工程面积/㎡18503698398121320对比方案造价/万元640.67173511539937优化方案造价/万元611.22160011300869.55降低造价/万元29.4513523967.45降低率4.6％7.78％2.07％7.2%工期缩短25％44％49％优化的方案造价可降低2％～10％,工期可缩短20％～50％

地下工程方案选择原则在综合考虑基坑支护、止水、地基处理、桩基、底板形式、抗浮设计等各种相关方案的基础上按照"技术合理、施工可行、经济”的原则对总体方案进行比较并做出选择。

临海复杂地质条件的方案选择基岩起伏条件的方案选择岩体基坑的抗浮与底板地下混凝土的设计与施工总体的选择原则超深部位的处理方案抗浮设计与不同底板形式沉降后浇带的选择支护与锚杆的方案岩土结合的支护结构与爆破方案抗浮锚杆选择方案“带与缝”的综合选择方案地基处理与桩基方案桩与筏板结合、局部地基处理利用地势的地下水处理影响超长结构的回填土方案2基坑工程技术临海复杂地质条件下止水帷幕技术岩土结合类基坑工程技术研究岩体基坑支护与爆破技术研究岩体锚杆抗拔试验研究复杂地质条件下锚杆的研究与应用基坑支护应急处理技术临海复杂地质条件下止水帷幕技术

基于碎石、抛石、海水等特点研究形成了4种设计形式成孔工艺及参数分段成桩工艺土层浆量L/min

浆压MPa气量L/min气压MPa提速cm/min转速°/S抛石层9036～40300.75～615碎石层9036300.76～815砂层9034300.610～1215某工程旋喷桩取芯试验结果试件名称抗压强度（Mpa）渗透系数（10-8cm/s）弹性模量（Mpa）1＃试样16.42.6548232＃试样17.52.595337利用潮汐差分段成桩工艺效果分析渗透系数可以达到10-7～10-8cm/sec地下车库工程,地下1层,挖深7.5m,面积15070㎡,经计算整个基坑的排水量为20m3/h。仅通过设置明沟、盲沟、集水井就解决了基坑内的明水,保证了正常的施工。

岩土结合类基坑工程技术研究基于岩土结合的特点研究了16个工程形成了3种设计形式、计算模式结合部位的锚杆施工工艺桩锚支护岩土结合部位的构造嵌岩非嵌岩钢管桩复杂地质条件下锚杆的研究与应用

研究了跟进式、自进式、击入式形成了设计构造、抗拔力、施工工艺适用范围序号外径（mm）内径（mm）面积（㎡）破坏荷载（kN）破坏强度（MPa）破坏特征150351001655655钢管拉断250351001650650钢管拉断结论钢管拉断，丝接未破坏锚杆试验支护与爆破、开挖

爆破对支护的影响;

爆破方案的选择;

开挖对支护的影响;

张拉滞后的危害;爆破方案选择毫秒微差静态爆破防震沟光面预裂人工清理距离（m)距离（m)距离（m)距离（m)距离（m)距离（m)距离（m)距离（m)距离（m)距离（m)距离（m)距离（m)距离（m)距离（m)距离（m)距离（m)距离（m)距离（m)距离（m)距离（m)距离（m)距离（m)距离（m)距离（m)距离（m)距离（m)距离（m)距离（m)距离（m)距离（m)距离（m)距离（m)距离（m)距离（m)距离（m)距离（m)距离（m)距离（m)距离（m)距离（m)大面积爆破采用毫秒微差爆破并结合密钻孔、少装药的浅孔台阶式爆破方法,严控爆破震动。毫秒微差爆破时,根据,确定的允许安全振速为1cm/s时,允许安全药量见表。

编号12345距离（m）2728637682振动速度(㎝/s)0.480.40.230.25最大装药量表爆破振动测试表开挖与支护,张拉滞后3地基处理技术复杂地质条件旋喷桩地基处理技术水泥搅拌桩地基处理技术大面积场区强夯工艺研究含粉煤灰土层及软弱土层的强夯工艺研究复杂地质条件下旋喷桩地基处理技术结合奥帆中心媒体中心基于碎石、抛石、海水渗透的地质特点研究了相应的工艺参数mm/沉降压力p/kPa大面积场区强夯工艺研究

强夯法地基处理造价低针对风化砂、碎石等填土地质结合青岛体育运动学校等多个大面积填土项目研究了分层强夯、局部软土处理工艺参数、影响深度、承载力分析夯击能量/KN·M3000承载力/KPa250～300影响深度/m10含粉煤灰土层及软弱土层的强夯技术研究

针对沿海的软弱土层结合2个工程,采用小能量强夯法研究形成了,夯击能量、夯击遍数、间歇时间、排水沟的设置夯击能量1000KN·M夯击遍数3～4遍排水沟间距100～150承载力150～200KPa

影响深度5m4桩基础工程技术研究临海复杂地质条件机械成孔灌注桩工艺嵌岩长螺旋压浆灌注桩工艺研究泥浆对灌注桩摩擦力及抗浮锚杆抗拔力的影响嵌岩端承桩承载力与桩长的关系嵌岩长螺旋压浆灌注桩工艺研究

结合10余个工程进行了研究"复钻法”工艺承载力可提高15％以上防断桩的措施钢筋笼的沉入方法复钻法提高承载力青岛澳龙花园工程中做了15根桩的对比试验桩直径均为500mm，桩端为强风化花岗岩未采用"复钻法”的8根试验桩极限荷载较小采用"复钻法”的8根试验桩极限荷载较大600KN的沉降量/㎜极限荷载的沉降量/㎜一般方法10.1262.49复钻法3.5828.11嵌岩端承桩承载力与桩长的关系

基岩起伏较大,长桩与开挖换填,浪费较大、易导致事故结合20余项工程,试验和理论分析长短桩承载力相近,可以混用最短桩长取值≥2.5m试验桩号桩长/m桩基类型加载历时/h最大加载量/kN极限荷载/kN最大沉降量/mm残余沉降量/mm回弹量/mm回弹百分比/％196.59强风化花岗岩164500≥450015.4511.384.0726.34485.78强风化花岗岩184500≥450016.9812.794.9128.92912.18强风化花岗岩184500≥450022.6013.868.738.51052.52强风化花岗岩184500≥450019.7112.207.5138.10四根试桩的Q-s曲线如下:48#试桩Q-s曲线19#试桩Q-s曲线91#试桩Q-s曲线105#试桩Q-s曲线

由各曲线可知，各试验桩均未加载到破坏（即沉降60mm)，试验曲线为准缓变型

嵌岩短桩的数值模拟分析

目前有关嵌岩短桩的研究较少,使得工程界对短桩承载性状和机理缺乏足够的认识。在上述静载荷试验对短桩的基础上,利用ANSYS有限元来分析短桩承载力的影响因素。

分析桩长与承载力的关系

分析嵌岩深度与承载力的关系网格剖分图桩端阻力桩端阻力占总荷载的比例图嵌岩短桩承载力研究小结嵌岩短桩的竖向承载力主要由桩端阻力提供，长短桩的承载力相当建议：取最短桩长度2.5m嵌岩至1d～2d（桩径)时承载力变化不大建议：破碎岩体、软质或强风化岩体，嵌岩深度取值宜为桩径的1d～1.5d建议：中风化、微风化和未风化的新鲜岩体不宜小于0.5m，或1d嵌岩长、短桩共同作用可以满足建筑物竖向及水平承载力的要求，是安全可靠的

5地下混凝土工程技术研究地下室抗裂防渗综合技术间歇式、后浇式加强带的研究与应用混凝土强度及配筋对地下室外墙抗裂性能的影响岩体基坑地下室抗浮设计研究超长混凝土地下室结构的回填与抗裂的研究附墙柱与墙体混凝土强度相统一的研究地下室抗裂防渗综合技术结合多项重点工程,进行了大量试验研究与施工相关的结构问题抗裂防渗高性能混凝土施工工艺的研究带与缝施工技术聚丙烯纤维大掺量粉煤灰混凝土养护及大体积混凝土信息化施工技术带与缝施工技术模板设计与施工技术钢筋工程防渗漏技术关键部位混凝土浇筑工艺形成了系统、完整的抗裂防渗施工技术项目名称关键技术及工艺1钢筋工程钢筋绑扎防水工艺，保护层防水工艺2模板工程模板设计，对拉螺栓防水，吊模支架防水，底板侧模选择，后浇带快拆体系，模板的松动与拆除3混凝土工程底板上返部位浇注工艺，竖向与水平交界浇筑工艺，预留部位浇注工艺，底板及墙体养护工艺4大体积混凝土信息化施工浇筑工艺，测温技术，保温养护工艺5“带”与“缝”的施工工艺模板选择及工艺，止水带技术，后浇带的保护，后浇带的清理，“带”的浇筑及养护地下室抗裂防渗关键施工技术

与施工相关的结构问题超长结构的带与缝的设置后浇带与各种加强带滑动层沉降后浇带地下混凝土强度等级合理取值的研究附墙柱与墙体混凝土强度相统一墙体钢筋的设计对开裂的影响基于施工工况的岩体基坑地下室的抗浮设计问题室外回填土的施工对超长地下结构温度应力的影响建议采用C30～C40间歇式、后浇式膨胀带的研究与应用

研究目的理论分析试验研究设计构造青岛奥运帆船中心工程间歇式加强带的理论分析与试验研究建筑面积9万㎡主楼地下2层,地上21层筏板基础平面尺寸93×101.30m其中主楼93×20m加强带类型地下工程地上工程桩、锚杆岩体地基滑动层后浇式≤35m≤45m≤65m≤45m间歇式≤30m≤40m≤50m≤40m间歇式加强带研究小结设计构造宽2～3m设置间距应用效果岩体基坑地下室抗浮设计研究

抗浮设计存在的问题研究了几个工程事故地下水来源不明水头压力取值汇水面积施工过程的抗浮问题地下结构损坏局部抗浮的问题商场,地下1层,地上3层结构尺寸148.3×69.6m岩体地基,几乎无地下水独立柱基、底板350㎜地下室埋深5m设计水头值1.5m按4m的水头值进行的计算分析抗弯承载力满足裂缝宽度过大验算项目裂缝宽度㎜规范限值㎜抵抗弯距N·m弯距N·m柱上板带长边8.4m方向0.410.22.06×1060.46×106短边8.1m方向0.38跨中板带长边8.4m方向0.321.88×1060.53×106短边8.1m方向0.26整体抗浮的问题地下3～4层地上22.28层岩体地基筏板基础岩石裂隙水较少设计水头6.35m07年雨季水位达到10.5m序号柱实际内力双向偏压抗压承载力/KN结构安全判断N/KN275.6211.31317.81083.28不安全14340.8224.01406.21384.76不安全用Sap2000对地下结构的抗浮承载力