10项新技术(2017)-地基基础与地下空间工程技术 [兼容模式]

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1 建筑业 10 项新技术 (2017 版 ) 地基基础和地下空间工程技术 二 0 一八年四月 1

2 主要内容 1 修订背景 2 修订内容 ( 对比 2010 版变化 ) 3 技术内容简介 2

3 1 修订背景 2010 版新技术对行业技术进步起到有力的推动作用 近年来岩土工程技术发展较快,2010 版的部分技术又进一步发展, 部分技术已充分普及, 部分技术应用不多, 另外还涌现出其他的先进技术 3

4 1 修订背景 城市化进程的新需求 岩土工程的新问题 4

5 城市化进程的新需求 可使用建设用地紧张 => 地下空间的开发利用建设节约型社会的需求 => 节能节地节水节材建设环境友好型社会的需求 => 保护环境 5

6 节能节材 : 提高地基承载力 ( 真空预压 混凝土桩复合地基 ) 提高桩基承载力 ( 灌注桩后压浆 水泥土复合桩等 ) 可重复利用的支护结构 ( 装配式支护结构 型钢水泥土墙等 ) 节水 : 型钢水泥土墙 地下连续墙 节地 : 逆作法 超浅埋暗挖 非开挖埋管 盾构法等 环境保护 : 长螺旋压灌桩 装配式支护结构 逆作法 超浅埋暗挖 盾构法 非开挖埋管 综合管廊等 6

7 岩土工程的新问题 逆作法 ( 解决环境保护 施工用地紧张 工期等问题 ) 超浅埋暗挖施工技术 ( 解决城市建设超 浅埋通道的问题 ) 综合管廊技术 ( 解决城市管线问题 ) 非开挖埋管 ( 解决城市管线 地下通道问题 ) 7

8 新版 10 项新技术充分体现了行业的技术发展, 充分贯彻了四节一环保的理念, 着眼于目前城市建设中地基基础及地下空间领域急需解决的新问题 8

9 2 修订内容 ( 对比 2010 版变化 ) 1 删减七项 2 新增四项 3 保留九项 9

10 1 删减七项 土工合成材料应用技术 ( 充分普及 ) 复合土钉墙支护技术 ( 充分普及 ) 爆破挤淤法技术 ( 较少应用 ) 高边坡防护技术 ( 充分普及 ) 大断面矩形地下通道掘进施工技术 ( 并入非开挖埋管施工技术 ) 智能化气压沉箱施工技术 ( 较少应用 ) 双聚能预裂与光面爆破综合技术 ( 较少应用 ) 10

11 2 新增四项 水泥土复合桩技术 地下连续墙施工技术 超浅埋暗挖施工技术 综合管廊施工技术 11

12 3 保留九项 灌注桩后注浆技术 长螺旋钻孔压灌桩技术 水泥粉煤灰碎石桩 (CFG 桩 ) 复合地基技术 => 混凝土桩复合地基技术 真空预压法组合加固软基技术 装配式支挡结构施工技术 型钢水泥土复合搅拌桩支护结构技术 逆作法施工技术 复杂盾构法施工技术 非开挖埋管施工技术 12

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14 3 技术内容简介 灌注桩后注浆技术 长螺旋钻孔压灌桩技术 水泥土复合桩技术 混凝土桩复合地基技术 真空预压法组合加固软基技术 装配式支护结构施工技术 型钢水泥土复合搅拌桩支护结构技术 地下连续墙施工技术 逆作法施工技术 超浅埋暗挖施工技术 复杂盾构法施工技术 非开挖埋管施工技术 综合管廊施工技术 14

15 1 灌注桩后注浆技术 发展概况 20 世纪 60 年代初, 国外就开发出解决灌注桩桩底沉渣和桩身泥皮的后注浆技术 1974 年交通部一航局设计院在天津塘沽采用氰凝固结桩端土的试验 1983 年北京市建筑工程研究所等在灌注桩桩底设置隔离板, 采用 PVC 管作为注浆管进行后注浆试验 20 世纪 90 年代中期, 中国建筑科学研究院地基基础研究所研究开发的灌注桩后注浆技术, 其预置注浆阀和注浆管构造简单 安装方便 成本较低 可靠性高

16 灌注桩后注浆是指在灌注桩成桩后一定时间, 通过预设在桩身内的注浆导管及与之相连的桩端 桩侧处的注浆阀以压力注入水泥浆的一种施工工艺 注浆目的一是通过桩底和桩侧后注浆加固桩底沉渣 ( 虚土 ) 和桩身泥皮, 二是对桩底及桩侧一定范围的土体通过渗入 ( 粗颗粒土 ) 劈裂( 细粒土 ) 和压密 ( 非饱和松散土 ) 注浆起到加固作用, 从而增大桩侧阻力和桩端阻力, 提高单桩承载力, 减少桩基沉降

17 施工准备 测量放线定桩位 埋设护筒 设备材料进场 挖设泥浆循环系统 砌钢筋笼制作台 泥浆比重 <1.15? 设备安装就位是否合格? 是钻进成孔 否 钢筋笼制作是否合格? 是钢筋笼存放 否 否置换泥浆 终孔提钻 吊放钢筋笼 吊放灌注导管 沉渣是否满足要求? 是安放隔水栓 否 二次清孔 商品混凝土 水下混凝土灌注 起拔护筒 基桩后压浆 试块制作 标准养护 抗压试验

18 Load, Q (kn) Settlement, S (mm)

19 适用范围 : 灌注桩后注浆技术适用于除沉管灌注桩外的各类泥浆护壁和干作业的钻 挖 冲孔灌注桩 在优化注浆工艺参数的前提下, 可使单桩竖向承载力提高 40% 以上, 通常情况下粗粒土增幅高于细粒土 桩侧桩底复式注浆高于桩底注浆 ; 桩基沉降减小 30% 左右 能有效地减少工程桩的混凝土及钢筋用量, 起到节材节能的作用, 具有很好的社会效益和经济效益 灌注桩后注浆的具体工艺方法上还有较大差异, 施工及验收标准也不统一, 该技术的应用有待进一步规范化管理

20 采用后压浆工艺后, 桩长减短, 可避免施工十分困难的超长桩, 在保证桩基质量的同时, 缩短了成桩时间 后压浆施工与灌注桩施工独立进行, 无相互干扰 保守估计, 经优化设计, 首都机场三号航站楼桩基工程可缩短工期约 4 个月 三号航站楼共有基桩 余根, 原设计的普通灌注桩, 桩长在 30 62m 之间, 桩径 m; 采用后压浆灌注桩优化方案, 桩长缩短为 28m 左右, 桩基造价可节省约 34%, 达 1.5 亿元

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22 2 长螺旋钻孔压灌桩技术 研发背景 对有地下水的地基, 国内外灌注桩的施工主要采用 振动沉管灌注桩 泥浆护壁钻孔灌注桩 及 长螺旋钻孔无砂混凝土灌注桩 施工工艺, 但上述三种灌注桩施工方法间或存在着效率低 成本高 噪声大 泥浆或水泥浆污染 成桩质量不够稳定等问题 鉴于上述灌注桩施工存在的问题, 研制一种经济 高效 环保的施工工艺及设备 长螺旋水下成桩工艺及设备很有必要

23 长螺旋钻孔压灌桩技术是采用长螺旋钻机钻孔至设计标高, 利用混凝土泵将超流态细石混凝土从钻头底压出, 边压灌混凝土边提升钻头直至成桩, 混凝土灌注至设计标高后, 再借助钢筋笼自重或利用专门振动装置将钢筋笼一次插入混凝土桩体至设计标高, 形成钢筋混凝土灌注桩 后插入钢筋笼的工序应在压灌混凝土工序后连续进行 该工艺还可根据需要在钢筋笼上绑设桩端后注浆管进行桩端后注浆, 以提高桩的承载力

24 桩位放线 钻机就位 钻 孔 成孔至设计标高 泵送混凝土 混凝土制备 按规定速度边泵送砼 边提拔钻杆至地表 导入钢筋笼钢筋笼制作

25 适用范围 : 长螺旋钻孔压灌桩技术适用于长螺旋钻孔机可以钻进的黏性土 粉土 砂土 卵石 素填土等地基, 特别是地下水位较高 易塌孔的地层 与普通水下灌注桩施工工艺相比, 长螺旋钻孔压灌桩施工, 不需要泥浆护壁, 无泥皮, 无沉渣, 无泥浆污染, 施工速度快, 造价较低 可以一定程度地替代泥浆护壁钻孔灌注桩, 工效提高 节约工期 长螺旋施工工艺桩长 ( 通常 30 米以内 ), 地层的影响, 且应注意钢筋笼的对中, 有的地区钢筋笼导入仍采用落后工艺

26 北京京东方 TFT-LCD 项目由 1 栋 4 层 Module & TFT-LCD 厂房 (FAB 区 ) 及 l 栋 2 层 CUB 厂房 (CUB 区 ) 组成, 采用桩基础设计方案 FAB 区共布桩 4681 根, 其中 2418 根桩长 l=25m,2263 根桩长 l=26m, 桩径 d=600mm;cub 区共布桩 1514 根, 其中 1415 根桩长 l=20m,99 根桩长 l=25m, 桩径 d=600mm 根据施工记录, 对于 CUB 区的工程桩 ( 桩长 20m, 桩径 600mm), 平均每天成桩约 30 根 ; 对于 FAB 区的工程桩 ( 桩长 25m 或 26m, 桩径 600mm), 平均每天成桩约 25 根 ( 考虑移机 清土交叉作业及设备维修等因素 ) 根据 FAB 项目实际施工情况, 采用长螺旋钻孔压灌桩工艺每台设备平均每天施工工程桩 25 根 ; 采用泥浆护壁钻孔灌注桩施工工艺, 每台设备每天可施工工程桩约 5 根 ; 可见长螺旋钻孔压灌桩工艺的施工效率是其施工效率的 5 倍, 施工费用节约费用约 28%

27 3 水泥土复合桩技术 研发背景 我国沿江沿海地区广泛分布着含水量较高 强度低 压缩性较高, 垂直渗透系数较低的淤泥质粉质粘土 采用水泥搅拌桩存在承载力低, 施工质量较难控制, 且沉降量大, 不能满足软土地区高层建筑 桥梁等中高级设计荷载对地基处理的要求 ; 高强预应力管桩在我国工程建设中的应用非常普遍, 但是沉桩过程中挤土效应明显, 易对已经施工的桩, 或周边已有建筑 ( 构筑 ) 物造成不利影响 采用单一地基处理方法或桩基很难取得理想的经济技术效果 如果能综合水泥土搅拌桩和刚性桩的优点, 就可以实现桩身强度和桩周 桩端土承载力的良好匹配 上个世纪 90 年代初, 在水泥土桩中间插入钢管形成复合桩, 达到提高承载力 改善桩身质 减少对环境的污染, 以及降低工程造价的目的

28 一种新型复合桩, 由 PHC 管桩 方桩或钢管桩在水泥土初凝前压入水泥土桩中复合而成的桩基础, 或在水泥土中施工钢筋混凝土灌注桩而形成的桩基础, 也可将其用作复合地基 水泥土复合桩由芯桩和水泥土组成, 芯桩与桩周土之间为水泥土 水泥土桩的施工及芯桩的压入改善了桩周和桩端土体的物理力学性质及应力场分布, 有效地改善了桩的荷载传递途径 ; 桩顶荷载由芯桩传递到水泥土桩再传递到侧壁和桩端的水泥土体, 有效地提高了侧阻力和端阻力, 从而有效地提高了复合桩的承载力, 减小桩的沉降

29 成桩效果 施工工艺 水泥土桩的种类 : 粉喷桩 搅拌桩 旋喷桩等 芯桩的种类 : 预制桩 ( 管桩 方桩 ) 灌注桩 钢桩等

30 软土中水泥土桩的承载特性呈现摩擦桩特性 端阻约占 8%-15% 芯桩与水泥土协同工作改善桩体的荷载传递特性 芯桩承担竖向荷载 水泥土传递侧摩阻芯桩与水泥土的摩阻力与水泥土强度相关 挤密挤扩特性 提高水泥土及桩周土的密实度 侧摩阻增大 承载力高于同 ( 水泥土桩 ) 直径的刚性桩

31 试桩对比 江苏南通某项目, 其基础采用桩基础, 要求单桩承载力特征值为 2000kN; 拟建场地地貌类型属属长江下游冲积平原区滨海平原, 成陆时间较晚, 主要覆盖第四纪松散沉积物, 以粉土 粉砂 粉质粘土为主 浅层天然地基土层中没有适合的刚性桩持力层 ; 进行管桩和水泥土复合桩的对比试验

32 序号 管桩 水泥土桩 桩长 /m 桩径 /mm 桩长 /m 桩径 /mm 极限承载力 /kn

33 水泥土复合桩的适用范围比较广泛, 可针对不同地质条件采用不同施工工艺 水泥土复合桩的施工适用性, 主要取决于水泥土桩的施工工艺的适用性 对于水泥土搅拌桩, 适用于软弱粘土地基 在沿江 沿海地区, 广泛分布着含水率较高 强度低 压缩性较高 垂直渗透系数较低 层厚变化较大的软黏土, 地表下浅层存在有承载力较高的土层 采用传统的单一的地基处理方式或常规钻孔灌注桩, 往往很难取得理想的经济技术效果 水泥土复合桩是适用于这 种地层的有效方法之一 对于高压旋喷桩, 适用于粉土和砂土地层 高压旋喷桩在砂土地层得到的桩身强度比较高, 采用刚性桩作为芯桩的水泥土复合桩, 可以有效提高单桩承载力 节省工程造价 各种水泥土复合桩的专利很多, 水泥土复合桩的形式也多种多样, 各种水泥土复合桩的具体工艺方法上差异较大, 施工及验收标准也不统一, 尤其是水泥土桩的施工质量对水泥土复合桩承载力的影响较大, 应加强质量控制

34 4 混凝土桩复合地基技术 研发背景 20 世纪 70 年代起就开始利用碎石桩加固地基, 在砂土 粉土中消除地基液化取得了令人满意的效果 但是工程实践表明, 碎石桩复合地基提高地基承载力的幅度不大 20 世纪 80 年代末, 中国建筑科学研究院地基所将碎石桩地基处理技术加以改造, 研发了水泥粉煤灰碎石桩复合地基技术 水泥粉煤灰碎石桩 ( 简称 CFG 桩 ) 是在碎石桩桩体中掺加适量石屑 粉煤灰 ( 固废 ) 水泥和砂, 加水拌和, 形成一种高粘结强度的桩体 桩的侧阻 端阻能充分发挥

35 发展概况 水泥粉煤灰碎石桩施工最初选用振动沉管打桩机, 是基于振动沉管打桩机在我国拥有量很大, 但该工艺存在振动和噪音污染, 且遇厚砂层和硬土层难以穿透 中国建筑科学研究院地基所研制开发了长螺旋钻机和配套的施工工艺 长螺旋成桩工艺施工便捷 噪声小 效率高 成本低 成桩质量稳定, 且对土层的适应性强, 成为水泥粉煤灰碎石桩的主要施工工艺 近年来除了水泥粉煤灰碎石桩复合地基外, 混凝土灌注桩 预制桩等作为复合地基增强体的工程也越来越多, 其工作性状与水泥粉煤灰碎石桩复合地基接近, 可统称为混凝土桩复合地基

36 褥垫层 建筑物 基础 复合地基 复合土层 天然土层 混凝土桩 混凝土桩复合地基由混凝土桩 褥垫层 桩间土组成, 通过在建筑物基础和桩顶之间设置一定厚度的褥垫层, 保证桩 桩间土共同承担荷载

37 基础 基础 C F G 桩 碎石桩 C F G 桩 碎石桩 C F G 桩 砂土 C F G 桩 碎石桩 C F G 桩 碎石桩 C F G 桩 砂土 粘性土 粘性土 卵石 卵石 多桩型复合地基 由两种或两种以上增强体和地基土组成的复合地基, 主桩为混凝土桩, 根据处理目的不同副桩可以是碎石桩 搅拌桩 挤密桩 混凝土桩等

38 水泥粉煤灰碎石桩复合地基设计主要确定 5 个参数, 分别为桩长 ( 桩端持力层 ) 桩径 桩间距 桩体强度 褥垫层厚度及材料等

39 桩位放线 钻机就位 钻 孔 成孔至设计标高 泵送混凝土 混凝土制备 按规定速度边泵送砼 边提拔钻杆至地表

40 适用范围 : 适用于处理粘性土 粉土 砂土和已自重固结的素填土等地基 对淤泥质土应按当地经验或通过现场试验确定其适用性 就基础形式而言, 既可用于条形基础 独立基础, 又可用于箱形基础 筏形基础 采取适当技术措施后亦可应用于刚度较弱的基础以及柔性基础 长螺旋施工工艺地层的影响, 施工质量的控制

41 5 真空预压组合加固软基技术 国外发展概况 1952 年瑞典皇家地质学院提出真空预压加固软土地基的方法 1958 年美国费城机场曾用真空井点降水与排水砂井相结合, 解决了飞机跑道的扩建工程 70 年代中期, 日本大阪港采用塑料排水板与真空降水相结合的方法, 使吹填土尽快从泥浆状态转变为具有一定承载力的地基, 取得了理想的效果 1982 年, 日本大阪南港在第二阶段的加固工程中, 采用袋装砂井或排水纸板作为垂直排水通道, 采用抽真空与抽水相结合来降低水位的方法

42 国内发展概况 1957 年 807 部队和哈尔滨军事工程学院在室内和室外做过真空预压试验 1959 年天津大学开展了室内真空预压试验研究来探讨真空预压的规律性和效果 1960 年南京水利科学研究所在天津做了 电渗真空砂井联合作业法 的试验研究 20 世纪 80 年代, 以交通部第一航务工程局为主, 天津大学 南京水利科学院土工所参加的联合攻关小组, 解决了关键的抽气设备, 使抽真空的效率大大提高, 膜下真空度稳定在 530mm 汞柱, 最大可达到 600mm 汞柱, 使之能满足加固大面积软土地基的要求, 使相当的预压荷载达到 80kPa

43 适用范围 该软土地基加固方法适用于软弱粘土地基的加固 在我国广泛存在着海相 湖相及河相沉积的软弱粘土层, 这种土的特点是含水量大 压缩性高 强度低 透水性差 该类地基在建筑物荷载作用下会产生相当大的变形或变形差 对于该类地基, 尤其需大面积处理时, 如在该类地基上建造码头 机场等, 真空预压法以及真空堆载联合预压法是处理这类软弱粘土地基的较有效方法之一 预压法分为堆载预压法 真空预压法和真空堆载联合预压法三类

44 真空预压法是在需要加固的软粘土地基内设置砂井或塑料排水板, 然后在地面铺设砂垫层, 其上覆盖不透气的密封膜使软土与大气隔绝, 然后通过埋设于砂垫层中的滤水管, 用真空装置进行抽气, 将膜内空气排出, 因而在膜内外产生一个气压差, 这部分气压差即变成作用于地基上的荷载 地基随着等向应力的增加而固结 最大真空度仅能达到 80kPa, 处理深度一般不大于 8m

45 真空堆载联合预压法是在真空预压的基础上, 在膜下真空度达到设计要求并稳定后, 进行分级堆载, 并根据地基变形和孔隙水压力的变化控制堆载速率 堆载预压施工前, 必须在密封膜上覆盖无纺土工布以及粘土 ( 粉煤灰 ) 等保护层进行保护, 然后分层回填并碾压密实 与单纯的堆载预压相比, 加载的速率相对较快 在堆载结束后, 进入联合预压阶段, 直到地基变形的速率满足设计要求, 然后停止抽真空, 结束真空联合堆载预压

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48 6 装配式支护结构施工技术 装配式支护结构是以成型的预制构件为主体, 通过各种技术手段在现场装配成为支护结构 与常规支护手段相比, 该支护技术具有造价低 工期短 质量易于控制等特点, 从而大大降低了能耗 减少了建筑垃圾, 有较高的社会 经济效益与环保作用 市场上较为成熟的装配式支护结构有 : 预制桩 预制地下连续墙结构 预应力鱼腹梁支撑结构 工具式组合内支撑等

49 装配式支挡结构施工技术 预制支挡结构 预制桩 预制地下连续墙 装配式支撑结构 工具式组合内支撑 鱼腹梁结构 49

50 预制桩作为基坑支护结构使用时, 主要是采用常规的预制桩施工方法, 如静压或者锤击法施工, 还可以采用插入水泥土搅拌桩,TRD 搅拌墙或 CSM 双轮铣搅拌墙内形成连续的水泥土复合支护结构 预应力预制桩用于支护结构时, 应注意防止预应力预制桩发生脆性破坏并确保接头的施工质量

51 预制地下连续墙技术即按照常规的施工方法成槽后, 在泥浆中先插入预制墙段 预制桩 型钢或钢管等预制构件, 然后以自凝泥浆置换成槽用的护壁泥浆, 或直接以自凝泥浆护壁成槽插入预制构件, 以自凝泥浆的凝固体填塞墙后空隙和防止构件间接缝渗水, 形成地下连续墙 近年来, 在常规预制地下连续墙技术的基础上, 又出现一种新型预制连续墙, 即不采用昂贵的自凝泥浆而仍用常规的泥浆护壁成槽, 成槽后插入预制构件并在构件间采用现浇混凝土将其连成一个完整的墙体 该工艺是一种相对经济又兼具现浇地下墙和预制地下墙优点的新技术 一般适用于 9m 以内的基坑, 适用于地铁车站 周边环境较为复杂的基坑工程等

52 工具式组合内支撑技术是在混凝土内支撑技术的基础上发展起来的一种内支撑结构体系, 主要利用组合式钢结构构件其截面灵活可变 加工方便 适用性广的特点, 可在各种地质情况和复杂周边环境下使用 该技术具有施工速度快, 支撑形式多样, 计算理论成熟, 可拆卸重复利用, 节省投资等优点 适用于周围建筑物密集, 施工场地狭小, 岩土工程条件复杂或软弱地基等类型的深大基坑

53 预应力鱼腹梁支撑技术, 由鱼腹梁 ( 高强度低松弛的钢绞线作为上弦构件,H 型钢作为受力梁, 与长短不一的 H 型钢撑梁等组成 ) 对撑 角撑 立柱 横梁 拉杆 三角形节点 预压顶紧装置等标准部件组合并施加预应力, 形成平面预应力支撑系统与立体结构体系, 支撑体系的整体刚度高 稳定性强 本技术能够提供开阔的施工空间, 使挖土 运土及地下结构施工便捷, 不仅显著改善地下工程的施工作业条件, 而且大幅减少支护结构的安装 拆除 土方开挖及主体结构施工的工期和造价 适用于市政工程中地铁车站 地下管沟基坑工程以及各类建筑工程基坑, 预应力鱼腹梁支撑适用于温差较小地区的基坑, 当温差较大时应考虑温度应力的影响

54 传统支撑梁结构 预应力鱼腹梁结构

55 7 型钢水泥土复合搅拌桩支护结构技术 国外发展概况 二次世界大战后, 美国首先研制出水泥土搅拌桩施工方法 1971 年日本成幸工业株式会社经过改进开发出多轴搅拌钻机, 有效地解决了以前钻机的缺陷, 使相邻桩完全搭接, 克服了挡墙渗漏 流砂等问题 1994 年, TRD 工法机由日本 ( 株 ) 神户制钢所与东绵建机 ( 株 ) 联合开发成功的 CSM 工法是由德国宝峨公司在积累了 20 年制造连续墙成槽设备 双轮铣槽机 和使用经验的基础上研发出来的新的深层搅拌技术

56 国内发展概况 2005 年, 我国上海广大和杭州大通基础施工工程公司率先从日本引进了 TRD 施工机械, 并在华东地区开始施工, 经过几年的工程应用发现, 引进的日本设备价格昂贵, 不太适合我国的国情, 影响了该技术的大面积推广及应用 2009 年, 辽宁抚挖重工机械有限公司和日本合资生产 ( 国内组装 ) 的 TRD 机械 CMD850 型设备正式投产, 填补了我国 TRD 机械生产的空白 2011 年 4 月, 上海振中机械制造有限公司与日本三和机材公司合作完成新型电动步履式 TRD-E 施工机械 2013 年, 上海工程机械厂有限公司开发出 TRD-D 系列机 ; 中铁建重工有限公司开发出 SLJ60 系列机

57 型钢 ( 预制混凝土构件 ) 水泥土复合搅拌桩支护结构技术 SMW 工法 CSM 工法 TRD 工法 插入型钢 插入预制混凝土构件 57

58 SMW 工法是通过特制的多轴深层搅拌机自上而下将施工场地原位土体切碎, 同时从搅拌头处将水泥浆等固化剂注入土体并与土体搅拌均匀, 通过连续的重叠搭接施工, 形成水泥土地下连续墙 ; 在水泥土初凝之前, 将型钢或预制混凝土构件插入墙中, 形成型钢或预制混凝土构件与水泥土的复合墙体 对周围地层影响小 施工噪声小 无振动 工期短 造价低 废土产生量小 高止水性 适用地层范围广

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60 TRD 工法是将满足设计深度的附有切割链条以及刀头的切割箱插入地下, 在进行纵向切割横向推进成槽的同时, 向地基内部注入水泥浆以达到与原状地基的充分混合搅拌在地下形成等厚度连续墙的一种施工工艺 设备稳定性高 成墙质量好 施工精度高 适应地层范围广 成墙品质均一 成墙深度大

61 作业高度相差几十米

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64 CSM 工法是通过钻杆下端的一对液压铣轮, 对原地层进行铣 销 搅拌, 同时掺入水泥浆固化液, 与被打碎的原地基土充分搅拌混合后, 形成具有一定强度和具有良好止水性能的水泥土连续墙 地层适应性强 高搅拌性能 高削掘精度 成墙深度较大 设备稳定性高 低噪音和振动 可任意设定插入劲性材料的间距 可靠施工过程数据 占地面积小, 移动灵活

65 三轴动力设备 CSM 动力设备

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68 8 地下连续墙施工技术 国外发展概况 1950 年意大利开发了地下连续墙的施工技术 60 年代, 日本开发了连续墙施工机具, 之后, 地下连续墙的施工技术在全世界范围内得到了较广泛的应用 1961 年法国巴黎费利浦大楼深基础工程首先成功地采用了较高精度的地下连续墙技术, 这是地下连续墙施工技术在高层建筑中的首个应用实例

69 国内发展概况 水电部门于 1958 年在青岛月子口水库建造深 20m 的桩排式防渗墙以及在北京密云水库建造深 44m 的槽孔式防渗墙 1971 年在台湾地区的台北市吉林路中国国际银行大楼中采用了地下连续墙是我国也是东南亚地区首先应用在高层建筑中的地下连续墙工程 1977 年在上海研制成功了导板抓斗和多头钻成槽机之后, 为我国加速开发这一技术起到了积极推动作用 90 年代中期, 国内外越来越多的工程中将支护结构和主体结构相结合设计 随着城市土地资源日趋紧张, 基坑深度也突破初期的十几米朝更深的几十米发展, 随之带来的是地下连续墙向着超深 超厚发展

70 地下连续墙, 就是在地面上先构筑导墙, 采用专门的成槽设备, 沿着支护或深开挖工程的周边, 在特制泥浆护壁条件下, 每次开挖一定长度的沟槽至指定深度, 清槽后, 向槽内吊放钢筋笼, 然后用导管法浇注水下混凝土, 混凝土自下而上充满槽内并把泥浆从槽内置换出来, 筑成一个单元槽段, 并依此逐段进行, 这些相互邻接的槽段在地下筑成的一道连续的钢筋混凝土墙体 地下连续墙主要作承重 挡土或截水防渗结构之用

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74 适用范围 (1) 深度较大的基坑工程, 一般开挖深度大于 10m 才有较好的经济性 ; (2) 邻近存在保护要求较高的建 ( 构 ) 筑物, 对基坑本身的变形和防水要求较高的工程 ; (3) 基坑内空间有限, 地下室外墙与红线距离极近, 采用其他围护形式无法满足留设施工操作空间要求的工程 ; (4) 围护结构亦作为主体结构的一部分, 且对防水 抗渗有较严格要求的工程 ; (5) 采用逆作法施工, 地上和地下同步施工时, 一般采用地下连续墙作为围护墙

75 采用抓 铣结合的成槽工艺 垂直度要求小于 1/600 接头形式采用 H 型钢接头 世博 500kV 地下变位于上海市静安区, 地下结构外边界为直径 130m, 基坑面积 13273m 2 开挖深度为 34.0m, 围护体采用 1200mm 厚度的地下连续墙, 连续墙深度 57.5m

76 9 逆作法施工技术 国外发展概况 1933 年日本首次提出了逆作法的概念 1935 年应用于东京都千代田区第一生命保险相互会社本社大厦的建设, 该工程成为第一个采用逆作法施工的工程 1950 年意大利开发了地下连续墙技术, 随后其应用范围逐渐扩大 地下连续墙技术的应用及工程施工机械化程度的提高有力地推动了逆作法在更大范围内的应用 逆作法除了在高层建筑地下室的建造中采用以外, 还较多地应用于地铁车站的建设

77 国内发展概况 1955 年哈尔滨地下人防工程中首次应用了逆作法的施工工艺 1989 年建设的上海特种基础工程研究所办公楼, 地下 2 层, 是上海也是全国第一个采用封闭式逆作法施工的工程 20 世纪 90 年代初上海地铁一号线的常熟路站 陕西南路站和黄陂南路站三个地铁车站成功实践了逆作法, 进一步推动了其在上海地区更多基坑工程中应用 本世纪以来, 随着大城市的基坑向 大 深 紧 近 的方向发展和环境保护要求的提高, 逆作法的施工技术在国内迅速发展, 成为软土地区和环境保护要求严格条件下基坑支护的重要方法

78 逆作法一般是先沿建筑物地下室外墙轴线施工地下连续墙或其他临时围护墙, 同时在建筑物内部的有关位置浇筑或打下中间支承桩和柱, 作为承受上部结构自重和施工荷载的支承 ; 然后施工逆作层的梁板结构, 作为地下连续墙或其他围护墙的水平支撑, 随后逐层向下开挖土方和浇筑各层地下结构, 直至底板封底 ; 同时, 由于逆作层的楼面结构先施工完成, 为上部结构的施工创造了条件, 因此可以同时向上逐层进行地上结构的施工 ; 如此地面上 下同时进行施工, 直至工程结束

79 适用范围 (1) 大面积的地下工程 ; (2) 大深度的地下工程, 一般地下室层数大于或等于 2 层的项目更为合理 ; (3) 基坑形状复杂的地下工程 ; (4) 周边状况苛刻, 对环境要求很高的地下工程 ; (5) 上部结构工期要求紧迫和地下作业空间较小的地下工程 目前逆作法已广泛用于高层建筑地下室 地铁车站 地下车库 市政 人防工程等领域

80

81 框架逆作法 跃层逆作法 踏步式逆作法

82 10 超浅埋暗挖施工技术 发展概况 20 世纪 70 年代, 国外开始新奥法应用于浅埋地层的研究 德国是早期在地下工程中应新奥法技术, 在地铁隧道区间和大断面地铁站中广泛应用 1976 年日本开始将新奥法技术移植到城市地铁建设中 我国 20 世纪 80 年代中期, 首次应用 新奥法 原理, 在大秦线军都山铁路隧道双线进口黄土试验段研究成功 随后在北京地铁复兴门折返线工程设计与施工中应用这种新技术并获得成功, 正式取名为 浅埋暗挖法

83 研发背景 超浅埋暗挖施工技术, 是近年来随着明挖基坑难以实施, 浅埋暗挖技术不断向地面施做而发展起来的一种新型暗挖施工技术 通道顶部覆盖土厚度 H 与其暗挖断面跨度 A( 矩形底边宽度 ) 之比 H/A 0.4 为超浅埋通道 暗挖隧道顶部起拱条件得不到满足的时候, 平顶直墙暗挖施工技术得到了应用 北京长安街地下通道, 在 12 条通道施工中 7 条通道采用了此技术并安全建成 北京地铁 4 5 号线分别在宣武门站和雍和宫站下穿地铁 2 号线, 施工中均采用了大断面平顶直墙施工技术, 通过监测满足设计及既有线运营要求

84 在下穿城市道路地下通道施工时, 为了保障城市道路 地下管线及周边建 ( 构 ) 筑物正常运用, 需采用严格控制围土变形的超浅埋暗挖施工技术 该技术可以在不阻断交通 不损伤路面 不改移管线和不影响居民等城市复杂环境下使用 因此, 具有安全 可靠 快速 环保 节资等优点 主要利用钢管刚度强度大, 水平钻定位精准, 型钢拱架连接加工方便 撑架及时和适用性广等特点 一般采用大管棚超前支护加固通道周围土体, 将通道断面分为若干个小断面进行顺序错位短距开挖 及时强力支护并封闭成环, 形成平顶直墙交替支护结构条件, 进行地下通道或空间主体施工的支护技术方法 84

85 澳 港 香

86 道路 澳门路

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88 11 复杂盾构法施工技术 国外发展概况 1818 年法国工程师 Brunel 发明盾构法 1823 年在伦敦泰晤士河下建成世界上第一条人工开挖盾构隧道, 该盾构呈矩形 (11.6m 宽 7m 高 ), 总共只有 366m 长的隧道耗时 20 年左右 1876 年第一台机械化盾构的专利出现 1965 年, 日本首先制造了泥水盾构, 其基本原理是用液体 ( 水或加膨润土的水 ) 平衡开挖面的土体 1974 年, 日本发明了土压平衡盾构

89 国内发展概况 盾构法施工技术是从 20 世纪 50 年代才引入我国并在东北阜新煤矿运用直径为 2.6m 盾构机修建输水管道工程 1963 年, 上海隧道公司开始系统地开发我国的盾构技术 1970 年, 直径为 10.2m 的挤压式盾构机被首次运用于黄浦江水下隧道工程 20 世纪 80 年代后期, 地铁隧道在上海修建成功, 同时对于土压平衡式 泥水加压式盾构技术研究也在不断进行中

90 盾构法是一种全机械化的隧道施工方法, 通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生坍塌 同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖, 通过出土机械外运出洞, 靠千斤顶在后部加压顶进, 并拼装预制混凝土管片, 形成隧道结构的一种机械化施工方法 由于盾构施工技术对环境影响很小而被广泛地采用, 得到了迅速的发展 90

91 复杂盾构法施工技术为复杂地层 复杂地面环境条件下的盾构法施工技术, 或大断面圆形 ( 洞径大于 10 米 ) 矩形或双圆等异形断面形式的盾构法施工技术 盾构施工在遇到复杂地层 复杂环境或者盾构截面异形或者盾构截面大时, 可以通过分析地层和环境等情况合理配置刀盘 采用合适的掘进模式和掘进技术参数 盾构姿态控制及纠偏技术 采用合适的注浆方式等各种技术要求来解决以上的复杂问题 矩形盾构是横断面为矩形的盾构机, 相比圆形盾构, 其作业面小, 主要用于距地面较近的工程作业 矩形盾构机的研制难度超过圆形盾构机的研制 目前, 我国使用的矩形盾构机主要有 2 个 4 个或 6 个刀盘联合工作 91

92

93 适用范围 (1) 适用于各种复杂的工程地质和水文地质条件, 从淤泥质土层到中风化和微风化岩层 (2) 盾构法施工隧道应有足够的埋深, 覆土深度不宜小于 6m 隧道覆土太浅, 盾构法施工难度较大 ; 在水下修建隧道时, 覆土太浅盾构施工安全风险较大 (3) 地面上必须有修建用于盾构进出洞和出土进料的工作井位置 (4) 隧道之间或隧道与其他建 ( 构 ) 筑物之间所夹土 ( 岩 ) 体加固处理的最小厚度为水平方向 1.0m, 竖直方向 1.5m (5) 从经济角度讲, 盾构连续施工长度不宜小于 300m

94 12 非开挖埋管施工技术 顶管法 定向钻进穿越技术 大断面矩形通道掘进技术

95 12.1 顶管法 发展概况 1896 年, 美国开始早起的顶管施工作业 20 世纪 60 年代后, 随着液压技术的发展和大型千斤顶的应用, 顶管施工法获得迅速推广应用 美国 英国 德国 日本都有大量的顶管施工工程 1986 年国际非开挖技术协会在伦敦的成立和自 1985 年开始举办的国际非开挖会议极大地促进了非开挖施工技术的传播 1953 年北京 1956 年上海开始顶管施工 20 世纪 年代, 我国引进了国外先进设备 1990 年以后, 我国在引进国外先进技术的基础上, 开始自主研发, 并在市政工程中大力推广应用

96 顶管法是在工作坑内借助顶进设备提供的推力, 克服管道与土体之间的摩擦, 按照设计的角度顶进土中, 并将土体运走, 把工具管或掘进机从工作坑一直推进到接收坑, 与此同时, 将管道埋设在两坑之间 优点 : 不开挖地面, 不破坏地面建构筑物 ; 不破坏环境, 省时 高效 安全, 综合造价低

97 适用范围 特别适用于在具有粘性土 粉性土和砂土的土层中施工, 也适用于在具有卵石 碎石和风化残积土的土层中施工 适用于城区水污染治理的截污管施工, 适用于液化气与天然气输送管 油管的施工以及动力电缆 宽频网 光纤网等电缆工程的管道施工 适用于城市市政地下工程中穿越公路 铁路 建筑物下的综合通道及地铁人行通道施工

98 12.2 定向钻进穿越技术 发展概况 20 世纪 70 年代末, 美国发明了定向钻进穿越技术, 随后在美国 英国 德国和我国得到迅速发展 20 世纪 80 年代, 我国引进了美国水平定向钻机, 首次成功穿越黄河 (1300m) 敷设了两条燃气管线 2002 年, 我国采用智能控制水平定向钻机, 成功穿越了钱塘江 (2308m) 敷设管道, 打破了美国创造的 1700m 的世界纪录 上世纪末至本世纪初, 我国徐工 ZD1245 长沙 KSD25 三一 FDZ600 等大型水平定向钻机相继下线, 促进了我国定向钻进埋管技术的迅速发展

99 根据入土点和出土点设计出穿越曲线, 然后根据穿越曲线利用穿越钻机先钻出导向孔 再进行扩孔处理, 之后利用泥浆的护壁及润滑作用将已预制试压合格的管段进行回拖, 完成管线的敷设施工

100 适用范围 定向钻进穿越法适合的地层条件为砂土 粉土 粘性土 卵石等地况 在不开挖地表面条件下, 可广泛应用于供水 煤气 电力 电讯 天然气 石油等管线铺设施工

101 12.3 大断面矩形地下通道掘进施工技术 发展概况 1965 年, 日本采用人工挖掘的方式进行矩形盾构施工共同沟 ( 宽 4.29m, 高 3.09m) 1981 年, 日本采用人工挖掘的方式进行矩形盾构施工电力隧道 ( 宽 5.23m, 高 4.38m) 20 世纪 90 年代, 日本矩形隧道盾构施工装备和技术快速发展

102 利用矩形隧道掘进机在前方掘进, 而后将分节预制好的混凝土结构件在土层中顶进 拼装形成地下通道结构的非开挖法施工技术 大断面矩形地下通道掘进施工技术施工机械化程度高, 掘进速度快, 矩形断面利用率高, 非开挖施工地下通道结构对地面运营设施影响小, 能满足多种截面尺寸的地下通道施工需求

103 适用范围 能适应 N 值在 10 以下的各类粘性土 砂性土 粉质土及流砂地层 ; 具有较好的防水性能, 最大覆土层深度为 15m; 通过隧道掘进机的截面模数组合, 可满足多种截面大小的地下通道施工需求

104 13 综合管廊施工技术 国外发展概况 1833 年巴黎市在管道中收容自来水 ( 包括饮用水及清洗用的两类自来水 ) 电信电缆 压缩空气管及交通信号电缆等五种管线, 这是历史上最早规划建设的综合管廊型式 在 19 世纪 60 年代末, 巴黎市规划了完整的综合管廊系统, 收容自来水 电力 电信 冷热水管及集尘配管等 至今, 巴黎市区及郊区的综合管廊总长已超 2100 公里, 堪称世界城市里程之首 日本综合管廊的建设始于 1926 年, 至 2001 年据统计日本全国已兴建超过 600 公里的综合管廊, 在亚洲地区名列第一

105 国内发展概况 我国第一条综合管沟于 1958 年建造于北京天安门广场下, 鉴于天安门在北京有政治的特殊地位, 为了日后避免广场被开挖, 建造了一条宽 4m 高 3m 埋深 7~8m 长 1 公里的综合管沟收容电力 电信 暖气等管线 1994 年在上海浦东新区张杨路人行道下建造了二条宽 5.9m, 高 2.6m, 双孔各长 5.6 公里的支管综合管廊, 收容煤气通信 上水 电力等管线, 它是我国第一条较具规模并已投入运营的综合管廊 2010 年世博会在上海召开, 为了推动世博园区的新型市政基础设施的建设, 政府管理部门在园区内规划建设管线综合管廊, 它是目前国内, 系统最完整, 技术最先进, 法规最完备, 职能定位最明确的一条综合管廊

106 综合管廊, 也可称之 共同沟, 是指城市地下管道中和走廊, 它是实施统一规划 设计 施工和维护, 建于城市地下用于敷设市政公用管线的市政公用设施 采取综合管廊可实现各种管线以集约化方式敷设, 可以使城市的地下空间资源得以综合利用 综合管廊的施工方法主要分为明挖施工和暗挖施工 106

107 明挖施工法主要有 : 放坡开挖施工 ; 水泥土搅拌桩围护结构 ; 板桩墙围护结构以及 SMW 工法等 明挖管廊的施工可采用现浇施工法与预制拼装施工法 现浇施工法可以大面积作业, 将整个工程分割为多个施工标段, 加快施工进度 预制拼装施工法要求有较大规模的预制厂和大吨位的运输及起吊设备, 施工技术要求高, 对接缝处施工处理有严格要求

108 暗挖施工法主要有盾构法 顶管法等 盾构法和顶管法都是采用专用机械构筑隧道的暗挖施工方法, 在隧道的某段的一端建造竖井或基坑, 以供机械安装就位 机械从竖井或基坑壁开孔处出发, 沿设计轴线, 向另一竖井或基坑的设计孔洞推进 构筑隧道, 并有效地控制地面隆降 盾构法 顶管法施工具有自动化程度高, 对环境影响小, 施工安全, 质量可靠, 施工进度快等特点

109 Thanks for your attention! 109

2 常用地基处理方法的原理 作用及适用范围 1 换土垫层法 (Cushion) 地面 软弱土层 基础 无侵蚀低压缩性散体材料 将基础底面下一定深度范围内的软弱土层部分或全部挖去, 然后换填强度较大的砂 碎石 素土 灰土 粉煤灰 干渣等性能稳定且无侵蚀性的材料, 并分层夯压至要求的密实度

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