[精选]中国建设教育协会天津嘉里中心超大深基坑设计施工关键技术XXXX0822t.pptx

天津嘉里中心超大深基坑天津嘉里中心超大深基坑设计施工关键技术设计施工关键技术2023年08月22日 提提 纲纲一、前一、前 言言二、工程概况二、工程概况三、设计由来三、设计由来四、基坑设计四、基坑设计五、基坑施工五、基坑施工六、基坑监测六、基坑监测七、数值模拟七、数值模拟八、基坑事故八、基坑事故一、前言一、前言前前 言言 基坑工程是集岩土工程和结构工程等专业于一体的系统工程，是将挡土、支护、防水、降水、挖土、监测和信息化施工等作为一个系统。随着近年来城市化进程的加快和城市地下空间开发利用的开展，我国基坑工程设计和施工水平有了很大的提高。尤其是近年来，伴随着不同区域的超限超高层第一超限超高层第一高楼高楼的规划和兴建，使得基坑工程迅速朝着超大超大、超深超深方向迅猛开展。前前 言言 但应看到，基坑工程事故多基坑工程事故多和设计不设计不合理造成工程投资浪费合理造成工程投资浪费的两个倾向同时存在。太沙基：“岩土工程与其说是一门科岩土工程与其说是一门科学，不如说是一门艺术学，不如说是一门艺术Geotechnology is an art rather than a science二、工程概况二、工程概况 天津嘉里中心工程位于天津市河东区六纬路、六经路、海河东路和八经路围成的地块内场地面积8.6万m2。由天津嘉里房地产开发投资兴建，是集办公、酒店、公寓、餐饮娱乐及购物于一体的综合建筑群。地上总建筑面积为499000m2，地下总建筑面积为221000m2。建筑设计参谋：SOM、利安参谋；结构设计参谋：奥雅纳工程咨询公司；机电设计参谋：迈进中国工程设计；国内设计单位：天津市建筑设计院；基坑支护单位：北京工业大学建筑勘察设计院联合设计中建一局集团建设开展 2.1 天津嘉里中心工程概况天津嘉里中心工程概况充分利用主体结构的中心岛法：钻孔灌注排桩+三轴水泥土搅拌桩止水帷幕周边钢管短撑组合支护设计形式。2.2 天津嘉里中心工程基坑支护设计形式天津嘉里中心工程基坑支护设计形式中心岛法支撑布置示意图中心岛法设计方案的优点：中心岛法设计方案的优点：n减小了温度应力及变形的影响；n减小了支撑空间效应的影响；n降低了局部工程造价；n缩短了施工周期。n基坑开挖可根据业主开发进度进行，不受整体支撑施工限制；n塔楼主体结构钢构件安装方便，不受临时支撑的影响。反压土护坡实景照片降排水设计思路降排水设计思路 上部潜水和浅层微承压水：以止水为主，采用三轴水泥土搅拌桩止水帷幕隔断基坑内外的水力联系，坑内采取大口管井进行疏干。深层层微承压水：由于需降水头不大，采取坑外设置减压井的方式进行处理。本工程基坑支护围护结构采用钻孔灌注桩+三轴止水帷幕的形式，与主体结构基本不发生任何联系，亦不受建筑结构设计进度的制约，基坑开挖的实现也不会对结构设计提出额外的要求，因此基坑设计对建筑结构设计基本无影响。由于基坑中部土方可以大放坡开挖到基底，因此基坑中部主体结构尤其是塔楼局部，可以提前进行主体施工，而基坑周边反压土台占去的裙楼局部的施工，不占用总工期，因此中心岛法基坑设计对于总包单位控制总体施工进度非常有利。同时，由于只在基坑周边设置短撑，中部主体结构施工非常方便，尤其是塔楼主体钢构件吊装不会受到临时支撑的影响。2.3基坑设计对建筑结构设计和总包施工的影响基坑设计对建筑结构设计和总包施工的影响过程照片试桩施工阶段土方开挖施工阶段工程桩施工阶段围护桩施工阶段三、设计由来三、设计由来n方案一：两道钢筋混凝土内支撑n方案二：三道钢筋混凝土内支撑n方案三：中心岛法两道斜抛撑n方案四：中心岛法三道斜抛撑n方案五：中心岛法+边逆两层n方案六：中心岛法+边逆三层天津嘉里中心超大深基坑设计由来支撑体系选型：支撑体系选型：国内常见的圆环支撑结合边桁架以及角撑的整体支撑形式。这种支撑体系主要优点为支撑刚度较大，能有效控制基坑变形，同时土方开挖也相对容易。通过合理布置支撑形式，避开基坑中部主体结构，还可体提前开展中部主体结构施工。天津津塔上海绿洲中环中心上海星河世纪城武汉中侨官邸住宅本工程初期支撑系统设计：本工程初期支撑系统设计：方案一：两道方案一：两道钢筋混凝土内支撑筋混凝土内支撑方案二：三道方案二：三道钢筋混凝土内支撑筋混凝土内支撑方案三：中心方案三：中心岛法法两道斜抛撑两道斜抛撑方案四：中心方案四：中心岛法法三道斜抛撑三道斜抛撑方案五：中心方案五：中心岛法法+基坑周基坑周边逆作两逆作两层方案六：中心方案六：中心岛法法+基坑周基坑周边逆作三逆作三层四、基坑设计四、基坑设计基坑支护单元计算软件：基坑支护单元计算软件：理正、启明星、理正、启明星、PKPMPKPM、天汉、大力神、天汉、大力神基坑支护基坑支护数值模拟数值模拟软件：软件：同济曙光、同济曙光、FLACFLAC、PlaxisPlaxis、ABAQUSABAQUS、ZSOILZSOIL4.14.1、基坑设计工具、基坑设计工具4.1 基坑设计工具基坑设计工具4.24.2、基坑设计体系选型、基坑设计体系选型JGJ120-2023JGJ120-2023建筑基坑支护技建筑基坑支护技术规程术规程3.3.13.3.1条条4.34.3、基坑设计条件、基坑设计条件1 1、岩土工程勘察报告工程地质条件、水文地质、岩土工程勘察报告工程地质条件、水文地质条件条件2 2、建筑结构条件基础类型、基坑开挖深度、建筑结构条件基础类型、基坑开挖深度3 3、周边环境对基坑侧壁位移限制、降排水条件、周边环境对基坑侧壁位移限制、降排水条件、周边荷载、地下地铁等构筑物、地上建筑物等周边荷载、地下地铁等构筑物、地上建筑物等4 4、施工季节南方台风暴雨、施工季节南方台风暴雨5 5、使用期限、使用期限4.44.4、基坑工程八个特点基坑工程八个特点1基坑围护体系是临时结构，与永久性结构相比，设计考虑的平安储藏较小。因此基坑工程具有较大的风险性风险性，对设计、施工和管理各个环节提出了更高的要求；2场地工程地质条件和水文地质条件对基坑工程性状具有极大的影响，基坑工程具有很强的区域性区域性；3基坑工程与周围环境条件密切相关，在城区和在空旷区的基坑对围护体系的要求差异很大，几乎每个基坑都有特殊性特殊性；4基坑围护设计不仅涉及土力学中稳定、变形和渗流稳定、变形和渗流三个基本课题，而且基坑围护结构受力复杂，受力复杂，要求设计人员不仅具有很好的岩土工程分析能力，还应具有较好的结构工程分析能力；5作用在围护结构上的主要荷载土压力的影响因素很多，很复杂复杂；6基坑工程空间形状对围护体系受力具有较强影响，土又具有蠕变性，因此基坑工程时空效应强时空效应强；7基坑挖土顺序和挖土速度挖土顺序和挖土速度对基坑围护体系受力具有很大影响，围护设计应考虑施工条件，并应对施工组织提出要求。基坑工程需要加强监测，实行信息化施工；8基坑围护体系的变形和地下水位下降都可能对基坑周围的道路、地下管线和建筑物产生不良影响，严重的可能导致破坏。基坑工程设计和施工一定要重视环境效环境效应应。绝大多数基坑工程事故都与设计、施工和管理人员对上述基坑工程特点缺乏深刻认识，未能采取有效措施有关。五、基坑施工五、基坑施工施工流程施工典型照片导管闭水试验护筒埋设钻机就位钻进钢筋笼制作钢筋笼吊装5.2 5.2 施工工艺的选择与确定护坡桩施工工艺的选择与确定护坡桩施工典型照片下隔水胆下混凝土导管混凝土灌注二次清孔5.2 5.2 施工工艺的选择与确定护坡桩施工工艺的选择与确定护坡桩钢筋笼起吊全过程:1、双机配合2、六吊点水平起吊3、空中回转立直施工重点问题说明 钢筋笼吊装保证钢筋笼吊直措施：本工程钢筋笼采用一次整体吊装，起吊前在对应吊点位置对称的绑扎两根杉木杆，增加其整体刚度，下钢筋笼时再将其取出绑扎杉木杆钢筋笼吊装数值模拟施工重点问题说明 钢筋笼吊装施工重点问题说明桩身垂直度控制控制标准控制标准1/2001/200n 控制钻塔本身的垂直度控制钻塔本身的垂直度n 控制钻压控制钻压 n 选择有良好导正性的钻头选择有良好导正性的钻头 n 对钻机手进行严格的培训对钻机手进行严格的培训n 出现孔斜时安装扫孔器扫孔出现孔斜时安装扫孔器扫孔孔径测试仪孔斜测试仪5.2 5.2 施工工艺的选择与确定护坡桩施工工艺的选择与确定护坡桩施工重点问题说明 沉渣控制 桩底沉渣多少只是一个结果。如欲有效控制桩底沉渣，需采取成桩全过程的措施。即桩底沉渣不可能完全消除，只是量多、量少的问题。n 控制护壁泥浆性能指标，尤其是泥浆循环使用时需采取除砂措施 n 完善一清孔方式n 钢筋笼一次起吊，尽量缩短吊装时间n 下完钢筋笼后进行二次清孔 沉渣测试仪六、基坑监测六、基坑监测 随着城市的开展，基坑的开挖深度越来越深。由于地下土质、荷载条件、施工环境的复杂性，对在施工过程中引发的土体性状、环境、邻近建筑物、地下设施变化的监测已成了工程建设必不可少的重要环节。对于复杂的工程，往往难以从理论上找到定量分析的结果，只能依赖于施工过程中的现场监测。首先，靠现场监测数据来了解基坑支护结构的实际受力状态，为今后降低工程成本指标提供设计依据。第二，可及时了解施工环境地下土层、地下管线、地下设施、地面建筑在施工过程中所受的影响及程度。第三，可及时发现和预报险情的发生及险情的开展程度，为及时采取平安补救措施充当耳目。6.16.1、基坑监测的必要性基坑监测的必要性6.26.2、基坑监测要求基坑监测要求JGJ120-2023 JGJ120-2023 建筑基坑支护技术规程建筑基坑支护技术规程 3.8.33.8.3条条6.26.2、基坑监测要求基坑监测要求GB50497-2023 GB50497-2023 建筑基坑工程监测技术标准建筑基坑工程监测技术标准 6.26.2、基坑监测要求基坑监测要求GB50497-2023 GB50497-2023 建筑基坑工程监测技术标准建筑基坑工程监测技术标准 6.36.3、基坑监测手段基坑监测手段-常规设备常规设备水平位移水平位移 垂直沉降监测垂直沉降监测6.36.3、基坑监测手段基坑监测手段-常规设备常规设备护坡桩深层水平位移监测测斜管护坡桩深层水平位移监测测斜管6.36.3、基坑监测手段基坑监测手段-常规设备常规设备钢筋计构造示意图钢筋计构造示意图a振弦式b电阻应变式钢筋计安装示意图钢筋计安装示意图6.36.3、基坑监测手段基坑监测手段-常规设备常规设备锚索轴力计安装锚索轴力计安装6.36.3、基坑监测手段基坑监测手段-常规设备常规设备土压力盒构造示意图土压力盒构造示意图土压力盒安装示意图土压力盒安装示意图6.36.3、基坑监测手段基坑监测手段-常规设备常规设备孔隙水压力计示意图孔隙水压力计示意图6.36.3、基坑监测手段基坑监测手段-常规设备常规设备地下水位监测示意图地下水位监测示意图6.36.3、基坑监测手段基坑监测手段-常规设备常规设备分层沉降和槽底隆起分层沉降和槽底隆起监测监测6.36.3、基坑监测手段基坑监测手段-基坑数字化远程自动监测基坑数字化远程自动监测为什么数字化数字化急剧地改变着人们的生活、工作、思维方式乃至整个社会的文化。电子技术从模拟到数字化 数码随身听、DVD、数码摄像机、数码相机、MP3、数字电视、数码电冰箱。技术开展趋势,工程迫切需求6.36.3、基坑监测手段基坑监测手段-基坑数字化远程自动监测基坑数字化远程自动监测数字地球数字地球1998：可以嵌可以嵌入海量数据的、多分辨率的、入海量数据的、多分辨率的、真实地球的三维表示。真实地球的三维表示。数字城市数字城市：借助借助3S3S技术采集技术采集基础数据，运用数字技术建基础数据，运用数字技术建立城市区域内集成平台和虚立城市区域内集成平台和虚拟环境，实现对城市基础设拟环境，实现对城市基础设施的动态监测管理。施的动态监测管理。三维数字地图与交通管理6.36.3、基坑监测手段基坑监测手段-基坑数字化远程自动监测基坑数字化远程自动监测为了确保基坑施工期的平安，在基坑施工监测的基础上，对基坑关键部位的受力、变形采用全自动监测，并建立数字化的施工平安监控系统，实现监测数据的网络化、可视化及平安预警。主要目标：实现基坑变形和受力关键部位全自动实时监测实现通过Internet能随时随地访问监测数据实现监测数据可视化实现监测数据的自动平安预警6.36.3、基坑监测手段基坑监测手段-类似工程实例上海世博地下变电站基坑上海中心基坑深圳平安金融中心上海世博地下变电站基坑三维监测可视化实例上海中心基坑数字化远程监控系统采集与无线传输系统采集与无线传输系统 数据采集仪与传感器连接数据采集仪与传感器连接 其它监测手段:光纤光栅/数字全站仪等光纤光栅传感器Fiber Bragg Grating Sensor属于光纤传感器的一种，基于光纤光栅的传感过程是通过外界物理参量对光纤布拉格Bragg波长的调制来获取传感信息，是一种波长调制型光纤传感器。七、数值模拟七、数值模拟 关于反压土台护坡，目前的国家标准、地方标准均未对围护桩和反压土的位移如何计算做出说明。为了保证基坑平安，同时对本工程反压土护坡的围护体系的变形控制标准做出准确的判断，采用Itasca Consulting Group 公司的大型数值分析软件FLAC针对本工程的围护体系建立了数值模拟计算模型，根据降水、土方开挖的实际工况，对反压土和围护桩的位移及内力进行数值模拟分析，并结合天津地区以往反压土护坡工程实例，建立了反压土护坡的变形控制标准。数值模拟和施工监测数值模拟和施工监测数值计算模型数值模型边界条件水平方向考虑了不少于5倍坑深的计算长度，深度方向考虑了不少于3倍坑深的计算深度，土体计算单元最小为0.5*0.5m，最大计算单元为1*1m，土体计算模型为摩尔-库仑弹塑性模型，土体弹性模量和泊松比均取自本工程地质勘察报告。根据实际施工的工况，考虑了降水和土方开挖对围护体和反压土的影响。不同施工工况数值模型不同施工工况数值模型不同施工工况竖向沉降不同施工工况竖向沉降不同施工工况水平位移不同施工工况水平位移八、基坑平安八、基坑平安八、八、基坑平安事故基坑平安事故1 1、基坑平安事故的原因基坑平安事故的原因 2 2、广州海珠城基坑事故、广州海珠城基坑事故 3 3、杭州地铁基坑事故、杭州地铁基坑事故 4 4、北京万亨大厦基坑事故、北京万亨大厦基坑事故 5 5、基坑平安常见问题初探、基坑平安常见问题初探1工程勘察：勘察不详、不准、疏漏、失误。2工程设计：对支护参数进行设计时，需进行稳定性计算分析及与之紧密相关的边壁破坏模式的选定。3工程施工：施工质量、施工工艺、材料质量、施工机械化程度、施工速度和时机、管理水平均可能成为工程事故的直接原因或间接原因。4工程监理：监测现场担负着监督处理施工是否按图施工的重任，是确保工程质量平安的重要环节。5工程建设方或大发包方：工程建设方或大发包方盲目压价、层层分包、不恰当地参与选择或强行拍板某种支护方案或降水措施等所引起的。6标准：有些标准的某些规定显得不尽科学、合理、适用。8.18.1、基坑平安事故的基坑平安事故的主要主要原因原因 243项事故工程调查结果曾宪明 基坑事故原因统计表 事故原因勘察设计施工监理建设方大发包方标准出现频率121241467202比例%3.939.946.92.36.40.6事故基坑支护结构类型统计表支护类型桩墙板桩锚板锚桩撑板撑墙撑喷锚网深层搅拌桩放坡出现频率632291842151715比例%42.68.11.46.10.75.42.71.410.111.510.1海珠城广场基坑周边概况:基坑位于广州江南大道与江南西路十字路口西南角。基坑周长约330米，开挖深度为20.3米。基坑东侧距地铁二号线隧道结构边线为5.76.6米隧道埋深约20米，南侧距7层海员宾馆和7层隔山1号楼约16米，西侧距马涌约6米。基坑东侧、西侧边坡和南侧东段、北侧东段边坡上部高6m采用土钉墙喷锚支护，6m以下采用人工挖孔桩与三道钢管角撑支护，人工挖孔桩桩底深度为20.0m。基坑其它地段边坡采用土钉墙喷锚加两道预应力锚索支护形式。8.28.2、广州海珠城、广州海珠城广场广场基坑基坑事故事故海珠城广场位置海珠城广场位置基坑位于江南大道与江南西路基坑位于江南大道与江南西路十字路口的西南角十字路口的西南角基坑周长约基坑周长约330米米开挖深度为开挖深度为20.3米米 2005年7月21日12时左右，在广州海珠区江南大道南珠城海广场深基坑发生滑坡，导致3人死亡，4人受伤，地铁二号线停运近一天，七层的海员宾馆倒塌，多家商铺失火被焚，一栋七层居民楼受损，三栋居民被迫转移。海员宾馆北楼局部坍塌海员宾馆北楼局部坍塌坡体处于不稳定状态坡体处于不稳定状态东边约东边约20米深的支护桩吊脚临空米深的支护桩吊脚临空对地铁隧道平安产生威胁对地铁隧道平安产生威胁南侧距南侧距7层隔山层隔山1号楼约号楼约16米米基础桩外露并局部滑落、局部断裂基础桩外露并局部滑落、局部断裂局部承台脱空局部承台脱空加强对基坑及周边建筑物的监测加强对基坑及周边建筑物的监测采用长臂泵车，灌注混凝土采用长臂泵车，灌注混凝土 采用人工喷护采用人工喷护 在坡体基本稳定前提下，堆沙包在坡体基本稳定前提下，堆沙包围堰，浇筑混凝土至断裂面以上围堰，浇筑混凝土至断裂面以上500mm保护钢角撑和龙门架保护钢角撑和龙门架爆破撤除海员宾馆北楼爆破撤除海员宾馆北楼基坑滑塌的原因分析 基坑原设计深度只有16.2米，而实际开挖深度为20.3米，超深4.1米，造成原支护桩成为吊脚桩，尽管后来设计有所变更，但对已施工的支护桩和锚索等构件已无法调整，成为隐患。从地质勘察资料反映和实际开挖揭露，南边地层向坑里倾斜，并存在软弱透水夹层，随着开挖深度增大，导致深部滑动。基坑施工时间长达2年9个月，基坑暴露时间大大超过临时支护为一年的时间，导致开挖地层的软化渗透水和已施工构件的锈蚀和锚索预应力损失，强度降低，甚至失效。事故发生前在南边坑顶因施工而造成东段严重超载，成为了基坑滑坡的导火线。从施工纪要和现场监测结果分析，在基坑滑坡前已有明显预兆，但没有引起应有的重视，更没有采用针对性的处理措施，也是导致事故原因之一。事故调查结果和处理结果于2005年9月20日在广州日报A5版公布：对7个建设责任主体及其20名责任人给予行政处分或处分，其中7名主要责任人因 触犯刑法被司法机关依法逮捕；对事故发生负有监管责任的14名行政人员给予降级或降级以下的行政处分和责令作出深刻检讨，并责成相关单位对市政府作出书面检查。基坑滑塌事故的处理：8.38.3、杭州地铁基坑事故杭州地铁基坑事故 2023年年11月月15日下午，杭州风情大道地铁施工工日下午，杭州风情大道地铁施工工地发生大面积地面塌陷事故。地发生大面积地面塌陷事故。塌陷面积宽约塌陷面积宽约20米，长米，长100米，深米，深10米，米，10辆以上辆以上行进中的汽车坠入塌陷处行进中的汽车坠入塌陷处坍塌口至少埋压坍塌口至少埋压50余人，余人，截止截止11月月19日上午日上午,已已8人死人死13人失踪。救援工作仍人失踪。救援工作仍在进行。在进行。原因：原因：原因：原因：事故发生后，某局立刻成立了事故调查专家组，对事故事故发生后，某局立刻成立了事故调查专家组，对事故原因展开调查，初步原因有三点。原因展开调查，初步原因有三点。l 是杭州的土质特殊，经勘测，发生事故的这段路属于淤泥是杭州的土质特殊，经勘测，发生事故的这段路属于淤泥质粘土，含水的流失性强。质粘土，含水的流失性强。l 是事故坍塌所在地点风情大道一直作为一条交通主干道来是事故坍塌所在地点风情大道一直作为一条交通主干道来使用，来往车流量大，包括不少负载量很大的大型客车、货车使用，来往车流量大，包括不少负载量很大的大型客车、货车都来往于这条路上，这给基坑西面的承重墙带来太大冲击。都来往于这条路上，这给基坑西面的承重墙带来太大冲击。l 是今年十月份杭州出现的一次罕见的持续性降雨过程，使是今年十月份杭州出现的一次罕见的持续性降雨过程，使得基底沙土的流动性进一步加大。得基底沙土的流动性进一步加大。8.48.4、北京万亨大厦基坑事故北京万亨大厦基坑事故 2003年4月24日上午，北京市东城区十字坡西里万亨大厦基坑东边坡混凝土面层出现水平裂缝，缝内砂土向外大量流出，随即瞬间坍塌。致使3号居民楼西北角基础露出，基础局部悬空约2m。楼内居民迅速撤离，严重影响了十字坡西里两栋楼居民的正常生活，在“非典时期造成了一定的社会影响，直接经济损失达606.5万元。经调查认定，该起事故为重大生产平安责任事故。事故的直接原因是基坑边坡阳角切除未严格按照设计方案实施，支护措施未发挥预期作用，开挖速度过快。事故的主要原因是设计方案存在严重缺陷，设计对施工的关键工艺控制未提出要求。事故的重要原因是监理单位在监理工作环节上，未按有关标准、规程要求加以控制。根据 平安生产法的有关规定，现已对有关责任人员做出了严肃处理。1、某万亨大厦工程部经理XX，未能正确指导施工生产；施工中违反有关技术规程的规定，未按设计和施工方案要求组织施工，致使施工质量低劣，对事故负有直接责任。XX的行为已触犯 刑法的规定，机关已依法追究其刑事责任。2、万亨大厦工程部技术负责人。八、八、基坑平安事故基坑平安事故5 5、基坑平安常见问题初探、基坑平安常见问题初探1基坑基坑稳定性问题稳定性问题 2土方开挖方式问题土方开挖方式问题 3嵌固深度缺乏问题嵌固深度缺乏问题 4周边环境不明问题周边环境不明问题 5水位降深缺乏问题水位降深缺乏问题 6水位降不下去问题水位降不下去问题 7降水方式不恰当问题降水方式不恰当问题 8降水位置不恰当问题降水位置不恰当问题 感 谢 聆 听!MOMODA POWERPOINTLorem ipsum dolor sit amet,consectetur adipiscing elit.Fusce id urna 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