《城市地下空間建設(shè)新技術(shù)》第章一一

城市地下空間建設(shè)新技術(shù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部執(zhí)業(yè)資格注冊中心2014年10月24-26日第7章城市高密集地區(qū)地下空間開發(fā)巖土環(huán)境保護新技術(shù)1.1概述1.2全回收的深基坑圍護系統(tǒng)WSP樁（可回收的預(yù)制隔水樁）RCA可回收的復(fù)合錨桿1.3集裝箱式土方挖運方法1.4地基隔振技術(shù)1.5工程應(yīng)用1.6結(jié)語提綱1.1概述1.1.1常用板式基坑圍護結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻SMW工法樁鋼板樁錨桿加灌注樁砼支撐+鋼支撐RESS（1）環(huán)境問題：圍護樁（墻）有殘留；（2）一般錨桿超地下紅線，土中有高強固體殘留，影響鄰近地下空間開發(fā)，逐步被各地禁用，現(xiàn)有可回收錨桿承載力低，難以滿足錨固要求；

（3）高造價，高耗材、高耗能；（4）各種形式的鋼板樁止水效果差。1.1.2現(xiàn)有圍護樁（墻）的局限性全回收的基坑圍護系統(tǒng)（即RecyclingExcavationSupportSystem，簡稱RESS）（1）以WSP樁（預(yù)制隔水樁）作為豎向承載結(jié)構(gòu)；（2）以RCA(可回收的復(fù)合錨桿)

（或支撐）作為水平承載結(jié)構(gòu)；（3）拓展RCA可回收的復(fù)合錨桿應(yīng)用至軟土地區(qū)；（4）實現(xiàn)基坑回填后土中無高強固體殘留。1.1.3RESS的新技術(shù)核心1.2.1.1背景技術(shù)1.2.1.2結(jié)構(gòu)構(gòu)造1.2.1.3工作機理1.2.1.4施工工藝1.2.1.5“以水堵漏”的隔水連接1.2.1.6預(yù)制隔水樁設(shè)計方法1.2.1.7技術(shù)優(yōu)越性1.2.1.8經(jīng)濟優(yōu)越性1.2.1.9局限性1.2.1.10小結(jié)1.2全回收的深基坑圍護系統(tǒng)1.2.1預(yù)制隔水樁（WSP樁）技術(shù)ESC板樁（H型鋼+鋼板樁連接）H型鋼解決了豎向構(gòu)件抗彎、抗剪問題鋼板樁連接解決了局部擋土問題未能解決隔水問題。1.2.1.1WSP樁的背景技術(shù)WSP樁包括預(yù)制樁體、隔水連接、隔水空腔三部分;隔水連接為可回收的堵漏材料;

預(yù)制樁體可以是各種尺寸的H型鋼、槽鋼、角鋼、鋼管、鋼板樁、鋼板及其組合；樁間連接可采用多種結(jié)構(gòu)形式。1.2.1.2WSP樁的結(jié)構(gòu)構(gòu)造（1）可根據(jù)工程需求不同，設(shè)置相適應(yīng)的可回收隔水連接；（2）隔水連接在預(yù)制樁體施工后安裝，可避免施工破壞；（3）在基坑圍護期間，各根預(yù)制樁體通過隔水連接成為一整體圍護墻，既可擋土，亦可有效止水，形成安全可靠的豎向圍護結(jié)構(gòu)；（4）可設(shè)置兩重或多重隔水連接，以確保隔水可靠，可修；（5）基坑回填后，拔出預(yù)制樁體前，將隔水連接解除，便可逐根拔出預(yù)制樁體。1.2.1.3WSP樁的工作機理該隔水連接包括彈彈性袋與充于彈性性袋內(nèi)的充填體兩兩部分，彈性袋與與相鄰的兩根預(yù)制制樁體均緊密接觸觸，充填體為在充充填彈性袋的過程程中具備流動性的的物質(zhì)（水、泥漿漿等），如需增加加彈性袋與兩根預(yù)預(yù)制樁體間的密封封度，可向彈性袋袋內(nèi)充氣，增加彈彈性袋內(nèi)壁的壓強強，使其與預(yù)制樁樁體緊密接觸，達達到止水目的。1.2.1.4“以水堵漏”的隔隔水連接（1）結(jié)構(gòu)簡單，造價價低；（2）易于安裝；（3）便于檢查與更換換；（4）具備堵漏的自修修復(fù)功能?！耙运侣钡母舾羲B接優(yōu)點（1）樁長設(shè)計：主要要根據(jù)基坑挖深、、工程地質(zhì)條件，，計算WSP樁的樁長、入土深深度；（2）截面與間距設(shè)計計：結(jié)合水平承載載體系的布置，計計算WSP樁的彎矩、剪力、、位移，根據(jù)內(nèi)力力與變形計算成果果，選定預(yù)制樁體體的截面、間距；；（3）隔水連接設(shè)計：：結(jié)合施工工藝要要求，設(shè)計隔水連連接的布置與可回回收隔水結(jié)構(gòu)。1.2.1.5預(yù)制隔水樁設(shè)計方方法（1）制作預(yù)制樁體與與隔水空腔；（2）逐根沉入預(yù)制樁樁體；（3）施工可回收的隔隔水連接；（4）施工水平承載結(jié)結(jié)構(gòu)；（5）基坑開挖并維護護隔水結(jié)構(gòu)；（6）基坑回填后回收收隔水連接；（7）逐根拔出預(yù)制樁樁體，完成回收。。1.2.1.6WSP樁施工工藝（1）能耗低、土中無無殘留，環(huán)境效益益顯著；（2）可用于各種深度度基坑，適用范圍圍廣；（3）隔水性能安全可可靠可設(shè)置具備自修復(fù)復(fù)特性的隔水連接接，即使出現(xiàn)漏水水問題，隔水連接接可自行修補漏點點；可設(shè)置兩重隔隔水連接，確保隔隔水連接安全可靠靠、可維修；（4）施工質(zhì)量可控，，可避免偷工減料料，施工方便，工工藝簡單，速度快快，工期短。1.2.1.7WSP樁的技術(shù)優(yōu)越性1.2.1.8WSP樁的經(jīng)濟優(yōu)越性WSP樁與現(xiàn)有圍護樁（（墻）造價概算比比較WSP樁較SMW工法樁節(jié)約造價約約25％，較鉆孔灌注樁樁可節(jié)約造價約25～40％，較地下連續(xù)墻墻可節(jié)約造價35～45％。（1）應(yīng)考慮預(yù)制樁體體插拔施工時拖帶帶沉降的影響；（2）對于深基坑，應(yīng)應(yīng)有效控制預(yù)制樁樁體穩(wěn)定性；（3）當WSP樁較長時，須采用用簡單可靠的接頭頭。1.2.1.9WSP樁的局限性（1）WSP樁受力構(gòu)件為鋼構(gòu)構(gòu)件，因此其強度、剛度可算、、可靠；（2）WSP樁的隔水連接可設(shè)設(shè)置為具備自修復(fù)復(fù)性能連接，可設(shè)設(shè)置兩重隔水連接接，因此，隔水性能可靠、可可修；（3）WSP樁施工速度快，質(zhì)量好；（4）WSP樁可回收，無殘留，環(huán)境效益好；（5）WSP樁造價低、能耗低；（6）在插拔施工影響響可接受條件下，，基坑圍護樁應(yīng)采采用WSP樁。1.2.1.10WSP樁小結(jié)1.2.2.1錨桿在基坑圍護中中的應(yīng)用障礙1.2.2.2背景技術(shù)1.2.2.3結(jié)構(gòu)構(gòu)造1.2.2.4施工工藝1.2.2.5足尺試驗研究1.2.2.6技術(shù)優(yōu)越性1.2.2.7經(jīng)濟優(yōu)越性1.2.2.8小結(jié)1.2全回收的深基坑圍圍護系統(tǒng)1.2.2RCA可回收的復(fù)合錨桿桿（1）承載力低（2）成型難（a）成孔難（b）對心難（3）錨桿長，超越用用地紅線（各土層層普遍障礙）1.2.2.1錨桿在軟土地區(qū)基基坑圍護中的障礙礙軟土地區(qū)錨桿應(yīng)用用的三大障礙1.2.2RCA可回收的復(fù)合錨桿桿1.2.2.2背景技術(shù)（各種U形可回收錨桿）U形錨橫截面圖U形錨照片U型錨工程應(yīng)用JCE回收地錨1.2.2.2背景技術(shù)（U形錨的局限性：承承載力低）無錫某可回收錨桿桿足尺試驗錨桿編號錨固段全粘結(jié)計算抗拔承載力極限值/kN試驗抗拔極限承載力/kNS1364155S2364155S3364155S4572310S5572310S6572310S7455217S8455250S9455250復(fù)合錨桿的構(gòu)造包包括4部分：1.錨固體2.傳力帶3.桿體4.中空通道錨固體可以是：高壓旋噴樁、攪拌拌樁、水泥砂漿等等傳力帶可以是：水泥漿、砂漿、可可分解材料等。桿體可以是：鋼筋、鋼鉸線等中空通道是：設(shè)置于傳力帶內(nèi)部部沿著桿體方向貫貫通通的孔道1.2.2.3RCA的構(gòu)造可回收的復(fù)合錨桿桿縱剖面示意圖1.2.2.4RCA施工工藝（可一次成型，準確確對心）在水泥土加固體中中施工錨桿施工圍護樁（墻））與水泥土加固體體鎖定錨桿（1）確定錨桿位置；；（2）用可回收的傳力力帶將桿體在錨固固段位置與錨固體體接觸處包裹，并并設(shè)置中空通道，，制造可回收的復(fù)復(fù)合錨桿；（3）施工水泥土加固固體、桿體，安裝裝可回收的復(fù)合錨錨桿；（4）鎖定錨桿；（5）待錨桿使用結(jié)束束后，解除鎖定；；（6）分解可可回收的的傳力帶帶；（7）拔出桿桿體及其其他可回回收構(gòu)件件，完成成回收施施工。1.2.2.4RCA施工工藝藝（步驟驟）1.2.2.4軟土地區(qū)區(qū)RCA足尺試驗驗研究工程地質(zhì)質(zhì)條件試驗場地地屬于上上海地區(qū)區(qū)典型的的軟土地地層，試試驗主要要影響土土層為上上海地區(qū)區(qū)第②層層粉質(zhì)粘粘土與第第④層淤淤泥質(zhì)粘粘土層層序土層名稱埋藏深度/m孔隙比/e含水量w/（％）壓縮模量Es/MPa直剪固快（標準值）凝聚力c/MPa內(nèi)摩察角φ/°②粉質(zhì)粘土3.50.9236.04.6022.020.0④淤泥質(zhì)粘土13.81.3848.52.3014.013.0試驗場地地土層物物理力學(xué)學(xué)性質(zhì)表表（表表1）1.2.2.4軟土地區(qū)區(qū)RCA足尺試驗驗研究足尺試驗驗用復(fù)合合錨桿概概況足尺復(fù)合合錨桿試試驗概況況表（表表2）施工時間水泥土攪拌樁直徑/mm水泥摻入量/kg/m入土深度/m錨桿鉆孔直徑/mm試驗時錨桿養(yǎng)護時間/d桿體2010.1170015011200>283φ12.7高強鋼棒圖中的復(fù)復(fù)合錨桿桿試驗承承載力達達到365kN。試驗結(jié)結(jié)束時，，水泥土土攪拌樁樁出現(xiàn)破破壞。1.2.2.4軟土地區(qū)區(qū)RCA足尺試驗驗研究典型的復(fù)復(fù)合錨桿桿的承載載力基本本試驗Q～S曲線（1）工期短短；（2）挖土方方便，交交叉施工工少。1.2.2.5RCA技術(shù)優(yōu)越越性1.2.2.6RCA經(jīng)濟性基坑面積積越大，，復(fù)合錨錨桿的造造價節(jié)約約越多。。當基坑較較小時，，對于面面積2000m2的小基坑坑，造價價比為80％。隨著著基坑面面積的增增加，可可回收復(fù)復(fù)合錨桿桿的造價價快速減減小。1萬m2的基坑，，造價比比36％，對于于5萬m2的大基坑坑，造價價比為16％。（1）可回收收的復(fù)合合錨桿實實現(xiàn)了桿桿體的全回收，且桿體體與錨固固體可全長粘結(jié)結(jié)，錨桿承承載力大大，適于于基坑圍圍護中提提供水平平承載力力，能耗耗低，有有利于巖巖土環(huán)境境保護；（2）在軟土土區(qū)域，，通過復(fù)復(fù)合錨桿桿技術(shù)研研發(fā)，解解決了普普通錨桿桿承載力力低、變變形大的的缺點，，復(fù)合錨桿桿是軟土土地區(qū)經(jīng)經(jīng)濟適用用的錨桿桿形式；（3）通過一一次成型型等施工工工藝，，解決了錨錨桿施工工中對心心難的難難題，使錨桿桿施工質(zhì)質(zhì)量穩(wěn)定定、可靠靠；（4）通過水水泥土加加固體充充分挖掘掘了軟土土的潛力力，克服了水水泥土與與桿體之之間連接接強度低低的缺陷陷；（5）較內(nèi)支支撐體系系，可回回收的復(fù)復(fù)合錨桿桿大幅降低了造造價，并并可縮短短工期。1.2.2.7RCA小結(jié)傳統(tǒng)粗放放的土方方挖運存存在的問問題：（1）土方挖挖運成本本高；（2）開挖面面原狀土土的翻運運收集，，增加了了松土的的體積，，進一步步提高了了挖土費費用；（3）土方挖挖運速度度慢，制制約工期期；（4）環(huán)境污污染嚴重重，在翻翻土、推推運收集集、垂直直運輸及及土方外外運過程程會產(chǎn)生生較多的的粉塵，，影響空空氣質(zhì)量量。1.3集裝箱式式土方挖挖運方法法（1）將集土箱箱放置于于深基坑坑中開挖挖面位置置；（2）將深基坑坑中需挖挖出的土土方開挖挖并裝載載至集土土箱內(nèi)；（3）將集土箱箱吊運至至運輸車車輛，并并將集土土箱與運運輸車輛輛臨時固固定；（4）將集土箱箱運至預(yù)預(yù)期位置置；（5）卸除集土土箱內(nèi)的的土體；（5）將集土箱箱運回，，完成一一次土方方運輸；（5）重復(fù)步驟驟a）至步驟驟f），完成成土方挖挖運。深基坑集集裝箱式式土方挖挖運步驟驟集裝箱式式土方挖挖運方法法示意圖圖在密集城城區(qū)，已已建建筑筑物往往往因為鄰鄰近工程程建設(shè)、、工業(yè)生生產(chǎn)、軌軌道交通通運營等等產(chǎn)生的的振動影影響到建建筑物的的正常使使用與安安全，目目前此類類事件時時常引發(fā)發(fā)社會糾糾紛。對對于已建建的建（（構(gòu)）筑筑物進行行有效保保護，減減小消除除鄰近地地基土振振動對已已建建（（構(gòu)）筑筑物的影影響是土土木工程程領(lǐng)域中中的一個個新的發(fā)發(fā)展方向向。1.4地基隔振振技術(shù)--壓力平衡衡地基隔隔振方法法設(shè)置隔振振容器（（1）向隔振容容器（1）中充填填流體（（2）。使流體（（2）的壓力力與外側(cè)側(cè)的土壓壓力（包包括土中中水壓力力）基本本平衡通過流體體（2）的運動動吸收地地基土的的振動能能量，達達到隔振振目的。。1.4.1第一種壓壓力平衡衡地基隔隔振方法法第一種隔隔振器平平面布置置示意圖圖1—隔振容器器；2—流體；3—導(dǎo)流管；；4—收集器；；5—地基土；；6—近振源；；7—被被保護護對象；；設(shè)置隔振振容器（（1）及其中中的減震器（（12）利用隔振振容器（（1）彈力或或減震器器（12）的支撐撐力與土土壓力平平衡；，通過隔隔振容器器（1）與減震震器（12）耗散地地基土振振動能量量，達到到減振目目的。1.4.2第二種壓壓力平衡衡地基隔隔振方法法第二種隔隔振器平平面布置置示意圖圖1—隔振容器器；2—流體；3—導(dǎo)流管；；4—收集器；；5—地基土；；6—近振源；；7—被被保護護對象；12—減震器；工程建設(shè)設(shè)地點：：江蘇省省昆山市市珠江路路工程建設(shè)設(shè)單位：：昆山金金鷹置業(yè)業(yè)有限公公司基坑圍護護設(shè)計單單位：冶冶金工業(yè)業(yè)部華東東勘察基基礎(chǔ)工程程總公司司可回收錨錨桿生產(chǎn)產(chǎn)與施工工單位：：上海地地固巖土土工程有有限公司司1.5工程應(yīng)用用—江蘇省昆昆山金鷹鷹A地塊項目目二期基基坑圍護護工程1.5.1工程概況況周邊環(huán)境境：基坑北側(cè)側(cè)2～3m為東新街街；基坑西側(cè)側(cè)2～3m為珠江路路；基坑南側(cè)側(cè)穿越河河浜；基坑?xùn)|側(cè)側(cè)緊鄰在在建一期期工程；；珠江路、、東新街街路下分分布有較較多的道道路與市市政管線線。1.5.2周邊環(huán)境概概況場地北側(cè)東東新街1.5.2周邊環(huán)境概概況場地西側(cè)珠珠江路1.5.2周邊環(huán)境概概況場地南側(cè)汛汛塘河1.5.2周邊環(huán)境概概況場地東側(cè)在在建一期基坑周邊環(huán)環(huán)境示意圖圖位于珠江路路側(cè)的中部部偏南段，，淺層分布布有③層淤淤泥質(zhì)粉質(zhì)質(zhì)黏土，層層底最大埋埋深達9.5m（接近坑底底）。其他圍護段段，上部10～12m為可塑～硬硬塑狀粘土土，基坑底底部以下以以砂性土為為主。1.5.3工程地質(zhì)與與水文地質(zhì)質(zhì)條件表3基坑圍護設(shè)設(shè)計參數(shù)一一覽表工程地質(zhì)剖剖面圖（基基坑西側(cè)近近珠江路））穩(wěn)定潛水水水位埋深一一般在1.10m～1.90m。淺部分布的的第⑤層粉粉砂層為微微承壓含水水層。微承承壓水頭埋埋深為4.25m；深部分布巨巨厚的第⑦⑦層、第⑨⑨層砂土、、粉土層，，屬于承壓壓含水層，，在本場地地與第⑤層層粉砂層組組成了同一一含水層。。深部、淺部部微承壓含含水層具有有同一水頭頭。1.5.3工程地質(zhì)與與水文地質(zhì)質(zhì)條件——潛水及承壓壓水包括二層地地下車庫與與主樓深基基坑兩部分分；地下車庫基基坑挖深10.15～12.05m，基坑面積積約2.48萬m2，基坑周長長約646m。主樓基坑挖挖深19.4m，面積約2500m2，基坑周長長約200m。主樓基坑開開挖面距離離地下車庫庫基坑開挖挖面的最近近距離約13m。1.5.4基坑工程概概況基坑圍護平平面布置圖圖車庫區(qū)域圍圍護：φ800@1000、φ900@1100鉆孔灌注樁樁+3φ850@1200三軸攪拌樁樁隔水帷幕幕；三軸攪攪拌樁內(nèi)插插700×300@1200工法樁水平承載結(jié)結(jié)構(gòu)：2～4排RCA可回收復(fù)合合錨桿。主樓深坑區(qū)區(qū)域：一道道鉆孔灌注注樁+一道水平鋼鋼筋混凝土土支撐+一道水平鋼鋼支撐。圍護結(jié)構(gòu)遠主樓區(qū)域域RCA可回收復(fù)合合錨桿支護護典型剖面面示意圖近主樓區(qū)域域RCA可回收復(fù)合合錨桿支護護典型剖面面示意圖1.5.5RCA可回收復(fù)合合錨桿施工工工藝試驗結(jié)果表表明，每根根錨桿的抗抗拔承載力力極限值均均達到了500kN。滿足本工工程抗拔承承載力要求求。1.5.6RCA