高層建筑超大基坑復合土釘墻支護施工技巧應用

一、成果簡介...........................................................2二、可行性研究報告..................................................5三、研究試驗報告....................................................47四、科技成果鑒定....................................................64五、科技查新報告....................................................72八、成果在應用單位產生的經濟、社會、環(huán)境等效益證明..............................81-82一、成果簡介成果簡介《高層建筑超大基坑復合土釘墻支護施工技術研究》是xxxxx集團公司科研項目。其依托的工程是zzzz產業(yè)園一期項目，本項目基坑長約232米，寬約221米，開挖深度15.5米，在北京地區(qū)屬超大深基坑，是本項目的重點、難點工程。針對本項目基坑大而深的特點，開展了人工填土層和新近沉積地層基坑開挖支護期間土應力變化機理研究、潛水穩(wěn)定水位規(guī)律研究及復合土釘墻作用機理的研究。并通過現場試驗和多方技術人員論證，多項支護方案比選，確定了超大深基坑復合土釘墻支護方案。一、取得的主要成果如下：1、本項目基坑長約232米，寬約221米，開挖深度15.5米，針對項目地理位置新近沉積土層最深約地下10.5m，該土層結構較差，無層理，含植物根、有機質、螺殼等，其中新近沉積粘土層主要為有機質土或泥炭質土。新近沉積土層具有結構性較差，土質軟，均勻性差，穩(wěn)定性差等特點，通過現場實驗分析，提出了土方工程采用分級放坡、中心島式開挖方案，成功控制了超大深基坑施工中坑底隆起情況。2、通過對樁錨結構與復合土釘墻基坑支護方案比選，采用預應力錨索復合土釘墻支護結構方案。根據剛柔結合原則，通過施加預應力，增加［18a槽鋼腰梁，采用深孔土釘、錨索二次高壓注漿技術，高強噴射混凝土，提高混凝土面板主動支護能力，并嚴格控制施工質量等綜合措施，有效地控制了深基坑邊坡塑性變形。3、該技術成果應用后，有效的控制了超大深基坑支護結構變形，避免了邊坡坍塌的發(fā)生，比較深基坑常采用的地下連續(xù)墻、護坡樁+樁間旋噴樁、水泥土樁+型鋼等高造價的支護方法，此施工技術大大節(jié)約了成本，取得了良好的經濟效益，縮短了工期，減少了社會資源投入，為今后超大深基坑施工提供了指導和借鑒。二、經濟效益該研究成果在zzzz產業(yè)園一期項目得到成功應用，通過優(yōu)化改進土方開挖方案，分級放坡開挖，采用土釘結合預應力錨索方式大大提高了工程整體施工質量和進度，同時節(jié)約設備成本投入約400萬元，節(jié)約人工和安全成本投入約100萬元，取得良好的經濟效益。三、應用推廣情況棒隨著高成層建筑喚的拔地津而起，疼地下大織空間應縣用越來秒越廣泛腳，超大桶深基坑器將得到側越來越憤廣的應懼用。針勝對北京條地區(qū)人軋工填土定層和新文近沉積港地層的崇復雜地級質特性袖，超大氧深基坑紛開挖技掃術的研姓究顯得丸尤為重烘要?！渡岣邔咏ㄌ抑筇祷訌椭敽贤玲旇T墻支護各施工技包術研究鉛》這一股開挖支告護技術棗在號zzz腔z誦產業(yè)園崖一期項移目基坑窩施工中煎取得了溉成功應棋用。該戴成果的潔成功應撤用，為語北京地滲區(qū)超大椅深基坑瞎提供了否可借鑒拒的實例穩(wěn)，可為醬類似工揉程提供攔經驗、規(guī)數據，飯對我國泊高層建黃筑的發(fā)貢展能提痕供基礎根支持，快有著廣兵泛的應賄用前景敗。濤二、可謝行性研膨究報告析三、研歲究試驗羅報告爛科技成援果研究泊試制報喜告反科技項穴目簡介屠《汽高層建澤筑超大士基坑復衣合土釘段墻支護星施工技減術研究玩》凡是明xxx祖x妥x報集團公喝司科研劣項目警，徑其依托受的工程涉是雹zzz謙z擊產業(yè)園棗一期項族目，本漆項目基鍛坑長方約券23辮2麻米，寬屆約總22上1摟米，開罰挖深壤度超15.喬5涂米，在傻北京地酷區(qū)屬超爛大深基毅坑，是屈本項目原的重點杯、難點驢工程。惰在基坑懷施工過聽程中，奴通過采碼用爬取得的愿主要成獎果如下鳥：誰1慮、本項化目基坑揉長鋒約冬23床2監(jiān)米，寬圾約網22式1唐米，開蝴挖深壽度扮15.核5燙米，針擺對項目活地理位岸置新近戒沉積土哨層最深絨約地芹下爐10.報5連m推，該土翁層結構議較差，飲無層理菜，含植督物根、慌有機質子、螺殼亂等，其毫中新近于沉積粘厘土層主灰要為有喜機質土生或泥炭董質土。膊新近沉鹿積土層彈具有結駕構性較挨差，土諒質軟，娘均勻性得差，穩(wěn)打定性差激等特點商，通過誦現場實授驗分析填，提出揉了土方期工程采腸用分級束放坡、月中心島掠式開挖濱方案，電成功控鼓制了超廢大深基朋坑施工棍中坑底催隆起情伶況。如2倆、通過輸對樁錨悠結構與播復合土植釘墻基犧坑支護沒方案比謀選，采碌用預應杜力錨索恰復合土斤釘墻支末護結構縣方案。復根據剛保柔結合辣原則，箱通過施州加預應胳力，增誠加至［沫18車a鞠槽鋼腰執(zhí)梁，采捉用深孔勞土釘、置錨索二鵝次高壓牛注漿技同術，高碼強噴射鈴混凝土蚊，提高泊混凝土嗓面板主壯動支護和能力，勝并嚴格虜控制施纖工質量杰等綜合霜措施，分有效地秧控制了雄深基坑完邊坡塑碎性變形唯。眼3側、該技沒術成果班應用后糊，有效剝的控制濤了超大聞深基坑寶支護結劑構變形叛，避免勤了邊坡祥坍塌的東發(fā)生，卷比較深完基坑常陰采用的抓地下連旅續(xù)墻、洽護坡紋樁手+臥樁間旋箱噴樁、察水泥土揚樁蜜+銷型鋼等鉆高造價尿的支護客方法，典此施工摘技術大舍大節(jié)約呈了成本泊，取得拆了良好銜的經濟惑效益，陽縮短了晉工期，子減少了頌社會資被源投入做，為今脊后超大尊深基坑鵲施工提結供了指韻導和借組鑒。踏二、關構鍵技術榴1密、基坑泛縱向、協水平位潤移監(jiān)測夾技術腸基坑開竹挖過程兄中，通稠過對基團坑豎向湖、水平訂位移等銀數據的后及時采上集，然比后對數差據進行栽整理，娃及時進今行模擬瞇分析，辱揭示基幸坑的變逮形情況檢，指導眼施工。紅針對本爭工程地顯質條件殲，采詳用油ANS漿Y屠S梳平面彈扔塑性有碎限元法踢結合理渾正深基仁坑總應輛力法，蠢對北京蕉地區(qū)新型近沉積坊層及一歐般第四野紀沖洪半積層（撞沖洪積專層多為擺細砂、拿中砂及開粉質粘于土）超概大深基留坑的開俱挖與支蝶護進行調了數值趴模擬計伯算，據索此分析講基坑各梁開挖深垂度下土央體的位性移及錨交索的受牲力狀態(tài)購，并對僑基坑頂鳳部邊緣析模擬計秒算值與紗實測的蒼位移值高進行比霉較，通絮過對基雅坑豎向金、水平面位移等維數據的朗及時采瞧集，在硬基坑邊選坡每月隔精15湯m駐～呈20乞m鄙設置一濁個土體久沉降及芹水平位校移監(jiān)測狗點，并世設達置生2盞個深層唯土體位據移監(jiān)測窗點。在學基坑開饒挖期間氏，每天蜓監(jiān)御測文1婦次預～到2賞次，變監(jiān)形較大襯時茄測婚2先次晝～余3孔次，觀東測的頻玉率根據醬變形速驚率和施口工階段易等因素尤綜合確柄定。基口坑變形倉報警值皆：當變猛形達兵到鳴5mm電/拐d誤并連瓶續(xù)曬3觀d足不收斂脈或累計妙變形量溜達徐到惱H/1物00(禿H仇為開挖盲深糾度罷)焦時報警猴并分析術原因，揭采取加份固和補箭強措施伐。然后烤對數據才進行整功理，及駱時進行敘模擬分恥析，揭餐示基坑范的變形熟情況，陷有效指僑導施工休。林2愈、土方老開挖技福術飽針對人衰工填土撐層和新汁近沉積英地層的扭復雜地喝質特性源，土方援整體開晝挖后可筆以理解巡為是坑稱底卸載購的過程訓，坑底熄部應力陡發(fā)生變儀化，導圈致覆土演壓力減抗小，使簽基坑底許部產生景垂直向膊上的剪想切力，功產生彈哄性變形肥，所造襯成的坑齒底隆起陽、涌砂累變形較削大，令驅支護結幟構失穩(wěn)土。彈性隆起彈性隆起塑性隆起短采累用宿ANS夕Y晨S炕彈塑性黎有限元處模擬計次算，作亭法是先友將整個突分析區(qū)乞域上劃圓分有限娘元網格根，然后姨再利用友關閉或尸開啟某面些單元音的方法螞來模擬草一個土重工結構競的建造看過程。在當網格遣中單元蹲的啟動喬和關閉巧狀態(tài)有儲變化時市，結構降將不再糟處于平屠衡狀態(tài)炕。結構廉建造的男模擬過巷程，就收是采用鴉增量法胃，分步真計算以良消除此趟種不平怎衡力的乒過程。剪基坑土剪體在開膠挖過程惠中受外猜力的作榨用下，糧不僅產默生彈性退變形而裂且還會壘產生不衫可恢復貪的塑性叮變形。傅研究過或程中將搶土體視春為彈塑毫性體服撒從躁Dru協ck-跑Pra阿ger于屈服準云則，由據于其所森需參數傻較少，行所以研女究過程搬中被采牙用。么在基坑陵開挖過味程中會持引起地鞏表的沉標降幸,脅控制不心好會造弱成周圍址建筑和補道路管插線的破鼠壞截,值帶來巨蒼大的損訴失積,承嚴格控頌制沉降歉的大小劇是土方賤開挖重糊要控制蒼技術。網假設每問次開挖肢過程中蘇地表沉殲降均勻山變晉化螺,賠它隨距袍基坑邊想距離的躁變化情缺況如下看圖所示剝：雞地表沉遞降隨距彎基坑邊婚距離的就變化關栽系惡(l俊)攤復合土翠釘支護利邊坡的巧地表沉椅降隨開踐挖進程泳不斷增膛加，且壁開挖同懷一層土棄體引起撓的沉降怎明顯小扁于土釘盞支護邊間坡。乘(2儲)丈兩種支犁護的沉慶降分布勢曲線有崇著明顯巷的不同彼，復合錫土釘支抽護邊坡洗中，地策表最大灣沉降發(fā)模生在離響開挖面含一定距各離處，移隨著開甘挖深度景的增加腔沉降量脆不斷增溪大，且撿最大沉醉降位置遼逐漸向酒后移動秒。土釘賀支護邊瑞坡的最饞大沉降潔發(fā)生在謝開挖面屑處或附卸近的某瓶一位置喝。拴(3毒)紛不加支昌護直接燃開挖時桃，由于掏土體荷竊載釋放株使坡體欠內應力斗場重新平調整，找同時坡鵝體內部數各部分蒸發(fā)生相斯應的變廈形，以寨便達到仇新的平冰衡，當額變形較劍大時，躁邊坡土車體就進溉人破壞捆狀態(tài)。仰加支護澆后由于淚復合土硬釘水平硬錨固作吐用，限組制了土毒體向坑錦內移動護，控制相了變形塌的發(fā)展茂，提高遇了土體悉的抗剪辱強度，讀延緩邊之坡破壞船。范根據模踢擬計算祝結果，踢按犯“臨分層分士段寒”融的要求槳進行施坦工，開糠挖過程今分兩級糟，坡度坡按何1:0屠.4~呈1:0陽.倘5鳴進行，祝開挖深獎度番至念8眨米處設轎置一馬道膨1.砍5堡米寬平奸臺，沿生基坑橫邊科6襖m櫻范圍內宿，分層瘋分段開余挖。分嚷段長度饑：第一御層，每誓段不超娛過雹24喝m啦；第二岸層，每疫段不超妨過勒12罰m引；淤泥故層每段裝不超鬼過修6唱m值，并采章用跳槽霸開挖。寨下層土掌體應在祝上層土攀釘墻注幕漿隔3檢d著后方可敬開挖，玉每層開敲挖出作掉業(yè)面后預，立即筒進行支侄護，最飛后一層抽錨索施叢工完成代后，立蘋即進行叉驗槽及酷地下室兵墊層施凱工，并設做好基撐坑封底景。地面字距坑更緣貓1傅m草范圍內鞋噴陪射慕100那m疑m顫厚素混躺凝土面腹層，作牛為防水金和坑頂封保護作耗用。中為間車庫繼部分按與照吼“衛(wèi)中心島竟式蒼”送先挖四甘周，后培挖中間陷部分，搬待四周穗樓座地貴下室結辮構完成臘后，再望行開挖麻，開挖本土方用扮于基坑爹肥槽回霜填，避呢免土方捷二次倒正運。中兔部預留謊核心土誦自身重候力與基伏坑底部也回彈力萍相抵，握大大減呀小了基窗坑底部閉土體回喜彈造成洋坑底隆蠅起、涌妙砂現象增。攝3峽、復合撥土釘墻出及雨“宮二次高遍壓注睡漿汪”劈支護施俊工技術勢傳統復炎合土釘肯墻采用著土釘結法合預應睬力錨索曬，通過就施加預族應力對鼓土體滑靠裂面形街成反向育應力傳躬遞，土饑釘與預爽應力否錨索殃聯合支很護形成做的有效蛾壓力區(qū)鞠覆蓋了第土釘錨慕固區(qū)和稈錨索自嘉由段長煩度范圍攤內的大址部分區(qū)繞域，連飲接、疊姐加成一僑個范圍揚很大的飛主動支成護區(qū)，怎形成以闖土釘為罩骨架，犯錨索為塞連續(xù)帶很的骨架搶網狀結萄構，對耀土釘、畝錨索之古間的土征體形成蓋主動支條護結構府體系。解根據本扮工程地效質條件卷為新近遙沉積層揮及一般替第四紀腿沖洪積宵層，地紐層多為耕砂層及捧粉質粘須土層，欺物理特估性較差腫，番為了建提高土背釘與土嬌體界面悉粘結力享，提高牛土釘摩悲阻力及慧土粒之性間的固套結，假江設釘土拿之間的極摩擦力器沿土釘叮均勻分縫布，根伍據抗拉獵拔試驗錦結果，隊利用下滋式來估熱算釘土認剪切面醉處的剪霜應力式中：置T:蛾摧釘端拉盯拔力釣R綁：土釘漸鋼筋與覆漿體的冷復合半治徑（或她鉆孔半律徑）郊L伶：土釘膜長度黎由式中新可以看絞出，要報想釘土米剪切面竹的剪應確力趨于燦無窮小斗，需增匯加變富量移R怨、窮L劃，當土柳釘長度董變鈔量梯L秧取定值魔時，增密加土釘葬鋼筋與姑漿體復誤合半徑沾可以減戲小剪應點力。對夸于土釘臂注漿工殘藝，低豪壓注漿抓剪應力鳴主要由堆機械咬逗合力和滴土體之殊間的摩毅擦力組股成，而康對高壓幕注漿土知釘錨索膠，由于館水泥漿趟體進入丈周圍砂旗土環(huán)境急，在土竿釘中部強及端部汗形攏成宮“辱梨形旅體咬”泉產生很奧強的機肉械咬合突作用，閥大大增吐加摩阻肅力，土康粒之間埋的固結賓程度大亮大改善蒼，因此消高壓注瞞漿土釘徐錨索有弱很強的之的界面遷粘結力逗。呼高低壓擺土釘注偶漿對比貧試驗勢：蘆責在同一暮地段布綁置甩7外排蠅4趁列紋共沉2堤8賞根土釘鍵進行對概比試驗者，見下護圖。右兇邊兩列堵為高壓騙注漿土精釘，為帖方便對白比，土追釘長度絮統一兔為甚1雖2筋米。除雖灌漿壓蘿力不同考外，其蒸他參數積如鉆孔搏直徑、陳試驗深刻度、土慮釘直徑痕均相同爪。仔灌漿材街料劈為垮P.O舊42.僑5探普通硅嶺酸鹽水狹泥加適釀量暢“良水玻艇璃金”趕及混凝墊土外加由劑，水瀉灰比睜為砍0.被5屈—政0.5吹5洲。鏟土釘拉爬拔試驗港布置圖頌水泥的藝成分是淡硅酸三型鈣可(3C排aO·塔SiO命2)待莫、硅酸后二冷鈣濕(2C滴aO·炭SiO奮2)目變、鋁酸送三貸鈣齊(3C叢aO·睬Al2焰O3)柱蕉和鐵鋁飾酸四靠鈣健(4C掌aO·鼠Al2張O3·詠Fe2凱O3睜)柴。前兩測者為水悔泥的主后要成分蒜，占水寧泥總質非量央的弦70園%旋～戀80某%望。硅酸仔三鈣和輛硅酸二度鈣的水鞭化反應叼產物基滑本相同英，都是健水化硅冷酸句鈣辰(恨C鑒－館S速－丈H)泥飛和氫氧皆化股鈣志(Ca毒(OH葵)2摧)度，只是框水化反門應速度陜和水化科熱高低奶有所差嬌異而已池，水化膏反應可曾用下式尚表命達腿:孩C3S治(C2療S)授→計C董－豎S嫁－膠H+n勒Ca(斜O(jiān)H)豎2王水泥的蜂水化產唯物訪水化步硅酸鈣憂呈膠質勁狀態(tài)，奪幾乎不甲溶于水剃，而生款成的氫奶氧化鈣忙很快與耽水玻璃援反應，蘋反應過鉆程如肌下燥:靈nCa肯(OH伏)2+撫Na2急·Si區(qū)O2窯+m干nH2嶼O鋸→野n(C歇aO·雜SiO綢2·m滋H2O摟)略↓牽+2隙NaO叫H中反應連友續(xù)進行聯生成具療有一定爸強度的目膠質體金，與被錘灌土體泄膠結在紐一起，沾其強度億不斷增復加轉化渴為穩(wěn)定磚的凝固養(yǎng)體，從睜而達到坡灌漿加估固的目鏈的，其奮中水化桃硅酸鈣克呈膠質倚狀態(tài)，抵幾乎不娃溶于水部又為防漏止地下想水涌入境起到決綁定性作藍用。蓮低壓注咐漿法：扣漿體由閱鉆孔傾姨角自然垮流入孔忘內，間臣歇排氣堤，漿體恩到孔口竭溢出后迷停止注份漿。清高壓碼注漿恒法：邁采用一各根主2死0咬高靈壓刺PV瘋C腫管，中精部及端罵部鉆孔割，用膠釀帶粘貼斗，頂端丘封堵與抄土釘鋼劫筋捆綁親一起放座入孔底抖，先進熱行低壓眠重力灌您漿，待部初凝后倡進行加斗壓注漿扔，注漿姥壓力航為粉2Mp母a~3除Mp捎a拾，持壓銅時間不夜少出于蠶1扶0臭分鐘。姐所有試序驗土釘唱施工完憂成待后唯2辛8逼天進行瞎破壞性踢慢拔試槍驗牛，廁試驗結灶果可知調，復合摸高壓注振漿土釘拒比常規(guī)睜低壓注菠漿土釘裳的極限博摩阻力蜓有較大句提高，劫土體物藏理特性屋有很大好改善，窗同比低爪壓注漿肌有效阻統止地下壘水涌入糖對比地食下連續(xù)圍墻有異茶曲同工懷之效，搬又可以抱節(jié)約大滲量鋼材贏，經濟拘效益可降觀。銀三、聲創(chuàng)新點載1蒙、仙“花中心島償”鄭與分級苦放坡土蘿方開挖磁有效結輩合嘩采碰用級ANS喇Y晴S玩平面彈夸塑性有答限元法系結合理圖正深基俯坑總應惜力法，萄模擬整柜個基坑探土應力愁變化過洽程，采暈用屢“胖中心島虜式欄”祖挖土方宮案，在響基坑中捎部預留堤核心土拒，先挖寫四周，伸后挖中妄部，有術效控制湊基坑底姜部覆壓悟力突然努減小產煎生垂直臥向上的著變形，鞠引起基馳坑底部睜土體回司彈。避采用分箏級放坡巷開挖，懶坡渣度頂1:0俱.4~夕1:0鏈.5生劃減少在桶不平衡些力的作遞用下導專致支護擔結構向鐵基坑內潤產生位蕉移，令宇基坑底扭部土體組受到擠族壓，發(fā)您生塑性燃隆起現爽象。水2肢、通過促高壓二宴次注漿匯，土釘榆中端部地形成前“浩梨形體衡”繼改良土槍粒固結掠，提高惹預應力藥錨索極占限摩阻宏力。病創(chuàng)新的童在水泥易漿液中顯加入化嗎學試劑窗“喇水玻璃精”吉生成具叔有一定虛強度的塊膠質體之，與被眾灌土體戚膠結在屑一起，奮其強度燃不斷增嗽加轉化蛾為穩(wěn)定科的凝固遼體，從豪而達到按灌漿加嗽固支護肝結構后魔側土體礙的目的伐，其中困水化硅設酸鈣呈翼膠質狀啦態(tài)，幾各乎不溶封于水厘，航有效防棗止地下改水滲入此。耀二次高抽壓注漿均后在支伍護結構騰后側形腫成夠“浪梨形體察”攜，有效煉改善滑廚裂面范傍圍土體線固結強早度，增夢強錨索術極限摩辛阻力。響四、查伐新結論含及評審斑鑒定意震見改通過江淺西省科逗學技術托情報研稈究所查刊新機構炎查新，胃得出如闊下結論射。國內疾