超大直徑圓形深基坑無支撐施工工法

超大直徑圓形深基坑無支撐施工工法由龍?jiān)ㄔO(shè)集團(tuán)股份有限公司、中廈建設(shè)集團(tuán)有限公司完成的工法01形成原因操作原理質(zhì)量控制工法特點(diǎn)材料設(shè)備安全措施目錄030502040607環(huán)保措施應(yīng)用實(shí)例效益分析榮譽(yù)表彰目錄0908010基本信息《超大直徑圓形深基坑無支撐施工工法》是龍?jiān)ㄔO(shè)集團(tuán)股份有限公司、中廈建設(shè)集團(tuán)有限公司完成的建筑類施工工法；作者分別是向海靜、王德華、羅玲麗、辛宇、慕翔；適用范圍是超大、超深、采用地下連續(xù)墻圍護(hù)或由鉆孔灌注樁排樁和樁后阻水帷幕的組成圍護(hù)的基坑開挖，以及超大直徑圓形無支撐深基坑的開挖?！冻笾睆綀A形深基坑無支撐施工工法》主要的工法特點(diǎn)是：形圍護(hù)體系對(duì)基坑變形的控制有效；不設(shè)支撐，根據(jù)18米挖深僅設(shè)置4道混凝土環(huán)梁，降低了工程造價(jià)；采用島式開挖方式；采用坑外承壓水降水和坑內(nèi)疏干井降水。2009年10月19日，《超大直徑圓形深基坑無支撐施工工法》被中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部評(píng)定為2007-2008年度國(guó)家一級(jí)工法。形成原因形成原因《超大直徑圓形深基坑無支撐施工工法》的形成原因是：正圓形地下連續(xù)墻筑成的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，具有整體剛度強(qiáng)、受力性能大、徑向變形小的特點(diǎn)，在地質(zhì)條件差、周邊環(huán)境復(fù)雜的超大、超深基坑的開挖工程中，是一種理想的地下空間結(jié)構(gòu)型式。小直徑（30米以下）的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，在隧道工作井、大型鋼廠的設(shè)備基礎(chǔ)等深基礎(chǔ)開挖中已得到廣泛應(yīng)用，但是，在101層主塔樓18~25米開挖深度的基坑，采用100米超大直徑正圓形圍護(hù)結(jié)構(gòu)、運(yùn)用無支撐開挖的施工工藝，在中國(guó)國(guó)內(nèi)尚屬首次。《超大直徑圓形深基坑無支撐施工工法》采用“超深正圓形地下連續(xù)墻圍護(hù)，分層、對(duì)稱、限時(shí)、島式開挖，科學(xué)降水技術(shù)以及信息化管理”等綜合施工技術(shù)，于2005年3月成功完成了上海環(huán)球金融中心塔樓深基坑的開挖。

工法特點(diǎn)工法特點(diǎn)《超大直徑圓形深基坑無支撐施工工法》的工法特點(diǎn)是：一、圓形圍護(hù)體系對(duì)基坑變形的控制有效，正圓形地下連續(xù)墻的圓拱效應(yīng)，能充分發(fā)揮混凝土材料的抗壓性能，圍護(hù)結(jié)構(gòu)剛度大、變形小。二、與常規(guī)圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)有內(nèi)支撐（一般為雙向?qū)危┫啾?，由于該工法不設(shè)支撐，根據(jù)18米挖深僅設(shè)置4道混凝土環(huán)梁，工程造價(jià)降低。三、圓形無支撐深基坑開挖施工采用島式開挖方式，在坑周邊對(duì)稱位置布置4個(gè)垂直出土工作平臺(tái)（鋼棧橋），土方開挖遵循“時(shí)空效應(yīng)的原理”，分層、對(duì)稱、限時(shí)的挖土方式，實(shí)現(xiàn)了正圓形圍護(hù)結(jié)構(gòu)的受力平衡、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，縮短了施工周期。四、電梯井深坑開挖深度達(dá)到25.8米，采用新增大直徑灌注樁和工程樁共同組成局部的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，并加設(shè)一道鋼支撐，結(jié)合有效的承壓水的降水減壓措施，代替常規(guī)的坑底封底加固措施，減小了施工難度，又降低了工程造價(jià)，縮短了施工周期。操作原理適用范圍施工工藝工藝原理操作原理適用范圍《超大直徑圓形深基坑無支撐施工工法》的適用范圍是：該工法適用于超大、超深、采用地下連續(xù)墻圍護(hù)或由鉆孔灌注樁排樁和樁后阻水帷幕的組成圍護(hù)的基坑開挖，以及適用于超大直徑圓形無支撐深基坑的開挖。該工法對(duì)城市繁華地區(qū)周邊建筑、道路、管線環(huán)境條件復(fù)雜、地質(zhì)條件差、地下水位高的超深基礎(chǔ)的施工，有指導(dǎo)意義。該工法在上海浦東超高層密集、地基軟弱的環(huán)境下，成功應(yīng)用于環(huán)球金融大廈101層主塔樓超深基坑的開挖，截至2007年，該工法已經(jīng)在一批深基礎(chǔ)工程中得到了應(yīng)用。

工藝原理《超大直徑圓形深基坑無支撐施工工法》的工藝原理敘述如下：采用嚴(yán)格的測(cè)量定位技術(shù)，測(cè)定圓形地墻的成槽位置，以導(dǎo)墻的精確來保證圓形地下連續(xù)墻徑向50米誤差小于1厘米。嚴(yán)格施工工序，控制和保證地墻成槽和施工質(zhì)量，形成正圓形的地下連續(xù)墻圍護(hù)體，并進(jìn)行坑底加固（軟弱地基必須采?。?。進(jìn)行抽水試驗(yàn)、承壓井降水流量計(jì)算和基坑底板穩(wěn)定性分析，進(jìn)行充分的坑內(nèi)降水和有控制的承壓水降水，保證土體干爽，提高土體的穩(wěn)定性。實(shí)施“時(shí)空效應(yīng)原理”：土體開挖采用，平面分段、對(duì)稱、限時(shí)開挖，立面分層、島式開挖，圓形環(huán)梁對(duì)稱澆搗、及時(shí)、對(duì)稱澆筑環(huán)梁，成圈后，待環(huán)梁成圈且養(yǎng)護(hù)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%后，再分層對(duì)稱開挖下層土體，以此程序，開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高。實(shí)行全過程信息化管理，進(jìn)行全方位的沉降、位移和水位監(jiān)測(cè)，指導(dǎo)降水井群的運(yùn)行和土方開挖的速度和方法。

施工工藝《超大直徑圓形深基坑無支撐施工工法》的工藝流程見圖1。

圖1工藝流程圖《超大直徑圓形深基坑無支撐施工工法》的操作要點(diǎn)如下：一、地下墻施工要點(diǎn)由于是正圓形地下墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)，在地下墻施工與常規(guī)地下墻施工基本相同的原則下，以下關(guān)鍵工序需采取更精細(xì)更嚴(yán)格的施工技術(shù)保證措施，才能確保地下墻質(zhì)量，才能保證超大直徑薄壁地下連續(xù)墻圓拱效應(yīng)的正常發(fā)揮。1.導(dǎo)墻（1）由于基坑是由正多邊形構(gòu)成的圓形圍護(hù)結(jié)構(gòu)，要充分表現(xiàn)出其圓形結(jié)構(gòu)的空間受力特點(diǎn)，地下墻的同心圓精度控制要求較高。導(dǎo)墻是地下墻施工質(zhì)量控制的基準(zhǔn)，因此，只有控制好導(dǎo)墻施工精度，才能保證地下墻的施工精度。（2）在導(dǎo)墻施工放樣中，建立以基坑圓心為極坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，使用紅外線全站儀，每隔1.0米設(shè)置圓弧控制點(diǎn)，導(dǎo)墻的內(nèi)圓半徑實(shí)際偏差控制在±0.5厘米以內(nèi)，以此確保地下墻同心圓精度控制。（3）導(dǎo)墻深度2.3米，施工時(shí)采用30厘米鋼模拼裝，導(dǎo)墻垂直度控制比常規(guī)要求高，垂直度控制1/400，以此確保34米地下墻施工的垂直度和同心圓精度。材料設(shè)備材料設(shè)備《超大直徑圓形深基坑無支撐施工工法》無特別說明的材料，施工主要機(jī)具設(shè)備見表2。質(zhì)量控制質(zhì)量控制《超大直徑圓形深基坑無支撐施工工法》的質(zhì)量控制要求如下：一、施工及驗(yàn)收規(guī)范1.《建筑地基基礎(chǔ)施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB一2002；2.《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB一2002；3.《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB5007一2002；4.《供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范》GB一2001；5.《供水管井技術(shù)規(guī)范》GB；6.《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（上海市標(biāo)準(zhǔn)）DGJ08-11-1999；7.《建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB一2001；8.《地基處理技術(shù)規(guī)范》DBJ08-40-94；9.《地下防水工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB一2002；安全措施安全措施采用《超大直徑圓形深基坑無支撐施工工法》施工時(shí)，除應(yīng)執(zhí)行國(guó)家、地方的各項(xiàng)安全施工的規(guī)定外，尚應(yīng)遵守注意下列事項(xiàng)：一、安全員、開機(jī)人員等特殊工種必須持證上崗，杜絕無證操作。二、對(duì)調(diào)制水泥漿的施工人員應(yīng)戴好防護(hù)眼鏡，避免水泥傷害眼睛。三、開工前對(duì)設(shè)備安全防護(hù)裝置、臨時(shí)設(shè)施、電纜、電器、圍欄及生活設(shè)施進(jìn)行全面的檢查驗(yàn)收，使前期準(zhǔn)備工作為安全提供可靠的物質(zhì)保證。四、夜間施工有足夠的照明，并嚴(yán)格控制噪聲源。五、施工期間對(duì)生活、開挖泥土垃圾分別堆放，并及時(shí)外運(yùn)。六、承壓水降水過程中，降水安全必須有雙路電源保證。七、制定合理有效的緊急預(yù)案。

環(huán)保措施環(huán)保措施《超大直徑圓形深基坑無支撐施工工法》的環(huán)保措施如下：為了減少或避免施工對(duì)環(huán)境的影響，以及極端氣象條件可能對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生重大影響的環(huán)境因素，執(zhí)行“以防為主、防治結(jié)合”的方針。一、對(duì)進(jìn)出場(chǎng)道路，不亂挖亂棄，旱季注重道路灑水養(yǎng)護(hù)，降低粉塵對(duì)環(huán)境的污染，雨季做好溝渠疏通，防止對(duì)道路造成污染。二、減少煙塵、粉塵污染。三、施工垃圾搭設(shè)封閉式臨時(shí)專用垃圾道或采用容器吊運(yùn)，嚴(yán)禁隨意凌空拋散，垃圾及時(shí)清運(yùn)，適量灑水。四、水泥等粉細(xì)散裝材料，采取室內(nèi)（或封閉）存放嚴(yán)密遮蓋，卸運(yùn)時(shí)采取有效措施，減少揚(yáng)塵。五、現(xiàn)場(chǎng)的臨時(shí)道路地面做硬化處理，防止道路揚(yáng)塵。六、施工期間的施工排水系統(tǒng)的建立與日常維護(hù)，雨期和汛期的強(qiáng)排水措施須經(jīng)過沉淀后方可排人就近市政雨水窨井內(nèi)，并制定措施方案（包括設(shè)置沉淀池），確保排水通暢。七、設(shè)專人負(fù)責(zé)，保證施工區(qū)排水溝的暢通，施工區(qū)域無積水，保證施工區(qū)道路暢通。效益分析效益分析《超大直徑圓形深基坑無支撐施工工法》的效益分析如下：一、《超大直徑圓形深基坑無支撐施工工法》采用平面分塊、分段、對(duì)稱開挖，立面分層分次，圓形圍護(hù)體系對(duì)基坑變形的控制表現(xiàn)好，圓拱效應(yīng)作用下的圍護(hù)結(jié)構(gòu)能充分發(fā)揮混凝土材料的抗壓性能，圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形小，是一種地下空間圍護(hù)形式。二、工程造價(jià)低。與常規(guī)帶有內(nèi)支撐的圍護(hù)體系結(jié)構(gòu)相比，由于不設(shè)支撐，僅支撐一項(xiàng)節(jié)省造價(jià)約1200萬元，比常規(guī)基坑圍護(hù)方案節(jié)省造價(jià)35%左右。三、施工周期短。由于減少坑內(nèi)支撐的施工工作量，該工法的實(shí)施保證了施工的安全、順利，加快了施工速度，縮短了工期。四、在基坑中央電梯井的最深部位，由于利用降水效果，提高了土體的固結(jié)，節(jié)省了常規(guī)的坑底封閉加固措施，圍護(hù)結(jié)構(gòu)也采用少量增加鉆孔灌注樁，與工程樁共同形成圍護(hù)體，6米深度的開挖，僅設(shè)一道鋼支撐，滿足了坑中坑的土方開挖，此項(xiàng)措施，節(jié)約成本將近250萬元。

注：施工費(fèi)用以2007-2008年施工材料價(jià)格計(jì)算應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例《超大直徑圓形深基坑無支撐施工工法》的應(yīng)用實(shí)例如下：上海環(huán)球金融中心塔樓地上101層，地下室3層，2003年12月，龍?jiān)ㄔO(shè)集團(tuán)股份有限公司、中廈建設(shè)集團(tuán)有限公司承擔(dān)塔樓深基坑工程的施工任務(wù)?；硬捎?000毫米厚地下墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)，墻深34~36米，基坑開挖深度18.35米，電梯井開挖深度達(dá)25.89米，基坑面積7855平方米，為了降低工程造價(jià)和滿足核心筒剪力墻整體建造要求和進(jìn)度要求，采用100米超大直徑圓形薄壁地下連續(xù)墻圓形圍護(hù)結(jié)構(gòu)。周邊環(huán)境復(fù)雜，有運(yùn)營(yíng)的地鐵2號(hào)線及銀城東路立交，地下管線縱橫密布。施工采用平面分塊、分段、對(duì)稱均勻開挖，立面分層分次、先四周后中間，并設(shè)有獨(dú)立棧橋出土的方法使圓形圍護(hù)結(jié)構(gòu)均勻承受土壓力，充分發(fā)揮圓拱效應(yīng)下整體剛度大，徑向變形小的特點(diǎn)，基坑開挖開挖后墻體最大變形30.1毫米，與設(shè)計(jì)計(jì)算變形值30毫米基本接近，周邊建（構(gòu)）筑物、地下管線均控制在報(bào)警值以內(nèi)。周圍建筑物及管線正常，基坑總體變形控制良好。

浦鋼搬遷是為迎接2010年世博會(huì)動(dòng)遷工程之一，是上海市“十一五”重點(diǎn)工程建設(shè)項(xiàng)目。旋流池基坑平面呈筒狀，直徑為65米，開挖深度23.5米，采用