主城区复杂环境条件下基坑土方开挖风险管控.ppt

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1、主城区复杂环境条件下 深基坑土方开挖风险管控,主城区复杂环境条件下 深基坑土方开挖风险管控,关键词： 1、深基坑施工作业对象 2、风险管控施工控制目标 3、土方开挖施工作业过程 4、主城区复杂环境施工作业面临环境,它们之间关系,深基坑,支护结构,土方开挖,降水施工,风险管控,施筑地下结构,环境风险,基坑自身风险,关键词1：深基坑,深基坑特点 1、很强的区域性水文、地质不同 2、很强的个性没有相同的基坑（环境、支护、地层） 3、基坑工程综合性强涉及的专业技术多（交叉） 4、时空效应变形与风险演变（开挖工序、蠕变） 5、环境效应卸载与变形的关系（平衡打破，新平衡） 6、临时工程安全系数较低（结构安

2、全系数） 7、系统工程（支护结构、土方开挖、降水）,关键词2：风险管控,风险管控对象,风险定级主要依据城市轨道交通地下工程建设风险管理规范(GB50652-2011)。 根据规范要求，将全线风险工程分为自身风险、环境风险。,城市轨道交通车站基坑事故统计,据相关统计，国内建有轨道交通的城市，轨道交通车站基坑工程事故主要表现为渗流破坏（62%）、支撑失稳（13%）、坑内滑坡（13%）、踢脚破坏（2%）、突涌破坏（2%）、机械伤人（8%）。基坑事故多发生在土方开挖阶段。,1、基坑风险存在的客观性和普遍性：在项目的全寿命周期内，风险无处不在，无时不有，不以人的意志为转移。 2、某一具体风险发生的偶然性

3、和大量风险发生的必然性：某一具体风险发生是随机的，但对大量风险事故资料的观察和统计分析，发现其呈现一定的规律性。 3、风险的可变性：在整个项目运行过程中，各种风险在质和量上会随时间有所变化。有的风险将得到控制，有些风险会发生并得到处理，同时在项目的每一阶段都可能产生新的风险。 4、风险的多样性和多层次性：地铁基坑项目周期长，技术复杂，风险因素多且种类复杂，大量风险因素内在关系复杂，各风险因素和外界之间相互交叉影响，又使风险显示出多层次性。,地铁基坑工程项目风险的特点,自身风险分级表,注：在工程自身风险等级基础上，当遇到以下情况时可进行风险等级调整： 当工程地质及水文地质条件复杂时，风险等级可上

4、调一级 当新建城市轨道交通工程采用与工程施工风险有关的新技术、新工艺、新设备、新施工方法时，风险等级可上调或下降一级； 结合新建城市轨道交通工程建设风险因素识别分析，可结合具体工程条件调整。,风险管控对象,环境风险等级主要依据规范，同时结合工程实际情况，按照重要性、接近程度，在综合分析地下结构工法、地质情况及周边环境情况后综合确定。,环境风险分级表,风险管控对象,环境设施重要性分类,不同施工方法与周边环境设施的临近关系,关键词2：风险管控,风险管控目标,变形导向安全原则,变形管理与控制,风险源梳理,全过程全方位,监测手段与分析决策,基坑变形发生的影响因素,基坑的最终变形受多方面因素的制约，可将

5、影响基坑变形的因素分为如下三大类 第一类：固有因素，包括：现场水文地质条件及工程周边环境等。 第二类：与设计相关的因素： （1）围护结构的特征：墙体刚度、支撑刚度、道数和插入比等。 （2）开挖尺寸：基坑的宽度和深度。 （3）支撑预应力：支撑预应力设计施加的大小。 （4）地基加固：加固方法、加固形式和加固体尺寸等。 第三类：与施工相关的因数。 施工方法、超挖、超前施工、施工周期、工程事故、施工人员水平等均影响围护墙变形。,基坑土压力和围护结构变形的关系；砂性地层降水能有效减小土压力，六类典型地层土压力系数变化范围从0.4770.750。,基坑变形的发生机理,杭州地层特点，三大类地层特点来进行计算

6、分析： A类地层：基坑底以上为粉砂性土，坑底为较厚的淤泥质地层。 B类地层：深厚砂性地层，即基坑以上及坑底均为粉砂性地层。 C类地层：深厚淤泥质地层。,基坑变形的发生机理,利用改进综合刚度算式对即将实施或正在实施的地铁车站基坑围护变形进行预测,关键词3：土方开挖,卸载与加载,基坑与环境变形安全,风险源受控,监测数据与 决策分析,设计意图与施工组织方案的实现,土方开挖工序的正确与合理,土方开挖,施工组织设计方案,环境控制目标,支撑、降水与加固等手段,风险源专项设计,明挖、盖挖顺（逆）筑,设计工法与卸载开挖方案,土方开挖设计方案的产生,软土深基坑土方开挖基本要求,基坑土方开挖符合安全与变形最小原则

7、，一般要求做到符合时空效应的基本原则。 基本原则：纵向分段、竖向分层、横向分块、正反有序、支撑跟进、限时挖撑。 土坡原则：遵照设计放坡坡度、不留高坡土壁； 坚决制止反对：随意超挖，只挖不撑（筑），随意撞碰支撑，监测措施不到位继续挖； 严防原则：防止坑外水土流失； 监测制度：第三只眼睛时时处处紧盯（信息化）； 变形警戒制度：分级速率和累积双控原则。,基坑开挖风险处理措施,基坑开挖风险处理措施,端头井土方开挖步序图,调整后的土方纵向开挖步序图,土方纵向开挖步序图,基坑开挖风险处理措施,端头井土方开挖步序图,土方纵向开挖步序图,复杂环境典型案例1：地铁1号线武林广场站（一级风险源）,边界条件特点：

8、1、武林广场站为地下三层五跨岛式站台车站，车站底板埋深约26.4m。车站位于广场东北角，与广场东路斜交。 2、车站东侧为浙江省科协大楼（桩基），距车站基坑最小净距约10.8m。 3、西南面为浙江省展览馆（浅基础，省重点保护建筑），距离车站基坑最小净距仅8m。 4、基坑开挖范围内存在有超过20.0m的淤泥质粉质粘土层。,浙江省展览馆,复杂环境典型案例1：地铁1号线武林广场站,主要工程风险源 1、本基坑开挖深度达26.4m27.5m。开挖范围存在有超过20.0m深的软土。 2、浙江省展览馆为省重点保护建筑，浅基础房屋。保护该建筑安全为本工程关键点之一。,复杂环境典型案例1：地铁1号线武林广场站,针

9、对风险应对设计方案 1、为保护省展览馆，本站采用1.2m地下连续墙，十字钢板接头。 2、采用逆作法施作，利用刚度大的楼板作为水平支撑，减少基坑变形。 3、坑内被动区采取高压旋喷桩加固。,复杂环境典型案例1：地铁1号线武林广场站,实施效果及案例总结 1、实施过程中，尽管浙江省展览馆沉降仍较大，但变形速率及差异沉降控制效果良好，确保了建筑物安全。 2、对于超深且处于淤泥质地层基坑，坑内采取被动区加固，可提高基坑出土效率及降低开挖风险，,晶晖商务大厦 主楼24层，1700桩基，入中风化岩1d,中山北路525号混6 桩基未入岩,三层立体停车库,浙江交通集团 主楼21层,现代城建大厦 主楼15层 800

10、灌注桩入岩,紧邻文化广场站北端头井，已施工完毕,紧邻文化广场站D基坑已开挖第五层土,紧邻文化广场站C基坑已浇筑地下一层板,4层裙房，800桩基，入中风化岩1m,文化广场1号 风亭基坑,23m,5.9m,6.4m,3.9m,复杂环境典型案例2：地铁1号线文化广场站附属及拆迁安置房工程 （一级风险源）,基坑北侧为晶晖商务大厦，主楼高24层，裙房为4层，1层地下室，距离本工程3.9m，基础形式为桩承台基础+地梁。 基坑西侧为一个钢结构的立体停车库，距离本工程6.385m。立体车库后为交通集团大楼主楼高21层，距离本工程22.94m，基础为桩基础。 基坑西南侧为6层钢筋混凝土结构商品房，距离本工程5.

11、09m，基础为条形基础。 基坑南侧为现代城建大厦，距离本工程23.24m，基础形式：桩承台基础+地梁、1层地下室，桩底标高（-49.8）。 基坑东侧为在建的文化广场站，车站全长272.08m，标准段宽21.824.3m，标准段底板埋深约23.824.4m。根据工程筹划，结合地面交通疏解的要求，主体结构北端头井采用半盖挖框架逆作法施工，南端头井及标准段采用半盖挖顺作法施工，附属结构采用明挖顺作法施工。目前基坑北端头井已施工完毕，A基坑底板基本浇注完成，B基坑未开挖，C基坑施工下一层侧墙，D基坑才开始开挖。 本工程有三根管线从文化广场站改迁过来，一根500的雨水管，一个通信共同沟，一个300的铸铁

12、给水管。文化广场站车站基坑施工完毕后，三根管线全部按原路由改迁至车站顶板上部。,复杂环境典型案例2：地铁1号线文化广场站附属及拆迁安置房工程,基坑风险： 1、基坑距离周边建筑物比较近，距离中山北路525号砼6住宅楼（条形基础）约5.9m，距离晶辉大厦地下室仅3.9m； 2、地质条件差，基坑所处地层除上部浅层杂填土外，其下30m厚的具高压缩性的流塑状淤泥质粉质粘土，底板座落在3淤泥质粉质粘土层上； 3、1号风亭附属基坑开挖深度13.3m，局部深坑开挖深度25.6m。 4、基坑距离周边建筑物近，且紧邻的地铁车站正在施工，附属基坑施工无足够的场地，基坑首道砼支撑需做临时栈桥板作为施工场地。,复杂环境

13、典型案例2：地铁1号线文化广场站附属及拆迁安置房工程,工程措施： 1、综合分析基坑所处地层及周边环境，基坑沿竖向设置三道混凝土支撑，首道支撑上设置栈桥板作为施工场地。 2、坑底以下5m范围采用三轴搅拌桩进行强加固处理，第三道支撑底至坑底采用弱加固处理。 3、为防止成槽时塌孔，在地墙两侧进行槽壁加固处理。 4、坑内降水采用真空深井降水，降水深度为坑底下2m。基坑开挖前降水时间应不小于3周。,复杂环境典型案例2：地铁1号线文化广场站附属及拆迁安置房工程,砼支撑,栈桥板,局部坑中坑,复杂环境典型案例2：地铁1号线文化广场站附属及拆迁安置房工程,实施情况： 1、浅坑的地墙水平位移不超过20mm。 2、

14、临近砼6建筑处地墙变形约22mm；砼6房屋沉降不超过15mm。 3、基坑中部有3根对撑主撑轴力超过12000kN，其余均未超过设计警戒值。,复杂环境典型案例2：地铁1号线文化广场站附属及拆迁安置房工程,局部深坑的工程措施： 1、局部深坑开挖深度为25.6m，墙长42m，插入比为0.6，地下墙墙趾插入1a层粉质粘土层。 2、深坑上部的支撑设置与浅坑相同，共设置3道砼支撑。局部深坑处设置1道砼支撑和3道钢支撑，其中砼支撑与浅坑底板相平齐，便于传力。第二道钢支撑为双拼609支撑。 3、坑内被动区加固范围为坑底以上5m至坑底以下3m。 4、施工顺序为先开挖浅坑，浅坑底板浇筑后再开挖深坑。为避免深浅基坑

15、受力不均的情况，在深坑外侧采用旋喷桩加固处理。,复杂环境典型案例2：地铁1号线文化广场站附属及拆迁安置房工程,隔离桩,浅坑被动区加固,真空降水井,短地墙被动区加固,深坑内裙边加抽条加固,复杂环境典型案例2：地铁1号线文化广场站附属及拆迁安置房工程,实施情况： 深坑的地墙水平位移不超过25mm。,复杂环境典型案例2：地铁1号线文化广场站附属及拆迁安置房工程,边界条件： 官河位于城东新城西南侧，在官河北侧规划公共绿地下方。 周边现状条件较好，车站南侧有一幢3层的待拆迁的房屋，西侧为官河，官河宽30m左右，深约为5m，通往京杭运河。其余方位皆为施工场地。,路,塘,新,新,风,路,天,路,成,环,站,

16、西,路,N,火车东站西广场,1号线,官河站,西广场 施工工地,汽配城,万家花园,官河,复杂环境典型案例3：地铁4号线官河站（一级风险源）,土方开挖中的主要风险源： 1、超深基坑。官河站深3334m。如何解决深层土体开挖过程中，确保基坑安全。 2、承压水处理。因为坑内卸土容易造成基坑突涌，如何防止是处理承压水的核心所在。 3、官河站砂性土较深厚。砂性地层自立性较好，超挖现象时有发生。如何处理减少可能存在的风险。 4、鉴于坑底是基坑风险最大点，如何提高坑底土的强度，尤其是超深基坑加固困难的前提下。,1-1杂填土,1-2素填土,4-3淤泥质粘土,6-1粘土,6-2粉质粘土,8-1粘土,8-2淤泥质粘

17、土,10-2粉质粘土夹粉砂,12-4圆砾,14-2圆砾,3-2粘质粉土,3-3砂质粉土,3-6粉砂,22-2强风化凝灰岩,22-4中风化凝灰岩,坑底土层（6-2、8-1）,复杂环境典型案例3：地铁4号线官河站,坑底格构式加固,应对土方开挖存在的风险，设计做出应对： 1、两层楼板逆做。考虑到基坑较深，提前施工楼板提高前期强度。 2、承压水隔断。通过隔断承压水切断坑内外承压水联系。 3、坑外降水减少主动区土压力，提高基坑开挖的安全性。 4、坑底采取格型地墙加固。真正实现先撑后挖的，土方施工理念。,复杂环境典型案例3：地铁4号线官河站,实际开挖过程中的效果和总结： 1、逆做楼板的板下施工。板下施工由

18、于受到施工的影响，施工时间较长，容易造成土体失稳。同时钢支撑架设由于仅靠起重机械固定，时间较长，以官河站的800钢支撑为例。一组4道钢支撑架设要超过24小时，甚至更长。,施工方在实际操作中，考虑采用中槽拉通的做法，就是先将两侧留土，中间的土体挖通，这样既可以保证两侧墙土压力的平衡，同时，设置开土通道，方便机械运作。后期挖除两侧土体，提高开挖效率。,复杂环境典型案例3：地铁4号线官河站,实际开挖过程中的效果和总结： 1、坑外降水的作用。鉴于官河站周边条件较好，设计中考虑坑外降水15m。实际中，由于官河站坑外水补给较强。水位最大控制在1213m。从开挖至第一道逆做楼板，支撑轴力和地墙变形增加较少。

19、最大变形在20mm以内。因此，坑外降水是安全施工的保障。,复杂环境典型案例3：地铁4号线官河站,复杂环境典型案例4：市民中心站4/7号线换乘节点,4号线车站 （已实施）,换乘节点 （本次实施）,东水桥,本基坑开挖深度为20.0m。 边界条件特点： 1）一座桥：本工程主体结构多处于新塘河下方，本工程实施前需拆除该桥并将新塘河进行临时导改。 2）二条路：本工程处于解放东路与富春路交叉路口。富春路交通流量较大，解放东路相对较小。节点工程实施时，考虑解放东路断路，富春路确保双向6车道。 3）三类水： 潜水：工程场地内地下水位高（潜水为地表下2.0m）； 承压水：承压水隔水层顶板距地下三层底板约为9 m

20、。 河水：基坑周边为新塘河及江干渠，基坑实施时应防止河水倒灌。,复杂环境典型案例4：市民中心站4/7号线换乘节点（一级风险源）,主要工程风险源 1、基坑土方开挖过程中，三类水（潜水、承压水、河水）的潜在风险。 2、基坑变形过大对市政道路及管线的影响。 3、由于既有市民中心站与波浪文化城连通。需防止既有端墙凿除阶段，发生基坑管涌进而对威胁 波浪文化城。,波浪文化城,4号线车站,7号线车站,换乘节点区域,复杂环境典型案例4：市民中心站4/7号线换乘节点,针对风险应对设计方案 1、河道：采取临时钢筋混凝土箱涵，将河道改迁至基坑外侧。 2、潜水：连续墙采用十字钢板刚性接头，同时坑外考虑降水5.0m。

21、3、承压水：坑内设置三口承压水降水井。 4、波浪文化城：在既有车站与波浪文化城连接通道处设置临时封堵墙。 5、变形控制：基坑采用1000mm厚地下连续墙，设置3道钢筋砼支撑+1道钢支撑。 6、管线保护：沿解放东路管线采取临时便桥改迁至基坑外侧。,复杂环境典型案例4：市民中心站4/7号线换乘节点,实施效果及案例总结 1、实践证明，砂性地层，连续墙十字钢板接头相比锁口管接头能较大程度上减少基坑渗漏水，减少基坑开挖风险。 2、对于在基坑侧进行河流导改，采用临时钢筋混凝土箱涵，可靠度更高。 3、复杂条件的异形超深基坑，钢筋混凝土支撑不宜少于2道。,复杂环境典型案例2：地铁2号线振宁路站（一级风险源）,

22、边界条件特点： 1、本站全长439.7 m，基坑开挖深度为16.6m。周边建筑物距车站主体基坑距离均大于2倍基坑深度。 2、沿道路分布大量管线，且距基坑较近。 3、导改后的车道距车站围护最小净距1.0m。,复杂环境典型案例5：地铁2号线振宁路站,主要工程风险源 1、本场区场地浅表层为厚12m的填土，其下为厚度约1420m左右的粉土和粉砂层。基坑开挖范围内多为砂性地层。坑底所处为淤泥质粘土层。 2、紧邻市政道路及管线。,复杂环境典型案例5：地铁2号线振宁路站,针对风险应对设计方案 1、基坑800mm连续墙+5道内支撑（第一道为砼支撑）。 2、为确保连续墙成槽质量，采用轻型井点降水。 3、连续墙墙

23、幅间采用锁口管+3根旋喷桩止水。,复杂环境典型案例2：地铁2号线振宁路站,实施效果及案例总结 1、实施过程中，总体效果良好。但局部仍出现了几起连续墙渗漏水事件。左图为基坑渗漏水引起的地面塌陷。 2、对比1、2、4号线工程实践，开挖范围为粉砂性地层的深基坑，连续墙接头采用工字钢结构（或十字钢板接头）止水效果要优于锁口管+旋喷桩止水方案。,一、土方开挖新思路简介,方案：土体-泥浆 1、软土地区深基坑，在基坑封闭的情况下，采用搅拌设备，将土方搅拌成泥浆。利用管道将土方泵送至坑外。如靠近河道可直接采用船舶运输土方。 2、优点：可较大程度提高挖土效率，降低土方开挖风险。 3、缺点：需处理好泥浆的排放，防

24、止对环境产生污染。,新思路,基坑开挖风险处理措施,（1）透水地层：基坑开挖范围内主要为砂质粉土、粉土、粉砂、土体渗透性较大，容易造成基坑围护接缝漏水漏砂、引起管涌和地面沉降。 处理措施：推荐采用工字或十字钢板刚性接头作为地下连续墙接头。有条件的车站可适当考虑坑外降水。 （2）管线保护：基坑开挖过程中，由于基坑变形可能较大，导致管线破坏，使管线无法正常使用。这种情况危害性较大，对市民的生产生活有较大影响，存在一定的社会不稳定因素。 处理措施：了解基坑周围地下管线分布情况及其详细信息，确定各条管线保护标准，采用适当的监测方案和手段，当管线实测变形超过容许变形值时，采用适当的施工措施进行补救，确保地

25、下管线的安全。,基坑开挖风险处理措施,（3）建筑物保护： 围护结构施工产生的土体损失引起的相邻地面隆起或沉降； 长时间、大幅度降水引起地面沉降，导致临近建筑物及地下管线的变形开裂； 围护结构接缝漏水漏砂，使周边水土流失，引起地表沉降和建筑物变形； 基坑开挖时产生的不平衡力，导致围护变形，影响周边建构筑物。 处理措施： 地下墙施工前预降水，提高土体强度；地墙成槽过程中，应适当提高泥浆液页面高度，调整泥浆配比；同时适当缩短地墙单幅槽宽，已减小槽壁坍塌的可能性，并加快单幅槽段施工速度。 井点降水系统应尽量远离保护对象，尤其是砖混结构的民房，相距较远时，应采取适当布置方式减少降水深度；降水井施工时，应避免采用可能危害周边环境的工法。 遵循“先撑后挖、及时支撑、分层开挖、严禁超挖”的原则确定建筑物的保护标准，加强现场监测。,谢 谢 ！,