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

《超大直徑圓形深基坑無支撐施工工法》是龍元建設集團股份有限公司、中廈建設集團有限公司完成的建築類施工工法；作者分別是向海靜、王德華、羅玲麗、辛宇、慕翔；適用範圍是超大、超深、採用地下連續牆圍護或由鑽孔灌注樁排樁和樁後阻水帷幕的組成圍護的基坑開挖，以及超大直徑圓形無支撐深基坑的開挖。

《超大直徑圓形深基坑無支撐施工工法》主要的工法特點是：形圍護體系對基坑變形的控制有效；不設支撐，根據18米挖深僅設定4道混凝土環梁，降低了工程造價；採用島式開挖方式；採用坑外承壓水降水和坑內疏乾井降水。

2009年10月19日，《超大直徑圓形深基坑無支撐施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2007-2008年度國家一級工法。

基本介紹

  • 中文名：超大直徑圓形深基坑無支撐施工工法
  • 工法編號： GJYJGF006-2008
  • 完成單位： 龍元建設集團股份有限公司、中廈建設集團有限公司
  • 主要完成人： 向海靜、王德華、羅玲麗、辛宇、慕翔
  • 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
  • 主要榮譽：國家一級工法（2007-2008年度）
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,施工工藝,材料設備,質量控制,安全措施,環保措施,效益分析,套用實例,榮譽表彰,

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：
正圓形地下連續牆築成的圍護結構，具有整體剛度強、受力性能大、徑向變形小的特點，在地質條件差、周邊環境複雜的超大、超深基坑的開挖工程中，是一種理想的地下空間結構型式。小直徑（30米以下）的圍護結構，在隧道工作井、大型鋼廠的設備基礎等深基礎開挖中已得到廣泛套用，但是，在101層主塔樓18~25米開挖深度的基坑，採用100米超大直徑正圓形圍護結構、運用無支撐開挖的施工工藝，在中國國內尚屬首次。《超大直徑圓形深基坑無支撐施工工法》採用“超深正圓形地下連續牆圍護，分層、對稱、限時、島式開挖，科學降水技術以及信息化管理”等綜合施工技術，於2005年3月成功完成了上海環球金融中心塔樓深基坑的開挖。

工法特點

《超大直徑圓形深基坑無支撐施工工法》的工法特點是：
一、圓形圍護體系對基坑變形的控制有效，正圓形地下連續牆的圓拱效應，能充分發揮混凝土材料的抗壓性能，圍護結構剛度大、變形小。
二、與常規圍護結構設有內支撐（一般為雙向對撐）相比，由於該工法不設支撐，根據18米挖深僅設定4道混凝土環梁，工程造價降低。
三、圓形無支撐深基坑開挖施工採用島式開挖方式，在坑周邊對稱位置布置4個垂直出土工作平台（鋼棧橋），土方開挖遵循“時空效應的原理”，分層、對稱、限時的挖土方式，實現了正圓形圍護結構的受力平衡、結構穩定，縮短了施工周期。
四、電梯井深坑開挖深度達到25.8米，採用新增大直徑灌注樁和工程樁共同組成局部的圍護結構，並加設一道鋼支撐，結合有效的承壓水的降水減壓措施，代替常規的坑底封底加固措施，減小了施工難度，又降低了工程造價，縮短了施工周期。
五、該工法採用坑外承壓水降水和坑內疏乾井降水，根據嚴格的監測和信息化數據，控制井群的有效運行，隨時調整降水水量，不僅提供了土方開挖的土體乾爽、有效控制了地下承壓水對承壓水電梯井深坑開挖的影響，特別是，該工程的基坑降水實踐，提供了完整的深基坑開挖中的複雜的降水技術和措施，控制了超深基坑施工對周圍環境的影響。

操作原理

適用範圍

《超大直徑圓形深基坑無支撐施工工法》的適用範圍是：
該工法適用於超大、超深、採用地下連續牆圍護或由鑽孔灌注樁排樁和樁後阻水帷幕的組成圍護的基坑開挖，以及適用於超大直徑圓形無支撐深基坑的開挖。
該工法對城市繁華地區周邊建築、道路、管線環境條件複雜、地質條件差、地下水位高的超深基礎的施工，有指導意義。
該工法在上海浦東超高層密集、地基軟弱的環境下，成功套用於環球金融大廈101層主塔樓超深基坑的開挖，截至2007年，該工法已經在一批深基礎工程中得到了套用。

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：
採用嚴格的測量定位技術，測定圓形地牆的成槽位置，以導牆的精確來保證圓形地下連續牆徑向50米誤差小於1厘米。
嚴格施工工序，控制和保證地牆成槽和施工質量，形成正圓形的地下連續牆圍護體，並進行坑底加固（軟弱地基必須採取）。
進行抽水試驗、承壓井降水流量計算和基坑底板穩定性分析，進行充分的坑內降水和有控制的承壓水降水，保證土體乾爽，提高土體的穩定性。
實施“時空效應原理”：土體開挖採用，平面分段、對稱、限時開挖，立面分層、島式開挖，圓形環梁對稱澆搗、及時、對稱澆築環梁，成圈後，待環梁成圈且養護達到設計強度80%後，再分層對稱開挖下層土體，以此程式，開挖至設計標高。
實行全過程信息化管理，進行全方位的沉降、位移和水位監測，指導降水井群的運行和土方開挖的速度和方法。

施工工藝

  • 工藝流程
《超大直徑圓形深基坑無支撐施工工法》的工藝流程見圖1。
超大直徑圓形深基坑無支撐施工工法
圖1 工藝流程圖
  • 操作要點
《超大直徑圓形深基坑無支撐施工工法》的操作要點如下：
一、地下牆施工要點
由於是正圓形地下牆圍護結構，在地下牆施工與常規地下牆施工基本相同的原則下，以下關鍵工序需採取更精細更嚴格的施工技術保證措施，才能確保地下牆質量，才能保證超大直徑薄壁地下連續牆圓拱效應的正常發揮。
1.導牆
（1）由於基坑是由正多邊形構成的圓形圍護結構，要充分表現出其圓形結構的空間受力特點，地下牆的同心圓精度控制要求較高。導牆是地下牆施工質量控制的基準，因此，只有控制好導牆施工精度，才能保證地下牆的施工精度。
（2）在導牆施工放樣中，建立以基坑圓心為極坐標測量系統，使用紅外線全站儀，每隔1.0米設定圓弧控制點，導牆的內圓半徑實際偏差控制在±0.5厘米以內，以此確保地下牆同心圓精度控制。
（3）導牆深度2.3米，施工時採用30厘米鋼模拼裝，導牆垂直度控制比常規要求高，垂直度控制1/400，以此確保34米地下牆施工的垂直度和同心圓精度。
2.泥漿控制與管理
（1）泥漿配比及新漿指標為滿足地下牆成槽穿過“鐵板沙”時的槽壁穩定，泥漿材料選用優質膨潤土，各造漿材料所占比例為：膨潤土為9%~10%，純鹼為0.3%~0.35%，新漿的主要性能要求為：相對密度1.05~1.15千克/立方厘米，黏度25~30s，泥皮厚度1~2毫米，失水量30毫升/30分鐘，pH值7~9。
（2）泥漿循環管理
循環泥漿的質量控制是地下連續牆施工質量的關鍵一環，施工前儲備不低於單元槽段體積的1.5~2倍的泥漿量，施工過程中跟蹤檢查泥漿的各項指標，保證泥漿各項指標處於最佳狀態。
在成槽過程中測試送漿口、中部，底部泥漿指標三次，嚴防指標不合格泥漿進入槽段，確保泥漿液面不低於導牆300毫米，成槽結束後，對槽底往上200毫米的泥漿進行取樣檢測，對超出指標的泥漿立即置換，並及時調整處理。對不合格泥漿採取回收或現場調配等措施進行處理；
適當增大泥漿的循環率，對回收泥漿超過廢漿指標不能再生的泥漿，即當泥漿相對密度>1.3千克/立方厘米，黏度>30s，泥皮厚度>3毫米，失水量>30毫升/30分鐘，pH值>10的泥漿廢棄。
3.成槽設備和精度控制
上海地區25米以下為粉細砂，針對硬土層成槽時先採用全導桿式成槽機挖至25米，有利於垂直度的控制，再採用利勃海爾成槽機開挖至設計標高。利勃海爾的成槽機可以在標準貫人度達100擊的弱風化岩中成槽，在±4°範圍內有強力糾偏功能，而且由於強力糾偏裝置的作用，地下連續牆的垂直度控制良好。該成槽機也適合各種超深地下牆成槽施工。
4.成槽施工
（1）槽段劃分
導牆製作完畢後，通過坐標點來控制槽段尺寸，由專人用油漆塗於導牆頂面，並標明鎖口管的邊緣位置，二種標誌不能混用，槽段中心線為紅三角，鎖口管邊緣為直線，並在牆頂面註明槽段編號，派專人覆核。
（2）成槽機垂直度控制
地下連續牆的垂直度應滿足規範要求，成槽過程中，利用成槽機上的垂直度儀表及自動糾偏裝置來保證成槽垂直度。
（3）成槽挖土順序
根據每個槽段的寬度尺寸，決定挖槽的幅數和次序，對標準槽段，採用先兩邊後中間的順序成槽。對轉角槽段應視場地情況，槽段翼緣的長度再行合理決定施工順序，同時需要合理安排出土車輛的行駛線路以提高工效。
（4）成槽挖土
成槽過程中，機械停留處，需鋪設鋼板，抓鬥入槽、出槽應慢速穩當，特別是剛開始成槽時，抓鬥一定要保持垂直，並與導牆平行，遇到偏差應及時予以糾正，以使槽壁的軌跡達到最佳。根據成槽機儀表及實測的垂直度情況及時糾偏，從而可合理控制向下的垂直度，在抓土時在附近將導牆內側填實，避免施工槽段內的泥漿受到污染。
（5）槽深測量及控制
槽深採用標定好的測繩測量，每幅槽段根據寬度在左、中、右測3點，同時根據導牆實際標高控制挖槽的深度，以保證地牆的設計深度，嚴禁少挖和過量超挖。
5.清基及接頭處理
成槽完畢後，先採用抓鬥在基槽底部清除沉渣，並在頂部及時補漿的方法。經反覆抓結合循環法置換泥漿及排除沉渣，當槽段泥漿相對密度≤1.15，沉渣厚度≤100毫米即可結束清基。
為提高接頭處的抗滲及抗剪性能，對地牆雌雄頭連線處，用外形與雌槽相吻合的接頭刷，緊貼接頭面，上下反覆刷動，去除形成的泥皮以保證相鄰槽段在澆築後接頭混凝土密實、不滲漏。
在地下連續牆成槽完畢，在下鎖口管、鋼筋籠、下導管的過程中，會產生一些沉渣，將影響以後地下牆的承載力並增大沉降量，所以槽底沉渣應進行二次清槽處理，是重要的。
6.鎖口管的吊放及提拔
（1）槽段清基合格後，立刻吊放鎖口管，採用履帶吊分節吊放和拼裝，並垂直插入槽內，鎖口管的中心應與設計中心線相吻合。安裝時，鎖口管底部與槽底相密貼，以防止混凝土倒灌，上連線埠與導牆面用木塊卡牢，防止傾斜。吊放時，應在其外側塗刷潤滑劑，以便於提拔鎖口管。為防止成槽時超挖而引起的鎖口管的側向位移（澆混凝土時），鎖口管就位正確後還需檢查與土壁側面接觸處的空隙，如發現後立即予以填實，從而確保相鄰槽段的順利施工。
（2）鎖口管提拔與混凝土澆築相結合，混凝土澆築記錄作為提拔鎖口管時間的控制依據，根據水下混凝土凝固速度的規律及施工實踐，拆第一節導管後4小時左右開始用頂升架拔動。以後每隔15分鐘提升一次，其幅度不宜大於100毫米，待混凝土澆築結束後6~8小時，即混凝土完全達到初凝後，將鎖口管依次逐節全部拔出並及時清潔和疏通工作。
二、基坑降水
對基坑工程產生影響的承壓含水層有微承壓水層和第Ⅰ、第Ⅱ承壓水層。微承壓水層主要第⑤砂質粉土層；承壓水層主要是第⑦粉細砂層和第⑨中粗砂層，層厚一般在10~22米，水頭達3~10米，承壓水埋較深水力補給豐富，速度快，該工程基坑的開挖涉及承壓水的影響，必須進行承壓水降水。承壓水降水過程對環境安全的影響非常大，要防止由於抽取承壓水造成不良的影響。因此降水成功與否將成為整個基坑開挖能否成功的關鍵。
1.抽水試驗
基坑降水前，事先必須進行抽水試驗，具體抽水試驗的目的：
（1）為了更準確掌握地下水水力參數、滲透速度以及降水運行計算的水文數據。
（2）確定承壓含水層的水位和水力參數，單井出水量及水層水位下降的規律。
（3）確定降水方案；確定降水井的數量和布置位置。
（4）預先計算深井降水對周邊建築物、地面沉降可能引起的影響。
（5）為降水井的施工提供必要的控制參數。
2.基坑底板穩定性分析
由於基坑開挖較深，場區承壓含水層頂板與基坑底板之間土層厚度較小，故應對基坑底板進行穩定性分析，以防止承壓水突涌的危險現象。計算公式如下：
。
式中F——安全係數（取1.1）；hs——基坑底板至承壓含水層頂板距離（米）；hw——承壓含水層頂板以上的水頭高度值（米）；γs——基坑底板至承壓含水層頂板之間的土的平均容重；rs——水的容重（千牛/立方米）。
根據勘察報告，從最不利的角度考慮，選取承壓含水層頂板埋深。根據抽水試驗勘察資料，選取承壓含水層水頭埋深。按上述公式進行底板穩定性分析，確定需降低承壓水頭高度，以滿足底板穩定性要求。
3.承壓井降水流量計算
因承壓含水層在基坑坑底以下，承壓水水頭高，水壓大，是基坑底產生“突涌”的隱患。為了降低承壓含水層水頭，確保基坑開挖施工順利進行，須進行承壓井降水流量計算。公式如下：
。
式中s——水位降（米）；T——導水係數（平方米/天）；
；S——儲水係數；B——越流因素；r——抽水井至任意點距離（米）；ti——第i階梯出現到計算時刻的時間；n——井數；M——含水層厚度（米）；Qi——第i井的流量，（立方米/天）；Kz——垂直滲透係數（米/天）；Kr——水平滲透係數（米/天）；L——抽水井過濾器下端至含水層頂板距離（米）；L1——觀察孔過濾器下端至含水層頂板距離（米）；d——抽水井過濾器上端至含水層頂板距離（米）；d1——察孔過濾器上端至含水層頂板距離（米）。
通過計算，確定需布置減壓井數量（包括備用井）。
4.承壓水降水
減壓降水是基坑安全開挖的前提，井的數量與承壓水的分布以及水頭降深等因素有關。井點的布置一般以基坑外為主，沿基坑周邊均勻布置，同時在坑內外均布置承壓水觀測井。
因減壓井抽水需持續到地下建築物的重量足以滿足基坑底板穩定性要求後才能停止抽水，並考慮到基坑無內支撐，無法固定減壓井，綜合考慮井點保護、封堵井點等因素，故將減壓井布置在坑外，沿地下連續牆外圍均勻布設。另外，應布設坑外觀測井及坑內觀測井。坑外布設分層沉降觀測井和孔隙水壓力孔。
坑外布設承壓降水井對於圓形超深基坑是一種理想的解決基坑開挖中承壓水問題的一種有效措施。
5.坑內疏乾井降水
坑內的土體乾燥通過設定疏乾井降水，排除對基坑有影響的淤泥層及其以上各土層內的潛水，為基坑土方開挖和結構施工創造良好的條件。根據地質報告和抽水試驗數據，計算確定疏乾井的數量和抽水設備的平面布置。在規範每200平方米布一口井的原則下作出合理的調整。由於圓形基坑內無支撐，土方開挖時的井管的保護也重要。
6.降水井管施工
該工程基坑大、深度深，水位降幅大，抽出的水流量多，勢必對周邊環境影響大，必須嚴格井管的施工質量，抽水井開孔、終孔直徑一般為650毫米，井管為273毫米的鋼質焊縫管。控制濾網的質量和含砂或含泥量，含砂量必須控制在1/100000之內。
7.降水運行
（1）根據理論計算並結合抽水試驗，確定開始啟動和關閉降水井的時間，並按照承壓水水頭與實際土方開挖面標高控制線，編制承壓水水頭與實際土方開挖面標高控制曲線圖，做到信息化施工。
（2）為減小對周圍環境的影響，可隨著開挖深度的增加逐步降低承壓水水頭，施工應根據不同的開挖深度，動態控制降低承壓水水頭，按照土方開挖進度控制承壓水水頭，在保證不發生突涌危險的前提下儘量少抽承壓水。
（3）由於基坑內土方分層開挖，通過抗突涌計算，承壓水水頭的降深也是按照每層挖土標高控制進行；為使基坑開挖始終處於受控狀態下進行，降水運行將實施全天候24小時現場值班制度，按規定表式做。好各項抽水記錄，及時匯總和分析，以便隨時掌握水頭變化動態，指導降水運行，保證承壓水水頭控制在土方開挖面下1.0~2.0米，並將實測值與理論計算值進行對比分析，確保基坑在降水方面的安全要求。
（4）承壓水降水過程中，降水安全必須有雙路電源保證。
超大直徑圓形深基坑無支撐施工工法
圖2 減壓降水水位曲線
三、棧橋施工
圓形圍護結構對周邊不均勻堆載控制極其嚴格，尤其是超大直徑的圓形無支撐圍護結構，對不均勻堆載非常敏感，通過在基坑四周設四個獨立的挖土平台，挖土平台互成90°，通過挖土平台將基坑內的土方垂直運輸至基坑外。所謂獨立挖土平台就是在平台下通過鑽孔灌注樁或樁十鋼格構柱的承重體系，使挖土平台與圍護結構完全脫開，防止對圓形圍護結構產生豎向或水平荷載，影響基坑的安全。
四個獨立的鋼筋混凝土挖土平台，平台長20米，寬6.5米，平台下採用獨立的承重體系（前後各四根樁基立柱）與圍護體系分開。平台像碼頭一樣伸人基坑，挖土平台設計承載能力一般要求大於55噸，挖土平台支撐骨架為Φ800鑽孔灌注樁加鋼格構柱，用H形鋼作連繫鋼樑。鑽孔灌注樁直徑不小於600毫米，一般在Φ600~Φ800，在開挖前施工完畢並達到強度。平台上可停放履帶吊抓鬥、大型汽車吊、挖土機械。
超大直徑圓形深基坑無支撐施工工法
圖5 挖土平台與圍護地牆分離的結構剖面圖
四、環梁施工
超大直徑圓形薄壁圍護結構通過設定鋼筋混凝土環梁，主要目的就是協調結構內力和變形作用，使圓形結構受力趨於合理。
1.鋼筋混凝土環梁的同心圓精度控制要求較高，同一平面內標高偏差不得大於±50毫米，同心度偏差不大於±20厘米，環梁的內圓半徑實際偏差控制在±2.0厘米以內。
2.鋼筋混凝土環梁隨著基坑土方分區對稱開挖，對稱澆築。
3.保持圓心點的垂直連續性，按挖土進程圓心點（鋼管樁）每挖深5~6米割除一次，割除前在圍檁架設兩台經緯儀與圓心點呈90°，後視圓心點並在延伸方向上做點，鋼管樁割除後馬上復原圓心點，保持圓心點的垂直度不變。
4.對圍檁的距離控制儘可能用圓心點直視全站儀放點。
5.當圓心點不能直視圍檁時採用坐標放控制點和及坐標放樣。
6.控制點每2.0米一個，主控點每50米一個，兩主控點所放點需重合2米以上，以便校核，該方法可有效放點，保證放點精度，但無法用儀器覆核模板上口尺寸，改為用錘球丈量上下口距離，保持垂直，在錘球丈量時應每2米一點，且在控制點處。
7.將水準控制點在施工前放置頂圈樑處，視施工需要設若干點垂直傳遞用長鋼尺，頂圈樑及第一道圍檁設外挑水準點，以便丈量標高。如圖6、圖7所示。
五、基坑開挖
1.該工法100米超大直徑圓形無支撐基坑“採用島式挖土”，土方開挖嚴格遵守“分層、對稱、限時、先撐後挖、島式開挖”的方法，將基坑開挖造成周圍設施的變形控制在允許的範圍內。
2.為控制基坑變形以及圓形基坑均勻受力，土方採用分層開挖，從立面上看，以鋼筋混凝土環梁底標高為分界面進行分層，每層又分兩次開挖，即基坑周邊開槽和中心島挖土，中心島挖土需在環梁澆搗成圈後進行。
3.基坑周邊土體開挖時，將圓形基坑分4段，每段2次對稱開挖，環梁混凝土也分4段2次對稱澆築（既1區與3區同時進行，2區與4區同時進行）。
4.分段、對稱分層開挖基坑周邊土方時，為使基坑受力均衡，要求離地下牆15.0米範圍內相臨段土方高差不得大於1.5米。
5.基坑中心島土體待鋼筋混凝土環箍封閉後強度達到80%後再開挖。每次開挖中心島土體時，中心島對稱劃分4塊，對稱分層開挖，為使基坑受力均衡，要求相臨段土方高差不得大於2.0米。見圖8、圖9、圖10。
6.坑底應保留300毫米厚基土，採用人工挖除整平，並防止坑底土擾動。混凝土墊層應隨挖隨澆，即墊層必須在見底後24小時內澆築完成。待混凝土達到一定強度後再進行樁頭鑿除和鋼筋綁紮工作，以減少基坑暴露時間和牆體變位。
7.施工機械不得直接在圍護、支撐上進行挖土操作。嚴禁挖土機械碰撞圍護牆、工程樁、支撐、立柱和井點。挖土時宜先掏空立柱四周，避免立柱承受不均勻的側向土壓。
8.基坑邊嚴禁大量堆載，地面超載應控制在20千牛/平方米以內，並嚴格控制不均勻堆載。機械進出口通道應鋪設路基箱擴散壓力。
9.中心島部位土方也布設4台挖機從基坑中心向四周翻土，土方翻至挖土平台周邊後通過長臂挖機（9~18米）裝車外運。每層土層開挖也按此原則施工。6~8台0.8立方米挖機水平短駁運土到挖土平，然後用4台長臂挖機（9~18米）裝車外運。
10.電梯井深坑開挖，電梯井深坑通常位於基坑中部，為不規則形狀的坑中坑形式。考慮到長期的疏乾降水和減壓降水對土體起到很好的固結作用，該位置可採用工程樁和新增大直徑灌注樁加一道剛支撐的組合圍護結構，結合控制性降水減壓措施，可以代替常規的坑底封底加固措施，減小了施工難度，並可以地降低工程造價，縮短施工周期。
六、深基坑信息化監測
深基坑工程施工全過程中進行信息化施工監測，有利於實時掌握圍護結構及周圍環境的動態變化，控制性地提供有關變形的範圍、最大值及發展或收斂方向，儘早發現異常情況並及時處理解決，實現信息化施工管理，消除施工過程中可能出現的隱患，確保基坑工程的安全和質量，對基坑周邊的環境進行有效的保護。
1.首先根據2007年前已執行的規範提出的基坑變形的設計和監測控制值，結合工程周邊環境條件和設計要求，提出基坑報警控制值。
2.為了保證測量精度，基坑開挖前測讀兩次初始數據。對於臨近管線與建（構）築物的監測從連續牆開始成槽即開始。
3.圍護結構施工期間、基坑開挖期間一般每天觀測一次，底板澆好改為一周測量一次，直至結束。
4.當觀測值相對穩定時，適當降低觀測頻率；當達到報警指標或觀測值變化速率加快或出現危險事故徵兆時，加密觀測。
《超大直徑圓形深基坑無支撐施工工法》的勞動力組織如下：
基坑開挖施工一般24小時連續作業，分兩班，按每工作班配置如下（其中降水班組、值班人員滿足要求）：
表1 主要勞動力組織表
序號
工序
司機
起重工
輔助工
木工
鋼筋工
水泥工
電焊工
安全員
施工員
電工
測量
1
挖土
20
8
40
╱
╱
╱
╱
4
4
6
3
2
環梁製作
4
4
30
50
40
20
12

材料設備

《超大直徑圓形深基坑無支撐施工工法》無特別說明的材料，施工主要機具設備見表2。
表2 主要機具設備
序號
設備名稱
數量
單位
規格型號
1
大挖機
台
4
1立方米
2
中挖機
台
6~8
0.8立方米
3
長臂挖機
台
4
9~18米
4
履帶吊抓鬥
台
4
╱
5
工程急修車
輛
1
╱
6
路基箱
塊
100
1.5米×4.0米
7
自卸車
台
90
15~20噸
8
鋼筋加工機械
套
6
GJ-40、UN-100
9
振搗器
只
8~10
╱
10
電焊機
台
6
BS1-330
11
水泵
台
30~45
╱
12
空壓機
台
4
6立方米
13
柴油發電機
台
2
150千瓦
14
全站儀
台
4
╱

質量控制

《超大直徑圓形深基坑無支撐施工工法》的質量控制要求如下：
一、施工及驗收規範
1.《建築地基基礎施工質量驗收規範》GB50202一2002；
2.《混凝土結構工程施工質量驗收規範》GB50204一2002；
3.《建築地基基礎設計規範》GB5007一2002；
4.《供水水文地質勘察規範》GB50027一2001；
5.《供水管井技術規範》GB50296；
6.《地基基礎設計規範》（上海市標準）DGJ08-11-1999；
7.《建築工程施工質量驗收統一標準》GB50300一2001；
8.《地基處理技術規範》DBJ08-40-94；
9.《地下防水工程質量驗收規範》GB50208一2002；
10.《建築基坑支護技術規程》JGJ120一99；
11.《工程測量規範》GB50026；
12.《上海市地基基礎設計規範》DGJ08-11-1999；
13.《上海市基坑工程設計規程》DBJ08-61-97；
14.《上海市基坑工程施工監測規程》DG/TJ08-2001-2006。
二、施工中的質量控制
1.施工前針對該工程的特點對操作人員進行交底，以便在施工中加強責任心。
2.各工序間的銜接要迅速，嚴禁出現兩道工序間隔時間過長的現象。
3.導牆施工採用全站儀每隔1.0米設定控制點，控制導牆同心度，導牆的內圓半徑實際偏差控制在±1.0厘米以內。導牆深度不小於2米，垂直度控制小於1/400，以滿足設計要求的精度，為下一步地下牆同心圓精度控制創造良好的條件。
4.地下牆施工中應檢查成槽的垂直度、槽底的淤積物厚度、泥漿相對密度、鋼筋籠尺寸、澆築導管位置、混凝土上升速度、澆築面標高、地下牆連線面的清洗程度、商品混凝土的坍落度、鎖口管或接頭箱的拔出時間及速度等，使其符合規範要求。
5.降水施工前，應對基坑底板穩定性進行分析以及水文地質計算，通過深井泵抽水試驗與深井降水設計合理布置管井數量、位置及深度。
6.降水運行應在坑底以下土層重力與結構重量之和足以平衡承壓水的頂托力時，才具備停止降水的條件。
7.降水結束後應及時採取封井措施。
8.土方開挖嚴格遵守“時空效應”原則，先撐後挖、分層、限時、對稱、島式開挖。
9.基坑從平面上分四區塊對稱分層開挖，對稱澆築混凝土環梁，要求相鄰區域在離地下牆15.0米範圍內高差不得大於1.5米，其他控制在2.0米左右，以確保基坑受力均衡。
10.土方開挖時先按1:1.5放坡對稱開挖基坑周邊土體，對稱澆搗混凝土環箍，基坑中心島土體待混凝土環箍封閉強度達到80%後方可開挖。
11.環梁施工時，先澆築100毫米厚素混凝土墊層，採用全站儀每隔2.0米設定控制點。同一平面內標高偏差不得大於±50毫米，同心度偏差不得大於+20毫米。
12.基坑施工過程中進行信息化監測，確保基坑工程的安全和質量，對基坑周邊的環境進行有效的保護。

安全措施

採用《超大直徑圓形深基坑無支撐施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：
一、安全員、開機人員等特殊工種必須持證上崗，杜絕無證操作。
二、對調製水泥漿的施工人員應戴好防護眼鏡，避免水泥傷害眼睛。
三、開工前對設備安全防護裝置、臨時設施、電纜、電器、圍欄及生活設施進行全面的檢查驗收，使前期準備工作為安全提供可靠的物質保證。
四、夜間施工有足夠的照明，並嚴格控制噪聲源。
五、施工期間對生活、開挖泥土垃圾分別堆放，並及時外運。
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案。

環保措施

《超大直徑圓形深基坑無支撐施工工法》的環保措施如下：
為了減少或避免施工對環境的影響，以及極端氣象條件可能對周圍環境產生重大影響的環境因素，執行“以防為主、防治結合”的方針。
一、對進出場道路，不亂挖亂棄，旱季注重道路灑水養護，降低粉塵對環境的污染，雨季做好溝渠疏通，防止對道路造成污染。
二、減少煙塵、粉塵污染。
三、施工垃圾搭設封閉式臨時專用垃圾道或採用容器吊運，嚴禁隨意凌空拋散，垃圾及時清運，適量灑水。
四、水泥等粉細散裝材料，採取室內（或封閉）存放嚴密遮蓋，卸運時採取有效措施，減少揚塵。
五、現場的臨時道路地面做硬化處理，防止道路揚塵。
六、施工期間的施工排水系統的建立與日常維護，雨期和汛期的強排水措施須經過沉澱後方可排人就近市政雨水窨井內，並制定措施方案（包括設定沉澱池），確保排水通暢。
七、設專人負責，保證施工區排水溝的暢通，施工區域無積水，保證施工區道路暢通。
八、安排專職清潔工，建立“文明清潔崗”制度，保證施工區、生活區的清潔工作。
九、污水排入化糞池，浴室淋浴設施，保持清潔，排水暢通，有專人管理。

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》採用平面分塊、分段、對稱開挖，立面分層分次，圓形圍護體系對基坑變形的控制表現好，圓拱效應作用下的圍護結構能充分發揮混凝土材料的抗壓性能，圍護結構變形小，是一種地下空間圍護形式。
二、工程造價低。與常規帶有內支撐的圍護體系結構相比，由於不設支撐，僅支撐一項節省造價約1200萬元，比常規基坑圍護方案節省造價35%左右。
三、施工周期短。由於減少坑內支撐的施工工作量，該工法的實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，由於利用降水效果，提高了土體的固結，節省了常規的坑底封閉加固措施，圍護結構也採用少量增加鑽孔灌注樁，與工程樁共同形成圍護體，6米深度的開挖，僅設一道鋼支撐，滿足了坑中坑的土方開挖，此項措施，節約成本將近250萬元。
註：施工費用以2007-2008年施工材料價格計算

套用實例

《超大直徑圓形深基坑無支撐施工工法》的套用實例如下：
上海環球金融中心塔樓地上101層，地下室3層，2003年12月，龍元建設集團股份有限公司、中廈建設集團有限公司承擔塔樓深基坑工程的施工任務。
基坑採用1000毫米厚地下牆圍護結構，牆深34~36米，基坑開挖深度18.35米，電梯井開挖深度達25.89米，基坑面積7855平方米，為了降低工程造價和滿足核心筒剪力牆整體建造要求和進度要求，採用100米超大直徑圓形薄壁地下連續牆圓形圍護結構。周邊環境複雜，有運營的捷運2號線及銀城東路立交，地下管線縱橫密布。施工採用平面分塊、分段、對稱均勻開挖，立面分層分次、先四周后中間，並設有獨立棧橋出土的方法使圓形圍護結構均勻承受土壓力，充分發揮圓拱效應下整體剛度大，徑向變形小的特點，基坑開挖開挖後牆體最大變形30.1毫米，與設計計算變形值30毫米基本接近，周邊建（構）築物、地下管線均控制在報警值以內。周圍建築物及管線正常，基坑總體變形控制良好。
浦鋼搬遷是為迎接2010年世博會動遷工程之一，是上海市“十一五”重點工程建設項目。旋流池基坑平面呈筒狀，直徑為65米，開挖深度23.5米，採用厚1.0米的地下連續牆圍護結構，地下牆牆深34.20米，周邊環境複雜，採用圓形無支撐開挖，深基坑開挖後，牆體變形僅1.2厘米，周邊建築物和管線安全的變形控制均在安全的範圍內，未出現任何異常。
2006年4月，永嘉路46地塊辦公樓工程，地下二層，開挖深度為10~15米，基坑呈圓形，直徑約60米。基坑採用800毫米厚地下連續牆圍護結構，基坑周圍環境比較複雜，套用上海環球金融中心工程的施工經驗，採用該工法進行施工，完成了基坑開挖和基礎施工。基坑開挖後，地下牆最大位移僅10毫米，周邊建築物和管線均在設計允許範圍以內，保證了工期。

榮譽表彰

2009年10月19日，中華人民共和國住房和城鄉建設部以“建質[2009]162號”檔案發布《關於公布2007-2008年度國家級工法的通知》，《超大直徑圓形深基坑無支撐施工工法》被評定為2007-2008年度國家一級工法。

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