20 世紀(jì) 90 年代以來,在我國改革開放和國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速增長的形勢下,全國工程建設(shè)亦突飛猛進(jìn),高層建筑如雨后春筍般迅速發(fā)展,推動了建筑科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和施工技術(shù)、施工機(jī)械和建筑材料的更新與發(fā)展 為了保證建筑物的穩(wěn)定性,建筑基礎(chǔ)都必須滿足地下埋深嵌固的要求 建筑高度越高,其埋置深度也就越深,對深基坑工程的支護(hù)要求越來越高,隨之出現(xiàn)的理由也越來越多,這給建筑施工,特別是城市中心區(qū)的建筑施工帶來了很大的困難。
1.深基坑工程的特點(diǎn)
1.1 具有很強(qiáng)的個性
巖土工程區(qū)域性強(qiáng),巖土工程中的深基坑工程區(qū)域性更強(qiáng)。如黃土地基、砂土地基 軟粘土地基等工程。地質(zhì)和水文地質(zhì)條件不同的地基中,基坑工程差異性很大,即使是同一城市不同區(qū)域基坑工程也有差異正 是由于巖土性質(zhì)千變?nèi)f化,地層埋藏條件和水文地質(zhì)條件的復(fù)雜性、不均勻性,往往造成勘察所得到的數(shù)據(jù)離散性很大,難以代表土層的總體情況,且度較低。因此,深基坑開挖需要因地制宜,具體理由具體分析,而不能簡單地照搬外地的經(jīng)驗(yàn)。深基坑工程不僅與當(dāng)?shù)氐墓こ痰刭|(zhì)和水文地質(zhì)條件有關(guān),還與基坑相鄰建筑物、構(gòu)筑物及市政地下管網(wǎng)的位置。抵御變形的能力、重要性以及周圍場地條件有關(guān)。因此,對深基坑工程進(jìn)行分類,對支護(hù)結(jié)構(gòu)允許變形規(guī)定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)是比較困難的,應(yīng)結(jié)合地區(qū)具體情況具體運(yùn)用。
1.2 綜合性強(qiáng)
深基坑工程是巖土工程、結(jié)構(gòu)工程及施工技術(shù)相互交叉的學(xué)科,是多種復(fù)雜因素相互影響的系統(tǒng)工程。另外, 深基坑工程涉及土力學(xué)中強(qiáng)度( 或稱穩(wěn)定) 變形和滲流三個基本課題,且三者相互融溶, 因此需要進(jìn)行綜合處理 有的基坑工程土壓力引起支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性理由是基坑工程的主要矛盾; 有的工程中滲流引起土的破壞是其主要矛盾, 有的基坑周圍地面變形是其主要矛盾。因此,基坑工程是一種綜合性很強(qiáng)的工程技術(shù)課題, 需綜合分析處理。
1.3 時空效應(yīng)強(qiáng)
深基坑的深度和平面形狀,對深基坑的穩(wěn)定性和變形有較大影響。在深基坑設(shè)計(jì)中,要注意深基坑工程的空間效應(yīng)、土體蠕變體,特別是軟粘土具有較強(qiáng)的蠕變性。作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的土壓力隨時間而變化,蠕變將使土體強(qiáng)度降低,使土坡穩(wěn)定性減小,故基坑開挖時應(yīng)注意其時空效應(yīng)。
1.4 環(huán)境效應(yīng)強(qiáng)
深基坑工程的土方開挖,必將引起周圍地基中地下水位變化和應(yīng)力場的轉(zhuǎn)變, 導(dǎo)致周圍地基土體的變形,對相鄰建筑物 構(gòu)筑物及市政地下管網(wǎng)產(chǎn)生影響。影響嚴(yán)重的將危及相鄰建筑物、構(gòu)筑物及市政地下管網(wǎng)的與正常使用。大量土方運(yùn)輸也對交通產(chǎn)生影響。所以應(yīng)注意其環(huán)境效應(yīng)。
1.5 工程量大及較緊工期
由于深基坑開挖深度一般較大,工程量比淺基坑增加很多,抓緊施工工期,不僅是施工管理上的要求,它對減小基坑變形 基坑周圍環(huán)境的變形具有特別重要的作用。
2.深基坑技術(shù)的發(fā)展趨勢
(1) 基坑向著大深度、大面積方向發(fā)展,周邊環(huán)境更加復(fù)雜,深基坑開挖與支護(hù)的難度愈來愈大。因此,從工期和造價的角度看兩墻合一的逆作法將是今后發(fā)展的主要方向。但逆作法施工受樁承載力的限制很大,采用逆作法時不能采用一柱一樁,而是一柱多樁,增加了成本和施工難度 如何提高單樁承載力, 降低沉降,減少中柱樁( 中間支承柱) ,達(dá)到一柱一樁,使上部結(jié)構(gòu)施工速度可以放開限制,從而加快進(jìn)度,縮短總工期,這將成為今后的研究方向。
( 2) 土釘支護(hù)方案的大量實(shí)施,使得噴射混凝土技術(shù)得以充分運(yùn)用和發(fā)展。為減少噴射混凝土的回彈量以及保護(hù)環(huán)境的需要,濕式噴射混凝土將逐步取代干式噴射混凝土。
( 3) 目前在有支護(hù)的深基坑工程中,基坑開挖大多以人工挖土為主,效率不高,今后必須大力研究開發(fā)小型、靈活、專用的地下挖土機(jī)械,以提高工效,加快施工進(jìn)度,減少時空效應(yīng)的影響。
( 4) 為了減少基坑變形,通過施加預(yù)應(yīng)力的策略制約變形,這將逐步被推廣, 另外采用深層攪拌或注漿技術(shù)對基坑底部或被動區(qū)土體進(jìn)行加固,也將成為制約變形的有效手段被推廣。
( 5) 為減小基坑工程帶來的環(huán)境效應(yīng)(如因降水引起的地面附加沉降) ,或出于保護(hù)地下水資源的需要,有時基坑采用帷幕型式進(jìn)行支護(hù) 除地下連續(xù)墻外,一般采用旋噴樁或深層攪拌樁等工法構(gòu)筑成止水帷幕。目前,有將水利工程中防滲墻的工法引入到基坑工程中的趨勢。
3. 深基坑技術(shù)存在的理由
3.1 噴射混凝土厚度不夠,強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求
目前建筑工程基坑支護(hù)噴射混凝土常用的是干拌法噴射混凝土設(shè)備,其主要特點(diǎn)是設(shè)備簡單、體積小,輸送距離長,速凝劑可在進(jìn)入噴射機(jī)前加入,操作方便,可連續(xù)噴射施工。雖然干噴法設(shè)備操作簡單方便,但由于操作手的水平不同,操作策略和檢查制約等手段不建全,混凝土回彈嚴(yán)重,再加上原材料質(zhì)量制約不嚴(yán)、配料不準(zhǔn)、養(yǎng)護(hù)不到位等因素,往往造成噴后混凝土的厚度不夠、混凝土強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。
3.2 施工過程與設(shè)計(jì)的差異太大
深層攪拌樁的水泥摻量常常不足,影響水泥土的支護(hù)強(qiáng)度。我們發(fā)現(xiàn)同樣做法的支護(hù),發(fā)生水泥土裂縫,有時不是在受力的地段,檢查下來,往往是強(qiáng)度不足。在局部位置地面施工堆載往往大大高于設(shè)計(jì)允許荷載、施工質(zhì)量差與偷工減料有關(guān)的現(xiàn)象也并不少見?;油谕潦侵ёo(hù)受力與變形顯著增加的過程,設(shè)計(jì)中常常對挖土程序有所要求來減少支護(hù)變形,并進(jìn)行圖紙交底,而實(shí)際施工中土方老板往往不顧支護(hù)設(shè)計(jì)要注,搶進(jìn)度,圖局部效益。
3.3設(shè)計(jì)與實(shí)際情況差異較大
深基坑支護(hù)由于其土壓力與傳統(tǒng)理論的擋土墻土壓力有所不同,在目前沒有完善的土壓力理論指導(dǎo)下,通常仍沿用傳統(tǒng)理論計(jì)算,因此有誤差是正常的,許多學(xué)者對此進(jìn)行了許多研究,在傳統(tǒng)理論土壓力計(jì)算的基礎(chǔ)上結(jié)合必要的經(jīng)驗(yàn)修正可以達(dá)到實(shí)用要求。理由是對這樣一個極為復(fù)雜的課題,脫離實(shí)際工程情況,往往會造成過量變形的后果 如某些基坑支護(hù)設(shè)計(jì),不考慮地質(zhì)條件、地面荷載的差異,照搬照套相同坑深的支護(hù)設(shè)計(jì)。必須根據(jù)實(shí)際地面可能發(fā)生的荷載,包括建筑堆載、載重汽車 臨時設(shè)施和附近住宅建筑等的影響,比較正確地估計(jì)支護(hù)結(jié)構(gòu)上的側(cè)壓力。
3.4 工程監(jiān)理不到位
按規(guī)定高層建筑 重大市政工程等的深基坑是必須實(shí)行工程監(jiān)理的,大多數(shù)事故工程都是因?yàn)闆]有按規(guī)定實(shí)施工程監(jiān)理,或者雖有監(jiān)理監(jiān)控而工作不到位,只管場內(nèi)工程,不管場外影響,實(shí)行包括設(shè)計(jì)在內(nèi)的全過程監(jiān)理的就更少??陀^地說,深基坑工程監(jiān)理要求監(jiān)理人員具有較高業(yè)務(wù)水平,我國現(xiàn)階段主要是監(jiān)控支護(hù)結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量、工期、進(jìn)度,而對于設(shè)計(jì)監(jiān)理與對住宅及周邊環(huán)境的監(jiān)控尚有一定差距,尚待完善與提高。
4.結(jié)語
深基坑工程是巖土工程的一個新的領(lǐng)域,由于地質(zhì)的復(fù)雜性、受力狀態(tài)的多變性、結(jié)構(gòu)形式的多樣性構(gòu)成了其自身的特殊性,給深基坑工程領(lǐng)域帶來了新課題。筆者對深基坑的興起和發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了分析,重點(diǎn)論述了深基坑工程的支護(hù)形式,深基坑工程降水及土工試驗(yàn),對深基坑工程的發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。隨著基坑支護(hù)理論水平的發(fā)展和計(jì)算機(jī)大型模擬軟件的開發(fā)與應(yīng)用,基坑支護(hù)的策略和監(jiān)測手段會越來越先進(jìn),施工設(shè)備會逐步更新,在工程界和學(xué)術(shù)界的共同努力下,深基坑工程技術(shù)一定會出現(xiàn)新的突破。