我国基坑工程发展现状

一我国基坑工程发展现状随着城市建设的发展，高层建筑和市政工程大量涌现。有限的城市地面空间已不能满足人们日益增长的工作和生活的需要，于是人们开始向高空和地下寻求发展空间。目前，各类地下工程诸如越江、隧道、地下商场、地下民防等已随处可见。国外著名的地下工程有法国巴黎的中央广场，日本东京的八重洲地下街等。这些工程的共同特点是都要进行大规模地下开挖，必然导致大量的基坑工程产生。基坑工程是一个古老而具有划时代特点的综合性的岩土工程课题，既涉及土力学中典型的强度和变形问题，又涉及到土体与支护结构的相互作用问题。对于这些问题的认识及其对策的研究，将随着土力学理论、计算技术、测试技术以及施工机械、施工技术的发展而逐步完善。1、基坑工程发展现状早在20世纪40年代，Terzaghi和Peck等人就已经开始研究基坑工程中的岩土工程问题并提出了预估挖方稳定程度和支撑荷载大小的总应力法，这一理论一直沿用至今，只不过有了许多改进与修正；50年代Bjeruum和Eide给出了分析深基坑底板隆起的方法；60年代开始在奥斯陆和墨西哥城软黏土深基坑中使用仪器进行监测，此后大量的实测资料提高了预测的准确性，并从7O年代起产生了相应的指导开挖的法规。在以后的时间里，世界各国的许多学着都投人研究，并不断地在这一领域取得丰硕成果。90年代以来，随着城镇建设中高层及超高层建筑的大量涌现，深基坑工程越来越多，同时密集的建筑物、复杂的深坑形式，使得基坑开挖的条件越来越复杂。因此，对基坑开挖与支护的计算与设计理论、施工技术等的要求也越来越高。基坑工程在我国出现较晚，2O世纪70年代，国内只在少数大工程项目中有开挖深度达10m以上的基坑工程，而且是在较少或者没有相邻建筑物和地下结构物的地区。8O年代以来，我国首先在北京、上海、广州、深圳等大型城市大量兴建高层建筑，而高层建筑多数带有地下室，基坑支护工程随之剧增，基坑支护设计、施工与监测成为基础工程中的新热点。90年代以后，大多数城市都进入了大规模的旧城改造阶段，在繁华的市区内进行深基坑开挖给这一古老的课题提出了新的内容，那就是如何提高深基坑开挖的环境效应问题，从而进一步促进了深基坑开挖技术的研究与发展，产生了许多先进的设计计算方法，众多新的施工工艺也不断付诸实施，出现了许多技术先进的成功的工程实例。但由于基坑工程的复杂性以及设计、施工的不当，工程事故的概率仍然很高。基坑支护技术在我国相对较年轻，无论是设计计算，还是施工、监控等方面都处在不断进步和发展的过程中。我国基坑工程的特点可以概括为“深、差、密、多、低”5个字，亦即我国的基坑越挖越深，工程地质条件越来越差，四周已建或在建建筑物密集或紧靠市政公路，基坑支护方法多，但是支护的成功率低。因此对于基坑工程还应进行精心设计与施工，提高对支护结构的要求，而且在建筑物稠密地区更应注意对于环境的保护，这样一来，虽然工期和施工费用均要提升，但是工程质量与安全性却可以得到相当的保证。基坑工程分类较多，按照施工工艺大体分为放坡开挖及支护开挖两大类。放坡开挖既简单又经济，一般在条件具备时优先选用，但目前深基坑工程大多是在市内修建，基坑较深而场地往往又比较狭小，不具备放坡开挖条件，通常均采用有支护开挖。迄今为止，支护开挖型式已经发展至数十种，主要包括悬臂支护、内支撑或拉锚支护、组合型支护等。支护结构最早用木桩，现在常用钢筋混凝土桩、地下连续墙、钢板桩以及通过加固改良基坑周围土体的方法形成水泥土挡墙和土钉墙等。2、基坑支护类型基坑开挖的一个重要内容就是要保护其周边构筑物的安全使用。如何安全、合理地选择合适的支护结构并根据基坑工程的特点进行科学的设计是基坑工程要解决的主要内容。基坑支护类型有很多种，常见的有水泥土墙、土钉墙、锚杆、排桩与地下连续墙等l6]，以下简单介绍这几种常用的支护类型。（1）水泥土墙工程水泥土墙是重力式支护结构的主要形式，主要包括水泥土搅拌桩和高压喷射注浆法两种。水泥土搅拌桩是以水泥作为固化剂的主剂，通过特制的搅拌机械边钻边往软土中喷射浆液或雾状粉体，在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌，由固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学作用，形成抗压强度比天然土强度高得多，并具有整体性、水稳性的水泥加固土桩柱体，由若干根这类加固土桩柱体和桩间土构成复合地基。水泥搅拌桩适用于加固各种成因的软黏土，能够增加软土地基的承载能力，同时减少沉降量，提高边坡的稳定性。高压喷射注浆法是把注浆管放人预定深度后，通过地面的高压设备使装置在注浆管上的喷嘴喷出20~40MPa的高压射流冲击切割地基土体，与此同时，注入浆液使之与冲下的土强制混合，待凝结后，在土中形成具有一定强度的固结体，以达到加固改良土体的目的，增强地基强度。主要适用于软弱土层，如第四纪的冲积层、残积层以及人工填土等，这些正是建筑物地基常出现病害，需要进行地基处理的地层。（2）土钉墙土钉墙技术是在基坑边壁土体中放置一定长度和分布密集的土钉，土钉与周围土体紧密结合共同工作，形成复合土体，提高了土体的整体刚度，弥补了土体自身强度的不足，从而显著提高基坑边坡的整体稳定性。土钉墙由土钉、混凝土面层和防水系统组成。主要适用于土质较好地区，我国华北和华东北部一带应用较多，目前我国南方地区亦有应用，有的已用于坑深10m以上的基坑，稳定可靠、施工简便且工期短、效果较好、经济性好、在土质较好地区应积极推广。（3）锚杆工程锚杆支护是一种较新的深基坑支护技术．是挡土结构与外拉系统相结合的一种深基坑组合式支护结构。锚杆是一种受拉杆件，它的一端与工程结构物或挡土桩墙联结，另一端锚固于地基的土层或岩层中，以承受结构物的上托力、拉拔力、倾侧力或挡土墙的土压力，它利用地层的锚固力维持结构物的稳定，锚杆主要由锚头、锚拉杆、锚固体3部分组成。目前锚杆的施工长度可达50m以上，在黏性土中抗拔力可达1000kN，被锚固的挡土墙可达40m以上。锚杆作为一项新技术，它是施工走在前头，设计理论落在后面，即施工工艺领先于其设计理论，目前在很多方面主要凭经验取得成功，因此它还有待于理论上的完善。（4）地下连续墙地下连续墙，是于基坑开挖之前，用特殊挖槽设备在地下成槽后，挠筑混凝土，建造具有较高强度的钢筋混凝土挡墙，用于开挖深度达10m以上的基坑或施工条件较困难的情况，多用于-12m以下的深基坑。地下连续墙作为深基坑的主要支护结构之一，常用厚度为600～800mm，也有厚达1200mm的，但较少使用。具有施工噪声低，振动小，就地浇制、墙接头止水效果较好、整体刚度大，对周围环境影响小等优点。是支护结构中最强的支护型式，适用于软弱土层、地质条件差和复杂、基坑深度大、周边环境要求较高的深基坑，高质量的刚性接头的地下连续墙可作永久性结构，并可采用逆筑法或半逆筑法施工。但是造价较高，施工要求专用设备。(5)钢板桩钢板桩，主要有两种（槽钢钢板桩和热轧锁扣钢板桩），用槽钢正反扣格接组成，或用U型、H型和Z型截面的锁口钢板桩。用打入法打入土中，相互连接形成钢板桩墙，既用于挡土又用于挡水，用于开挖深度3～10m的基坑。钢板桩具有较高的可靠性和耐久性，在完成支挡任务后，可以回收重复使用；与多道钢支撑结合，可适合软土地区的较深基坑，施工方便、工期短。但钢板桩刚度比排桩和地下连续墙小，开挖后绕度变形较大,打拔桩振动噪声大、容易引起土体移动，导致周围地基较大沉陷。(6)型钢横挡板型钢横挡板围护墙亦称桩板式支护结构。这种围护墙由工字钢桩和横挡板组成，再加上围檩、支撑等则形成一种支护体系。施工时先按一定间距打设工字钢或H型钢桩，然后在开挖土方时边挖边加设横挡板。施工结束拔出工字钢或H型钢桩，并在安全允许条件下尽可能回收横挡板。另外，横档板长度取决于工字钢桩的间距，而厚度由计算确定，多用厚度60mm的木板或预制混凝土薄板。型钢横挡板围护墙多用于土质较好、地下水位较低的地区。