我國深基坑工程的特點及現狀分析

古 敏

摘要: 指出深基坑工程是施工開挖與結構工程、巖土工程、環(huán)境工程等諸多學科的交匯,是一項涉及范圍廣且具有時空效應的綜合性工程。通過對以往經驗的研究,摸索出深基坑工程的特點及目前存在的主要問題。

關鍵詞: 地下;施工;環(huán)境

隨著高層建筑的興起與普及,深基坑工程越來越多。何謂深基坑工程?苔羅阿尼認為:在開挖深度不到6m時,單憑經驗施工也不會遭到失敗,即使地基土質略差,用一般方法也能安全施工。在設計中過分保守是不經濟的。另外,如果深度大于6m,需要涉及到土力學方面的一些問題。根據一些專家的建議,處理開挖時擋土墻周圍地基的穩(wěn)定問題, 一般采用穩(wěn)定系數Ns=γt。H/Cu,對Ns≤4為淺開挖,Ns≥7為深開挖,其中γt是濕土單位體積的重量(t/m3),H為開挖深度(m),Cu是土的不固結不排水剪切強度t/m2。

1 目前我國深基坑工程具有下述特點

1.1 深基坑工程具有很強的區(qū)域性

巖土工程區(qū)域性強,巖土工程中的深基坑工程,區(qū)域性更強。如黃土地基、砂土地基、軟粘土地基等工程地質和水文地質條件不同的地基中,基坑工程差異性很大。即使是同一城市不同區(qū)域也有差異。正是由于巖土性質千變萬化,地質埋藏條件和水文地質條件的復雜性、不均勻性,往往造成勘察所得到的數據離散性很大,難以代表土層的總體情況,且精確度很低。因此,深基坑開挖要因地制宜,根據本地具體情況,具體問題具體分析,而不能簡單地完全照搬外地的經驗。

1.2 深基坑工程具有很強的個性

深基坑工程不僅與當地的工程地質條件和水文地質條件有關,還與基坑相鄰建筑物、構筑物及市政地下管網的位置、抵御變形的能力、重要性以及周圍場地條件有關。因此,對深基坑工程進行分類,對支護結構允許變形規(guī)定統一的標準是比較困難的,應結合地區(qū)具體情況具體運用。

1.3 基坑工程具有很強的綜合性

深基坑工程涉及土力學中強度(或稱穩(wěn)定)、變形和滲流3個基本課題,三者融溶一起需要綜合處理。有的基坑工程土壓力引起支護結構的穩(wěn)定性問題是主要矛盾,有的土中滲流引起土破壞是主要矛盾,有的基坑周圍地面變形是主要矛盾。深基坑工程的區(qū)域性和個性強也表現在這一方面。同時,深基坑工程是巖土工程、結構工程及施工技術相互交叉的學科,是多種復雜因素相互影響的系統工程,是理論上尚待發(fā)展的綜合技術學科。

1.4 深基坑工程具有較強的時空效應

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。在深基坑設計中,要注意深基坑工程的空間效應。土體蠕變體,特別是軟粘土,具有較強的蠕變性。作用在支護結構上的土壓力隨時間變化,蠕變將使土體強度降低,使土坡穩(wěn)定性減小,故基坑開挖時應注意其時空效應。

1.5 深基坑工程具有較強的環(huán)境效應

深基坑工程的開挖,必將引起周圍地基中地下水位變化和應力場的改變,導致周圍地基土體的變形,對相鄰建筑物、構筑物及市政地下管網產生影響。影響嚴重的將危及相鄰建筑物、構筑物及市政地下管網的安全與正常使用。大量土方運輸也對交通產生影響。所以應注意其環(huán)境效應。

1.6 深基坑工程具有較大工程量及較緊工期

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,減小基坑周圍環(huán)境的變形也具有特別的意義。

1.7 深基坑工程具有很高的質量要求

由于深基坑開挖的區(qū)域也就是將來地下結構施工的區(qū)域,甚至有時深基坑的支護結構還是地下永久結構的一部分,而地下結構的好壞又將直接影響到上部結構,所以,必須保證深基坑工程的質量,才能保證地下結構和上部結構的工程質量,創(chuàng)造一個良好的前提條件,進而保證整幢建筑物的工程質量。另一方面,由于深基坑工程中的挖方量大,土體中原有天然應力的釋放也大,這就使基坑周圍環(huán)境的不均勻沉降加大,使基坑周圍的建筑物出現不利的拉應力,地下管線的某些部位出現應力集中等,故深基坑工程的質量要求高。

1.8 深基坑工程具有較大的風險性

深基坑工程是個臨時工程,安全儲備相對較小,因此風險性較大。由于深基坑工程技術復雜,涉及范圍廣,事故頻繁,因此在施工過程中應進行監(jiān)測,并應具備應急措施。深基坑工程造價較高,但有時臨時性工程,一般不愿投入較多資金,一旦出現事故,造成的經濟損失和社會影響往往十分嚴重。

1.9 深基坑工程具有較高的事故率深基坑工程施工周期長,從開挖到完成地面以下的全部隱蔽工程,常常經歷多次降雨、周邊堆載、振動等許多不利條件,安全度的隨機性較大,事故的發(fā)生往往具有突發(fā)性。

2 我國目前深基坑工程存在的主要問題

2.1 深基坑技術有待盡快發(fā)展提高當前,深基坑工程以深、大、復雜為特點,特別是沿海地區(qū),地下水位較高,深基坑工程施工工藝的改進等問題,均有待進一步的研究與發(fā)展。

2.2 深基坑工程設計質量較低一些部門認為深基坑工程是施工部門的事,無需設計資質,設計院及巖土工程部門介入較少,設計大多由施工單位自己完成,但由于設計人員技術水平、參數取值、計算方法無章可循,使一些工程隱患較大,導致發(fā)生嚴重工程事故。

2.3 深基坑工程缺乏理論研究與計算。目前,深基坑工程多是邊開挖邊實踐邊摸索,往往靠經驗來進行,缺乏成熟的技術規(guī)范的指導,仍然靠半經驗半理論的方法解決問題。

2.4 不必要的浪費有的深基坑工程為了避免事故發(fā)生,往往一開始就支護不考慮墻的受力和變形,全面支護,盲目增加安全系數,造成很大浪費。

2.5 施工混亂管理不嚴少數施工單位不具備技術條件,人力、物力等基本素質較差,為了追求利潤或遷就業(yè)主,降低安全度。

2.6 質量檢驗不完善深基坑工程的質量檢驗、驗收的方法無章可循,給深基坑工程的質量監(jiān)督和質量評價帶來困難,沒有針對深基坑工程特點建立竣工驗收的質量管理體系。

2.7 不注重工程勘察深基坑工程的工程勘察工作十分重要,但許多勘察單位常常忽略對基坑環(huán)境地質的勘察,專門針對深基坑工程的地質及水文地質的勘察不夠,以至給設計和施工帶來隱患。

2.8 施工過程中的監(jiān)理不夠,不能做到隨時監(jiān)測。

2.9 目前,監(jiān)理工作在人力、物力等方面還不適應深基坑工程的特殊要求。

2.10 缺乏地域性規(guī)范、規(guī)程及標準。

3 結束語

深基坑工程是近二十年來隨著城市高層建筑發(fā)展而發(fā)展的一門新的實踐工程學,它還有待于理論上的完善。深基坑的施工手段繁多,涉及到基坑的圍護,基坑支撐與開挖、封底及環(huán)境的保護等各個方面的工藝,施工難度和風險較大,因此在實際施工過程中,就必須充分考慮現場環(huán)境、工程地質條件以及工程要求,確保優(yōu)質、高效、經濟合理地完成工程施工。