淺析工民建深基坑技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展前景

李巖

【摘 要】隨著城市居住空間的發(fā)展，高層、超高層建筑以及地下工程的不斷涌現(xiàn)，對基坑工程的要求越來越高。本文介紹了基坑支護(hù)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀， 并對深基坑支護(hù)類型進(jìn)行了總結(jié)， 總結(jié)了我國當(dāng)前深基坑支護(hù)技術(shù)中存在的一些主要問題， 并對支護(hù)技術(shù)的發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。

【關(guān)鍵詞】工民建；深基坑技術(shù)；發(fā)展前景

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國的施工控制在部分領(lǐng)域已取得一定的成果，而在我國土木工程領(lǐng)域，還處于剛剛起步階段。深基坑工程是高層、超高層建筑及大型公共基礎(chǔ)設(shè)施施工中的重要環(huán)節(jié)，而深基坑支護(hù)技術(shù)更加是保證深基坑工程施工質(zhì)量的關(guān)鍵。隨著我國工程水平的不斷提高，施工控制及施工力學(xué)將不斷走向成熟。

1.工民建深基坑技術(shù)的內(nèi)容

在我國，20 世紀(jì)80年代以后，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市建設(shè)的需要，土地資源緊張的矛盾日益突出，向高空、向地下爭取建筑空間成為一個發(fā)展趨勢，對基坑工程的研究逐步發(fā)展起來。特別是20 世紀(jì)90 年代以來，隨著城鎮(zhèn)建設(shè)中高層及超高層建筑的大量涌現(xiàn)，深基坑工程越來越多，同時密集的建筑物、復(fù)雜的深基坑形式，使得基坑開挖的條件越來越復(fù)雜。因此，對基坑開挖與支護(hù)的計算與設(shè)計理論、施工技術(shù)等的要求也越來越高。

對于建筑的深基坑支護(hù)設(shè)計，就目前而言，一般并不包括在施工圖合同內(nèi)容中。設(shè)計單位根據(jù)建筑總平面圖所標(biāo)定的、相鄰既有建筑物或構(gòu)筑物的分布情況，結(jié)合基坑側(cè)壁的土質(zhì)和高度，在旋工圖上提出有關(guān)支護(hù)的原則性意見和建議；具體的工作則由施工單位自行解決或另行委托專項支護(hù)設(shè)計。

2.工民建深基坑技術(shù)的現(xiàn)狀

2.1工民建深基坑技術(shù)的控制問題

無論是在設(shè)計階段還是在工作的施工過程中，施工技術(shù)都發(fā)揮了重要的作用。施工技術(shù)往往決定了設(shè)計者意圖的實現(xiàn)，竣工效果的檢驗在很大程度上受到施工技術(shù)的影響。

土建工程施工技術(shù)主要的技術(shù)指標(biāo)包括如下幾個：深基坑開挖技術(shù)、預(yù)應(yīng)力技術(shù)、防水技術(shù)、混凝土技術(shù)等，這些技術(shù)指標(biāo)對施工效果有著巨大的影響。雖然現(xiàn)在的土建工程施工對施工技術(shù)有著詳細(xì)的技術(shù)規(guī)范要求。在實際的施工過程中，很容易出現(xiàn)不能按照技術(shù)指標(biāo)準(zhǔn)確施工的情況，很難保證穩(wěn)定的施工技術(shù)指標(biāo)。在工民建的施工過程中，要想完成眾多的施工技術(shù)指標(biāo)，必須要對技術(shù)控制加強(qiáng)管理，這樣才能保證良好的施工技術(shù)指標(biāo)。目前在很多的工民建施工過程中，由于涉及到了眾多復(fù)雜的技術(shù)，造成了控制體系存在一些漏洞。

2.2基坑的土壓力計算問題

隨著城市建設(shè)的發(fā)展，城市用地越來越緊張，基坑工程往往處于房屋和生命線工程的密集地區(qū)，對基坑工程技術(shù)提出了更高、更嚴(yán)的要求，不僅要確?；拥姆€(wěn)定，而且要滿足變形控制的要求，以確?；又車慕ㄖ?、地下管線、道路等設(shè)施的安全。支護(hù)結(jié)構(gòu)上的土壓力的計算是基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)計算的關(guān)鍵，但目前要精確計算土壓力還十分困難，常規(guī)計算方法對支護(hù)結(jié)構(gòu)及基坑周圍土體的變形未能給出相應(yīng)的解答，這是導(dǎo)致一些基坑工程失敗的主要原因之一。

基坑擋土結(jié)構(gòu)上實際發(fā)生的土壓力總是介于靜止土壓力與主動土壓力或靜止土壓力與被動土壓力之間。尤其在開挖過程中，土壓力隨開挖和支護(hù)的進(jìn)行是一個動態(tài)變化過程，應(yīng)用庫倫- 朗肯土壓力理論無法計算出這一動態(tài)過程中相應(yīng)的土壓力。

2.3支護(hù)結(jié)構(gòu)的空間效應(yīng)問題

深基坑本身是一個具有長、寬、深尺寸的三維空間結(jié)構(gòu)，基坑開挖過程中，基坑周邊向基坑內(nèi)發(fā)生的水平位移是中間大兩邊小，深基坑邊坡失穩(wěn)常常以長邊的居中位置發(fā)生。這說明深基坑開挖是一個空間問題，但傳統(tǒng)的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計是按平面應(yīng)變問題處理的。

對一些細(xì)長條基坑來講，這種平面應(yīng)變假設(shè)比較符合實際，而對近似方形或長方形深基坑則差別比較大。在未能進(jìn)行空間問題處理前支護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要適當(dāng)調(diào)整，以適應(yīng)開挖空間效應(yīng)的要求。因為在土體力學(xué)參數(shù)的確定、有限元分析模式的選取等方面仍不能令人滿意，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的三維在限元分析還處于輔助設(shè)計水平。

2.4基坑工程結(jié)構(gòu)選型不合理

分析眾多深基坑支護(hù)工程事故發(fā)生的原因，其中最主要的還是基坑工程結(jié)構(gòu)選型不合理，考慮的因素不夠全面?？傮w來說，深基坑工程的支護(hù)結(jié)構(gòu)大致可以分為樁式和墻式兩種，而樁式的支護(hù)結(jié)構(gòu)又可以分為連續(xù)的板樁結(jié)構(gòu)和分離的排樁結(jié)構(gòu)，板樁結(jié)構(gòu)因為它的特點(diǎn)目前使用較少，而分離的排樁目前大量地運(yùn)用在無地下水或者允許坑外降水或者設(shè)置止水帷幕的工程。墻式支護(hù)結(jié)構(gòu)一般采用鋼筋混凝土地下連續(xù)墻。

3.工民建深基坑技術(shù)的發(fā)展前景

隨著基坑工程數(shù)量和深度的不斷增加，基坑工程的設(shè)計和施工技術(shù)日益更新，不斷出現(xiàn)各種新的基坑支護(hù)的結(jié)構(gòu)類型與施工工藝從而促進(jìn)了基坑工程的設(shè)計理論和計算方法。

3.1改變傳統(tǒng)的靜態(tài)設(shè)計觀念

對于深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計，國內(nèi)外至今尚沒有一種精確的計算方法，我國也沒有統(tǒng)一的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計仍采用傳統(tǒng)的“結(jié)構(gòu)荷載法”，計算結(jié)果與深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的實際受力有較大差距，既不安全也不經(jīng)濟(jì)。國內(nèi)外巖土工作者對探討和建立動態(tài)設(shè)計體系已形成共識，許多學(xué)者己開始從事這方面的研究。近十幾年來，我國在深基坑支護(hù)技術(shù)上已經(jīng)積累很多實踐經(jīng)驗，收集了施工過程中的一些技術(shù)數(shù)據(jù)，已初步摸索出巖土變化支護(hù)結(jié)構(gòu)實際受力的規(guī)律，為建立深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計的新理論打下了良好的基礎(chǔ)。

3.2新技術(shù)的滲透

由于技術(shù)人員與資金等方面的不足，信息化施工沒有遍布在基坑工程的各個角落.但是鑒于深基坑工程事故的增多，以及由此造成的嚴(yán)重的損失，所以在今后應(yīng)該大力普及信息化施工.實現(xiàn)信息化施工可以通過計算機(jī)對基坑施工過程中的變形進(jìn)行監(jiān)測，它可以提供施工過程中支護(hù)體系及環(huán)境的受力狀態(tài)以及變形數(shù)據(jù)，并且可以及時反饋數(shù)據(jù)，通過分析數(shù)據(jù)，適時地進(jìn)行加固，可以實現(xiàn)毫米級的變形控制，通過這樣毫米級的變形控制，就可以保證基坑工程的穩(wěn)定安全，發(fā)揮它的真正作用。

3.3優(yōu)化深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)方案

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工不同于上部結(jié)構(gòu)，除地基土類別的不同外，地下水位的高低、土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)以及周圍環(huán)境條件等，都直接與支護(hù)結(jié)構(gòu)的選型有關(guān)。在深基坑工程中，支護(hù)結(jié)構(gòu)方案的選擇至關(guān)重要，支護(hù)結(jié)構(gòu)型式選擇的合理，就能做到安全可靠、施工順利、縮短工期，帶來可觀的經(jīng)濟(jì)與社會效益。

3.4對深基坑技術(shù)的實時監(jiān)測

就施工本身而言，任何一個工程項目都是一個系統(tǒng)工程，其施工過程受到地質(zhì)條件、材料性能、氣候條件、荷載條件、現(xiàn)場條件、資源狀況等因素的制約。同時還存在著理想狀態(tài)與實際狀態(tài)的差異。因此，施工控制就是要進(jìn)行實時識別、調(diào)整、預(yù)測，最終在允許的誤差范圍之內(nèi)實現(xiàn)設(shè)計最佳目標(biāo)。

施工控制就是通過計算機(jī)系統(tǒng)模擬施工過程，求解其內(nèi)力和位移，對預(yù)測值與實測值進(jìn)行比較分析，若兩者誤差較大則進(jìn)行調(diào)整，直到滿足設(shè)計要求。施工控制是施工技術(shù)的重要組成部分，但實施難度較大，涉及到不同材料、不同體系、理論分析、測試手段和現(xiàn)場組織等多個方面，實施中需要多方配合，協(xié)同工作。施工控制是施工階段宏觀質(zhì)量和施工狀態(tài)宏觀安全的保證。

4.結(jié)語

深基坑支護(hù)是巖土工程中一個新的領(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)型式的多樣性，構(gòu)成了其自身的特殊性，相信隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和計算機(jī)的應(yīng)用，依靠工程界、（下轉(zhuǎn)第328頁）（上接第236頁）學(xué)術(shù)界的共同努力，在深基坑支護(hù)技術(shù)方面一定會出現(xiàn)新的突破。

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