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发达地区基坑工程发展

亚博app官方下载目录网建筑设计论文发表2019-09-10 10:44关注(1)

  深圳地区地貌类型众多、岩土类别广泛、工程环境复杂、人类活动频繁,决定了基坑支护型式的复杂和多样性。深圳基坑工程经过近40年发展,走向了以变形控制为主的第5个阶段。目前,基坑工程具有多、深、近、复杂、大等特点,支护型式以内支撑为主,桩锚、土钉墙等进一步减少;施工工艺上以咬合桩最为常见,地下连续墙逐渐增多,地下水控制要求越来越高。当前,深圳地区基坑工程应该在有限元分析支护计算的应用、土条基坑支护理论、填海区基坑支护等方面进一步做好深入研究和探索,以促进深圳地区基坑工程的发展完善和城市工程建设。

发达地区基坑工程发展

  关键词:基坑工程;土条基坑;咬合桩;阶段

  深圳从一个小渔村,凭借着独特的地理优势,经过近40年的发展形成了一个国际化的大都市。深圳地区大规模的工程建设及较为开放的工程管理制度等原因,使深圳成为现今国内基坑数量最多、规模大,及各种技术应用最为全面成熟的城市之一。作为一岩土工作者,有必要对深圳地区基坑工程进行回顾和总结,积极探索基坑发展方向,以促进本地区基坑支护技术的进步。

  1工程地质条件

  深圳地质条件复杂,具有“地貌类型众多、岩土类型多样、地质构造复杂,水文条件复杂”的鲜明特点,给工程勘察带来了许多地域性的问题。

  1.1地貌类型众多深圳地区地貌类型众多,规模大小不等,成因复杂,组成的物质各异。深圳地形呈东西宽,南北窄的狭长形,地势总体是东北高,西南低,分为山地地貌、台地地貌、海岸地貌,产生了5级地貌层次,由低而高依次出现平原、2级阶地与3级台地、低丘陵、高丘陵和低山等。

  1.2岩土类型多样对基坑工程主要的不良工程地质:(1)花岗岩残积土天然状态下物理力学性质较好,承载能力较高,但在含水状态下扰动极易锐减,产生流泥涌砂现象。(2)淤泥、淤泥质土及淤泥质砂等软土。(3)深厚填土及填石。(4)岩溶。深圳的龙岗、坪地、坪山、葵涌的河谷平原下隐伏型岩溶发育,主要发育有溶洞、溶沟、溶槽、溶隙等。

  1.3内构造以断裂构造为主深圳市内构造复杂,以断裂构造为主。北东向的五华—深圳断裂带斜贯全市,是市内主导构造。褶皱构造多与断裂相伴产出,因受到多次断裂作用及岩浆侵入的破坏,多数不完整。构造活动性微弱,但错综复杂的断裂挤压作用,使断层附近的岩石破碎,呈碎块状、碎裂状、糜棱状和泥状,造成周边岩石裂隙发育,岩石的强度和承载力降低,完整性差,对地铁和其他地下空间的开发增加了难度。

  1.4深圳地下水丰富地下水埋深一般为2.0~3.0m,水量总体丰富,地层渗透性强。地下水的赋存特征与地层岩石的分布、地质构造的格局、地形地貌特点等密切相关,特别是受深圳市地形地貌及水系分布控制的特征尤为明显。总体上讲,地下水位埋深浅,含水层厚,水量丰沛,岩土工程施工难度大。

  2基坑工程发展过程

  深圳特区成立近40年来,从一个边陲小镇,发展成一个现代化大都市,岩土工程与城市共同成长。基坑工程发展至今大致可以分为5个阶段。

  2.1第一阶段:无概念阶段20世纪80年代为第一阶段,随着深圳特区工程建设开展,逐渐出现基坑工程,基坑开挖多为1层或者半层局部地下室形式。本阶段由于基坑周边环境条件简单、基坑规模小,因此基坑基本设计及监测概念,主要采取放坡、大开挖型式。

  2.2第二阶段:理论应用飞速发展阶段20世纪90年代初期至中期为第二阶段。深圳特区的工程建设如火如荼展开,基坑工程的大量涌现,开挖多为1~2层地下室,基坑支护工程作为岩土工程技术应用得到深入研究,并迅速发展起来。通过本阶段基坑支护经验的积累,在基坑规范管理以及理论指导实践逐步成熟。在管理方面,1993年就在国内发布了《深圳基坑设计与施工规定》,对基坑工程相关单位及相关从业人员的资格、职责进行全面具体要求,并率先实施了设计方案专家审查制度;在理论方面,当时国内尚未有类似的专业标准,深圳于1996年颁布实施了《深圳地区建筑深基坑支护技术规范》(SJG05-96),该规范总体上处于当时国内领先水平,结束了深圳基坑支护管理的无序状态,迈进了有规可循的理论指导实践阶段。

  2.3第三阶段:土钉墙阶段一些专家学者将1998—2004年定义为深圳的土钉墙时代。笔者结合相关文献资料认为形成这个阶段主要有3个条件。首先,这阶段的地下室多为2层,少量为3层,基坑周边地质环境条件简单支护深度主要为8~12m。其次,基坑土钉墙支护一般不超过12m,复合土钉墙一般支护高度超过15m。土钉墙支护简单施工速度快,在创造条件下支护高度也做到了18~22m。最后,基坑施工周边条件相对简单,对表现要求不严格。这个阶段期间国家、行业、地区技术标准颁布实施,新的技术加快推出,各种支护型式逐步成熟,随着计算机技术推广普及,基坑设计计算软件开始发展。

  2.4第四阶段:理性应用阶段笔者认为2005—2012年,本阶段基坑支护从承载能力极限状态设计走向正常使用极限状态设计,即走向变形设计控制。基坑支护设计主要以经验为基础,有限元、有限差分等一系列的数值模拟方法得到应用,并结合工程实践快速发展,一些更安全、环保的技术受到重视,但整体上支护型式以桩锚为主。深圳作为“设计之都”,吸引了一批理论扎实、工程经验丰富的专家学者,对深圳地区基坑支护进行把关,基坑安全事故大幅度减少,设计质量得以保证、水平得以提高。在这个阶段,基坑工程安全事故得到了有限控制,基本杜绝了基坑重大安全事故。

  2.5第五阶段:变形设计控制为主,重视安全、环保文明施工阶段2012年至今,基坑支护工程周边环境条件更复杂、主要涉及前海围海造地的深厚填土、填石和软土层;城中村更新改造项目的基坑深、大和周边管线及建筑等环境条件复杂。《深圳市基坑支护技术规程》(SJG05-2011)的颁布实施,明确了具体各安全等级及支护型式下基坑的变形控制要求,标志着深圳地区基坑支护走向了以变形控制为主的阶段。另外,《深圳地铁运营安全保护区和建设规划控制区工程管理办法》(2018年版)对其保护范围及变形控制都有明确的要求。现今,深圳根据基坑工程管理经验也在不断进行总结和完善,《深圳市深基坑管理规定》(深建规[2018]1号)对基坑各参建单位职责,及对周边管线、城市轨道交通、基坑周边堆载、临时板房均做了详细要求,基坑土石方工程的扬尘、噪音、运输等都进行了明确的规定及要求,保证城市环境的和谐。

  3基坑现状特点及主要支护方法

  近年来,深圳地区基坑工程主要呈现出深、大、近、复杂的特点。(1)项目地下室多朝向3~4层发展,基坑支护深度超过20m已经很普遍。(2)项目规划地下停车位需求巨大,规模很容易达到上万平方,红线范围几乎满布地下室,常常造成基坑平面异形增加较复杂性。(3)城市用地紧张、填海造地、城中更新项目增多,地铁线路日趋密集。主要特征是基坑的地质条件差,管线密集、周边环境条件复杂,基坑支护需要处理好紧靠既有建(构)筑物满足变形控制要求,支护难度大。基坑支护的主要方法:(1)基坑支护以桩(地下连续墙)+内支撑型式为主,少量桩锚及土钉墙支护型式。(2)基坑支护过程中采用多种支护型式的组合支护方案。(3)基坑支护的止水方案主要有旋喷桩、咬合桩为主,部分采用地下连续墙,少量水泥搅拌桩适用性逐渐在减少。(4)桩锚支护在城中密集地区、前海软土区基本绝迹、局部区域禁止使用桩锚方案。

  4基坑支护发展需要解决的问题

  (1)基坑工程以变形控制为主,例如《建筑基坑技术规范》(JGJ99-2012)、《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)等提出了变形控制要求,而未给出计算方法及控制指标。基坑变形与周边环境变形计算主要靠经验公式,具体的定量对应关系很复杂,变形还有待进一步探究。

  (2)基坑受红线控制严格,周边环境影响制约明显。基坑支护型式主要是内支撑、逆作法,支护围护结构主要是咬合桩、排桩、地下连续墙。基坑深度超过30m且周边地质环境复杂的项目增多,有限元计算分析在基坑工程中精细化应用不够,需要进一步加强。

  (3)城市用地紧张,新建改建更新项目增多。地上建筑物更高、间距更近,地下空间发展朝深大方向发展,基坑项目越来越多,临近既有建筑物的地下结构的基坑、临近在建基础工程施工的基坑、临近项目多个基坑同时开挖设计的这类基坑需要进行专项研究。其设计重点在于有限宽度土条基坑支护,并考虑支护土体间相互之间的影响,这与现行建立在朗肯土压力和库伦土压力理论基础上的半无限土体假定上的国家及地方基坑规范有本质的区别,需要研究及完善。

  (4)目前深圳填海区前期填海多为无序堆载、深厚填土层及淤泥层欠固结、地下水与海水联系密切渗流复杂等问题,以及在城市的地铁工程扩建、综合管廊建设、地下空间综合开发规划缺少统一性,给建设过程中基坑工程带来极大的难度和诸多困难,需要进一步深入研究。

  5结束语

  文章主要通过对深圳地区基坑发展的几个主要阶段进行简要分段总结,基坑支护走向以变形控制为主的信息化支护方向发展。在现今基坑朝超大、超深发展,它是满足基坑支护的安全和复杂的周环境安全的实践发展方向。深圳飞速发展与城市土地资源匮乏矛盾加剧,越来越多与地下空间工程相关的基坑支护问题特点鲜明。但是,深圳岩土工程的学术氛围相对宽松、实践水平高、包容性强,同时也聚集全国主要的岩土勘察设计企业,相信深圳将一如既往地为国内基坑发展做出独特的贡献。

  参考文献:

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  作者:江一舟 单位:深圳市长勘勘察设计有限公司

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