我国深基坑工程的特点及现状分析

古 敏

摘要: 指出深基坑工程是施工开挖与结构工程、岩土工程、环境工程等诸多学科的交汇,是一项涉及范围广且具有时空效应的综合性工程。通过对以往经验的研究,摸索出深基坑工程的特点及目前存在的主要问题。

关键词: 地下;施工;环境

随着高层建筑的兴起与普及,深基坑工程越来越多。何谓深基坑工程?苔罗阿尼认为:在开挖深度不到6m时,单凭经验施工也不会遭到失败,即使地基土质略差,用一般方法也能安全施工。在设计中过分保守是不经济的。另外,如果深度大于6m,需要涉及到土力学方面的一些问题。根据一些专家的建议,处理开挖时挡土墙周围地基的稳定问题, 一般采用稳定系数Ns=γt。H/Cu,对Ns≤4为浅开挖,Ns≥7为深开挖,其中γt是湿土单位体积的重量(t/m3),H为开挖深度(m),Cu是土的不固结不排水剪切强度t/m2。

1 目前我国深基坑工程具有下述特点

1.1 深基坑工程具有很强的区域性

岩土工程区域性强,岩土工程中的深基坑工程,区域性更强。如黄土地基、砂土地基、软粘土地基等工程地质和水文地质条件不同的地基中,基坑工程差异性很大。即使是同一城市不同区域也有差异。正是由于岩土性质千变万化,地质埋藏条件和水文地质条件的复杂性、不均匀性,往往造成勘察所得到的数据离散性很大,难以代表土层的总体情况,且精确度很低。因此,深基坑开挖要因地制宜,根据本地具体情况,具体问题具体分析,而不能简单地完全照搬外地的经验。

1.2 深基坑工程具有很强的个性

深基坑工程不仅与当地的工程地质条件和水文地质条件有关,还与基坑相邻建筑物、构筑物及市政地下管网的位置、抵御变形的能力、重要性以及周围场地条件有关。因此,对深基坑工程进行分类,对支护结构允许变形规定统一的标准是比较困难的,应结合地区具体情况具体运用。

1.3 基坑工程具有很强的综合性

深基坑工程涉及土力学中强度(或称稳定)、变形和渗流3个基本课题,三者融溶一起需要综合处理。有的基坑工程土压力引起支护结构的稳定性问题是主要矛盾,有的土中渗流引起土破坏是主要矛盾,有的基坑周围地面变形是主要矛盾。深基坑工程的区域性和个性强也表现在这一方面。同时,深基坑工程是岩土工程、结构工程及施工技术相互交叉的学科,是多种复杂因素相互影响的系统工程,是理论上尚待发展的综合技术学科。

1.4 深基坑工程具有较强的时空效应

深基坑的深度和平面形状,对深基坑的稳定性和变形有较大影响。在深基坑设计中,要注意深基坑工程的空间效应。土体蠕变体,特别是软粘土,具有较强的蠕变性。作用在支护结构上的土压力随时间变化,蠕变将使土体强度降低,使土坡稳定性减小,故基坑开挖时应注意其时空效应。

1.5 深基坑工程具有较强的环境效应

深基坑工程的开挖,必将引起周围地基中地下水位变化和应力场的改变,导致周围地基土体的变形,对相邻建筑物、构筑物及市政地下管网产生影响。影响严重的将危及相邻建筑物、构筑物及市政地下管网的安全与正常使用。大量土方运输也对交通产生影响。所以应注意其环境效应。

1.6 深基坑工程具有较大工程量及较紧工期

由于深基坑开挖深度一般较大,工程量比浅基坑增加很多。抓紧施工工期,不仅是施工管理上的要求,它对减小基坑变形,减小基坑周围环境的变形也具有特别的意义。

1.7 深基坑工程具有很高的质量要求

由于深基坑开挖的区域也就是将来地下结构施工的区域,甚至有时深基坑的支护结构还是地下永久结构的一部分,而地下结构的好坏又将直接影响到上部结构,所以,必须保证深基坑工程的质量,才能保证地下结构和上部结构的工程质量,创造一个良好的前提条件,进而保证整幢建筑物的工程质量。另一方面,由于深基坑工程中的挖方量大,土体中原有天然应力的释放也大,这就使基坑周围环境的不均匀沉降加大,使基坑周围的建筑物出现不利的拉应力,地下管线的某些部位出现应力集中等,故深基坑工程的质量要求高。

1.8 深基坑工程具有较大的风险性

深基坑工程是个临时工程,安全储备相对较小,因此风险性较大。由于深基坑工程技术复杂,涉及范围广,事故频繁,因此在施工过程中应进行监测,并应具备应急措施。深基坑工程造价较高,但有时临时性工程,一般不愿投入较多资金,一旦出现事故,造成的经济损失和社会影响往往十分严重。

1.9 深基坑工程具有较高的事故率深基坑工程施工周期长,从开挖到完成地面以下的全部隐蔽工程,常常经历多次降雨、周边堆载、振动等许多不利条件,安全度的随机性较大,事故的发生往往具有突发性。

2 我国目前深基坑工程存在的主要问题

2.1 深基坑技术有待尽快发展提高当前,深基坑工程以深、大、复杂为特点,特别是沿海地区,地下水位较高,深基坑工程施工工艺的改进等问题,均有待进一步的研究与发展。

2.2 深基坑工程设计质量较低一些部门认为深基坑工程是施工部门的事,无需设计资质,设计院及岩土工程部门介入较少,设计大多由施工单位自己完成,但由于设计人员技术水平、参数取值、计算方法无章可循,使一些工程隐患较大,导致发生严重工程事故。

2.3 深基坑工程缺乏理论研究与计算。目前,深基坑工程多是边开挖边实践边摸索,往往靠经验来进行,缺乏成熟的技术规范的指导,仍然靠半经验半理论的方法解决问题。

2.4 不必要的浪费有的深基坑工程为了避免事故发生,往往一开始就支护不考虑墙的受力和变形,全面支护,盲目增加安全系数,造成很大浪费。

2.5 施工混乱管理不严少数施工单位不具备技术条件,人力、物力等基本素质较差,为了追求利润或迁就业主,降低安全度。

2.6 质量检验不完善深基坑工程的质量检验、验收的方法无章可循,给深基坑工程的质量监督和质量评价带来困难,没有针对深基坑工程特点建立竣工验收的质量管理体系。

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,但许多勘察单位常常忽略对基坑环境地质的勘察,专门针对深基坑工程的地质及水文地质的勘察不够,以至给设计和施工带来隐患。

2.8 施工过程中的监理不够,不能做到随时监测。

2.9 目前,监理工作在人力、物力等方面还不适应深基坑工程的特殊要求。

2.10 缺乏地域性规范、规程及标准。

3 结束语

深基坑工程是近二十年来随着城市高层建筑发展而发展的一门新的实践工程学,它还有待于理论上的完善。深基坑的施工手段繁多,涉及到基坑的围护,基坑支撑与开挖、封底及环境的保护等各个方面的工艺,施工难度和风险较大,因此在实际施工过程中,就必须充分考虑现场环境、工程地质条件以及工程要求,确保优质、高效、经济合理地完成工程施工。