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(duì)基坑工程的要求越來(lái)越高。本文介紹了基坑支護(hù)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀， 并對(duì)深基坑支護(hù)類(lèi)型進(jìn)行了總結(jié)， 總結(jié)了我國(guó)當(dāng)前深基坑支護(hù)技術(shù)中存在的一些主要問(wèn)題， 并對(duì)支護(hù)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)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(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)的施工控制在部分領(lǐng)域已取得一定的成果，而在我國(guó)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(guó)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(guó)，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?tīng)?zhēng)取建筑空間成為一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)基坑工程的研究逐步發(fā)展起來(lái)。特別是20 世紀(jì)90 年代以來(lái)，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(lái)越多，同時(shí)密集的建筑物、復(fù)雜的深基坑形式，使得基坑開(kāi)挖的條件越來(lái)越復(fù)雜。因此，對(duì)基坑開(kāi)挖與支護(hù)的計(jì)算與設(shè)計(jì)理論、施工技術(shù)等的要求也越來(lái)越高。

對(duì)于建筑的深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)，就目前而言，一般并不包括在施工圖合同內(nèi)容中。設(shè)計(jì)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(jiàn)和建議；具體的工作則由施工單位自行解決或另行委托專(zhuān)項(xiàng)支護(hù)設(shè)計(jì)。

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(wèn)題

無(wú)論是在設(shè)計(jì)階段還是在工作的施工過(guò)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(jì)者意圖的實(shí)現(xiàn)，竣工效果的檢驗(yàn)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(gè)：深基坑開(kāi)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(duì)施工效果有著巨大的影響。雖然現(xiàn)在的土建工程施工對(duì)施工技術(shù)有著詳細(xì)的技術(shù)規(guī)范要求。在實(shí)際的施工過(guò)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(guò)程中，要想完成眾多的施工技術(shù)指標(biāo)，必須要對(duì)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(guò)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(jì)算問(wèn)題

隨著城市建設(shè)的發(fā)展，城市用地越來(lái)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(duì)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(mǎn)足變形控制的要求，以確?；又?chē)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(jì)算是基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算的關(guān)鍵，但目前要精確計(jì)算土壓力還十分困難，常規(guī)計(jì)算方法對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)及基坑周?chē)馏w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(shí)際發(fā)生的土壓力總是介于靜止土壓力與主動(dòng)土壓力或靜止土壓力與被動(dòng)土壓力之間。尤其在開(kāi)挖過(guò)程中，土壓力隨開(kāi)挖和支護(hù)的進(jìn)行是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，應(yīng)用庫(kù)倫- 朗肯土壓力理論無(wú)法計(jì)算出這一動(dòng)態(tài)過(guò)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(wèn)題

深基坑本身是一個(gè)具有長(zhǎng)、寬、深尺寸的三維空間結(jié)構(gòu)，基坑開(kāi)挖過(guò)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(zhǎng)邊的居中位置發(fā)生。這說(shuō)明深基坑開(kāi)挖是一個(gè)空間問(wèn)題，但傳統(tǒng)的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是按平面應(yīng)變問(wèn)題處理的。

對(duì)一些細(xì)長(zhǎng)條基坑來(lái)講，這種平面應(yīng)變假設(shè)比較符合實(shí)際，而對(duì)近似方形或長(zhǎng)方形深基坑則差別比較大。在未能進(jìn)行空間問(wèn)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(kāi)挖空間效應(yīng)的要求。因?yàn)樵谕馏w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(mǎn)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(jì)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。總體來(lái)說(shuō)，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?yàn)樗奶攸c(diǎn)目前使用較少，而分離的排樁目前大量地運(yùn)用在無(wú)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(jì)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(lèi)型與施工工藝從而促進(jìn)了基坑工程的設(shè)計(jì)理論和計(jì)算方法。

3.1改變傳統(tǒng)的靜態(tài)設(shè)計(jì)觀念

對(duì)于深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，國(guó)內(nèi)外至今尚沒(méi)有一種精確的計(jì)算方法，我國(guó)也沒(méi)有統(tǒng)一的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)仍采用傳統(tǒng)的“結(jié)構(gòu)荷載法”，計(jì)算結(jié)果與深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力有較大差距，既不安全也不經(jīng)濟(jì)。國(guó)內(nèi)外巖土工作者對(duì)探討和建立動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)體系已形成共識(shí)，許多學(xué)者己開(kāi)始從事這方面的研究。近十幾年來(lái)，我國(guó)在深基坑支護(hù)技術(shù)上已經(jīng)積累很多實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，收集了施工過(guò)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(shí)際受力的規(guī)律，為建立深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(méi)有遍布在基坑工程的各個(gè)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(shí)現(xiàn)信息化施工可以通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)基坑施工過(guò)程中的變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，它可以提供施工過(guò)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(shí)反饋數(shù)據(jù)，通過(guò)分析數(shù)據(jù)，適時(shí)地進(jìn)行加固，可以實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)的變形控制，通過(guò)這樣毫米級(jí)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(jì)與施工不同于上部結(jié)構(gòu)，除地基土類(lèi)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?chē)h(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(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。

3.4對(duì)深基坑技術(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

就施工本身而言，任何一個(gè)工程項(xiàng)目都是一個(gè)系統(tǒng)工程，其施工過(guò)程受到地質(zhì)條件、材料性能、氣候條件、荷載條件、現(xiàn)場(chǎng)條件、資源狀況等因素的制約。同時(shí)還存在著理想狀態(tài)與實(shí)際狀態(tài)的差異。因此，施工控制就是要進(jìn)行實(shí)時(shí)識(shí)別、調(diào)整、預(yù)測(cè)，最終在允許的誤差范圍之內(nèi)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)最佳目標(biāo)。

施工控制就是通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)模擬施工過(guò)程，求解其內(nèi)力和位移，對(duì)預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)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(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。施工控制是施工技術(shù)的重要組成部分，但實(shí)施難度較大，涉及到不同材料、不同體系、理論分析、測(cè)試手段和現(xiàn)場(chǎng)組織等多個(gè)方面，實(shí)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(yǔ)

深基坑支護(hù)是巖土工程中一個(gè)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(jì)算機(jī)的應(yīng)用，依靠工程界、（下轉(zhuǎn)第328頁(yè)）（上接第236頁(yè)）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(huì)出現(xiàn)新的突破。

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