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定問題, 一般采用穩定系數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域性

巖土工程區域性強,巖土工程中的深基坑工程,區域性更強。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定統一的標準是比較困難的,應結合地區具體情況具體運用。

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域也就是將來地下結構施工的區域,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,事故的發生往往具有突發性。

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,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 施工過程中的監理不夠,不能做到隨時監測。

2.9 目前,監理工作在人力、物力等方面還不適應深基坑工程的特殊要求。

2.10 缺乏地域性規范、規程及標準。

3 結束語

深基坑工程是近二十年來隨著城市高層建筑發展而發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境、工程地質條件以及工程要求,確保優質、高效、經濟合理地完成工程施工。