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摘要:由于中国经济的增长、科技的提高、城市化进程的加速,对地下空间资源的开发利用及改造已成为社会发展的重要战略之一。地下空间开发的规模越来越大,对深基坑支护技术的要求也越来越高,基坑不断发展已成为必然趋势。为了保证复杂环境下基坑施工、主体地下结构和基坑周边环境的安全,践行绿色环保施工、建设生态文明社会的发展理念,对基坑侧壁、周边土体、周围环境的支挡、加固及保护措施的要求就越来越高,为此,深基坑开挖与支护引起了各方面的广泛重视,新的技术、方法、工艺也随之不断涌现。深基坑支护新技术一般是在原有支护技术上产生的,为弥补原有支护技术存在的缺点与不足,对原有技术进行优化,扩展支护的应用范围,使其适应不同的施工环境,确保基坑施工、主体地下建筑物结构物及周边环境的安全,使其达到安全、适用、经济、绿色环保的目的。
关键词:深基坑支护;基坑施工;新技术;绿色环保;现状展望
引言:进入二十世纪,我国经济迅速发展,城市建设不断加快,国家土地面积占用率大大提高,住宅和办公区域越发紧张,因此,建筑物向空中纵向发展成为必然趋势,随着建筑物高度的增加,基坑也不可避免地越来越深。需要在深基坑开挖支护等技术方面有所科技突破。所谓“深基坑”在欧洲和美国一些国家首先出现,这是为应对高度达到一定高度的建筑物而出现的,当基坑深度达到或超过7米,就可以称之为深基坑。
1、概述
深基坑支护技术是岩土工程领域一项古老而有使用价值的技术。打地基建造房屋以及其他工程建造最早可以追溯到远古时期,在那时人类就懂得了深基坑支护简单的操作。特别是进入20世纪以来,随着社会经济的发展,人们知识的增长,科学技术的发展,深基坑支护技术越来越得到了重视。深基坑支护技术在我国的广泛研究开始于20世纪80年代初期,是伴随着我国改革开放的步伐不断
发展的。特别是在20世纪90年代,随着城市化的建设,深基坑支护技术得到了更深入的研究与发展,在此基础上也产生了一些先进的设计方法、设计思路、计算方式以及施工工艺等。然而,受一些自然条件和人为因素的影响,加上深基坑支护的复杂性等方面的原因,基坑工程发生事故的概念还是比较高的。基坑工程的发展方向常常是基于一种新的支护型式的出现带动新的设计方法、计算方式和分析方法的产生,在遵循实践、认识、再实践、再认识规律的基础上,不断地发展完善,走向成熟。
2、深基坑技术研究的重要性
对于深基坑技术来说,最重要的是要确保周围的建筑物受到基坑的影响最小,基坑应该有坚固稳定的支撑措施。越来越深基坑,基坑支护是多样化的,和不断完善,在我国实际应用多种基坑支护形式得到了广泛的应用,如近几十年来最广泛使用的地下连续墙技术,基坑桩锚联合支护技术在实际应用显示了侧向压力大,刚度大的优点,在基坑开挖时,变形小,相邻的建筑物和构筑物不会产生有害影响。
地基基坑开挖过程中,尤其是基坑较深时,往往会出现变形结构甚至位移现象,一旦发生相邻基坑建筑物、地下设施的土体位移等危害,会直接导致相邻建筑物倾斜、倒塌,产生严重的事故后果。因此,深入研究深基坑工程对周边建筑的影响具有重要意义。将工程软件ADINA应用于基坑影响监测,定量分析了深基坑工程对周围建筑物和地下设施的影响。对防止基坑塌陷具有良好的预警作用。
3、深基坑支护技术存在的问题
3.1土层选取的代表性不够,使得建筑物容易出现位移
在深基坑设计之前,设计者需要通过对设计样本的分析和测试来获取相关数据。但在实际施工过程中,土体质地的施工现场并不一致,特别是在土层面积越来越大、深基坑越来越深的情况下,土层取样试验结果也不尽相同。因此,在深基坑施工中,施工人员应注意野外地质的复杂性和多样性,在取样随机取样时的土层不能充分反映深基坑内的所有的地层类型。通过大量的实验和总结,可以看出空间问题是深基坑位移问题。在一般情况下,深基坑的四周向内发生位移的概率比较高。这种情况在实际的施工中比较难以控制,深基坑会因水平位移的出现而发生失稳的现象。所以在实际的施工中,施工人员要采取相应的防止措施以防止类似的情况发生。
3.2受力的计算与建筑物的实际情况存在较大的差异
在深基坑施工技术中,常见的问题是力的计算问题。但是,受施工条件、施工技术水平的限制,应力使理论计算数据与实际加载数据存在较大差异,给施工带来诸多不利影响。建筑设计人员一般采用极限平衡理论来确定建筑物的应力安全系数。在实际操作中,该理论也被应用于支护结构的计算中。虽然这个理论是科学的,但是这种方法会在一定程度上增加建筑投资。此外,尽管这种方法在理论上是可行的,但是在实际的是施工中,建筑物具有不同的类型与特点,这也导致建筑物的受力计算有着比较大的差别。所以在一般情况下,极限平衡理论也不一定完全的适宜所以的建设工程。所以想要进一步精确建筑物的受力情况,就需要对根据不同的施工情况来进行计算。
4、深基坑新技术发展趋势
深基坑支护技术是基坑工程中一个很有发展潜力的课题,不断增加的工程数量,差别迥异的地质条件,复杂多变的工程环境为基坑的发展提供了一个广阔的舞台。在今后的发展中,深基坑支护技术发展趋势主要表现在以下几个方面。
4.1复合土钉墙
传统土钉墙支护技术本质为在施工过程中对土体通过加筋进行支护。复合土钉墙支护技术本质是从传统土钉墙支护技术的基础上发展而来的,其工艺主要采用水泥土搅拌桩、预应力锚杆等设备与传统土钉墙结合而成,其施工具有施工方便、设备简单和经济效益显著等优点,复合土钉墙支护技术主要适用于非软土体深基坑,基坑安全级属于二级或者三级的工程。复合土钉墙支护技术的主要施工步骤为:首先对土钉的制作,其次土钉的成孔,最后土钉的送入以及喷射混凝土施工。对于软土体深基坑,复合土钉墙支护技术容易造成支护结构产生较大位移甚至导致整体结构的破坏,但是通过施工经验来说,复合土钉墙支护技术可以适用于深度为5m~7m的软土体深基坑。对于软土体深基坑的支护施工,工程中主要通过水泥土搅拌桩等支护设备来提高土体的载荷强度、耐久性和持续时间,采用此类超前支护结构,此结构具有很长的接触深度,接触深度越长,基坑的稳定性越高。
对于非软土体深基坑的支护施工,工程中主要通过预应力锚杆等支护设备来降低土体的沉降,根据工程经验,复合土钉墙支护技术可以使土体的沉降降低40%~50%。
4.2信息监测监控与信息化施工技术
深基坑工程施工是一个动态的过程,其空间大小和形状的变化、周围环境条件的渐变、工程地质条件与水文地质条件的递变、开挖深度及施工过程中的扰动等众多不确定性因素都会对围护体系的工作性状产生较大的不良影响,对施工作业环境及周边环境造成威胁,因此在施工过程中要遵循“边观察、边施工”的原则,实施动态监测,动态施工,动态设计。其中,监测工作是信息化施工的前提,是在施工过程中进行科学决策的重要依据,也是确保施工安全与经济安全的重要保证,所以制定完整的监测方案,实时同步监测数据,根据监测数据分析调整施工参数,实施信息化施工,才能做到安全生产,智能SMW工法桩技术等的产生预示着未来在深基坑工程领域信息化监测施工新设备、新技术的发展将成为必然趋势。