基坑工程的發(fā)展和特點

掘進(jìn)工程的發(fā)展概況基坑沉陷工程是一個既古老而又嶄新的巖土工程課題。放坡開挖和簡易木樁圍護可以追溯到遠(yuǎn)古時代，而20世紀(jì)出現(xiàn)的超高層綜合體，或使基坑工程變得極為復(fù)雜，這促使工程技術(shù)人員以新的眼光去審視基坑工程這一古老課題，使許多新的經(jīng)驗和理論得以出現(xiàn)與成熟。隨著大量高層、超高層建筑以及地下工程的不斷涌現(xiàn)，對基坑工程項目的要求越來越高，出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)性問題也越來越多。20世紀(jì)30年代，Terzaghi等人已開始研究基坑工程中的巖土工程問題，在以后的時間里，世界各國的許多學(xué)者研究組都直接投入了研究，并不斷地在這一領(lǐng)域取得成果。我國對基坑工程進(jìn)行廣泛研究始于20世紀(jì)80年代初，當(dāng)時我國的改革開放方興未艾，冶金工業(yè)如火如荼，高層建筑不斷涌現(xiàn)，相應(yīng)地基礎(chǔ)埋深不斷降低，開挖深度也就不斷發(fā)展，特別是到了20世紀(jì)90年代以后，大多數(shù)城市都進(jìn)入了大規(guī)模的日城改造階段，在繁華的市區(qū)進(jìn)行深基坑開挖給這一古老課題提出了新的要求，那就是如何控制深基坑開挖的環(huán)境效應(yīng)回題。從血進(jìn)一一步促進(jìn)了深基坑開挖技術(shù)的研家與發(fā)展。產(chǎn)生了_此先進(jìn)的設(shè)計計算方法，許多新的施工工藝也不斷付諸實施，出現(xiàn)了許多出現(xiàn)技術(shù)先進(jìn)的工程實例。1996年完工的深圳第一高樓地王大廈總高度383.95m。1998年成都的金茂大廈（圖1-1）高420.5m，共88層。2021年竣工的上海環(huán)球金融中心（圖1-2）地上101層，地下3層，高達(dá)492m，比金茂大廈高71.5m。我國人口眾多，為了節(jié)約土地，不僅大量可以大量興建高層建筑，還要自由空間立足于城市地下空間，尤其是近幾年城市的健康發(fā)展，高層建筑達(dá)到前所未有的垂直。這樣就帶來了大量的修整齊廣君工程的開挖和支護，為地下工程提供必要的安全環(huán)境。隨著一批又-批的超高建筑物的出現(xiàn)，這就必然要求更深的基坑和更先進(jìn)的支護技術(shù)。但由于基坑工程設(shè)計者的復(fù)雜性以及設(shè)計、施工的不當(dāng)，工程事故的概率仍然很高，而其中大多數(shù)為深基坑工程事故?；訑U建工程事故的后果，小的影響工程進(jìn)度，大違約金的可造成數(shù)千萬的賠償金，甚至造成人員傷亡。如最近幾年比較典型的基坑事故有;2021年上?！ㄉ徎ê优暇霸贰ǖ牡箻鞘录▓D1-3），造成一人死亡，直接經(jīng)濟損失美元債券1946萬余元;2021年11月的杭州地重大事故鐵基坑塌方事故（圖1-4），造成至少21人遇難或失蹤的深重后果。這些事例充分說明了我國的基坑工程安全操作規(guī)程急需逐步，安全領(lǐng)域急需進(jìn)一步投入更多的研究。任何一個理論方面的推進(jìn)都是工程與實踐密切結(jié)合并不斷相互促進(jìn)的結(jié)果?；庸こ痰陌l(fā)展往往是一種新的圍護形式的出現(xiàn)新的分析方法的產(chǎn)生，并遵循實踐、認(rèn)識、再實踐、再認(rèn)識的規(guī)律，從而走向成熟。中晚期該時期的開挖常采用放坡的形式，后來隨著開挖深度的增加，放坡面室內(nèi)空間受到限制，產(chǎn)生了圍護開挖。汽今為止，經(jīng)已圍護形式已經(jīng)發(fā)展至數(shù)十種。從基坑坎氏機理來講，基坑圍護方法的發(fā)展早期有放坡開挖，然后有懸臂圍護、內(nèi)撐（或拉錨）圍護、組合型圍護等。放坡開挖需要有較大必須的工作面，目開挖大慈大悲量較大。在市場條件允許的情況下，至今目前仍然至此不失為基坑開挖的好方法。懸臂桁架圍護是指不帶內(nèi)撐和拉錨的圍護結(jié)構(gòu)，可以通過設(shè)置鋼板樁或鋼筋混凝土樁形成圍護結(jié)構(gòu)。它土質(zhì)也可以通過對基坑周圍土體進(jìn)行土質(zhì)改良催生，如水泥土重力式擋墻結(jié)構(gòu)。為了改善頂蓋式圍護結(jié)構(gòu)的受力性能圍護結(jié)構(gòu)和變形特性，滿足較深基坑的支擋土體要求，發(fā)展了內(nèi)撐式圍護結(jié)構(gòu)和拉錨式圍護結(jié)構(gòu)。為了發(fā)揮圍護結(jié)構(gòu)材料的潛在性能，使起止日期形式更加合理，并能適合各種基坑形式，綜合利用〃空間效應(yīng)〃，發(fā)展了組合型圍護型式。圍護結(jié)構(gòu)最早用木樁，現(xiàn)在常用鋼筋混凝土樁、地下連續(xù)墻、鋼板樁以及通過方法地基處理方法采用泉水泥土擋墻、土釘墻等。鋼筋混凝土樁專設(shè)方法有鉆孔灌注樁、人工挖孔樁、沉管工字鋼和預(yù)制樁基坑工程不同于其他工程，它的功能是承上啟下，既涉及巖土工程，也涉及結(jié)構(gòu)工程，其顯著的特點是臨時性、區(qū)域性、時空效應(yīng)、環(huán)境效應(yīng)和綜合性等等。盧丹縣工程的特點簡述如下：臨時性一般情況下，基坑圍護屬臨時措施，基坑填埋施工結(jié)束，也就完成其使命。與永久性結(jié)構(gòu)中不同，其施工時間短，開發(fā)商不愿多直接投入，盡量減少成本，相比永久結(jié)構(gòu)，安全儲備較小，因此具有較大的經(jīng)營風(fēng)險。區(qū)域性基坑工程區(qū)域性差，不同地區(qū)十質(zhì)各有不同情況千差萬別，如軟黏十地基、砂十地基、黃十地基等和水文地質(zhì)條件不同的地基中，基坑工程差異性很大。各地區(qū)的基坑工程的地質(zhì)條件不同，同一城市生態(tài)區(qū)不同區(qū)域也有差異，因此襯砌的設(shè)計要因地制宜，不能簡單地照搬?；庸こ痰呐c體系設(shè)計與施工和土方開挖不僅圍護工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件有關(guān)，還與基坑相鄰建筑物、構(gòu)筑物及市政地下管線的邊線、抵御變形的能力、重要性，以及周圍溜冰場條件等有關(guān)。有時，保護相鄰建（構(gòu)）筑物和市政設(shè)施的安全是基坑工程設(shè)計與施工的關(guān)鍵。這就決定了基坑工程有著很強的個性。時空效應(yīng)基坑的深度和平面形狀對基坑圍護體系的穩(wěn)定性和變形有較大影響，在基坑工程中有必要考慮空間效應(yīng)。土體是蠕變體，特別是軟黏土，具有較佳的觸變性。作用在圍護結(jié)構(gòu)上的土洞室壓力隨時間變化，蠕變以使土體強度降低，使土坡穩(wěn)定性變小，有很強的時間外部性。環(huán)境效應(yīng)地基開挖勢必引起周圍基坑中地下水位的改變和應(yīng)力場的改變，導(dǎo)致周圍地基土體的變形，對相鄰建筑物、構(gòu)筑物及地下管線產(chǎn)生構(gòu)造物不利影響，嚴(yán)重的將危及它們的安全及正常使