欢迎来到『东合南岩土』官方网站!

基坑支护在岩土领域的难点表现和实施的非唯一性表现

396 2021-03-29 08:52:27

随着城市建设的迅猛发展,有限的地皮难以满足工程项目日益增长的需求,于是人们转向高空和地下发展建筑空间。

有人预言, 21世纪将出现城市地下空间开发和利用的高潮。

无论是高层建筑、超高层建筑,还是地下结构,基坑开挖与支护都是需要面对的重要问题。

基坑工程是集地质工程、岩土工程、结构工程和岩土测试技术等于一体的系统工程,其中既涉及场地工程、水文地质条件和土体的强度与稳定,又涉及支护结构的内力、变形以及土与结构的共同作用,同时还涉及环境影响评价等一系列问题。

由于基坑工程的实践总是走在理论研究前面,这使得对它的分析与设计水平相对滞后,从而在一定程度上阻碍了它的进一步发展,而且其安全性和经济性也缺乏足够的理论保证。因此,对基坑工程的设计理论和方法进行全面系统的研究,具有重要的理论和现实意义。

基坑工程是一个古老而又具有时代特点的岩土与结构工程问题。放坡开挖和简易木桩支护可以追溯到远古时期。

随着人类文明的进步,人们为改善生存条件而频繁从事的土木工程活动促进了基坑技术的发展。随着国内外大量高(超高)层建筑及地下工程的兴建,相应的基坑工程数量不断增多,对其要求越来越高,出现的问题也越来越多,这为基坑的合理设计和施工提出了许多紧迫而重要的研究课题2。

深基坑支护是基础工程施工中一个相对年轻的课题,同时也是尚未得到很好解决的岩土工程问题之一,深基坑工程问题实质上归根结底就是稳定性和变形的问题。

从最早的放坡开挖,到后来的由于场地的限制而设计附加结构体系的支护系统开挖,深基坑工程已由土力学经典课题变为20世纪60年代以来岩土工程界面临的一个重要课题。

深基坑支护工程既涉及土力学中的土压力问题,又包含了结构的刚度、变形与稳定性问题,同时还涉及土与支护结构的共同作用。对这些问题的认识及对策的研究,是随着土压力理论、计算分析技术、测试仪器以及施工机械、施工技术的进步而逐步完善的。

随着我国城市高层建筑的大量兴建,建筑越来越呈现出向高空和地下发展的趋势,因而建筑物地下室的层数越来越多,基坑开挖越来越深,而开挖所需投入的费用也越来越大。

这就给工程界提出了新的问题和挑战,即如何总结原有的工程经验,发展新的理论依据和探索新的施工工艺,以满足这些问题的解决。基坑开挖及基础工程的费用,在整个工程成本中占有很大的比例,因此,合理地选择支护形式,采用相应的施工工艺,协调好安全、经济、可行三者之间的关系,是进行深基坑支护设计的关键。

泰兴振宇大厦项目观摩会上,他们为这项基坑支护工程点赞!

↑ 泰兴振宇大厦项目观摩会上,他们为这项基坑支护工程点赞!

基坑支护工程已成为当前岩土工程领域十分关注的工程热点,也是提高工程质量、减少工程事故的重点,同时还是岩土工程领域的难点(其技术复杂、综合性很强),主要表现为:

(1)基坑支护工程随着社会经济发展逐年增多,问题也日显突出。

(2)基坑支护事故不仅造成极大的经济损失,而且还会带来一定的社会负面影响。

(3)基坑支护工程实施的途径并非唯一。

(4)基坑支护设计是基坑支护成败的关键,直接制约着基坑工程的安全和经济性。


基坑支护实施途径的非唯一性主要表现在以下几点:

(1)支护方案的非唯一。目前我国工程实践中应用的基坑支护形式不下数十种,如果从构成基坑支护方案的各子项的组合来看,支护方案多达160 多种。采用何种支护方案,直接影响着支护工程的成败和投资的效益。

(2)设计理论的非唯一。有关基坑支护工程的设计理论很多,从设计准则上看,有强度和稳定性设计准则、变形控制设计方法和极限分析理论。从设计方法上看,有常规设计方法、弹性地基梁法和有限元法等。不同的设计理论和设计方法有不同的适用条件,相应地,其设计结果也可能相差悬殊,特别是基坑支护工程实践往往超越其设计理论的发展,从而导致实施过程中一些设计理论的失败。

(3)支护结构参数的非唯一。再好的设计最终将落实到具体的设计参数取值上。同一支护方案,由于设计参数选用的不同,既可能失败也可能成功,或是偏于保守造成浪费。


由于支护工程实施的非唯一性,在基坑工程设计中必须采用优化设计,优化设计是基坑支护工程发展的必由之路。因此,深入讨论基坑支护设计方法,对更好地设计基坑支护结构,减少基坑工程事故的发生有着重要的意义。