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基坑工程的内容与特点

493 2022-02-21 09:16:02

一、基坑工程的内容

建筑基坑工程是岩土工程的一部分,而岩土工程是近 40年来在一些发达国家发展起来的一个相对独立于土木工程的专业性技术领域。在工程实践推动下,岩土工程在学术上亦形成了一门新兴的学科。在我国岩土工程技术早已存在,源远流长,但形成一个相对独立的工程技术行业以及新的学科是近 20年间的事,是执行改革开放政策以来岩土工程体制改革与建设的结果。

建筑基坑工程是指建筑物或构筑物地下部分施工时,需开挖基坑,进行施工降水和基坑周边的围挡,同时要对基坑四周的建筑物、构筑物、道路和地下管线进行监测和维护,确保正常、安全施工的一项综合性工程,其内容包括勘探、设计、施工、环境监测和信息反馈等工程内容。基坑工程的服务工作面几乎涉及所有土木工程领域,如建工、水利、淮口、路桥、市政、地下工程以及近海工程等工程领域。

建筑基坑工程是地下基础施工中内容丰富而富于变化的领域,工程界已越来越认识到建筑基坑工程是一项风险工程,是一门综合性很强的新型学科,它涉及到工程地质、土力学、基础工程、结构力学、原位测试技术、施工技术、土与结构相互作用以及环境岩十工程等多学科问题。基坑工程大多是临时性工程,工程经费限制很紧,而影响基坑工程的因素又很多,例如,地质条件、地下水情况、具体工程要求、天气变化的影响、施工顺序及管理、场地周围环境等多种因素影响,可以说它又是一门综合性的系统工程。

建筑基坑工程的设计与施工,既要保证整个支护结构在施工过程中的安全,又要控制结构和其周围土体的变形,以保证周围环境(相邻建筑及地下公共设施等)的安全。在安全前提下,设计要合理,又能节约造价、方便施工、缩短工期。要提高基坑工程的设计与施工水平,必须正确选择土压力、计算方法和参数,选择合理的支护结构体系,同时还要有丰富的设计和施工经验。此外,我国的行业建筑基坑工程技术规范与不少省市的地方性基坑工程技术规程也已相继颁布执行,可作为建筑基坑工程设计与施工的重要参考或依据。

变形的能力、重要性,以及周围场地条件等有关。有时,保护相邻建(构)筑物和市政设施的安全是基坑工程设计与施工的关键,这就决定了基坑工程具有很强的个性。因此,对基坑工程进行分类,对围护结构允许变形规定统一标准都是比较困难的。本手册中有关这方面的介绍仅供读者参考,不能简单引用。读者应结合地区具体情况灵活应用。

4.综合性强

基坑工程不仅需要岩土工程的知识,也需要结构工程的知识,作为一个围护体系的设计工程师,必须同时具备这两方面的知识,当然也可以依靠岩土工程师和结构工程师相互配合进行设计。

基坑工程涉及土力学中稳定、变形和渗流三个基本课题,三者融溶在一起、需要综合处理。有的基坑工程土压力影响围护结构的稳定性是主要矛盾;有的土中渗流引起流土破坏是主要矛盾;有的基坑周围地面变形量是主要矛盾。基坑工程区域性和个性强也表现在这一方面。

5.土压力特点

基坑围护结构都要承受土压力的作用。作用在挡土结构上的土压力是与挡土结构的位移有关的。静止土压力是指挡土结构物静止不动,土体处于弹性平衡状态时的土压力。主动土压力是当挡土结构物向离开土体方向偏移至挡土结构物后土体达到极限平衡状态时的土压力。被动土压力是当挡土结构物向土体方向偏移至挡土结构物前土体达到极限平衡状态时的土压力。基坑围护结构承受的土压力一般是介于主动土压力和静止土压力之间或介于被动土压力和静止土压力之间。

目前土压力理论还很不完善,静止土压力按经验确定或按半经验公式计算;主动土压力和被动土压力按库仑(1776)土压力理论或朗肯(1857)土压力理论计算,这些都出现在 Terzaghi 有效应力原理问世之前。在考虑地下水对土压力的影响时,是采用水土压力分算,还是水土压力合算较符合实际情况,在学术界和工程界认识还不一致。各地制定的技术规范中规定也有差异。

另外,土具有蠕变性,作用在围护体系上的土压力还与作用时间有关。6.时空效应较强

基坑的深度和平面形状对基坑围护体系的稳定性和变形有较大影响,在基坑围护体系设计中要注意基坑工程的空间效应。土体是蠕变体,特别是软粘土,具有较强的蠕变性。作用在围护结构上的土压力随时间变大,蠕变将使土体强度降低,将使土坡稳定性变小,基坑工程具有很强的时间效应。

7.系统工程

基坑工程主要包括围护体系设计及施工和土方开挖两部分。土方开挖的施工组织是否合理将对围护体系是否成功产生重要影响。不合理的土方开挖方式、步骤和速度可能导致主体结构桩基变位,围护结构过大的变形、甚至引起围护体系失稳,导致破坏。基坑工程是系统工程,在施工过程中应加强监测,力求实行信息化施工。

8.环境效应

基坑开挖势必引起周围地基中地下水位的变化和应力场的改变,导致周围地基土体的变形,对相邻建筑物、构筑物及地下管线产生影响。影响严重的将危及相邻建筑物、构筑物及地下管线的安全及正常使用;大量土方运输也将对交通产生影响。因此基坑工程的环境效应应给予重视。

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