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基坑支护的特征介绍与研究内容

388 2021-04-21 13:30:35

被称之为"大岩土"的岩土工程学是土木工程的一个分支学科,是为各类土木工程基础服务的,其最大特征就是这门学科极具广泛性和重要性。

岩十工程涉及多方面的研究内容,涵盖了勘察、深浅基础、地基处理、边坡稳定、基坑支护、地震工程等领域,主要体现为岩土工程的勘察、设计、施工、检测、监测和监理等工作形式。

基坑支护是岩土工程的主要内容,是目前基础工程中日益普遍的重要环节,尤其是大型土木工程,无一例外地涉及到这一领域。因此,熟练地掌握这一专业设计技能,对于相关从业人员是非常重要的。

岩土工程

我国地域辽阔,从沿海到内地,由山区到平原,分布着各种各样的地层,其性能如抗剪强度、压缩性以及透水性等都有很大差别。随着我国经济发展,新建工程越来越多,经常会遇到各种不良的地质条件,各地区天然地层的情况差别也是很大的,即使在同一地区,地质情况也可能有很大的变化,这就决定了岩土工程以及基坑支护问题的复杂性。

作为一个岩土工程师,应了解各种基坑支护的方法、原理、施工工艺,熟悉其适用范围,掌握常用基坑支护方法的设计和计算方法,并能结合具体情况,提出切合实际、合理的基坑支护方案。

根据支护结构的设置目的,一般要求基坑支护结构同时具备三个方面的作用,即∶(1)挡土作用,保证基坑周围未开挖土体的稳定,使基坑内有一个开阔、安全的空间。(2)控制土体变形作用,保证与基坑相邻的周围建筑物和地下管线在基坑内结构施工期间不因土体向坑内的位移而受到损害。

(3)截水作用,保证基坑内场地达到无水施工作业条件,不影响周围水位变动。 20 世纪 70 年代以前,我国的基坑都是比较浅的,较高层建筑的地下室大多1~2 层,埋深不超过10m。北京在 70年代初建成的地铁工程,深度达到20 多米。80 年代以来,随着我国的改革开放、经济发展,各地都兴建了一大批高层建筑,基础埋深也逐步增大,现今基础深度在 30 多米的建筑已不罕见。随着基坑深度的进一步增加,基坑支护问题也变得更加复杂。基坑支护是一项综合性岩土工程,涉及面广,不但包括土力学中的强度、变形、稳定问题,同时还涉及土与支护结构的共同作用问题,要求具有结构力学、土力学、地基基础、地基处理、原位测试等多种学科知识。基坑支护工程与设计相关,同时又与施工密不可分。核电站的基坑支护工程也是如此,随着核电的迅速发展,基坑支护已成为核电建设岩土工程的重要内容,与其他工民建不同的是,核电工程的基坑更深,规模更大,面临的条件更复杂,基坑支护要求更加安全可靠、经济合理。

深基坑支护工程已成为当前工程建设引人注目的热点,当今深基坑支护工程具有以下特点∶

(1)建筑趋向高层化,基坑向更深层发展。

(2)基坑开挖面积增大,宽度超过百米,长度达到上千米,整体稳定性要求更高。(3)在软弱地层中的深基坑开挖易产生较大的位移和沉降,对周围环境可造成较大的影响。(4)深基坑施工、运行周期长,对临时性基坑支护有更高的牢固性要求。

(5)深基坑支护系统不再只是临时性结构,而是参与到加固与改善建筑物的基础和地基作用当中。

目前经常采用的主要基坑支护类型有;土钉墙支护、水泥深搅桩支护、灌注桩+锚索支护、地下连续墙支护和内支撑支护等。

深基坑施工的每一阶段,结构体系和外荷载都在变化,重大工程在施工过程中需要进行实时监测,即对支护结构的内力、位移、侧向土压、土体变形、孔隙水压及周围环境的变形进行监测,及时反馈结果,调整设计参数和施工措施,以确保支护结构的安全和减少对环境的影响。深基坑施工中的监测工作是指导施工、避免事故发生的必要措施,也是进行信息化施工的手段,监测也是检验设计理论的正确性和发展设计理论的重要依据。

目前大多数支护结构还是施工期间的临时性结构,但其选型、计算和施工是否正确,往往对安全、工期和经济效益有着巨大的影响。尤其在软土地区施工,风险更大、成本更高,仅支护结构一项费用就可高达数千万元。基坑支护工程作为岩土工程重要的一部分,已得到业内大多数人的认可。

随着高层建筑、水电、地铁、核电等工程的建设发展,现代建筑工程对基坑支护提出了愈来愈高的要求,基坑支护技术的研究已成为岩土工程中一项重要的课题,深基坑支护的设计已成为一门新兴学科,近年来,深基坑支护工程的设计计算理论与施工技术水平也有了长足的发展,许多新的基坑支护技术得到开发和应用。推广和发展各种基坑支护技术对提高基坑支护的水平具有非常重要的意义。