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成 都 理 工 大 學(xué)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)文獻(xiàn)綜述報(bào)告學(xué)生姓名:夏玉強(qiáng)學(xué) 號(hào): 200603010214專(zhuān)業(yè)名稱(chēng):土木工程(巖土方向)文獻(xiàn)綜述題目:深基坑工程的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 引用文獻(xiàn):中文27 篇;英文5篇;其它語(yǔ)種0 篇其中期刊:12種;專(zhuān)著15 本;其它:0 種引用文獻(xiàn)時(shí)間跨度: 1969 年 2010 年 指導(dǎo)教師審閱簽名: 綜述報(bào)告正文:一、深基坑工程的發(fā)展現(xiàn)狀基坑工程是一個(gè)古老而具有時(shí)代特點(diǎn)的巖土工程課題,放坡開(kāi)挖和簡(jiǎn)易木樁圍護(hù)可以追溯到遠(yuǎn)古時(shí)代。事實(shí)上,人類(lèi)土木工程的頻繁活動(dòng)促進(jìn)了基坑工程的發(fā)展。20世紀(jì)90年代以來(lái),在我國(guó)改革開(kāi)放和國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速增長(zhǎng)的形勢(shì)下,全國(guó)工程建設(shè)亦突飛猛進(jìn),高層建筑如雨后春筍般迅速發(fā)展,促進(jìn)了建筑科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和施工技術(shù)、施工機(jī)械和建筑材料的更新與發(fā)展1?;娱_(kāi)挖必須保證坑壁的安全和穩(wěn)定,基坑越深,坑壁的穩(wěn)定性問(wèn)題越突出。深基坑支護(hù)技術(shù)是近三十年來(lái)我國(guó)逐步涉及的技術(shù)問(wèn)題,基坑支護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算理論在工程實(shí)踐過(guò)程中也得到不斷發(fā)展和完善。深基坑工程在我國(guó)廣泛應(yīng)用與研究開(kāi)始于80年代初。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),1980年至1989年10間,我國(guó)新建高層建筑1000余棟;1990年至1991的兩年間,新建高層建筑1000余棟,1992年一年就新建高層建筑1000余棟。高層建筑的不斷涌現(xiàn),深基坑的開(kāi)挖深度不斷增加、開(kāi)挖面積也越來(lái)越大。如上海金茂大廈,建筑面積29萬(wàn)平方米,建筑高度360m,塔尖標(biāo)高420.5m,塔樓開(kāi)挖深度-19.65m,基礎(chǔ)開(kāi)挖面積近2萬(wàn)平方米。由上述可見(jiàn),我國(guó)人口眾多,為了節(jié)約土地,必然大量興建高層建筑和充分利用城市地下空間,這樣就帶來(lái)了大規(guī)?;庸こ痰拈_(kāi)挖與支護(hù),為地下工程建筑提供必要和安全的環(huán)境。許多科學(xué)家稱(chēng)“21世紀(jì)是地下空間開(kāi)發(fā)利用的世紀(jì)”,并預(yù)測(cè)21世紀(jì)末將有三分之一的世界人口生活在地下空間是并不夸張的。為了保證建筑物的穩(wěn)定性,建筑基礎(chǔ)都必須滿(mǎn)足地下埋深嵌固的要求12。建筑高度越高,其埋置深度也就越深,對(duì)基坑工程的要求越來(lái)越高,隨之出現(xiàn)的問(wèn)題也越來(lái)越多,這給建筑施工、特別是城市中心區(qū)的建筑施工帶來(lái)了很大的困難。正是由于80年代后期,尤其在90年代大量的城市高層建筑如雨后春筍,至1996年10層以上的高層建筑累計(jì)己有1億多平方米,高度超過(guò)100m的超高層建筑已超過(guò)150幢,高度超過(guò)200m已有20多幢12。大量的高層建筑都有1-3層的地下室,基坑開(kāi)挖深度通常為6-15m。大量的工程實(shí)踐大大豐富和提高了我國(guó)在基坑工程領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)水平。迄今,我國(guó)己經(jīng)或正在編寫(xiě)基坑工程全國(guó)性的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和廣東省、武漢市、上海市、深圳市等若干省市地區(qū)性的基坑工程標(biāo)準(zhǔn)13。這些標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn),正是近10余年來(lái)我國(guó)在基坑工程中寶貴的設(shè)計(jì)、施工經(jīng)驗(yàn)重要的總結(jié)。但是,基坑工程與其隸屬的巖土工程學(xué)科一樣,是實(shí)用性、經(jīng)驗(yàn)性極強(qiáng)的學(xué)科,是隨著工程實(shí)踐不斷提高的學(xué)科。近10余年的工程實(shí)踐表明,在基坑工程中既有大量成功的經(jīng)驗(yàn),也有少數(shù)失敗的教訓(xùn),更有一系列有待進(jìn)一步解決的問(wèn)題。目前我們己經(jīng)面臨著基坑越來(lái)越深,尤其是環(huán)保要求更加嚴(yán)格的情況,這就需要以更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度,在今后的工程實(shí)踐中不斷總結(jié)、創(chuàng)新,提高技術(shù)水平,為安全、經(jīng)濟(jì)、快捷實(shí)施迅速發(fā)展的我國(guó)基坑工程作出貢獻(xiàn)2。深基坑工程是一個(gè)復(fù)雜的綜合性巖土工程,由于目前土力學(xué)理論尚不夠完善,單純依靠理論方法難以對(duì)系統(tǒng)的變化性狀作出準(zhǔn)確的預(yù)測(cè),在施工過(guò)程中往往出現(xiàn)一些難以預(yù)料的變化,還要受到施工條件、天氣情況、周?chē)h(huán)境等諸多因素的影響,所以理論分析計(jì)算的結(jié)果與實(shí)際情況有時(shí)會(huì)有較大差異。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)可以獲得大量的一手?jǐn)?shù)據(jù),掌握整個(gè)基坑在不同條件下的各種性狀,再利用理論知識(shí)找出其發(fā)展規(guī)律,預(yù)測(cè)其變化趨勢(shì),對(duì)于可能發(fā)生的安全隱患及早發(fā)出預(yù)報(bào),避免或減少工程事故發(fā)生;通過(guò)對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行計(jì)算,為下一步的施工提供指導(dǎo)。因此,在深基坑施工階段對(duì)支護(hù)及周邊建筑物進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)已經(jīng)成為深基坑施工不可或缺的一個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)。深基坑的穩(wěn)定和變形破壞理論最初產(chǎn)生于擋土墻的穩(wěn)定分析。最早提出分析的是Terzaghi和peck等人,他們?cè)缭谏鲜兰o(jì)40年代就提出了預(yù)估挖方穩(wěn)定和支撐荷載大小的總應(yīng)力法。這一理論原理一直沿用到現(xiàn)在,只不過(guò)有了許多改進(jìn)和修正。上世紀(jì)50年代Bjerrum和Eide給出分析深基坑底板隆起的方法,60年代開(kāi)始在奧地利和墨西哥城軟粘土深基坑中首次使用了儀器進(jìn)行觀測(cè),此后的大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)提高了預(yù)測(cè)和計(jì)算分析的準(zhǔn)確性和完整性。二、深基坑工程的主要內(nèi)容及目前基坑支護(hù)實(shí)施中存在的問(wèn)題2.1深基坑工程的主要內(nèi)容2.1.1巖土工程勘察與工程調(diào)查確定巖土參數(shù)與地下水參數(shù);.測(cè)定鄰近建筑物、周?chē)叵侣裨O(shè)物(管道、電纜、光纜等)、城市道路等工程設(shè)施的工作現(xiàn)狀,并對(duì)其隨地層位移的限值作出分析。2.1.2支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)支護(hù)結(jié)包括擋土墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)(如連續(xù)墻、柱列式灌注樁擋墻)、支承體系(如內(nèi)支撐、錨桿)以及土體加固等。支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須與基坑工程的施工方案緊密結(jié)合,需要考慮的主要依據(jù)有:當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn),土體和地下水狀況,四周環(huán)境安全所允許的地層變形限值,可提供的施工設(shè)施與施工場(chǎng)地,工期與造價(jià)等14。2.1.3基坑開(kāi)挖與支護(hù)的施工包括土方工程、工程降水和工程的施工組織設(shè)計(jì)與實(shí)施。2.1.4地層位移預(yù)測(cè)與周邊工程保護(hù)地層位移既取決于土體和支護(hù)結(jié)構(gòu)的性能與地下水的變化,也取決于施工工序和施工過(guò)程。如預(yù)測(cè)的變形超過(guò)允許值,應(yīng)修改支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工方案,必要時(shí)對(duì)周邊的重要工程設(shè)施采取專(zhuān)門(mén)的保護(hù)或加固措施。2.1.5施工現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)與監(jiān)控根據(jù)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)和信息,必要時(shí)進(jìn)行反饋設(shè)計(jì),用信息化來(lái)指導(dǎo)下一步的施工。2.2目前基坑支護(hù)實(shí)施中存在的問(wèn)題3-811盡管基坑工程實(shí)踐不斷增多,在技術(shù)上也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。但縱觀基坑工程的實(shí)際情況不難發(fā)現(xiàn),基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)存在著兩種傾向,一方面由于設(shè)計(jì)安全度不足而造成基坑失穩(wěn)事故的比例較大,另一方面由于設(shè)計(jì)過(guò)于保守而又造成很大的浪費(fèi)。一項(xiàng)對(duì)103項(xiàng)基坑工程事故進(jìn)行細(xì)致的調(diào)查分析,統(tǒng)計(jì)出事故發(fā)生的原因結(jié)果表明與設(shè)計(jì)有關(guān)的工程事故比例高達(dá)45;而一份十幾個(gè)工程的測(cè)試數(shù)據(jù)又表明,圍護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)測(cè)應(yīng)力明顯小于設(shè)計(jì)值,圍護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有發(fā)揮出來(lái)設(shè)計(jì)明顯過(guò)于保守。說(shuō)明現(xiàn)行設(shè)計(jì)理論和方法與基坑工程的實(shí)際有較大的偏差。大量的工程實(shí)例表明,上述兩種情況在實(shí)際中確實(shí)屢見(jiàn)不鮮,究其原因可歸結(jié)為以下幾個(gè)方面:2.2.1強(qiáng)度和穩(wěn)定性為主,忽略變形控制當(dāng)前的設(shè)計(jì)方法是以極限平衡理論為依據(jù),實(shí)際上大多沿用傳統(tǒng)擋土墻設(shè)計(jì)計(jì)算方法,它只能進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算,無(wú)法提供基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所必須的變形值。所以基坑設(shè)計(jì)計(jì)算均以強(qiáng)度和穩(wěn)定性為主,而并未研究解決在邊坡失穩(wěn)之前的變形過(guò)程。但在當(dāng)前的基坑工程中,由于周邊環(huán)境保護(hù)的要求越來(lái)越嚴(yán)格,基坑變形控制已成為重要的設(shè)計(jì)內(nèi)容?;拥脑试S變形和水平、垂直位移的計(jì)算是一個(gè)較建筑自身允許沉降和沉降計(jì)算更為復(fù)雜的課題,又是基坑工程,尤其在軟土地區(qū)和工程地質(zhì)、水文地質(zhì)復(fù)雜地區(qū)無(wú)法回避的問(wèn)題?;庸こ倘匀槐仨殱M(mǎn)足穩(wěn)定性和變形兩方面的要求,與基礎(chǔ)允許沉降有所不同在于基坑工程的允許變形往往主要取決于周邊環(huán)境的要求,按變形控制已成為許多基坑工程設(shè)計(jì)的基本依據(jù)。可見(jiàn),現(xiàn)行的設(shè)計(jì)方法并不能完全考慮基坑工程實(shí)際應(yīng)考慮的問(wèn)題,這樣設(shè)計(jì)結(jié)果與實(shí)際工程的工作狀態(tài)就必然產(chǎn)生差異。2.2.2經(jīng)驗(yàn)估算為主由于基坑工程的復(fù)雜性、不確定性以及對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)所承受水土壓力認(rèn)識(shí)的局限性,迄今為止對(duì)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還沒(méi)有一個(gè)成熟的理論和計(jì)算模式,未形成完整的、具有普遍指導(dǎo)意義的設(shè)計(jì)理論體系,使得基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算仍過(guò)多地取決于經(jīng)驗(yàn),隨意性較大;另一方面,由于土力學(xué)發(fā)展水平所限,有些實(shí)際問(wèn)題土力學(xué)理論尚無(wú)法解決,在研究運(yùn)用中不得不對(duì)土的性質(zhì)作了許多不符實(shí)際簡(jiǎn)化或假定。例如,對(duì)基坑工程經(jīng)常遇到的軟土,其強(qiáng)度隨時(shí)間變化的流變性質(zhì),雖然已有一些研究成果,但理論上尚不成熟,試驗(yàn)方法尚不完善,應(yīng)用于工程還剛剛開(kāi)始,實(shí)際中還需要經(jīng)驗(yàn);對(duì)于非飽和土,應(yīng)用非飽和土有效應(yīng)力原理,目前用的還是傳統(tǒng)的土力學(xué)理論,常規(guī)試驗(yàn)方法測(cè)定的強(qiáng)度指標(biāo),計(jì)算結(jié)果自然與實(shí)際出人很大;再如某些飽和粉土的流動(dòng)性、地下水的滲透破壞等等,有的問(wèn)題至今對(duì)其認(rèn)識(shí)還很不夠,有的問(wèn)題很難計(jì)算。在這種情況下,基坑工程設(shè)計(jì)依靠經(jīng)驗(yàn)是必然的了,但經(jīng)驗(yàn)總歸是經(jīng)驗(yàn),并不能等同于具有普遍指導(dǎo)意義的理論,況且基坑工程具有較強(qiáng)的區(qū)域性,不同地區(qū)會(huì)遇到各種不同的、包含極其復(fù)雜的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、現(xiàn)有的理論和經(jīng)驗(yàn)根本無(wú)法解決的問(wèn)題。這樣基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)只能借鑒已有的工程經(jīng)驗(yàn)在實(shí)際中摸索,設(shè)計(jì)結(jié)果就難以把握了。2.2.3 基坑設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題1)鋼板樁的施工可能會(huì)引起相鄰地基的變形和產(chǎn)生噪聲振動(dòng),對(duì)周?chē)h(huán)境影響很大9,因此在設(shè)計(jì)中要考慮該方法對(duì)人口密集、建筑密度大的地區(qū)的影響。同時(shí),還要注意施工結(jié)束后鋼板樁拔出時(shí)對(duì)周?chē)鼗梁偷乇硗恋挠绊憽?)土釘墻只適用于地下水位以上的粉土、黏性土與無(wú)黏性土,不能用于淤泥質(zhì)土、飽和軟土。對(duì)基坑周?chē)h(huán)境安全等級(jí)要求高,對(duì)土坡變形有嚴(yán)格控制要求,以及基坑周?chē)舷滤烙新┧赡艿?,不宜采用土釘墻方法支護(hù)。3)當(dāng)基坑周?chē)鷪?chǎng)地狹小,基坑開(kāi)挖深度較大,如超過(guò)6 m,或基坑緊鄰已建成建筑物、交通干道、重要管線,通常均選用支撐或錨桿排樁、連續(xù)墻結(jié)構(gòu)支護(hù)。在軟土地區(qū)及基坑四周無(wú)地下空間設(shè)置錨桿,不宜采用錨桿式排樁或連續(xù)墻結(jié)構(gòu)對(duì)基坑進(jìn)行支護(hù)。4)當(dāng)基坑周?chē)痪邆浞牌聴l件及設(shè)置水泥土擋墻時(shí),且周?chē)鸁o(wú)重要建筑物及管線、開(kāi)挖深度不大,可以采用懸臂樁或連續(xù)墻結(jié)構(gòu)支護(hù)。當(dāng)變形較大可設(shè)置雙排樁;對(duì)土體水平位移控制嚴(yán)格時(shí),不宜選用此種結(jié)構(gòu)支護(hù)。2.2.4基坑施工中應(yīng)注意的問(wèn)題1)施工前應(yīng)對(duì)工程的地質(zhì)勘察報(bào)告認(rèn)真分析研究,根據(jù)挖土深度范圍內(nèi)不同土質(zhì)的物理性能和地下水位情況(特別是豐水期的水位情況),選擇相應(yīng)的土方開(kāi)挖、支護(hù)結(jié)構(gòu)及降水方案。根據(jù)所制定的施工方案,對(duì)全體施工人員作詳細(xì)的安全與技術(shù)交底工作。2)基坑開(kāi)挖前,通過(guò)降水提高坑內(nèi)土體的水平抗力,減少基坑的變形量。施工降水不宜過(guò)快,降水過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)周邊建筑物、地下管線和地表沉降的監(jiān)測(cè),同時(shí)在坑外地面設(shè)回灌井,必要時(shí)應(yīng)采取回灌措施,確保周邊建筑物安全10。在基坑開(kāi)挖施工中,發(fā)現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)接近或超過(guò)警戒值時(shí),應(yīng)立即分析原因,準(zhǔn)確地找出施工過(guò)程中存在的問(wèn)題及時(shí)調(diào)整施工步驟,采取相應(yīng)的對(duì)策,便能有效控制基坑變形,確?;影踩?。3)為防止邊坡失穩(wěn),施工前先清除基坑邊堆土等荷載,防止由于荷載過(guò)大引起基坑坍塌等事故的發(fā)生。4)基坑開(kāi)挖分層進(jìn)行,從上到下逐層進(jìn)行開(kāi)挖,嚴(yán)禁超挖和掏底開(kāi)挖,同時(shí)開(kāi)挖過(guò)程要與支撐架設(shè)同步施工。開(kāi)挖段的長(zhǎng)度必須根據(jù)基坑深度和坡度合理確定,不宜過(guò)長(zhǎng)。當(dāng)基坑挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后,必須馬上澆筑墊層混凝土,進(jìn)一步減小基坑變形值。底板混凝土必須在5 d-7 d內(nèi)完成,相應(yīng)結(jié)構(gòu)層施工及時(shí)跟上,以建立永久的受力平衡體系,從根本上控制住基坑變形10。5)在采用拱圈墻方案時(shí),拱墻本身可采用水平分縫及垂直分縫的逆作拱墻方法施工,拱腳穩(wěn)定性很重要,設(shè)計(jì)施工應(yīng)予重視,挖土?xí)r應(yīng)維持拱圈荷載對(duì)稱(chēng),受力均衡。2.2.5基坑工程尚未完全解決的問(wèn)題1)由于開(kāi)挖深度、周邊環(huán)境、地層性質(zhì)等多因素的影響,基坑支護(hù)方案會(huì)根據(jù)所選物理力學(xué)參數(shù)的不同而選擇不當(dāng)。2)基坑支護(hù)的內(nèi)力和變形的精確計(jì)算是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題,其計(jì)算模型需要考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)、支撐體系和土三者的共同作用,但是,目前將其簡(jiǎn)化為平面問(wèn)題,難以準(zhǔn)確反映空間效應(yīng)。3)在軟土地區(qū),淤泥、淤泥質(zhì)土等具有蠕變特性,圍護(hù)結(jié)構(gòu)會(huì)隨著無(wú)支撐時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增大變形,即所謂的“時(shí)間效應(yīng)”,目前時(shí)間效應(yīng)尚未精確考慮到理論計(jì)算中。4)由于受到多種未知因素(如暴雨等自然災(zāi)害)的影響,深基坑土體的變形和位移無(wú)法精確計(jì)算。5)當(dāng)基坑平面尺寸較大,支撐體系較復(fù)雜時(shí),由氣溫變化引起的溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力會(huì)使支撐桿件內(nèi)力增加,但在圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)該理論只加以概略估算。6)在建筑物密集地區(qū)設(shè)計(jì)深基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu),多以變形控制,但在設(shè)計(jì)時(shí)如何控制周?chē)孛娉两瞪杏幸欢y度,這是由于計(jì)算方面尚難以提供精確值。三、深基坑工程的發(fā)展趨勢(shì)及國(guó)內(nèi)外深基坑支護(hù)技術(shù)的研究發(fā)展3.1深基坑工程的發(fā)展趨勢(shì)1)基坑向著大深度、大面積方向發(fā)展,周邊環(huán)境更加復(fù)雜,深基坑開(kāi)挖與支護(hù)的難度愈來(lái)愈大。因此,從工期和造價(jià)的角度看兩墻合一的逆作法將是今后發(fā)展的主要方向。但逆作法施工受樁承載力的限制很大,采用逆作法時(shí)不能采用一柱一樁,而是一柱多樁,增加了成本和施工難度15。如何提高單樁承載力,降低沉降,減少中柱樁(中間支承柱),達(dá)到一柱一樁,使上部結(jié)構(gòu)施工速度可以放開(kāi)限制,從而加快進(jìn)度,縮短總工期,這將成為今后的研究方向。2)土釘支護(hù)方案的大量實(shí)施,使得噴射混凝土技術(shù)得以充分運(yùn)用和發(fā)展。為減少?lài)娚浠炷恋幕貜椓恳约氨Wo(hù)環(huán)境的需要,濕式噴射混凝土將逐步取代干式噴射混凝土。3)目前,在有支護(hù)的深基坑工程中,基坑開(kāi)挖大多以人工挖土為主,效率不高,今后必須大力研究開(kāi)發(fā)小型、靈活、專(zhuān)用的地下挖土機(jī)械,以提高工效,加快施工進(jìn)度,減少時(shí)間效應(yīng)的影響1。4)為了減少基坑變形,通過(guò)施加預(yù)應(yīng)力的方法控制變形將逐步被推廣,另外采用深層攪拌或注漿技術(shù)對(duì)基坑底部或被動(dòng)區(qū)土體進(jìn)行加固,也將成為控制變形的有效手段被推廣。5)為減小基坑工程帶來(lái)的環(huán)境效應(yīng)(如因降水引起的地面附加沉降),或出于保護(hù)地下水資源的需要,有時(shí)基坑采用帷幕型式進(jìn)行支護(hù)。除地下連續(xù)墻外,一般采用旋噴樁或深層攪拌樁等工法構(gòu)筑成止水帷幕。目前,有將水利工程中防滲墻的工法引入到基坑工程中的趨勢(shì)1。6)在軟土地區(qū),為避免基坑底部隆起,造成支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移加大和鄰近建(構(gòu))筑物下沉,可采用深層攪拌樁或注漿技術(shù)對(duì)基坑底部土體進(jìn)行加固,即提高支護(hù)結(jié)構(gòu)被動(dòng)區(qū)土體的強(qiáng)度的方法。3.2國(guó)內(nèi)外深基坑支護(hù)技術(shù)的研究發(fā)展3.2.1國(guó)內(nèi)外深基坑支護(hù)技術(shù)的研究現(xiàn)狀國(guó)外20世紀(jì)30年代,太沙基和皮克等最先從事基坑工程的研究,20世紀(jì)60年代在奧斯陸等地的基坑開(kāi)挖中開(kāi)始實(shí)施施工監(jiān)測(cè),從20世紀(jì)70年代起,許多國(guó)家陸續(xù)制訂了指導(dǎo)基坑開(kāi)挖與支護(hù)設(shè)計(jì)和施工的法規(guī)16。除了明挖法、暗挖法、蓋挖法、盾構(gòu)法、沉管法、凍結(jié)法及注漿法等開(kāi)挖技術(shù)外又有了新進(jìn)展1712。我國(guó)城市地下工程建設(shè)起步較晚,20世紀(jì)80年代前,國(guó)內(nèi)為數(shù)不多的高層建筑的地下室多為一層,基坑深不過(guò)4m,常采用放坡開(kāi)挖就可以解決問(wèn)題。20世紀(jì)80年代初才開(kāi)始出現(xiàn)大量的基坑工程18。到20世紀(jì)80年代,隨著高層建筑的大量興建,開(kāi)始出現(xiàn)兩層地下室,開(kāi)挖深度一般在8m左右,少數(shù)超過(guò)10m19。進(jìn)入20世紀(jì)90年代后,在我國(guó)改革開(kāi)放和國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速增長(zhǎng)的形勢(shì)下,全國(guó)工程建設(shè)亦突飛猛進(jìn),高層建筑迅猛發(fā)展,建筑高度越來(lái)越高,同時(shí)各地還興建了許多大型地下市政設(shè)施、地下商場(chǎng)、地鐵車(chē)站等,導(dǎo)致多層地下室逐漸增多,基坑開(kāi)挖深度超過(guò)10m的比比皆是,其埋置深度也就越來(lái)越深,對(duì)基坑工程的要求越來(lái)越高,隨著人防、地鐵、地下商場(chǎng)、倉(cāng)庫(kù)、影劇院等大量工程的建設(shè),特別是近年來(lái)的工程實(shí)踐,城市地下空間開(kāi)挖技術(shù)得到了長(zhǎng)足發(fā)展和提高20。我國(guó)城市地下工程、隧道及井孔工程等先后采用了明挖法、暗挖法、蓋挖法、盾構(gòu)法、沉管法、凍結(jié)法及注漿法等,這些技術(shù)有的己達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。促進(jìn)了建筑科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和施工技術(shù)、施工機(jī)械和建筑材料的更新與發(fā)展。為了保證建筑物的穩(wěn)定性,建筑基礎(chǔ)都必須滿(mǎn)足地下埋深嵌固的要求。隨之出現(xiàn)的問(wèn)題也越來(lái)越多,這給建筑施工、特別是城市中心區(qū)的建筑施工帶來(lái)了很大的困難2122。3.2.2國(guó)外深基坑支護(hù)技術(shù)的發(fā)展國(guó)外許多國(guó)家陸續(xù)制訂了指導(dǎo)基坑開(kāi)挖與支護(hù)設(shè)計(jì)和施工的法規(guī)。除了明挖法、暗挖法、蓋挖法、盾構(gòu)法、沉管法、凍結(jié)法及注漿法等開(kāi)挖技術(shù)外新進(jìn)展有:(l)全過(guò)程機(jī)械化。從護(hù)坡、土方開(kāi)挖、結(jié)構(gòu)施工,包括暗挖法施工的拱架安裝、噴射混凝土、泥漿配制和處理等工序的機(jī)械化,同時(shí)采用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行監(jiān)控,從而保證了施工安全、快速施工和優(yōu)良的工程質(zhì)量23。(2)盾構(gòu)法得到較大發(fā)展。近30年內(nèi)英、美、法、日等國(guó)大量采用盾構(gòu)施工技術(shù),日本已生產(chǎn)盾構(gòu)近萬(wàn)臺(tái),用于地鐵、鐵路、公路,水工及管網(wǎng)施工,己出現(xiàn)雙聯(lián)、三聯(lián)、四聯(lián)盾構(gòu),能完成三跨地鐵車(chē)站,開(kāi)挖寬度達(dá)17m。日本正設(shè)想設(shè)計(jì)直徑80m的盾構(gòu),在地下建造人造太陽(yáng)和住宅區(qū)24。(3)微型盾構(gòu)和非開(kāi)挖技術(shù)已廣泛應(yīng)用。主要用于建造各種直徑的雨、污水、自來(lái)水管道和電纜管道。微型盾構(gòu)就是直徑2m以下的盾構(gòu)。刀盤(pán)掘進(jìn),遙控和衛(wèi)星定位控制方向和坡度,然后安裝管片。非開(kāi)挖技術(shù)就是采用微型鉆機(jī),通過(guò)切割輪成孔,退回鉆桿后安裝管線或電纜25。(4)預(yù)砌塊法施工技術(shù)。拱圈是在土方開(kāi)挖后采用拼裝機(jī)安裝,管片上留有注漿孔,襯砌拼裝完成后,由注漿孔向壁后注漿,堵塞空隙,增強(qiáng)圍巖與襯砌的共同作用。法國(guó)用此法施工的最大單拱跨度達(dá)24.48m。(5)預(yù)切槽法施工技術(shù)。意、法等國(guó)制造了一種地層預(yù)切槽機(jī),采用鏈條沿拱圈將地層切割出一條寬15cm,長(zhǎng)4-5m的槽縫,然后向槽縫內(nèi)噴射混凝土,并在其保護(hù)下開(kāi)挖土方,做防水層及二次襯砌,形成隧道。(6)頂管大管棚法。修建地鐵車(chē)站時(shí),在頂管內(nèi)灌混凝土,形成大管棚,再在其保護(hù)下進(jìn)行暗挖施工。(7)微氣壓暗挖法。就是在具有1個(gè)大氣壓以下的壓縮空氣環(huán)境下,按照“新奧法”原理進(jìn)行施工。優(yōu)點(diǎn)是可以排出地下水,保證工作面干燥;由于氣壓存在,可減少地面沉降;還可降低襯砌成本26。(8)數(shù)字化掘進(jìn),又稱(chēng)計(jì)算機(jī)化掘進(jìn) ( Datadrilling, eomputeriseddrilling ),應(yīng)用于硬巖工程的開(kāi)挖。在數(shù)字化掘進(jìn)時(shí),鉆桿的推進(jìn)是程序化的,從一個(gè)洞到另一個(gè)洞也是自動(dòng)的。掘進(jìn)機(jī)手可以同時(shí)管理3套鉆桿,其作用是監(jiān)督鉆桿的運(yùn)動(dòng),必要時(shí)予以調(diào)整??孜?、孔深和掘進(jìn)序列預(yù)先已在掘進(jìn)機(jī)的計(jì)算機(jī)軟件中安排,掘進(jìn)方向由激光束控制,實(shí)現(xiàn)了孔的嚴(yán)格定位,從而可以實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)工藝的最優(yōu)化以及曲線隧道的掘進(jìn)。數(shù)字化掘進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)是:控制隧道掘進(jìn)的超挖;實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)方案的優(yōu)化;消除了工作面上的人工測(cè)量27。參考文獻(xiàn)1. 余志成,施文華.深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工,中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1999.2. 黃運(yùn)飛.深基坑工程實(shí)用技術(shù),兵器工業(yè)出版社,1996.3. 錢(qián)家歡.土力學(xué)M.河海大學(xué)出版社,1995.第二版.139-167,184-186.4. 陳東佐,李靜.巖土工程的現(xiàn)狀與發(fā)展J.太原大學(xué)學(xué)報(bào),2003.4(3):35-38.5. 李鐘.深基坑支護(hù)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)(一)J.巖土工程界,.2001.6. 崔江余,梁仁旺.建筑基坑工程設(shè)計(jì)計(jì)算與施工M.中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1999.第一版11-73.7. 陳肇元.土釘支護(hù)技術(shù).深基坑開(kāi)挖土釘支護(hù)技術(shù)研討會(huì),1996.9.8. 黃強(qiáng),惠永寧.深基坑支護(hù)工程實(shí)例集M.中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1997:.1-15.9. 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