深基坑工程的发展1.ppt
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深基坑工程的发展1.ppt
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深基坑工程深基坑工程内内容容l深基坑工程在我国的发展深基坑工程在我国的发展l深基坑施工技术(逆作法、冻结法和型深基坑施工技术(逆作法、冻结法和型钢搅拌桩墙)钢搅拌桩墙)l基坑工程的失效模式与案例基坑工程的失效模式与案例l深基坑工程方案设计深基坑工程方案设计l在我国,深基坑工程是最近在我国,深基坑工程是最近20多年多年中迅速发展起来的一个领域。
中迅速发展起来的一个领域。
l以前的几十年中,由于建筑物的高以前的几十年中,由于建筑物的高度不高,基础的埋置深度很浅,很少用度不高,基础的埋置深度很浅,很少用地下室,基坑的开挖一般仅作为施工单地下室,基坑的开挖一般仅作为施工单位的施工措施,最多用钢板桩解决问题,位的施工措施,最多用钢板桩解决问题,没有专门的设计,也并没有引起工程界没有专门的设计,也并没有引起工程界太多的关注。
太多的关注。
l20多年来,由于高层建筑、地下空间多年来,由于高层建筑、地下空间的发展,深基坑工程的规模之大、深度之的发展,深基坑工程的规模之大、深度之深,成为岩土工程中事故最为频繁的领域,深,成为岩土工程中事故最为频繁的领域,给岩土工程界提出了许多技术难题。
给岩土工程界提出了许多技术难题。
l因此也是岩土工程中发展最为活跃的因此也是岩土工程中发展最为活跃的领域之一,成为岩土工程的技术热点和难领域之一,成为岩土工程的技术热点和难点。
点。
ll技术难点:
技术难点:
l1.土力学的强度、变形、渗透三大课题土力学的强度、变形、渗透三大课题全部都出现;全部都出现;l2.施工因素的影响既巨大而又具有非常施工因素的影响既巨大而又具有非常的不确定性;的不确定性;l3.各种破坏模式相互交叉,互为因果,各种破坏模式相互交叉,互为因果,设计计算模式的不清晰性;设计计算模式的不清晰性;l热点:
热点:
l1.事故的频率高,灾害的涉及面宽,对事故的频率高,灾害的涉及面宽,对社会的影响非常大,引起政府和社会的社会的影响非常大,引起政府和社会的高度关注;高度关注;l2.工程费用占造价的比例高,业主对基工程费用占造价的比例高,业主对基坑工程的压价,方案不合理和安全度过坑工程的压价,方案不合理和安全度过低是高事故率的潜在因素;低是高事故率的潜在因素;l3.施工方过度追求高速度和低成本是高施工方过度追求高速度和低成本是高事故率的直接引发因素。
事故率的直接引发因素。
l按照发展的过程,二十多年来我国的深按照发展的过程,二十多年来我国的深基坑工程大致经历了三个阶段:
基坑工程大致经历了三个阶段:
l20世纪的世纪的80年代年代l20世纪的世纪的90年代年代l21世纪的近世纪的近10年年深基坑工程发展的三个阶段深基坑工程发展的三个阶段l第一阶段:
第一阶段:
20世纪世纪80年代年代l在一些大城市开始兴建高层建筑,深基坑工在一些大城市开始兴建高层建筑,深基坑工程问题逐渐出现。
程问题逐渐出现。
l但那时多数是一层地下室,但那时多数是一层地下室,23层地下室比层地下室比较少。
较少。
l主要的围护结构型式是水泥搅拌桩的重力式主要的围护结构型式是水泥搅拌桩的重力式结构,对于比较深的基坑则采用排桩结构,结构,对于比较深的基坑则采用排桩结构,如果有地下水,再加水泥搅拌桩止水帷幕。
如果有地下水,再加水泥搅拌桩止水帷幕。
l那时,地下连续墙用得比较少。
那时,地下连续墙用得比较少。
lSMW工法正在进行开发研究。
工法正在进行开发研究。
l由于缺乏经验,深基坑的事故比较多,由于缺乏经验,深基坑的事故比较多,引起了社会和工程界的关注。
引起了社会和工程界的关注。
l开始研究深基坑工程的监测技术与数值开始研究深基坑工程的监测技术与数值计算。
计算。
l有一些技术指南,但还没有开始编制基有一些技术指南,但还没有开始编制基坑工程的规范。
坑工程的规范。
l第二阶段:
第二阶段:
20世纪世纪90年代年代l总结经验,出现制定基坑规范的第一波,总结经验,出现制定基坑规范的第一波,包括武汉、上海、深圳等地方规范和两包括武汉、上海、深圳等地方规范和两本行业规范。
本行业规范。
l一些地方政府建立深基坑方案的审查制一些地方政府建立深基坑方案的审查制度。
度。
l开始出现超深、超大的深基坑工程,基开始出现超深、超大的深基坑工程,基坑面积达到坑面积达到23万平方米,深度达到万平方米,深度达到20m左右。
左右。
l复合式土钉墙在浅基坑中推广使用。
复合式土钉墙在浅基坑中推广使用。
lSMW工法开始推广使用。
工法开始推广使用。
l地下连续墙的大量采用。
地下连续墙的大量采用。
l逆作法施工、支护结构与主体结构相结逆作法施工、支护结构与主体结构相结合的设计方法开始得到重视和运用。
合的设计方法开始得到重视和运用。
l商业化的深基坑设计软件大量使用。
商业化的深基坑设计软件大量使用。
l内支撑出现了大直径圆环的形式和两道内支撑出现了大直径圆环的形式和两道支撑合用围檩的方案,最大限度克服了支撑合用围檩的方案,最大限度克服了支撑对施工的干扰。
支撑对施工的干扰。
l第三阶段:
进入新世纪以后第三阶段:
进入新世纪以后l在更多的城市中,大规模地兴建高层建在更多的城市中,大规模地兴建高层建筑和地下铁道,地下工程向更深部发展筑和地下铁道,地下工程向更深部发展空间,出现了更深、更大的深基坑工程,空间,出现了更深、更大的深基坑工程,基坑面积达到了基坑面积达到了45万平方米,深度超万平方米,深度超过过30m,最深达最深达50m,深基坑工程施工与深基坑工程施工与相邻环境的相互影响更趋严峻。
相邻环境的相互影响更趋严峻。
l在一些城市里又出现了新一波的深基坑在一些城市里又出现了新一波的深基坑工程事故。
工程事故。
l逆作法施工、支护结构与主体结构相结逆作法施工、支护结构与主体结构相结合的设计方法在更多的工程中推广应用。
合的设计方法在更多的工程中推广应用。
l在我国(包括台北和香港)采用支护结在我国(包括台北和香港)采用支护结构与主体结构相结合并用逆作法施工的构与主体结构相结合并用逆作法施工的深基坑工程已达深基坑工程已达101项。
项。
l出现了第二波的基坑工程规范的修订与出现了第二波的基坑工程规范的修订与编制。
编制。
l通过通过20多年的工程实践和业内人士的努多年的工程实践和业内人士的努力,学术研究和工程研发非常活跃,在力,学术研究和工程研发非常活跃,在深基坑工程领域中,取得了很大的进展,深基坑工程领域中,取得了很大的进展,主要表现为下面五个方面:
主要表现为下面五个方面:
l1.设计思想的更新设计思想的更新l2.施工技术的发展施工技术的发展l3.设计方法的进步设计方法的进步l4.管理制度的建立管理制度的建立l5.标准化工作的开展标准化工作的开展深基坑工程领域的进展深基坑工程领域的进展设计思想的更新设计思想的更新l1.深深基基坑坑工工程程的的设设计计是是一一个个相相对对独独立立的的设设计项目或设计阶段;计项目或设计阶段;l2.深深基基坑坑工工程程设设计计包包括括方方案案设设计计和和施施工工图图设设计计两两个个阶阶段段,方方案案设设计计阶阶段段的的工工作作是是决决定定性性的的环环节节。
基基坑坑工工程程设设计计的的条条件件很很大大程程度度上上取取决决于于施施工工,基基坑坑工工程程设设计计与与施施工工组组织织设设计计的的关关系系异异常常密密切切,在在方方案案设设计计时时必必须统一考虑;须统一考虑;l3.深深基基坑坑工工程程设设计计不不仅仅要要满满足足地地下下室室施施工工空空间间和和安安全全的的要要求求,而而更更重重要要的的是是必必须须满足保护环境的要求;满足保护环境的要求;l4.深深基基坑坑工工程程设设计计应应满满足足强强度度和和变变形形两两种种极极限限状状态态,在在许许多多情情况况下下,由由于于环环境境条条件件的的限限制制,满满足足变变形形控控制制的的要要求求比比满满足足强强度度和和稳稳定定性性的的要要求求更更为为严严格格,基基坑坑工工程的成败经常取决于变形控制。
程的成败经常取决于变形控制。
l5.地地下下水水是是控控制制基基坑坑工工程程性性状状的的重重要要条条件件,水水压压力力占占作作用用于于围围护护结结构构侧侧向向压压力力的的重重要要部部分分,地地下下水水的的动动水水压压力力和和渗渗透透破破坏坏常常常常是是基基坑坑工工程程失失效效的的主主要要原原因因,地地下下水水影影响响是是基基坑坑工工程程设设计计中中不不确确定定性性最最大大、控制最困难的问题。
控制最困难的问题。
施工技术的进步施工技术的进步l这这里里讲讲的的是是综综合合性性的的施施工工技技术术,施施工工技技术术的的进步带动设计、检测等方法的进步。
进步带动设计、检测等方法的进步。
l逆作法逆作法l冻结法冻结法lSMW工法工法设计方法的进步设计方法的进步l1.符合两墙合一使用要求的设计方法符合两墙合一使用要求的设计方法l“两两墙墙合合一一”是是指指围围护护结结构构同同时时作作为为地地下下主主体体结结构构一一部部分分,即即围围护护结结构构墙墙与与地地下下室室外外墙墙合合一一。
“两两墙墙合合一一”是是充充分分发发挥挥地地下下连连续续墙墙承承载载作作用用的的一一种种设设计计思思路路,具具有有很很大大的的经经济济意意义义,是是地地下下连连续续墙墙作作为为围围护护结结构构的的发发展展方方向向,正正在在一一些些重重要要的的工工程程中中采采用用。
采采取取两两墙墙合合一一设设计计的的基基坑坑工工程程,在在设设计计方方法法上上不不同同于于一一般般的的围围护护结结构构设设计计,对对于于承承载载、防防渗渗、结结构构连连接接都都提提出出了了非非常常高高的的要要求求,推推动动了了基基坑坑工工程程围围护护结结构设计方法的发展。
构设计方法的发展。
l2.深基坑工程数值计算方法的发展深基坑工程数值计算方法的发展l作用于柔性结构上的土压力实际上作用于柔性结构上的土压力实际上是结构与土共同作用的响应,采用有限是结构与土共同作用的响应,采用有限元方法在原理上可以解决这类问题的计元方法在原理上可以解决这类问题的计算,在实现中还有各种困难需要进一步算,在实现中还有各种困难需要进一步去解决,去解决,2020多年来深基坑工程的数值解多年来深基坑工程的数值解计算方法得到了长足的进步。
计算方法得到了长足的进步。
l3.计算软件及商业化开发研究计算软件及商业化开发研究l深基坑工程的设计计算的内容和要深基坑工程的设计计算的内容和要求日益提高,已经必须依靠计算机才能求日益提高,已经必须依靠计算机才能实现深基坑工程设计的计算工作要求。
实现深基坑工程设计的计算工作要求。
于是,计算程序的开发研究有了很大的于是,计算程序的开发研究有了很大的发展,形成了一些商业化的计算软件。
发展,形成了一些商业化的计算软件。
l但计算软件只能作为一种工具和手但计算软件只能作为一种工具和手段,段,garbageinto,garbageout.正确的正确的方法应当是计算加工程判断。
不能盲目方法应当是计算加工程判断。
不能盲目地依赖计算软件。
地依赖计算软件。
上海力学学会举行的一次上海力学学会举行的一次深基坑工程计算软件考核深基坑工程计算软件考核l开挖深度为开挖深度为15m的的3层地下室基坑层地下室基坑l采用采用1000mm厚的地下连续墙厚的地下连续墙l三道钢筋混凝土支撑三道钢筋混凝土支撑l支撑的尺寸、位置平面布置都统一规定支撑的尺寸、位置平面布置都统一规定l土层的设计参数和地面荷载也都统一规定土层的设计参数和地面荷载也都统一规定管理制度的建立管理制度的建立l许多主要的城市都先后建立了不同许多主要的城市都先后建立了不同形式的机构,规定了深基坑工程的设计形式的机构,规定了深基坑工程的设计方案必须经过评审,这一制度的建立为方案必须经过评审,这一制度的建立为深基坑工程走向健康的发展提供了制度深基坑工程走向健康的发展提供了制度的保证。
的保证。
标准化工作的开展标准化工作的开展l20年来,在总结工程经验的基础上,年来,在总结工程经验的基础上,许多城市编制了地方的深基坑工程技术许多城市编制了地方的深基坑工程技术规范,二本全国性的深基坑工程技术的规范,二本全国性的深基坑工程技术的行业标准,初步确立了我国深基坑工程行业标准,初步确立了我国深基坑工程的标准化体系,给深基坑工程的设
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