论文部分内容阅读
[摘要]随着我国经济水平、科技水平的不断发展，我国房地产业也逐渐扩展到高层建筑地下室、地下车库等地下建设，与此相关的深基坑工程的数量也越来越多。高层建筑深基坑施工是建筑施工中重要的作业之一，是整个高层建筑施工工程的基础、根基，发挥着承接、制约的关键作用。本文主要探讨高层建筑深基坑施工中的岩土相关性影响，即岩土工程勘测、岩土工程施工等岩土介质对深基坑施工的影响。
[关键字]高层建筑施工 深基坑 岩土 地质
[中图分类号] TU974 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-5-283-2
1高层建筑深基坑工程
建设部编号200987的文件《危险性较大的分部分项工程安全管理办法的通知》中规定：开挖深度超过5米（含5米）或地下室三层以上（含三层），或深度虽未超过5米，但地质条件和周围环境及地下管线特别复杂的工程为深基坑。深基坑工程则包括支护工程与防水工程，融合了结构工程、环境工程、岩土工程等诸多科学，是一项涉及范围较广且具有时空效应的综合性建筑工程，其主要特点包括：区域性较广、综合性较强、风险性较大、时空效应较强以及环境效应等，因此属于较为复杂的建筑工程。
随着人类生活水平的不断提高，海底世界、地下商城、地下车库等地下建设逐渐增加，与此相关的高层建筑深基坑工程的数量也越来越多。因高层建筑深基坑的建筑结构较为复杂，在天气因素、自然灾害等不确定且无法避免的不确定因素制约下，极易发生安全生产事故，因此，需a采用科学、合理的深基坑施工技术进行高可靠性、高安全性的施工作业。
2我国岩土介质的研究
深基坑工程施工中的首要步骤是根据建筑类别开挖不同深度与类别的岩土层，因此需要在施工前勘测、计算不同坡度地质的岩土工程量。我国早期颁布的规章文献《全国统一建筑工程预算工程量计算规则》与《全国统一建筑工程基础定额》中明确规定，建筑工程应根据不同类别的土壤以及岩石的坚硬程度来确定施工方案的设计和工程预算的数额。
高层建筑深基坑工程施工的地质条件主要是指岩、土、水的组合关系，即受地貌单元和地层时代的控制，下面则主要分析几种常见的地质条件以及其对深基坑施工的影响：
（1）淤泥质粘土：主要分布于大中型湖泊的周边地界，是由河流冲刷淤泥而致。含水量在40%-50%左右，含水量较高；孔隙一般在1.2-1.6之间，承载力低、抗载能力较低、压缩性也高，极易造成滑坡、塌陷等安全事故；（2）软土：我国分布较广，在深基坑中经常出现的地基土质。软土层含水量大、压缩性大、土质不均匀，主要特性应根据地区差异确定；（3）填土：填土是现代都市深基坑的典型土质，主要是指由人类活动堆积成的土。填土的组成部分各异、成分不均匀，因此承载能力较低、抗剪强度较低，而压缩性则很高；（4）砂土：砂土中较为密实的砂土是较好的天然地基，而松散的砂土在遇水后极易变动，承载力下降、有效应力变低。
我国主要地区的地质类型如下所示：
（1）大江大河——近代冲积平原：上部主要含有一般性粘土、上层滞水，下部以砂土为主，底层为粗砾和卵石层；（3）北方江河、黄土高原：主要为黄土或黄土状土，下部包含砂土或是卵石层，地表下埋藏较深的潜水；（4）南方高阶地或丘陵地带：上层以粘土为主，下层则夹杂着砂、卵石层，并含有承压水；（5）三角洲、滨海平原：上层主要为软土，下层为一般性粘土、粉砂，含有上层滞水。
3岩土相关性研究
通过对各地域的地质分析可知，岩土特性直接影响着岩土工程的施工质量，其主要存在的问题如下：
（1）大江大河——近代冲积平原。通常开挖深度只涉及粘性土，侧压力较大，因一般情况下地下水埋藏较浅，在开挖过程易造成基坑涌水、流砂等重要问题；而下部的砂性土中的承压水会因顶板薄或损坏而产生突涌。此类地质一般会造成大范围的土体下沉和平移，属于灾难性的。
（2）北方江河、黄土高原。由于黄土状土和黄土土质具直立性，土体侧压力一般较小，非饱和状态下土体破坏一般是坍塌或倾倒的形式，受水饱和状态下，黄土土质易产生湿陷下沉、抗剪强度下降，呈现滑坡形式破坏。另外，新近堆积的粉土质的黄土含有水层，在深基坑施工中可能产生管涌、流砂、边坡土体下沉并伴随水平移动。
对于地质在施工中最主要的岩土工程问题是在受水饱和后造成的滑坡，对周围的建筑物及环境影响极大，产生严重的破坏。
（3）南方高阶地或丘陵地带。老粘性土具有一定的膨胀性、微裂隙性，非饱和状态下具有极高的抗剪能力、凝聚能力。如无外水的渗入，在深基坑施工中土质侧压力极低，一般不会出现断裂、剥落、堆坍等不良情况；如果有外来水的渗入，则土质因受水饱和，从而降低凝聚力、抗剪能力，进而出现滑裂，甚至滑坡。
同时应注意，非饱和状态的土边坡若长时间暴露也容易产生剥落与堆坍，会严重损害周边较大范围的建筑物和管线。开挖深度若达到下层的含水层，也容易出现突涌的情况，严重会出现垮塌。
（4）三角洲、濱海平原。由于上层软土的深度、位置不同，因此随着开挖由浅入深，2m深度后破坏范围便逐渐增加。与以上三种岩土影响不同的是：内环境比外环境更难处理。基坑外侧下沉或移动会造成建筑物或地下线的破坏，基坑内侧则会因土体移动造成埋桩的大幅度的偏斜或折断。在这种地理领域中，不适宜大型挖土机械的作业，这同样是岩土工程的一大问题。
4针对岩土特性突出的解决方案
4.1粘性土处理方案。粘性土大致分饱和土与非饱和土，对于最敏感的黄土状土或黄土，在受水饱和后强度会大幅减弱，承载力也会下降，因此在基坑施工前必须考虑外水渗入、产生滑坡的可能性，在施工方案分析中计算侧土压力及开挖的深度要留有充足的余地。
4.2地下水处理方案。由于地下水的大量存在，因此对于地下水的处理尤为重要，是防止管涌、突涌、流砂的有效途径，也是减少基坑事故发生率的根本方式。主要方式有以下几种：（1）对于地表的滞水，可根据含水量的多少来确定。年代久、密度好切含水量不搭的可采用基坑明排；年代近、密度低且含水量多的应采用设集水井排水或是隔渗；（2）对于浅层的粉土、粉砂中含水层，最有效、可靠的水处理方式是预先进行降水疏干，常用的方法有带反滤层的大井降水、轻型井点、隔渗帷幕等，其中帷幕的深度应保证管不会产生管涌；（3）对于深层含水层的处理包括两种：一种，开挖时未能触及顶板隔水层，可采用人工注浆工艺，将隔水层加厚至安全厚度，或是采用深井减压降水；另一种，开挖时揭穿了隔水层，这时可以采用足够厚的水平帷幕，或者采用经济、可靠的深井降水法处理。
总之，对于高层建筑深基坑施工中必须充分认识岩、土、水的特点及周边环境的特点，分析其中的岩土相关性，并采用科学、合理的处理与防护措施，才能避免施工的失误，从根本上减少安全事故的发生，从而取得深基坑工程的成功。
[关键字]高层建筑施工 深基坑 岩土 地质
[中图分类号] TU974 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-5-283-2
1高层建筑深基坑工程
建设部编号200987的文件《危险性较大的分部分项工程安全管理办法的通知》中规定：开挖深度超过5米（含5米）或地下室三层以上（含三层），或深度虽未超过5米，但地质条件和周围环境及地下管线特别复杂的工程为深基坑。深基坑工程则包括支护工程与防水工程，融合了结构工程、环境工程、岩土工程等诸多科学，是一项涉及范围较广且具有时空效应的综合性建筑工程，其主要特点包括：区域性较广、综合性较强、风险性较大、时空效应较强以及环境效应等，因此属于较为复杂的建筑工程。
随着人类生活水平的不断提高，海底世界、地下商城、地下车库等地下建设逐渐增加，与此相关的高层建筑深基坑工程的数量也越来越多。因高层建筑深基坑的建筑结构较为复杂，在天气因素、自然灾害等不确定且无法避免的不确定因素制约下，极易发生安全生产事故，因此，需a采用科学、合理的深基坑施工技术进行高可靠性、高安全性的施工作业。
2我国岩土介质的研究
深基坑工程施工中的首要步骤是根据建筑类别开挖不同深度与类别的岩土层，因此需要在施工前勘测、计算不同坡度地质的岩土工程量。我国早期颁布的规章文献《全国统一建筑工程预算工程量计算规则》与《全国统一建筑工程基础定额》中明确规定，建筑工程应根据不同类别的土壤以及岩石的坚硬程度来确定施工方案的设计和工程预算的数额。
高层建筑深基坑工程施工的地质条件主要是指岩、土、水的组合关系，即受地貌单元和地层时代的控制，下面则主要分析几种常见的地质条件以及其对深基坑施工的影响：
（1）淤泥质粘土：主要分布于大中型湖泊的周边地界，是由河流冲刷淤泥而致。含水量在40%-50%左右，含水量较高；孔隙一般在1.2-1.6之间，承载力低、抗载能力较低、压缩性也高，极易造成滑坡、塌陷等安全事故；（2）软土：我国分布较广，在深基坑中经常出现的地基土质。软土层含水量大、压缩性大、土质不均匀，主要特性应根据地区差异确定；（3）填土：填土是现代都市深基坑的典型土质，主要是指由人类活动堆积成的土。填土的组成部分各异、成分不均匀，因此承载能力较低、抗剪强度较低，而压缩性则很高；（4）砂土：砂土中较为密实的砂土是较好的天然地基，而松散的砂土在遇水后极易变动，承载力下降、有效应力变低。
我国主要地区的地质类型如下所示：
（1）大江大河——近代冲积平原：上部主要含有一般性粘土、上层滞水，下部以砂土为主，底层为粗砾和卵石层；（3）北方江河、黄土高原：主要为黄土或黄土状土，下部包含砂土或是卵石层，地表下埋藏较深的潜水；（4）南方高阶地或丘陵地带：上层以粘土为主，下层则夹杂着砂、卵石层，并含有承压水；（5）三角洲、滨海平原：上层主要为软土，下层为一般性粘土、粉砂，含有上层滞水。
3岩土相关性研究
通过对各地域的地质分析可知，岩土特性直接影响着岩土工程的施工质量，其主要存在的问题如下：
（1）大江大河——近代冲积平原。通常开挖深度只涉及粘性土，侧压力较大，因一般情况下地下水埋藏较浅，在开挖过程易造成基坑涌水、流砂等重要问题；而下部的砂性土中的承压水会因顶板薄或损坏而产生突涌。此类地质一般会造成大范围的土体下沉和平移，属于灾难性的。
（2）北方江河、黄土高原。由于黄土状土和黄土土质具直立性，土体侧压力一般较小，非饱和状态下土体破坏一般是坍塌或倾倒的形式，受水饱和状态下，黄土土质易产生湿陷下沉、抗剪强度下降，呈现滑坡形式破坏。另外，新近堆积的粉土质的黄土含有水层，在深基坑施工中可能产生管涌、流砂、边坡土体下沉并伴随水平移动。
对于地质在施工中最主要的岩土工程问题是在受水饱和后造成的滑坡，对周围的建筑物及环境影响极大，产生严重的破坏。
（3）南方高阶地或丘陵地带。老粘性土具有一定的膨胀性、微裂隙性，非饱和状态下具有极高的抗剪能力、凝聚能力。如无外水的渗入，在深基坑施工中土质侧压力极低，一般不会出现断裂、剥落、堆坍等不良情况；如果有外来水的渗入，则土质因受水饱和，从而降低凝聚力、抗剪能力，进而出现滑裂，甚至滑坡。
同时应注意，非饱和状态的土边坡若长时间暴露也容易产生剥落与堆坍，会严重损害周边较大范围的建筑物和管线。开挖深度若达到下层的含水层，也容易出现突涌的情况，严重会出现垮塌。
（4）三角洲、濱海平原。由于上层软土的深度、位置不同，因此随着开挖由浅入深，2m深度后破坏范围便逐渐增加。与以上三种岩土影响不同的是：内环境比外环境更难处理。基坑外侧下沉或移动会造成建筑物或地下线的破坏，基坑内侧则会因土体移动造成埋桩的大幅度的偏斜或折断。在这种地理领域中，不适宜大型挖土机械的作业，这同样是岩土工程的一大问题。
4针对岩土特性突出的解决方案
4.1粘性土处理方案。粘性土大致分饱和土与非饱和土，对于最敏感的黄土状土或黄土，在受水饱和后强度会大幅减弱，承载力也会下降，因此在基坑施工前必须考虑外水渗入、产生滑坡的可能性，在施工方案分析中计算侧土压力及开挖的深度要留有充足的余地。
4.2地下水处理方案。由于地下水的大量存在，因此对于地下水的处理尤为重要，是防止管涌、突涌、流砂的有效途径，也是减少基坑事故发生率的根本方式。主要方式有以下几种：（1）对于地表的滞水，可根据含水量的多少来确定。年代久、密度好切含水量不搭的可采用基坑明排；年代近、密度低且含水量多的应采用设集水井排水或是隔渗；（2）对于浅层的粉土、粉砂中含水层，最有效、可靠的水处理方式是预先进行降水疏干，常用的方法有带反滤层的大井降水、轻型井点、隔渗帷幕等，其中帷幕的深度应保证管不会产生管涌；（3）对于深层含水层的处理包括两种：一种，开挖时未能触及顶板隔水层，可采用人工注浆工艺，将隔水层加厚至安全厚度，或是采用深井减压降水；另一种，开挖时揭穿了隔水层，这时可以采用足够厚的水平帷幕，或者采用经济、可靠的深井降水法处理。
总之，对于高层建筑深基坑施工中必须充分认识岩、土、水的特点及周边环境的特点，分析其中的岩土相关性，并采用科学、合理的处理与防护措施，才能避免施工的失误，从根本上减少安全事故的发生，从而取得深基坑工程的成功。