基坑工程的研究可以说是自古以来就有的研究工程课题。古代时期人们就开始应用木桩围护和放坡开挖等方式在基坑开挖时作为支护。进入20世纪以来,地下工程随着经济的发展而逐渐兴起,在经济较发达的地区和城市出现大量的高层、超高层建筑,与之相应的地下部分也逐渐加深,我国上世纪80年代以前,高层建筑的地下部分一般都不超过2层,基坑开挖的深度一般都小于7m[1],当时的支护结构也比较简单,比较常用的就是钢板桩支护,对于土质较好而基坑开挖又不深的工程直接采用放坡开挖。进入上个世纪90年代后,随着城市化的大力向前推进,土地资源越来越紧张,为了充分利用地下空间,城市高层建筑开始向地下更深处发展。地下部分己经达到3层及以上。这个时期的支护方式开始出现多样化,简单的钢板桩和放坡己经不能满足实际工程安全的需要。支护理论跟不上实际发展的需要,理论计算与实际偏差较大,以至于基坑支护发生事故的情况经常发生。据统计全国基坑失效每年达到l0%-15%以上,在软土地区更是达到25%左右。所以对基坑工程稳定性与安全可靠度的的研究一直是工程界的一个交点问题。29857
国外在上个世纪的30-40年代,Terzaghi和peck[2]等人就对基坑工程中的岩土工程问题开始研究,并提出了计算方法,这一结论在当时引起的效应很大,到目前为止,学术界还在利用这一理论进行深入研究和分析。从20世纪60年代起在奥斯陆和墨西哥城等地开始实施工程监测[3]。随后一些学者相续提出了支护结构上土压力的计算方法,和相应的一些基坑支护方式。下面介绍几种常见支护方式的发展背景:
1)土钉墙[4]:土钉墙是借助土层锚杆技术和加筋土技术发展起来的一种支护方式。它最早成功应用到工程中是在1972年的法国。该技术的发展与新奥法和加筋上技术的发展是紧密相关的。任何一项新技术的发展都要经过理论和实践不断交替过程,同样土钉墙技术的应用也推动着相关理论和实验研究向更完善、高深的方向发展。论文网
我国在土钉墙的技术研究上较晚,在1980年首次成功应用于山西柳湾煤矿边坡工程,到80年代主要用于基坑边坡加固工程,1987年,总参工程兵科研所在洛阳王成公园首次采用注浆式土钉墙和钢筋混凝土梁板护壁结构相结合的措施成功加固了30m高的护岸,这就开启了土钉墙与其它支护体系相结合的模式,为后来的符合应用土钉墙做成功的铺垫。90年代中期后,该项技术在我国开始大规模应用。
2)水泥土搅拌桩:该项技术在二战后最先起源于美国,当时称为水泥就地搅拌桩(MIP), 50年代后引入日本,1974年由日本港湾技术研究所成功研制水泥搅拌固化法(CMC)。我国宝钢工程在上世纪80年代成功应用搅拌桩替代之前常用的钢板桩,与钢板桩相比,采用搅拌桩具有三无优点(无噪声、无振动、无排污),另外此种方式不需要设置支撑,便于基坑土方开挖、而且造价较低。
3)地下连续墙:该项技术首先在意大利米兰的水利工程大坝防渗墙,采用泥浆护壁进行地下连续墙施工(称为米兰法)。20世纪70年代开始,我国开始把这项技术逐渐应用到水利和建筑工程中,随着不断的实践和工程总结反馈的信息,我国一部分学者这这一领域的理论研究上己经获得很大的成就。该支撑体系刚度大、整体性好可应用到各种地质条件的基坑支护,但是成本较高,废泥浆会造成一定的环境污染。如果考虑一墙多用,采用逆作法,这样会大大降低工程造价。
4)土层锚杆:土层锚杆是在岩石锚杆的基础上发展起来的。1958年德国首先在深基坑开挖中用于挡土墙支护,锚杆进入非粘性土层。我国应用这一技术较晚,刚开始应用到地铁隧道的工程支护中,直到上世纪80年代初随着我国基坑的深度发展,基坑支护出现多样性才开始用于高层建筑基坑支护。
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