基坑工程具有如下特点:
(1)安全储备小,风险性高。基坑工程作为一项临时性的工程,其目的主要是为地下室主体结构施工创造条件,大多数使用年限较短。与永久性结构相比,基坑支护结构在强度、变形、稳定性、防渗以及耐久性等方面的要求自然低许多,安全储备较小。并且基坑工程多数情况下不能引起建设方和施工方足够的重视,建设方为节省投资、控制成本,可能一再要求设计方优化设计,而进一步降低安全储备;而施工方的施工质量也会对基坑支护结构的安全储备造成影响。因此,基坑工程是一项安全储备小、风险性高的工程,应引起相关各方足够的重视,必要时应有合理的应对措施。
(2)地域区别显著,制约因素多。基坑工程作为一种岩土工程,与自然条件的关系密切,设计施工中必须全面考虑气象、工程地质及水文地质条件的影响。我国幅员辽阔,工程地质条件变化很大,有软土、红黏土、黄土、膨胀土、砂性土、岩石等,不同地层中的基坑工程所采用的支护结构形式差异很大,即使是在同一城市,不同的区域也存在差异。因此,基坑支护体系的设计与施工均要根据具体的地质条件因地制宜,不同地区的经验可以参考借鉴,但不可照搬照抄。
基坑工程支护结构体系除受地质条件的制约,还受到相邻的建筑物、地下构筑物和地下管线等的影响,周边环境的允许变形量、重要性等也会成为基坑设计和施工的制约因素,甚至成为基坑工程成败的关键。因此,基坑工程所受到的制约因素多,基坑设计与施工应根据基本的原理和规律灵活运用。
(3)计算理论不够完善。基坑工程所处的地质条件复杂,影响因素众多,人们对岩土力学性质的了解还不够深入,很多设计计算基本理论如岩土压力、岩土的本构关系等还不完善,是一门发展中的学科。
作用在基坑围护结构上的土压力不仅与位移的方向、大小有关,而且还与实践有关。目前,土压力计算理论还很不完善,实际设计计算中往往按经验取值,或者按照朗肯土压力理论或库仑土压力理论计算,然后根据经验进行修正。在考虑地下水对土压力的影响时,是采用水土合算还是水土分算更符合实际情况,在学术界和工程界认识还不一致,各地制定的技术规程或者规范中的规定也不尽相同。至于时间对土压力的影响,即考虑土体的蠕变性,目前在实际工程中较少顾及。(www.daowen.com)
实践发现,基坑工程具有明显的时空效应,基坑的深度和平面形状对基坑围护结构的稳定性和变形均有较大的影响,土体所具有的流变性对作用于围护结构上的土压力和变形等有很大影响,尽管这种规律已被初步认识和利用,形成了一种新的设计和施工方法,但离完善还有很大差距。而岩土的本构模型目前已多得数以百计,但真正能获得认可并实际应用的本构模型却寥寥无几,没有一种本构模型对各种地质条件的岩土是通用的,具体工程应具体对待。
基坑工程的设计计算理论的不完善直接导致了工程中的许多不确定性,因此,要和监测、监控相互配合,更要有相应的应急预案。
(4)综合性知识要求高,经验性强。基坑工程的设计和施工不仅需要岩土工程方面的知识,也需要结构工程方面的知识。同时,基坑工程的设计和施工密不可分,设计计算的工况必须和实际的施工工况一致才能确保设计的可靠性。所以设计人员必须了解施工,施工人员必须了解设计。设计计算理论的不完善和施工中的不确定因素会增加基坑工程失效的风险,所以,需要设计施工人员具有丰富的现场实践经验。具体来说,主要包括岩土工程知识和经验、建筑结构和力学知识、施工经验和工程所在地的施工条件和经验四方面。
(5)需考虑周边环境效应。基坑开挖必将引起基坑周边地基中地下水位和应力场的改变,导致周围地基中土体的变形,对临近基坑的建筑物、地下构筑物和地下管线等产生影响,影响严重的将危及相邻建(构)筑物、地下构筑物和地下管线的安全和正常使用,应引起足够的重视。同时,基坑工程施工产生的噪声、粉尘、废弃的泥浆、渣土等会对周围环境产生影响,大量的土方外运会对交通产生影响。因此,应考虑基坑工程的环境效应。
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