試論地下建筑工程的基礎(chǔ)技術(shù)

中圖分類號：TU 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-925X(2012)O8-0115-01

摘要：隨著城市化進(jìn)程的加快，城市建設(shè)快速發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴大，城市人口急劇膨脹，許多城市都不同程度地出現(xiàn)了建筑用地緊張、生存空間擁擠、交通阻塞、基礎(chǔ)設(shè)施落后、生態(tài)失衡、環(huán)境惡化等城市病，給人們居住生活帶來很大影響，也制約城市經(jīng)濟與社會的進(jìn)一步發(fā)展，成為我國現(xiàn)代城市可持續(xù)發(fā)展的障礙。在這樣的背景下，我國城市地下空間發(fā)展由九十年代前的人防建筑工程建設(shè)轉(zhuǎn)變到九十年代以“城市可持續(xù)發(fā)展”為目標(biāo)的地下空間開發(fā)利用的發(fā)展戰(zhàn)略上來。

關(guān)鍵詞：地下 建筑工程 施工 展望

在我國隨著我國城市化進(jìn)程的不斷發(fā)展、進(jìn)步，人民的物質(zhì)生活水平的不斷提高，城市出現(xiàn)了用房擁擠的情況，開發(fā)地下建筑工程已成為城市發(fā)展壯大的必然，也是一個城市發(fā)展的亮點。苔羅阿尼先生認(rèn)為:所謂地下建筑工程是指在開挖深度不到6ｍ時，單憑經(jīng)驗施工也不會遭到失敗，即使地基土質(zhì)略差，用一般方法也能安全施工。在設(shè)計中過分保守是不經(jīng)濟的。另外，如果深度大于6ｍ，需要涉及到土力學(xué)方面的一些問題。根據(jù)一些專家的建議，處理開挖時擋土墻周圍地基的穩(wěn)定問題。

一、地下建筑工程的關(guān)鍵技術(shù)

我國在地下空間開發(fā)過程中，發(fā)展了非常成熟的地下建筑工程技術(shù)，其中具有代表性的是下列三項技術(shù)。

明挖技術(shù)（基坑技術(shù)）隨著我國地下空間的發(fā)展，地下建筑工程建設(shè)項目的數(shù)量和規(guī)模也迅速增大，產(chǎn)生了大量的深基坑建筑工程，并形成了種類齊全的多種基坑圍護開挖技術(shù)。從支撐技術(shù)上形成并發(fā)展了重力式、支撐式、土錨式、土釘式等多種技術(shù)，從圍護工法上形成并發(fā)展了簡易圍護墻法、木板樁法、鋼板樁法、鋼管樁法、灌注樁法、地下連續(xù)墻法、逆作法（又叫蓋挖法）等多種工法。基坑建筑工程的設(shè)計理論、計算方法也得到不斷改進(jìn)，基坑建筑工程的設(shè)計規(guī)范也有一定的發(fā)展。

九十年代以來，基坑建筑工程規(guī)模不斷加大，深度不斷加深，與建筑物等已有設(shè)施距離越來越近，推動了深基坑建筑工程的設(shè)計向更高水平邁進(jìn)，使我國基坑建筑工程的設(shè)計施工進(jìn)入環(huán)境設(shè)計階段，促進(jìn)了時空效應(yīng)基坑工法的生產(chǎn)與應(yīng)用，并達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

該方法考慮時空效應(yīng)，科學(xué)地利用土體自身的控制地層位移的潛力，以解決軟土深基坑穩(wěn)定和變形問題。這種方法的主要特點是設(shè)計與施工密切結(jié)合。在設(shè)計中，設(shè)計參數(shù)（如被動區(qū)水平抗力系數(shù)K）的取值從現(xiàn)場反應(yīng)來確定；施工中，開挖與支撐的施工工序基本是按分塊、分層、分步、對稱、平衡的原則制定，并以科學(xué)的施工工藝，有效地控制基坑的變形。

暗挖技術(shù)（以隧道設(shè)計施工技術(shù)為代表）在我國，大量的線形地下空間均是以暗挖法形成的。其中兩項關(guān)鍵技術(shù)，適于軟土（巖）地區(qū)的盾構(gòu)法與適于硬土（巖）地區(qū)的新奧法（及礦山法）在我國均有較大的應(yīng)用與發(fā)展。

盾構(gòu)法我國自六十年代研究開發(fā)盾構(gòu)技術(shù)以來，已成功地采用盾構(gòu)施工技術(shù)修建了幾十條車行和水工隧道，盾構(gòu)機械裝備從早先的機械式盾構(gòu)、網(wǎng)格擠壓式盾構(gòu)，在引進(jìn)和消化國外技術(shù)的基礎(chǔ)上，發(fā)展到今天的上壓平衡盾構(gòu)（EPB）、泥水加壓式平衡盾構(gòu)。隧道襯砌設(shè)計及計算機理論大致經(jīng)歷了起步階段（主要是借鑒國外的設(shè)計原理進(jìn)行剛性襯砌設(shè)計）、柔性襯砌階段和目前正在進(jìn)行的以地層移動理論研究為主的階段，其集中在對隧道的縱向變形及隧道縱橫向內(nèi)力、變形的影響問題、襯砌厚度偏大問題、管片寬度偏小問題、縱向拼裝錯縫問題等方面的研究和開發(fā)。

在我國大量的地下建筑工程實踐中，發(fā)展了基礎(chǔ)擴大托換、坑式托換、預(yù)試樁托換、壓入樁托換、打入樁或灌注樁托換、樹根樁托換、錨桿靜壓樁托換、基礎(chǔ)加壓糾偏法托換、基礎(chǔ)減壓和加強剛度法托換、化學(xué)加固法托換、地下鐵道穿越托換和結(jié)構(gòu)物的遷移等門類齊全的多種托換技術(shù)，在城市建設(shè)和地下空間開發(fā)中發(fā)揮著不可替代的重大作用。

二、地下空間開發(fā)利用展望

隨著我國經(jīng)濟、科學(xué)技術(shù)水平發(fā)展、城市化水平的提高及城市可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的貫徹，開發(fā)利用城市地下空間越來越表現(xiàn)出巨大效益和潛力，我國城市地下空間開發(fā)利用必將向現(xiàn)代化、國際化、科學(xué)化的方向發(fā)展。具體說來，我國城市地下空間開發(fā)利用事業(yè)將出現(xiàn)下述幾個發(fā)展趨勢：

綜合開發(fā)利用的趨勢。城市地下空間開發(fā)利用將不再是滿足某一單項功能，將立足于城市的整體建設(shè)與功能要求，是多項城市功能的整合共容，如滿足交通、商業(yè)、供給與環(huán)境等的大型綜合體。同時，也不再是一種空間形態(tài)的孤立，而是由點、線、面、體等多種形態(tài)的空間靈活組合貫通的有機的、豐富的空間整體。

規(guī)劃與設(shè)計理論的發(fā)展。建立在城市可持續(xù)發(fā)展與城市三維立體發(fā)展的戰(zhàn)略思路上，將地下空間作為城市三維發(fā)展的一個維度，地下空間規(guī)劃與設(shè)計理論將會逐步充實完善，其將指導(dǎo)城市科學(xué)地向地下延伸。

開發(fā)技術(shù)的發(fā)展。我國目前的地下空間開發(fā)的土木技術(shù)已接近或處于世界先進(jìn)水平，但涉及到一些關(guān)鍵輔助設(shè)備等技術(shù)，如機具技術(shù)、計算機與電氣控制技術(shù)、自動化技術(shù)等等，與世界先進(jìn)水平還有大的差距，會影響到地下空間開發(fā)的規(guī)模與成本，將來隨著對引進(jìn)技術(shù)的消化吸收和加大研制開發(fā)的投入，將會逐步縮小這些差距。

法規(guī)與管理維護越來越完善。不僅有完備的法規(guī)、政策及管理措施和先進(jìn)的維護技術(shù)水平，還將形成一整套推動地下空間綜合開發(fā)利用的實體和管理部門。

環(huán)境要求與環(huán)境控制將被更加重視，相應(yīng)技術(shù)工藝日益成熟。無人的城市地下空間設(shè)施會更加安全、高效，有人的城市地下空間設(shè)施會更加舒適、美觀，地下空間內(nèi)環(huán)境中的造景、幻境及地面環(huán)境模擬等技術(shù)會大大發(fā)展。同時，將更多地從環(huán)境保護、城市景觀保護和歷史文物保護的角度開發(fā)利用城市地下空間。

新工藝與新材料不斷涌現(xiàn)。為了降低城市地下空間開發(fā)的成本與難度，并適應(yīng)多種形態(tài)的地下空間的組合，滿足多種設(shè)施功能的交叉與共容，高效、經(jīng)濟的施工工藝將會不斷產(chǎn)生，尤其是機械挖掘技術(shù)與施工自動化技術(shù)會有較大進(jìn)步。同時，新的建筑裝飾材料尤其是地下防水與環(huán)境改善的材料也會不斷涌現(xiàn)。

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