[01556686]复杂城区环境下基坑柔性支护新技术及其应用

本项目研究属于建筑工程深基坑开挖领域,旨在为复杂条件下深基坑工程支护提出新思路、新技术,并进一步为新思路、新技术提供理论基础及技术支撑,以解决在城市中心地区的深基坑开挖工程的支护问题。大量工程实践表明,在城市中心地区或者地质条件复杂的条件下深基坑的支护难度会大大增加,而传统的刚性深基坑支护技术施工复杂、成孔难度大;传统的柔性支护技术虽然施工相对简单,但支护深度小,难以满足我国城市中心区日益增长的深基坑建设需求。因此,如何提高城市中心地区及地质条件复杂条件下深基坑的支护水平,充分挖掘传统支护技术的支护优势,突破其技术弊端,成为工程界和学术界共同关注的关键科学问题。 该项目团队历经近十年的研究,在复杂条件下深基坑支护关键技术方面进行了一系列深入、系统的研究工作：从复杂的施工环境及地质条件下的工程案例出发,建立数值计算及物理实验模型,并进行了一系列的理论计算模型,提出了一系列完整的适用于复杂的施工环境及地质条件下的深基坑支护新技术及配套的设计计算和施工方法,在深基坑支护领域取得了突破性的进展,为复杂的施工环境及地质条件下的深基坑支护新技术的工程应用提供了科学依据和技术支撑。由于传统土钉墙只是加固基坑开挖面浅层土体,从而与浅层土体共同作用形成加筋挡土墙。而这种支护形式只能在土体发生侧向变形之后发挥被动支护的作用,并且支护深度一般不会超过10m,满足不了我国日益增长的深基坑建设工程的需要;而传统的由土钉和预应力锚杆组成的复合土钉,虽然在单一土钉墙支护结构的基础上使支护深度加深,使基坑的水平及竖向位移在单一土钉墙的基础上得到进一步的控制,但土钉与预应力锚固机理的差别导致支护结构整体的受力极不均匀,并且由于预应力锚杆的数量相对较少,导致达到临界极限状态时,锚固于稳定岩土体中预定力锚杆在整个复合支护结构中率先发生破坏,在滑裂面范围内岩土体中充当加筋体的土钉随之破坏;而对于城市中心区域,基坑开挖的深度往往更深,针对这种复杂的施工环境,目前采用较多的是桩锚支护。桩锚支护深度深,有利于控制基坑变形,但需要在开挖前进行机械造孔作业。而在我国经济发达的沿海城市,往往存在着大面积软岩、及软岩分布,在这些复杂的地址条件中进行造孔作业施工复杂,难度极高,需要付出极大的人力与物力成本。而在柔性支护与刚性支护结构之间,往往没有过渡性的支护结构存在,以更高效、更节能地应对深度适中的基坑工程。 该项目的研究成果解决了在复杂的施工及地质条件中深基坑支护的热点问题,打破了这一工程困局,为城市中心区域的深基坑支护技术应用提供了技术支持,为国家技术规范和行业标准的制定提供了重要的理论基础和科学依据。该研究成果具有重要的理论价值和工程实践意义。该项目的核心技术包括： （1）提出了一种全新的、独立的用于深基坑支护的微预应力土钉支护技术;并以此为基础,进一步提出了由微预应力土钉和低预应力锚杆组成的新型复合土钉支护技术;建立了与二者对的完整的微预应力土钉支护技术及新型复合土钉支护技术的设计计算方法,研发了适用于微预应力土钉的预应力承载结构及微预应力张拉装置及配套的施工装置及技术; （2）提出了一种用于深基坑支护的半刚性半柔性支护技术,提出了超前支护劲性桩的概念,建立了半刚性半柔性支护结构的设计计算方法,确立了劲性桩刚度与基坑深度的匹配关系,研发了超前支护的劲性桩的施工配套设备及施工方法; （3）采用现场测试、数值模拟和理论分析等研究手段,建立了无根护壁桩在深基坑工程中的设计计算方法,并结合大量的工程实践,研发了一套完备的无根护壁桩施工工艺;在此基础上,针对传统深基坑桩锚支护中经常遇到由护壁桩的排列不整齐导致腰梁整体失稳或脱落的现象,在此基础上,针对传统深基坑桩锚支护中经常遇到由护壁桩的排列不整齐导致腰梁整体失稳或脱落的现象项目组通过大量的工程实践和理论分析,提出了一套与无根桩支护体系相对应的新型桩锚连接技术,研发了相应的施工工艺。 基于以上研究成果出版专著11部,发表论文90余篇,对提升我国复杂施工及地质条件下深基坑工程的设计及施工水平具有重大的科学意义及实用价值,被鉴定专家组一致认可,项目在关键技术上有重大创新,对有关规范的编制提供了重要参考。项目研究成果在复杂施工及地质条件下的深基坑工程中得到应用,取得了显著的经济效益与社会效益。