地基與基礎(chǔ)工程施工技術(shù)發(fā)展與展望

ZHU Yi-min,ZHANG A-jin

(上海建工集團(tuán)股份有限公司，上海 200080)

地基與基礎(chǔ)工程作為工程建設(shè)的第一步有著舉足輕重的地位，地基與基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量的高低將會直接影響工程建設(shè)的根基，決定了整個工程質(zhì)量的好壞。近年來，隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的穩(wěn)步推進(jìn)及“一帶一路”計劃的逐步落實，我國工程建設(shè)領(lǐng)域呈現(xiàn)突飛猛進(jìn)的增長態(tài)勢，與此同時，地基與基礎(chǔ)工程施工技術(shù)及應(yīng)用得到了持續(xù)、長足的發(fā)展。如深厚軟土地基處理、超高建筑超長大直徑樁基施工、超深超大基坑工程建設(shè)等，眾多“超級工程”的大規(guī)模建設(shè)，為我國地基與基礎(chǔ)工程施工技術(shù)的進(jìn)步與創(chuàng)新提供了前所未有的發(fā)展機(jī)遇，并進(jìn)一步高度提升了我國該領(lǐng)域的整體技術(shù)水平。

1 地基與基礎(chǔ)工程施工技術(shù)

1.1 地基處理施工技術(shù)

我國地域遼闊，地形復(fù)雜多樣，從沿海到內(nèi)地，由山區(qū)到平原，分布著多種多樣、各具特色的地基土，其抗剪強(qiáng)度、壓縮性以及透水性等均因土的形成條件及形成過程千差萬別而表現(xiàn)各異。由于地基土分布具有一定的區(qū)域性特點，如黃土多分布在黃河以北、紅土多分布在長江以南、老粘土多分布在黃河與長江流域之間、軟土（如海洋土）大多分布在東南沿海等區(qū)域，地基處理施工技術(shù)的發(fā)展也呈現(xiàn)出一定的地域特點。依據(jù)地基加固機(jī)理、施工工藝及加固材料，我國地基處理施工技術(shù)主要包括：置換法、排水固結(jié)法、振密擠密法、加筋法、預(yù)壓法、樹根樁、錨桿靜壓樁等。

1.2 基礎(chǔ)工程施工技術(shù)

基礎(chǔ)工程包括淺基礎(chǔ)工程與深基礎(chǔ)工程，淺基礎(chǔ)主要形式有擴(kuò)展基礎(chǔ)（獨(dú)立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)）、筏形基礎(chǔ)及箱形基礎(chǔ)，深基礎(chǔ)主要形式有樁基礎(chǔ)、沉井、沉箱及基坑工程等等。由于淺基礎(chǔ)工程施工技術(shù)發(fā)展較為緩慢，難以代表我國基礎(chǔ)工程施工領(lǐng)域發(fā)展水平，下面主要介紹近年來在我國工程建設(shè)中發(fā)展較為迅速的深基礎(chǔ)工程施工技術(shù)。

2 地基處理施工技術(shù)發(fā)展歷程

地基處理在我國有著非常悠久的發(fā)展歷史，勞動人民通過長期生活生產(chǎn)實踐，積累了非常豐富的經(jīng)驗。針對各類不同的土性，勞動人民通過充分發(fā)揮聰明才智，創(chuàng)造了眾多地基處理相關(guān)技術(shù)。如濕陷性黃土地基上的工程建設(shè)，針對不同濕陷類型、等級，發(fā)展有傳統(tǒng)墊層法、強(qiáng)夯法及擠密法等，也有針對大厚度自重濕陷性黃土地基處理的孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法等；針對凍土地基處理，尤其是隨著青藏鐵路建設(shè)的實施，一些較好的地基處理創(chuàng)新技術(shù)被廣泛應(yīng)用，如通風(fēng)管路基工程、熱棒處理、片石工程、遮陽棚、基底換填、路基排水及聚氨酯板保溫板、土工格柵加筋路堤等工程。

地基處理施工技術(shù)是隨著社會經(jīng)濟(jì)和建（構(gòu)）筑物產(chǎn)品的發(fā)展變化而不斷變化的，在一定程度上反映了當(dāng)下社會的生產(chǎn)力水平。由于我國沿海地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快，針對軟弱土地基處理的技術(shù)發(fā)展與革新也比較迅速。下面主要介紹幾種沿海地區(qū)應(yīng)用較為廣泛的軟土地基處理技術(shù)發(fā)展歷程：排水固結(jié)法、注漿法、水泥土攪拌法、強(qiáng)夯法等。

2.1 排水固結(jié)法

排水固結(jié)法是通過在天然地基中設(shè)置排水系統(tǒng)（如普通砂井、袋裝砂井、塑料排水板等），利用天然地基土層本身的透水性，在加壓系統(tǒng)（如堆載法、真空法、降低地下水位法、電滲法等）的作用下，逐漸排出土中孔隙水，增大土中有效應(yīng)力，實現(xiàn)地基土強(qiáng)度的不斷提高。比較常用的有：堆載預(yù)壓排水固結(jié)法和真空預(yù)壓固結(jié)法，已廣泛應(yīng)用于港口堆場、倉庫、機(jī)場、高速公路、市政設(shè)施、人工島、堤壩邊坡等地基處理工程。

排水固結(jié)法最早在20世紀(jì)60年代開始在軟土地區(qū)用于地基加固處理，早期主要采用單一的堆載預(yù)壓、充水預(yù)壓或真空預(yù)壓，但是由于單一方法加固時間較長，多采用與砂井聯(lián)合使用。20世紀(jì)60年代武漢二航局在711工程滑坡地基處理中，首次使用了袋裝砂井，取得成功后很快推廣到天津、上海及華東等地區(qū)，寶鋼焦化廠6 000m3槽罐基礎(chǔ)采用袋裝砂井聯(lián)合預(yù)壓法進(jìn)行軟基加固處理，經(jīng)過40多天的充水和90天的預(yù)壓，地基承載力從100kPa上升到180kPa，地基固結(jié)度達(dá)到了89%，加固效果非常顯著。后來，上海長橋水廠、上港十區(qū)等也都在排水固結(jié)法中采用過袋裝砂井加固技術(shù)。20世紀(jì)80年代中期，真空預(yù)壓排水固結(jié)法開始逐漸在工程中得到應(yīng)用；1988年之后相繼出現(xiàn)真空-堆載聯(lián)合預(yù)壓法及真空-電滲聯(lián)合加固法。進(jìn)入21世紀(jì)后，排水固結(jié)法施工技術(shù)發(fā)展逐漸走向成熟，成為軟土地基，尤其是大面積深厚軟土加固最常用的方法之一，其技術(shù)水平得到穩(wěn)步提升。上海建工2002年10月承建的上海F1國際賽車場賽道地基采用堆載預(yù)壓方式進(jìn)行施工；2006年8月上海臨港新城蘆潮港二期大堤工程采用堆載預(yù)壓聯(lián)合排水固結(jié)法進(jìn)行施工，待處理淤泥最大厚度達(dá)12m；2011年，上海建工中標(biāo)承建迪斯尼1.68km2場地形成工程，上海建工把進(jìn)行地基處理的140萬m2面積劃分為44塊區(qū)城，采用真空預(yù)壓地基處理方法進(jìn)行預(yù)壓地基處理。項目于2012年初完工并得到業(yè)主單位的一致好評，這是國內(nèi)主題樂園工程首次運(yùn)用真空預(yù)壓法進(jìn)行地基處理，施工技術(shù)達(dá)到了國際先進(jìn)水平。

2.2 注漿法

注漿法，是指向土體內(nèi)灌入水泥、水泥砂漿以及石灰等化學(xué)固化漿材，在地基中形成加固體或增強(qiáng)體，以達(dá)到地基處理的目的。注漿法在我國大規(guī)模采用是在1949年之后，隨著工藝的不斷進(jìn)步，注漿法也逐漸衍生出各種類型的工藝，如滲入性注漿、劈裂注漿、擠密注漿及化學(xué)注漿等。20世紀(jì)70年代初，我國在傳統(tǒng)靜壓化學(xué)注漿的基礎(chǔ)上發(fā)展出了高壓噴射沖擊工藝，該方法主要是利用鉆機(jī)鉆孔，把帶有噴嘴的注漿管插至土層的預(yù)定位置后，使?jié){液從噴嘴中高速噴射出來沖擊破壞土體，漿液凝固后，便在土中形成一個固結(jié)體，從而提高地基承載力，減少地基的變形，達(dá)到地基加固的目的。上海建工集團(tuán)曾在上海市盧灣區(qū)長城電影院地下設(shè)施改造工程基坑圍護(hù)中應(yīng)用三重管高壓旋噴注漿技術(shù)，樁徑800mm，擺噴角度180°，搭接250mm，樁長17m。隨著建筑科技不斷進(jìn)步，近年來，另一種新型的高壓旋噴工法-全方位高壓噴射工法，即MJS（MetroJetSystem）工法，逐漸得到工程界的認(rèn)可。MJS工法施工工藝是一種微擾動高壓注漿施工技術(shù)，相對傳統(tǒng)高壓旋噴注漿工藝，它可以有效地控制地內(nèi)壓力，在施工過程中對周圍建筑物、構(gòu)筑物、市政管線等影響很小。該工藝自2008年引入我國以來，以其對地層的低擾動性、施工便捷性、加固靈活性、質(zhì)量可靠性及環(huán)境友好型等突出優(yōu)點，迅速在上海、杭州、寧波、天津等沿海城市得到廣泛應(yīng)用。2010年，上海建工集團(tuán)從日本引進(jìn)3臺MJS設(shè)備，同年在上海市軌道交通12號線26標(biāo)復(fù)興島站中進(jìn)行試樁及注漿加固，試樁直徑2.4m，樁底深29.2m，其中下部斷面為360°全圓，上部4.5m斷面為90°扇形。最后監(jiān)測結(jié)果表明，MJS加固效果良好，這是上海建工集團(tuán)引進(jìn)MJS設(shè)備后首次在地鐵建設(shè)中進(jìn)行應(yīng)用，工程建設(shè)質(zhì)量得到了業(yè)主單位的高度好評。

2.3 水泥土攪拌樁法

水泥土攪拌法是利用水泥作為固化劑，通過特制的攪拌機(jī)械，在地基處將軟土和固化劑強(qiáng)制攪拌，利用固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)地基。早期水泥土攪拌法加固深度較淺（約1～3m），隨著工程機(jī)械的不斷優(yōu)化升級，我國在1978年底制造出國內(nèi)第一臺SJB-1型雙攪拌軸中心管輸漿的攪拌機(jī)械；1994年，上海研制出GDP-72型雙軸深層攪拌機(jī)，加固深度可達(dá)18m；2002年，為配合SMW工法樁施工研制出三軸鉆孔攪拌機(jī)，其最大鉆孔深度可達(dá)27～30m，鉆孔直徑650～850mm。上海建工集團(tuán)在上海浦東國際機(jī)場二期2#聯(lián)絡(luò)通道工程中曾采用三軸水泥土攪拌樁加固地基施工工藝，取得了非常好的施工效果。在傳統(tǒng)鉆孔灌注樁及SMW工法樁的基礎(chǔ)上，上海建工成功研制了預(yù)制構(gòu)件復(fù)合水泥土攪拌樁墻施工工藝，并于2015年成功在上海建工醫(yī)院病房樓改建項目中進(jìn)行了應(yīng)用。

隨著建筑基坑向大、深方向發(fā)展，對深基坑工程提出了新的要求，尤其是在高水位、富水量軟土地區(qū)基坑工程深層土體加固及地下水阻隔方面，傳統(tǒng)加固方式受到越來越多的限制。自2009年以來，我國自日本引進(jìn)了等厚度水泥土攪拌墻技術(shù)（即TRD工法）及配套設(shè)備，并在上海、武漢、南昌、天津、淮安、蘇州、杭州等地的10余項基坑工程中成功應(yīng)用。該工法通過動力箱液壓馬達(dá)驅(qū)動鏈鋸式切割箱，分段連接鉆至預(yù)定深度，水平橫向挖掘推進(jìn)，同時切割箱底部注入固化液，使其與原位土體強(qiáng)制混合攪拌，并持續(xù)橫向掘進(jìn)、攪拌、水平推進(jìn)，構(gòu)筑成高品質(zhì)的水泥土攪拌墻。TRD工法最大水泥土攪拌墻構(gòu)筑深度可達(dá)60m，垂直度偏差不大于1/250，墻體均質(zhì)性好、隔水性能可靠。不僅適用于粘性土、砂土、直徑小于100mm的砂礫及礫石層，也適用于標(biāo)貫擊數(shù)達(dá)50～60擊的密實砂層和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不大于5MPa的軟巖地層，該工法也可插入型鋼或預(yù)制混凝土構(gòu)件以增加攪拌的剛度和強(qiáng)度，其成墻精度高，且配備智能化控制系統(tǒng)，綜合性能十分優(yōu)越，成功應(yīng)用于上海國際金融中心、上海白玉蘭廣場項目、上海軌道交通14號線云山路站、南昌綠地中央廣場、奉賢中小企業(yè)總部大廈、中鋼天津響螺灣項目、淮安雨潤中央新天地等項目。以2013年上海建工承建的上海國際金融中心項目為例，該項目基坑面積約48 860m2，最大開挖深度約27.9m，采用國產(chǎn)化TRD-E型工法主機(jī)及配套控制設(shè)備，施工等厚度水泥土攪拌墻（墻厚700mm）作為截水帷幕，創(chuàng)造了試成墻深度達(dá)56.7m、施工成墻深度53m的國內(nèi)已完項目新紀(jì)錄，墻身水泥土強(qiáng)度達(dá)0.84～1.38MPa，滲透系數(shù)由10～3cm/s提高到10～7cm/s，成墻速度6～7m/d，且周邊環(huán)境影響較小，總體社會和經(jīng)濟(jì)效益顯著。

2.4 強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法是為提高軟弱地基的承載力，用重錘自一定高度下落夯擊土層使地基迅速固結(jié)的方法。強(qiáng)夯法主要用于砂性土、非飽和粘性土與雜填土地基。對非飽和的粘性土地基，一般采用連續(xù)夯擊或多次間歇夯擊的方法；并根據(jù)工程需要通過現(xiàn)場試驗以確定夯實次數(shù)和有效夯實深度。強(qiáng)夯法自20世紀(jì)70年代在我國開始推廣應(yīng)用以來，以其經(jīng)濟(jì)實用，效果顯著，在世界各地得到了廣泛的應(yīng)用。多年來，通過較為深入的理論和試驗研究，強(qiáng)夯技術(shù)的適用性從最初的粗粒土拓展到飽和軟粘土的地基處理中，工藝也得到了進(jìn)一步完善，其加固深度也得到了進(jìn)一步提升。1979年，強(qiáng)夯法在上港十一區(qū)試驗成功后，很快就在上港六、九、十、十二區(qū)及上海客運(yùn)總站、長橋水廠、耀華玻璃廠等20多項工程中得到應(yīng)用。近年來，隨著強(qiáng)夯處理地基土范圍的不斷擴(kuò)大，單純依靠強(qiáng)夯難以達(dá)到最理想的效果，于是在傳統(tǒng)強(qiáng)夯基礎(chǔ)上，發(fā)展出來了強(qiáng)夯置換法、強(qiáng)夯+CFG樁、電滲強(qiáng)夯法、爆炸強(qiáng)夯法、液壓高速強(qiáng)夯法等。同時，為了適應(yīng)不同的工況，強(qiáng)夯法逐漸向著大夯擊能量和低能量、小能級方向發(fā)展，且新型強(qiáng)夯機(jī)也逐漸向著低排放、低能耗、高效率、信息化方向發(fā)展。

3 基礎(chǔ)工程施工技術(shù)發(fā)展歷程

由于淺基礎(chǔ)工程除在材料上有一定的革新外，結(jié)構(gòu)形態(tài)上發(fā)展較為緩慢。相對于傳統(tǒng)擴(kuò)展基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)及箱型基礎(chǔ)等淺基礎(chǔ)施工而言，我國基礎(chǔ)工程領(lǐng)域蓬勃發(fā)展主要體現(xiàn)在深基礎(chǔ)工程施工技術(shù)，尤其是在樁基礎(chǔ)施工、特種基礎(chǔ)（如沉井、沉箱）、基坑工程等領(lǐng)域。

3.1 樁基礎(chǔ)施工技術(shù)

樁是伴隨著建筑工程的產(chǎn)生而產(chǎn)生，伴隨著建筑工程的發(fā)展而發(fā)展。從制樁材料角度來說，我國在上世紀(jì)70年代就基本不采用木樁，樁體材料主要包括鋼筋混凝土和鋼材。隨著機(jī)械設(shè)備的不斷改進(jìn)，產(chǎn)生了名目繁多的各種樁型和工法，隨著樁的用途不斷拓寬以及用樁場地地質(zhì)和環(huán)境條件的種種變化，施工技術(shù)和機(jī)械設(shè)備又不斷得到改進(jìn)與發(fā)展，新的樁型和新設(shè)計施工方法不斷呈現(xiàn)。自20世紀(jì)80年代以來，樁基技術(shù)蓬勃發(fā)展，預(yù)制樁及灌注樁得到了長足的發(fā)展，不論在我國或在國際上都成了令人矚目的科技熱點之一。

預(yù)制樁施工主要包括：預(yù)制混凝土樁、鋼樁和鋼管混凝土樁。其中，預(yù)制混凝土樁可分為方樁、管樁，依據(jù)是否實心又分為空心樁和實心樁，還可以依據(jù)是否施加預(yù)應(yīng)力而分為預(yù)應(yīng)力樁和非預(yù)應(yīng)力樁。預(yù)制樁具有制作過程全工廠化，總體樁身質(zhì)量較高，施工速度很快、造價相對便宜、施工現(xiàn)場環(huán)境好、污染少等優(yōu)勢明顯。但由于受限于預(yù)制樁“先制樁再沉樁”的施工工藝，均不可避免的對周邊環(huán)境造成一定的擾動，如擠土效應(yīng)、噪音污染等。近年來，隨著免共振沉樁施工技術(shù)的推廣應(yīng)用，可大幅度降低預(yù)制樁沉樁對周邊環(huán)境的擾動影響，可滿足緊鄰地鐵線路、市政生命管線及保護(hù)建（構(gòu)）筑物等城市敏感區(qū)近接施工要求。上海建工集團(tuán)在北橫通道工程北虹路立交及天目路立交項目中，分別采用50RF和70RF免共振振動錘進(jìn)行鋼管樁分節(jié)打設(shè)沉樁施工，大大提升了工程施工效率（以70m鋼管樁為例，施工時間約2.6h），且具有低噪音、無共振、無擠壓土體、無泥漿污染等優(yōu)點，極好地解決了城市建設(shè)環(huán)境保護(hù)難題。

我國灌注樁應(yīng)用始于20世紀(jì)60年代，首先在橋梁和港口建設(shè)中采用。最早鉆孔使用的是水利施工用的大鍋錐，用人力推磨方式鉆孔，孔徑一般60～70cm。自20世紀(jì)70年代中期以來，又陸續(xù)在廣州、深圳、北京、上海、廈門等大城市應(yīng)用于高層和重要建（構(gòu)）筑物。在20世紀(jì)80年代末90年代初，隨著改革開放步伐的加快，得益于鉆孔裝備的進(jìn)步，鉆孔灌注樁施工技術(shù)得到迅速發(fā)展，并逐漸普及于全國各個省市自治區(qū)。2006年，我國目前城際供電網(wǎng)中最大的地下變電站上海500kv世博地下變電站大規(guī)模采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁長近90m，工程施工效果良好。2010年3月上海建工承建的上海中心大廈基礎(chǔ)工程施工結(jié)束，該工程采用帶樁端后注漿的鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，工程試樁（樁徑1 000mm，樁端埋深88m）表明：后注漿樁極限承載力高達(dá)26 000kN以上，未注漿樁僅為8 000kN。該項目采用的鉆孔灌注樁作為400m以上超高層建筑樁基礎(chǔ)的技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

3.2 特種基礎(chǔ)施工技術(shù)

我國特種基礎(chǔ)施工技術(shù)發(fā)展迅速，其中沉井與沉箱基礎(chǔ)施工較有代表性。沉井是修筑地下結(jié)構(gòu)和深基礎(chǔ)的一種結(jié)構(gòu)形式。該工藝首先在地表制作成一個井筒狀的結(jié)構(gòu)物，然后在井壁的圍護(hù)下通過從井內(nèi)不斷挖土，使沉井在自重及上部荷載作用下逐漸下沉，達(dá)到設(shè)計標(biāo)高后，再進(jìn)行封底。沉箱基礎(chǔ)又稱之氣壓沉箱基礎(chǔ)，它是以氣壓沉箱來修筑建（構(gòu)）筑物的一種基礎(chǔ)形式。建造地下建（構(gòu)）筑物時，在沉箱下部預(yù)先構(gòu)筑底板，在沉箱下部形成一個氣密性高的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工作室，向工作室內(nèi)注入壓力與刃口處地下水壓力相等的壓縮空氣，使其在無水的環(huán)境下進(jìn)行取土排土，箱體在本身自重以及上部荷載的作用下下沉到指定深度，然后進(jìn)行封底施工。

自20世紀(jì)50年代至今，我國已建成沉井沉箱基礎(chǔ)超過1000座，廣泛應(yīng)用于橋梁基礎(chǔ)、礦山豎井、地下儲庫、取排水泵站、盾構(gòu)與頂管工作井等工程。1965年，上海地鐵衡山路試驗工程02豎井（22.8×10.3×21.8m）采用沉井法施工，104站（60×20×20m）采用氣壓沉箱法施工；1966年開工的上海打浦路隧道工程，6個豎井全部采用沉井法施工，最大深度約30.5m，其中2號豎井（17×15.9×29.3m）采用氣壓沉箱法施工，隧道矩形暗埋段采用新開發(fā)的連續(xù)沉井技術(shù)，420m長的浦東矩形暗埋段分成19座沉井連續(xù)下沉施工，該技術(shù)成果獲得了1978年全國科學(xué)大會獎。1985年至1992年，上海許多大型取排水地下泵房采用沉井法施工，最大泵房平面尺寸達(dá)52×40×18m，圓形沉井直徑達(dá)86m；1996年上海建工集團(tuán)基礎(chǔ)公司建設(shè)施工的江陰長江大橋（中國第一、世界第四）北錨碇沉井工程（69×51×58m，設(shè)36個隔艙11節(jié)下沉），其整體規(guī)模曾居世界第一，各項施工數(shù)據(jù)遠(yuǎn)優(yōu)于規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。2006年，上海建工集團(tuán)基礎(chǔ)公司在消化吸收日本自動化挖土氣壓沉箱技術(shù)的基礎(chǔ)上，自主研制和開發(fā)成功了遠(yuǎn)程遙控氣壓沉箱施工技術(shù)，應(yīng)用于上海軌道交通7號線浦江風(fēng)井工程中（25.24×16.6×29m），施工實現(xiàn)了全遙控挖土，是目前國內(nèi)唯一無人化氣壓沉箱工程實例，在無排氣出土施工方法和氣壓自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)等技術(shù)方面共獲得6項發(fā)明專利，同時榮獲2009年上海市科技進(jìn)步一等獎。隨著工程規(guī)模的不斷擴(kuò)大，基礎(chǔ)尺寸也從直徑僅僅只有2m的集水井跨越到泰州大橋主塔基礎(chǔ)的58.4×44.4×76m，如今正在建設(shè)的滬通長江大橋主塔基礎(chǔ)沉井尺寸更是達(dá)到了86.9×58.7×115m，為世界上最大沉井基礎(chǔ)。同時各種新型沉井沉箱施工技術(shù)不斷被開發(fā)研制出來，下沉技術(shù)得到了不斷改進(jìn)，從早期的利用噴射觸變泥漿和空氣幕下沉，發(fā)展到噴射高壓空氣下沉，再到振動法下沉，推動著下沉施工技術(shù)的飛速發(fā)展。

3.3 深基坑工程施工技術(shù)

現(xiàn)代基坑工程在我國出現(xiàn)較晚，20世紀(jì)70年代，國內(nèi)只在少數(shù)大型工程中有開挖深度達(dá)10m以上的基坑工程，自20世紀(jì)80年代以后，我國首先在上海、廣州、北京等大型城市大量興建高層建筑，深基坑工程也隨之增加?；庸こ淌┕ぜ夹g(shù)的主要內(nèi)容包括：支護(hù)結(jié)構(gòu)施工、地下水降排、土方開挖及工程監(jiān)測等。近年來，隨著我國城市建設(shè)不斷向地下更深處、更廣處發(fā)展，深基坑工程施工技術(shù)越來越受到工程界的重視，尤其是在上海、天津、廣州等沿海軟土地區(qū)，土體壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低、含水量大，工程施工環(huán)境異常苛刻，技術(shù)發(fā)展迅速。

3.3.1 超深地下連續(xù)墻施工技術(shù)

由于深基坑工程較多的面臨著水土壓力大、地下水控制難度高、環(huán)境保護(hù)嚴(yán)苛及破壞影響嚴(yán)重等問題，支護(hù)體系多采用板式結(jié)構(gòu)結(jié)合內(nèi)支撐的型式，采用較多的板式圍護(hù)結(jié)構(gòu)有灌注樁、SMW工法樁、地下連續(xù)墻等；支撐體系多由水平鋼筋混凝土支撐或鋼支撐結(jié)合豎向支撐體系構(gòu)成。隨著基坑規(guī)模的越來越大，主樓裙樓連成一片、大面積地下車庫、地下商業(yè)街與休閑中心一體化開發(fā)模式頻頻出現(xiàn)，基坑面積大大增加，出現(xiàn)了全逆作、半逆作、順逆結(jié)合及多種圍護(hù)型式組合等基坑支護(hù)體系。

地下連續(xù)墻是深基坑工程最為常用的圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式，同時具備擋土和止水的雙重作用。自世紀(jì)70年代以來，城市建設(shè)對地下空間開發(fā)利用提出了越來越高的要求，比較先進(jìn)的地下連續(xù)墻施工方法也得到了廣泛推廣應(yīng)用。尤其是近10年來，地下連續(xù)墻已發(fā)展成為截水、防滲、擋土、承重的地下構(gòu)筑物，施工機(jī)械也由原來的沖擊鉆發(fā)展為抓斗式、多頭鉆、套銑式、組合式等多種成槽機(jī)械和成套輔助設(shè)備，其應(yīng)用范圍也逐步擴(kuò)展到水利、礦山、冶金、工業(yè)、水運(yùn)及市政等領(lǐng)域。隨著基坑開挖深度的不斷增加，超深地墻施工技術(shù)也不斷升級。2016年，上海建工運(yùn)用國際先進(jìn)的雙輪銑槽機(jī)及銑接頭工藝完成118m超深地墻試驗，地墻垂直度達(dá)1‰以上，相關(guān)技術(shù)達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平。2017年6月上海建工基礎(chǔ)集團(tuán)承建的蘇州河段深層排水調(diào)蓄管道系統(tǒng)工程試驗段（SS1.2標(biāo)）開工建設(shè)，本工程最大豎井地墻深度達(dá)107m，厚度1.5m，最大開挖深度約63.5m，大幅度突破現(xiàn)有工程技術(shù)水平，為深隧工程建設(shè)奠定了扎實的基礎(chǔ)。

3.3.2 土方開挖技術(shù)

20世紀(jì)50～60年代，由于高層建筑較少，基坑規(guī)模小，開挖深度淺，工程量少，基坑土方開挖對圍護(hù)變形影響較小，相關(guān)技術(shù)發(fā)展較為緩慢。自改革開放以來，深大基坑逐漸成為主流，尤其是在軟土地區(qū)，土方開挖極易引起基坑過大變形，甚至危及周邊環(huán)境，基坑工程“時空效應(yīng)”越來越受到業(yè)界重視。根據(jù)“時空效應(yīng)”原理，提出了“分層、分塊、對稱、平衡、限時”的開挖原則，如在超長線性基坑工程中，采用分段長度≤25m的分段開挖方法，及時設(shè)置支撐、施工墊層；在大面積深基坑中采用分層盆式開挖、島式開挖、盆式島式相結(jié)合、“大化小”分區(qū)開挖及結(jié)構(gòu)施工方式。1998年，上海建工承建的金茂大廈工程采用了盆式島式相結(jié)合開挖的超深基坑施工技術(shù)；2014年竣工的上海中心大廈基坑分4個區(qū)域同時進(jìn)行分層盆式開挖，土方量高達(dá)35.3萬m3。與此同時，土方開挖技術(shù)也隨著工程機(jī)械不斷進(jìn)步，從早期的人工開挖到中小型液壓挖機(jī)，再到大型挖機(jī)如長臂挖機(jī)、抓斗等。近年來土方水平或豎向傳輸設(shè)備也逐漸在基坑工程中得到了應(yīng)用，大大提升了持續(xù)出土能力，實現(xiàn)了高效出土。

3.3.3 地下水降排技術(shù)

當(dāng)基礎(chǔ)深度在天然地下水位以下時，在基礎(chǔ)施工中常常會遇到地下水的處理問題。尤其是在沿海軟土地區(qū)，地下水位埋深較淺，水量豐富，且隨著城市地下空間開發(fā)向著更深處發(fā)展，基坑開挖不可避免地面臨更加棘手的承壓水處理等問題。早在1952年上海泵站施工中，國內(nèi)首次使用了單級井點降水，并逐漸發(fā)展出多層井點降水、噴射井點和電滲井點技術(shù)，并在成功應(yīng)用于新錦江大酒店、國貿(mào)中心大廈及上海博物館新館等工程中。上海建工承建的金茂大廈基礎(chǔ)最深處達(dá)19.65m，因無需降承壓水，工程采用36m深地墻阻隔基坑內(nèi)外水滲透，并采用基坑內(nèi)深井泵及輕型井點降水方案，達(dá)到了很好地疏干降水效果。隨著基坑開挖深度越來越大，基坑開挖過程必須依靠減壓降水來保證基坑穩(wěn)定與施工安全。2008年竣工的上海環(huán)球金融中心塔樓區(qū)為100m圓形基坑，面積達(dá)7 855m2，局部開挖深度達(dá)26m，在塔樓區(qū)基坑連續(xù)墻外7m左右布置14口降壓井，同時在坑內(nèi)增加2口應(yīng)急備用降壓井，實現(xiàn)了承壓水的有效控制。2010年竣工的上海國際金融中心基坑采用疏干井（38口）配合減壓井（17口）分別對淺水和承壓水進(jìn)行處理；上海建工承建的國內(nèi)最高樓上海中心大廈采用疏干降水結(jié)合減壓降水井進(jìn)行地下水控制，其中主樓基坑內(nèi)設(shè)置55m深減壓井12口，45m深觀察井3口，基坑外設(shè)置65m深減壓井28口，取得了很好地降水效果。隨著信息化技術(shù)的不斷進(jìn)步，近年來，地下水智能化管控技術(shù)（如地下水自動化監(jiān)測、安全風(fēng)險分析、智能化預(yù)警及遠(yuǎn)程控制等技術(shù)）正成為地下水安全管控領(lǐng)域的熱門研究課題，并逐漸在工程中得到應(yīng)用。

4 地基與基礎(chǔ)工程施工技術(shù)發(fā)展展望

4.1 地基處理施工技術(shù)發(fā)展展望

我國軟土地基處理技術(shù)雖然起步較晚，但隨著我國國內(nèi)城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)及“一帶一路”戰(zhàn)略的提出，地基處理技術(shù)發(fā)展十分迅速。我國地基處理技術(shù)未來發(fā)展的主要方向包括以下幾個方面。

1）新型地基處理材料的應(yīng)用。地基處理材料的發(fā)展大大促進(jìn)了我國地基處理水平的提高，同時，新材料的應(yīng)用也催生了一些新型地基處理技術(shù)，如土工合成材料在加筋地基中的應(yīng)用、新型工業(yè)廢渣作為地基處理材料的回收再利用、泡沫輕質(zhì)土等新型材料在地基軟土及采空區(qū)處理工程中的應(yīng)用等。

2）復(fù)合地基處理技術(shù)的深度融合。傳統(tǒng)的復(fù)合地基主要是由柔性樁或水泥土樁形成，近年來，采用多種不同加固體材料、不同樁型組合形成新型多元加固體復(fù)合地基已然成為地基處理技術(shù)發(fā)展的新思路，通過多種加固體材料及不同樁型的優(yōu)勢互補(bǔ)，擴(kuò)大了地基處理范圍，在有效提高了復(fù)合地基承載力、穩(wěn)定性，減少了復(fù)合地基工后沉降的基礎(chǔ)上，通過新技術(shù)的應(yīng)用大大降低了對周圍環(huán)境的影響，縮減了施工工期，節(jié)約了工程成本。同時，隨著土工格柵、土工格室、土工織物、土工帶等新型土工合成材料領(lǐng)域的興起，多方法復(fù)合加固技術(shù)近年來也逐漸實現(xiàn)了加筋墊層技術(shù)與傳統(tǒng)復(fù)合地基處理技術(shù)的融合，通過多種方法的聯(lián)合應(yīng)用，取長補(bǔ)短，使各種地基處理方法的適用性更廣，給地基處理方法的選擇提供了更大的余地。

3）超深、超大面積地基處理技術(shù)。傳統(tǒng)淺層、小范圍地基處理技術(shù)在解決常規(guī)工程建設(shè)地基處理問題時有著很好的適用性，但隨著我國大型工程的逐漸增多，如大型集裝箱堆場、機(jī)場跑道、超大規(guī)模建筑群、填海造陸工程等，常規(guī)地基處理技術(shù)已遠(yuǎn)不能解決這些工程問題。超深、超大面積地基處理技術(shù)的發(fā)展順應(yīng)了我國工程建設(shè)的發(fā)展趨勢，有著迫切的工程應(yīng)用需求，其未來發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

最近幾年，隨著“綠色建造”的理念逐漸深入人心，更多地基處理綠色施工技術(shù)及機(jī)械被應(yīng)用于工程實踐。如何有效地減少工程施工帶來的二次污染，降低工程建設(shè)的生態(tài)成本已成為工程綜合質(zhì)量評價的重要標(biāo)準(zhǔn)。隨著國家綠色施工理念的不斷推進(jìn)，地基處理新技術(shù)、新材料、新設(shè)備的應(yīng)用將在國家政策的大力支持下實現(xiàn)新的突破，為國家建設(shè)做出新的貢獻(xiàn)。

4.2 基礎(chǔ)工程施工技術(shù)發(fā)展展望

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，我國超高超大型建筑、地下空間開發(fā)、地鐵建設(shè)、隧道橋梁建設(shè)、地下綜合管廊建設(shè)等越來越向更大難度、更為復(fù)雜和更高標(biāo)準(zhǔn)邁進(jìn)，均對我國深基礎(chǔ)工程施工技術(shù)提出了更高的要求，我國深基礎(chǔ)工程將不斷向綜合化、深層化、數(shù)字化及智能化方向發(fā)展，主要包括以下幾方面：

1）工程施工機(jī)械逐步向信息化、智能化方向發(fā)展。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)事業(yè)的蓬勃發(fā)展，促進(jìn)了各類基礎(chǔ)工程量的迅猛增長，也為我國深基礎(chǔ)工程機(jī)械的發(fā)展帶來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇，開發(fā)新型具有自主知識產(chǎn)權(quán)的智能化施工裝備，依靠先進(jìn)的技術(shù)和完善的工法服務(wù)，提高裝備操作的便捷性、安全性，實現(xiàn)大型施工裝備智能化、數(shù)字化和可視化。

2）深基礎(chǔ)工程施工工藝逐漸向綠色化、低擾動、低能耗方向發(fā)展。深基礎(chǔ)工程施工要遵循綠色經(jīng)濟(jì)、綠色建筑、綠色施工的時代要求，全方位實現(xiàn)節(jié)能減排和環(huán)保要求，開發(fā)新型綠色化施工工藝，研制清潔型施工裝備及配套裝置，減少工程廢棄物排放，降低工程綜合能耗，如泥漿處理技術(shù)、免共振沉樁施工技術(shù)、基坑微變形控制技術(shù)等。

3）施工全過程管理向精細(xì)化、可視化方向發(fā)展。隨著計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，工程施工可視化管理逐漸成為一種普遍趨勢，可大幅度減少現(xiàn)場管理人員的工作量、實現(xiàn)現(xiàn)場安全管理的全覆蓋、保證施工現(xiàn)場及周邊環(huán)境的安全受控，并對施工過程中出現(xiàn)的質(zhì)量、安全和環(huán)保問題，迅速找出原因，制定切實有效的應(yīng)對策略，保證工程施工過程控制高效有序、成果客觀真實。

5 結(jié) 語

我國工程建設(shè)具有總量大、類型多、難度高等特點，地基處理施工技術(shù)與基礎(chǔ)工程施工技術(shù)呈現(xiàn)快速發(fā)展的趨勢。在國家城鎮(zhèn)化發(fā)展及“一帶一路”倡議的背景下，我國工程建設(shè)遍地開花，大中型城市更新建設(shè)、高速公路、鐵路建設(shè)、交通樞紐港建設(shè)、海綿城市及綜合管廊建設(shè)等均為地基與基礎(chǔ)工程施工技術(shù)的進(jìn)一步創(chuàng)新發(fā)展提供了重要的發(fā)展機(jī)遇，同時，隨著綠色化建造、工業(yè)化建造和信息化建造理念的不斷深入，地基與基礎(chǔ)工程施工技術(shù)將逐漸向精細(xì)化、信息化、智能化及綠色化方向發(fā)展，并通過不斷的技術(shù)進(jìn)步與升級，帶動我國建筑施工行業(yè)的整體轉(zhuǎn)型發(fā)展。

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