- 相關(guān)推薦
基坑支護(hù)設(shè)計中節(jié)能環(huán)保技術(shù)的實踐論文
［摘要］伴隨著無錫地區(qū)城市化進(jìn)程的發(fā)展，地下空間開發(fā)力度加大。深基坑工程規(guī)模越來越大，周邊環(huán)境越來越復(fù)雜，但是基坑支護(hù)設(shè)計還相對保守。介紹了在無錫地區(qū)基坑工程支護(hù)設(shè)計中的一些環(huán)保節(jié)能設(shè)計方案的實踐，并提出了嘗試在基坑工程支護(hù)設(shè)計中建立以碳排放量為目標(biāo)函數(shù)的評價體系作為方案節(jié)能環(huán)保指標(biāo)評價的標(biāo)準(zhǔn)之一，對于環(huán)境保護(hù)、節(jié)約能源有著重要的意義。
［關(guān)鍵詞］基坑支護(hù);設(shè)計;節(jié)能;環(huán)保;碳排放量;評價體系
�。壑袌D分類號］TU74;TU753.1［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］A［文章編號］1002-8498(2016)04-0079-03
無錫地區(qū)近年來城市化進(jìn)程發(fā)展迅速，伴隨著地下空間開發(fā)力度的增大，深基坑工程規(guī)模越來越大，深度也不斷加深。由于基坑周邊環(huán)境要素日益復(fù)雜，對基坑變形控制的要求越來越高。相應(yīng)的，基坑支護(hù)設(shè)計所采用的手段日益保守和復(fù)雜，大直徑灌注樁(地下連續(xù)墻)、多道混凝土支撐以及三軸攪拌樁的應(yīng)用越來越多，支護(hù)結(jié)構(gòu)所用混凝土可多達(dá)上萬m3，支護(hù)造價動輒數(shù)以億計，同時伴隨著泥漿大量排放和地下水無序抽排，基坑支護(hù)施工事實上已成為地下工程污染大戶，在保護(hù)周邊建筑環(huán)境的同時破壞自然環(huán)境。當(dāng)前，節(jié)能環(huán)保和綠色巖土的觀念已經(jīng)深入人心，在基坑支護(hù)設(shè)計實踐中只有貫徹先進(jìn)理念和采用先進(jìn)技術(shù)的設(shè)計方案才能真正做到“安全適用、保護(hù)環(huán)境、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理和確保質(zhì)量”，也才能確保自身的長期可持續(xù)發(fā)展。目前，我們已在多個工程設(shè)計中展開初步實踐，簡要介紹如下。
1節(jié)能環(huán)保理念在概念設(shè)計階段的應(yīng)用
1.1節(jié)能環(huán)保理念在概念設(shè)計階段的實踐
方案概念設(shè)計階段在滿足基坑安全需要的前提下要做到真正節(jié)能環(huán)保，應(yīng)充分對施工現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查測繪，并結(jié)合工程自身特點及地層特性進(jìn)行多方案比較。1)取得建筑總圖、地形圖以及地下室設(shè)計圖紙后，需要結(jié)合上述資料對基坑周邊環(huán)境要素進(jìn)行校核測繪，初步方案完成后還要取得施工現(xiàn)場布置總平面圖以避開施工道路以及臨建設(shè)施等，確保方案能夠方便施工，安全可行。2)在充分分析場地條件前提下，盡可能采用自然放坡等耗材較少的處理形式，穩(wěn)定性不足時可以輔助采用地面拉錨、坡面增加木樁、微型鋼管樁以及降水等措施進(jìn)行局部加強(qiáng)。對于周邊環(huán)境條件復(fù)雜程度不一情況下，可采用分段、多種支護(hù)手段組合形式以盡量降低材料用量來實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)。無錫某工程結(jié)合周邊環(huán)境分區(qū)采用斜拋撐、斜拉錨和二級放坡等手段支護(hù)，如圖1所示。3)結(jié)合無錫地層特點充分利用第一硬土層力學(xué)指標(biāo)較高、自立高度較大的特點上部適度放坡，對于目前較多的10m左右2層地下室，上部放坡4m左右可減少圍護(hù)樁混凝土總量的20%～25%，節(jié)能減排效果非常顯著。4)對于剛性樁的選擇，在滿足設(shè)計安全度前提下應(yīng)優(yōu)先選擇預(yù)制樁(管樁、方樁)，預(yù)制樁在制作及現(xiàn)場施工減排方面遠(yuǎn)優(yōu)于灌注樁。其次可根據(jù)變形控制及工期情況選擇灌注樁或鋼板樁。5)當(dāng)基坑開挖面積不大或基坑性狀為條形時，采用內(nèi)支撐支護(hù)形式其節(jié)能減排的效益較錨桿等其他形式好，因此應(yīng)優(yōu)先采用內(nèi)支撐支護(hù);當(dāng)基坑面積較大情況下，采用內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)混凝土的用量偏大，可采用雙排疏樁剛性門架支護(hù)形式，其節(jié)能減排的效果最為顯著。6)當(dāng)必須采用內(nèi)支撐時，應(yīng)盡量采用斜拋撐尤其是鋼拋撐形式(見圖2)。
1.2節(jié)能環(huán)保理念在模型計算階段的實踐
在總體設(shè)計方案確定后，根據(jù)巖土工程勘察報告所建議基坑參數(shù)進(jìn)行設(shè)計計算。在該階段，主要體會如下。1)對設(shè)計參數(shù)需要結(jié)合自身經(jīng)驗進(jìn)行合理調(diào)整。計算得到的圍護(hù)樁內(nèi)力設(shè)計值可根據(jù)變形控制情況進(jìn)行適度折減。2)對于大多數(shù)電梯基坑是否需要降低承壓水頭應(yīng)根據(jù)地質(zhì)報告以及相關(guān)施工反饋資料進(jìn)行慎重分析。3)雖然目前大型的有限元分析程序在結(jié)構(gòu)設(shè)計中已經(jīng)廣泛應(yīng)用，但是由于巖土體的參數(shù)、本構(gòu)模型復(fù)雜性在實踐中應(yīng)用還不多。目前簡化的計算程序雖然可以總體對基坑的安全度予以把握，但是對于復(fù)雜的節(jié)點結(jié)構(gòu)無能為力。在實踐中采用二者相互結(jié)合的方法進(jìn)行較為精確的計算，進(jìn)而可實現(xiàn)對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的安全、經(jīng)濟(jì)評估(見圖3)。
2豎向擋土結(jié)構(gòu)應(yīng)用節(jié)能環(huán)保技術(shù)的實踐
豎向擋土結(jié)構(gòu)的選擇盡量采用耗材量最少的樁型作為設(shè)計實施方案，如選用木樁、竹子、預(yù)應(yīng)力管樁、預(yù)應(yīng)力空心方管樁、鋼板樁、SMW工法等，從保護(hù)環(huán)境角度可選用預(yù)制型樁，少用排污量大的水鉆孔樁;如必須選用鉆孔型樁，則在施工機(jī)具選型上盡量選用干挖鉆機(jī)或旋挖鉆機(jī)施工方法，以降低耗能及減少對環(huán)境的污染。
2.1選擇竹木材料作為豎向擋土結(jié)構(gòu)
通過選用木樁等材料替代坡腳超前錨桿實踐證明其效果良好且施工方便，當(dāng)邊坡穩(wěn)定性不能滿足要求時可采用雙排或多排木樁形成門架抵抗土壓力。
2.2選擇可循環(huán)利用的鋼材作為豎向擋土結(jié)構(gòu)
鋼板樁/SMW工法承載力強(qiáng)，自身結(jié)構(gòu)輕，鋼板樁構(gòu)成的連續(xù)墻體具有很高的強(qiáng)度與剛度，可有效完成基坑支護(hù)工作，同時鋼材可循環(huán)利用達(dá)20～30次，因此具有顯著的節(jié)能環(huán)保特點。此外，其具有施工簡便，能適應(yīng)不同的地質(zhì)情況和土質(zhì)，可減少基坑開挖量，作業(yè)占用場地較小。施工環(huán)保，取土量和混凝土用量大幅減少，可有效保護(hù)土地資源。因此在基坑支護(hù)實踐中盡量利用。
2.3選擇預(yù)應(yīng)力管樁及預(yù)制方樁作為豎向擋土結(jié)構(gòu)
對于無錫地區(qū)2層地下室開挖深度10m以內(nèi)時，當(dāng)必須選擇剛性樁支護(hù)情況下，如鋼板樁等因工期導(dǎo)致造價偏高時盡可能采用耗能、耗材少的管樁或者方樁作為支護(hù)結(jié)構(gòu)。同時，管樁可盡量采用常規(guī)PHC管樁。實踐證明其造價可降低50%。目前已在無錫近10個2層地下室基坑支護(hù)設(shè)計中采用管樁支護(hù)技術(shù)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
3其他技術(shù)思路與需要解決的問題
3.1基坑支護(hù)設(shè)計中節(jié)能環(huán)保的其他思路
1)設(shè)計中充分利用可再生材料作為結(jié)構(gòu)體，這樣可大大減少礦產(chǎn)的開采，最大限度保護(hù)礦產(chǎn)資源。最大限度減少使用冶煉及燒結(jié)的材料，多使用竹木等自然生長材料以減少碳排放量。2)多選用可循環(huán)使用的材料，如基坑支護(hù)中的型鋼支撐、SMW工法中的工字鋼等。3)在設(shè)計可能的情況下，充分利用降水管井建立自滲流體系的裝置，可永久利用滲上來的地下水。4)輕型井點降水體系中，盡量采用竹管或PVC管代替鋼管作為降水管使用。5)在基坑噴錨支護(hù)技術(shù)中，采用秸稈噴射混凝土技術(shù)，即在噴射混凝土中摻和一定量的秸稈材料，這樣可以消耗掉一定量的農(nóng)村秸稈(農(nóng)村中的秸稈大部分在田里燒掉，影響環(huán)境)，達(dá)到環(huán)保的目的。在達(dá)到噴射混凝土強(qiáng)度的前提下，秸稈的摻和量應(yīng)做一定的試驗。
3.2需要解決的問題
在工程安全度得到保證的前提下，如何評價設(shè)計方案節(jié)能環(huán)保性目前還沒有明確方法。如能根據(jù)設(shè)計方案的耗能、耗材(資源)量最終建立起以碳排放量為目標(biāo)函數(shù)的評價體系，則可將設(shè)計方案的節(jié)能環(huán)保性進(jìn)行量化計算，進(jìn)而成為方案比較的重要依據(jù)。如假定某方案的總碳排放量分別由所用建材如水泥、混凝土、鋼筋的生產(chǎn)過程以及現(xiàn)場施工過程等環(huán)節(jié)組成，建立工程碳排放量函數(shù)關(guān)系如下:F(c)=∑F1(c)+F2(c)++Fn(c)式中:Fn(c)為某分項碳排放量，其計算方法為:Fn(c)=Ab式中:A為材料總用量，b為單位材料碳排放量�？梢�，要想對方案的節(jié)能環(huán)保指標(biāo)進(jìn)行量化分析，目前需要解決的問題是要盡快進(jìn)行計算分析，取得不同材料的碳排放量計算方法。
4結(jié)語
環(huán)保、節(jié)能、低碳及可持續(xù)發(fā)展的理念逐漸被人們所接受，巖土工程施工過程中大量耗能耗材、并對環(huán)境產(chǎn)生一定破壞，巖土工程師應(yīng)認(rèn)識到在滿足工程建設(shè)目標(biāo)的前提下，還要對方案的節(jié)能環(huán)保指標(biāo)予以重點關(guān)注。在巖土工程領(lǐng)域盡量多使用竹、木、秸稈等可循環(huán)使用的建筑材料，盡量多利用太陽能、多節(jié)約水資源、多節(jié)約電能，對于能源和環(huán)境保護(hù)有著非常重要的意義。巖土工程師應(yīng)不斷通過技術(shù)創(chuàng)新和工藝改良，確保設(shè)計方案的節(jié)能環(huán)保。
參考文獻(xiàn):
�。�1］馬光．環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展導(dǎo)論:2版［M］．北京:科學(xué)出版社，2006．
［2］欽佩．安樹青．生態(tài)工程學(xué)［M］．南京:南京大學(xué)出版社，1998．
�。�3］張坤民．生態(tài)城市評估與指標(biāo)體系［M］．北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2003．
�。�4］韓選江．現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程技術(shù)開發(fā)應(yīng)用與展望［M］．北京:中國水利水電出版社，2003．
［5］韓選江．現(xiàn)代工程與環(huán)境優(yōu)化技術(shù)最新研究與應(yīng)用［M］．北京:知識產(chǎn)權(quán)出版社，2008．
�。�6］周朝暉．低碳生態(tài)建筑設(shè)計策略與實證分析［J］．建筑，2011(9):75-76．
【基坑支護(hù)設(shè)計中節(jié)能環(huán)保技術(shù)的實踐論文】相關(guān)文章：
基坑支護(hù)施工合同07-03
基坑支護(hù)施工合同03-25
基坑支護(hù)工程合同03-02
研究BIM技術(shù)在展示空間設(shè)計中的應(yīng)用論文07-04
信息技術(shù)在服裝設(shè)計中的應(yīng)用論文03-22
淺析電子技術(shù)應(yīng)用設(shè)計改革與實踐論文07-04
關(guān)于高職院校電子技術(shù)實踐課程中的應(yīng)用論文07-04