(1)基坑支护行业发展概况
基坑支护工程是岩土工程中不可或缺的重要工程之一,岩土工程一般可分为地基处理、桩基工程和基坑支护。
基坑工程是指建筑物或构筑物地下部分施工时,需开挖基坑,进行施工降水和基坑周边的围挡,同时要对基坑四周的建筑物、构筑物、道路和地下管线进行监测和维护,确保正常、安全施工的一项综合性工程,其内容包括勘探、设计、施工、环境监测和信息反馈等工程内容。
基坑工程的服务工作面几乎涉及所有岩土工程领域,如房建、交通、市政、水利等工程领域。基坑工程是地下基础施工中内容丰富的领域,工程界已越来越认识到建筑基坑工程是一项关键风险控制工程,是一门综合性很强的新型学科,它涉及到工程地质、土力学、基础工程、结构力学、原位测试技术、施工技术、土与结构相互作用以及环境岩土工程等多学科问题。
基坑工程大多是临时性工程,工程经费预算存在限制,而影响基坑工程的因素又很多,例如,地质条件、地下水情况、具体工程要求、天气变化的影响、施工顺序及管理、场地周围环境等多种因素,可以说它又是一门综合性的系统工程。基坑工程的设计与施工,既要保证整个支护结构在施工过程中的安全,又要控制结构和其周围土体的变形,以保证周围环境(相邻建筑及地下公共设施等)的安全。
在安全前提下,设计要合理,又能节约造价、方便施工、缩短工期。要提高基坑工程的设计与施工水平,必须选择合理的支护结构体系,同时还要有丰富的设计和施工经验。
支护选型一般需要考虑安全等级、基坑深度、土质及地下水条件、环境条件。随着我国经济建设的迅猛发展、城镇化步伐的加快,城市可用土地资源日益紧张,向高空及地下争取建筑空间成为了城市建设常态化场景。在此背景下,高层、超高层建筑以及地下空间在城镇建设中大量涌现,深基坑工程越来越多,基坑支护工程正向大深度、大面积方向发展。
一般深大基坑通常都位于密集城市中心,紧邻建筑物、交通干道、地铁隧道及各种地下管线等,施工场地紧张、施工条件复杂、工期紧张,造成基坑围护工程的设计和施工的难度越来越大,施工过程中对环保的要求也越来越高,即总体呈现“面积大、开挖深、用地紧、周边建(构)筑物近”等特点,对基坑支护技术提出了新的要求及挑战。
(2)基坑支护行业发展趋势
随着我国建筑规模以及建筑密度的增加,对地下空间的利用需求逐渐提升。各种大型公共建筑、住宅建筑、城市地下交通、地下综合管廊等设计规划及综合施工建设项目层出不穷,为岩土工程行业提供了较为广阔的市场空间,也对基坑支护提出了更高要求;同时随着数字化、信息化、物联网等新技术的发展,也为传统的岩土工程施工注入了新的技术动力。以科技为支撑点,建筑工业化、信息化、智能化为方向,着手低碳经济,是岩土工程行业的发展方向。我国岩土工程行业未来的发展趋势将体现出以下几个特点:
1)绿色建筑给行业带来发展机遇
近年来,国家越来越注重绿色建筑的建设,积极推动绿色建筑发展,把握新技术革命机遇,促进信息化、新材料和新结构等技术在岩土工程行业应用,推动建筑行业的转型升级与可持续发展。
《“十四五”建筑业发展规划》延续了“十三五”的绿色建筑导向并将其上升到新高度,该规划强调:研究建立绿色建造政策、技术、实施体系,出台绿色建造技术导则和计价依据,构建覆盖工程建设全过程的绿色建造标准体系。
在政府投资工程和大型公共建筑中全面推行绿色建造。未来岩土工程的设计与施工,要遵循绿色建筑、绿色施工的时代要求,全方位实现节能减排的环保效果,减少工程现场的废土、废气、废水、粉尘和噪声污染,积极推广节能环保的新型施工工法。
《建材行业碳达峰实施方案》出台背景下,碳排放高的以混凝土为主的基坑支护工艺将受到限制;在岩土工程施工领域,具备节能、环保特点的 SMW 工法、以地下连续墙工艺为基础的逆作法施工技术均列入了《建筑业 10 项新技术(2010)》;根据相关报告显示,以可持续发展、循环经济绿色工法著称的 TRD 工法,用作基坑支护结构、H 型钢芯材回收时,比常用的钻孔灌注桩形式可降低造价约 18%,比钢筋混凝土地下连续墙形式可降低造价约 30%-40%。
2)施工工艺标准化和装配式建筑广泛使用
建筑业依然存在发展质量和效益不高的问题,集中表现为发展方式粗放、劳动生产率低、高耗能高排放、市场秩序不规范、建筑品质总体不高、工程质量安全事故时有发生等。以“生产标准化、施工机械化、管理信息化”见长的预制构件技术已在发达国家广泛使用,但在我国仍有较大的推广空间。对于我国建筑业来说,将施工工艺标准化,通过低能耗、低排放的预制构件技术研发及其工程应用,可以有效实现建筑业节能减排。
施工工艺标准化的表现之一即装配式建筑,《“十四五”建筑业发展规划》提出到 2025 年,装配式建筑占新建建筑的比例达 30%以上;新建建筑施工现场建筑垃圾排放量控制在每万平方米300 吨以下,建筑废弃物处理和再利用的市场机制初步形成,建设一批绿色建造示范工程。在基坑支护领域,根据发达国家的发展经验,未来施工过程中地下围护体系的构建也将趋向于预制化、标准化。
装配式基坑支护技术整体刚度大,重量轻,安装和拆除快速便捷,可以重复使用,无建筑垃圾,绿色节能,同时可缩短工期 60%以上,造价节约 20%以上,可实现绿色施工的环保节能新局面。
3)行业智能化、数字化渗透率加大
随着互联网的进一步发展,BIM 技术的广泛应用使得建筑业发展趋于个性化、定制化、集约化,逐步实现产业链条上下游数据、信息的共享。与此同时,云计算、物联网、人工智能、5G、建筑机器人等新技术与 BIM 技术结合,促进了建筑业信息化市场的革新。
2020 年 4 月,住建部印发了《住房和城乡建设部工程质量安全监管司 2020 年工作要点》,在推动绿色建造发展,促进建筑业转型方面提出了推进 BIM 审图模式,这也促进了 BIM 技术在工程建设全过程中的集成应用。
未来,随着人工智能、大数据、云计算、物联网技术在建筑领域的加深应用,必将推动岩土工程管理的现代化、科学化和智能化,提高工程项目和行业精细化管理水平和管理效率,将可持续发展的理念和措施,贯彻落实到岩土工程的整个生命周期之中,促进岩土工程从“建造”到“智造”的变革。
4)行业集中度提升
岩土工程行业受不同地区的地质差异影响,不同地区因地质条件差别较大,岩土工程所适用的机械设备、施工工艺以及管理方法存在较大差异,叠加早期建筑业存在区域性保护的情况,早期岩土工程行业集中度较低,较难形成跨地区的行业规模企业,形成了数量众多、规模偏小、技术水平低、以价取胜的小型岩土施工企业。
一方面,随着我国科技的快速进步以及工艺的不断创新,市场经济发展下各类市场隐性管制减少,具有较多复杂地质环境项目经验、专业技术高、口碑较好的专业企业能够利用自身优势异地扩张,行业发展的集中度开始显现出集聚的趋势。
另一方面,随着日益复杂的岩土工程施工条件,建筑等级不断高级化,行业对企业在施工效率、节能环保、施工质量等方面都提出了更高的要求,小企业以及单纯靠价格取胜的传统竞争方式都难以达到客户及建设方要求,拥有安全高效、绿色环保的技术企业将从中逐渐扩大市场份额。
受以上因素影响,岩土工程企业在扩大市场规模,提高市场占有率的同时,与公共建筑工程、科技行业头部企业及建筑总承包方合作关系紧密的岩土工程企业将获得发展先机,进一步提升企业综合实力,行业集中度将提升。