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广州市院黄俊光:结构、岩土、地质的破界、跨界与融合

发布于:2022-11-16 11:41:16 来自:建筑结构/岩土工程 [复制转发]

“岩土工程是为满足工程建设需要,通过地质勘察、工程测量等方式,查明工程建设与自然环境相互关系,解决岩土与地下工程问题的综合应用科学,具有隐蔽性高、地域差异性大、不确定性强等特点。作为长期从事岩土与地下工程的“地下工作者”,坚持求真务实,持续探索地质工程、岩土工程、结构工程融合创新发展,为岩土与地下空间工程建设和环境保护提供坚实的理论保障和技术支持,推动地下空间高质量可持续开发利用。”

本期受访嘉宾:

黄俊光   广东省工程勘察设计大师, 广州市设计院集团有限公司副总工程师

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与土木工程的不解之缘


我是来自广东省紫金县的客家人,深受我们客家人崇文重教、忠国孝家的传统影响,一直希望能成为一位传道授业解惑的老师,或者尽忠孝行仁爱的医生。直至我考上依山而建的紫金中学时,校舍群是叠级退台的山地建筑,喜欢打篮球的我经常在山上教室和山下体育场来回跑动,经常攀登步梯、翻越挡土墙、跳跃截水沟,那时就经常遐想一些让人更省时、轻便和舒适的山地建筑设计方案,还激发我做了很多自认为更合理的改造设想,比如某些地方可设桥跨越,局部错层布置,挡土护坡与主体结构融合设计:待我深入研究后,发现里面的方方面面知识很多,特别是土木工程知识,越嚼越有劲,于是,在高考前郑重填报了能“ 战天斗地修地球 ”的大工程。

因缘际会,1998年夏天,我如愿收到了中国地质大学土木工程(岩土)专业的录取通知书。作为山区农村玩泥巴长大的我,面对后缀的“岩土”多了很多困惑,偶然看到的《南方周末》一句话“ 地下空间的合理开发与利用是21世纪城市可持续发展的最佳途径 ”,“岩土”是地下空间的主要载体,突然感觉大有可为。做一行爱一行,深入接触了岩土工程后,渐渐地,岩土工程中大量的未知和不确定性吸引着我不忘初心,一步步探索。从中也慢慢发现,工程师尤其是岩土工程师,其实跟医生一样,通过不断地解决疑难杂症,为家国建设事业而尽“忠孝”。

 

▲  青春掠影

2002年毕业后,我一直在广州市设计院集团有限公司(原名:广州市设计院)工作至今,得益于设计院集团平台积累的技术优势,2010年起历任广州市设计院市政岩土设计所总工程师、市政岩土设计所副所长、岩土设计所所长(兼);岩土及地下工程所所长、勘察测量所所长(兼)、房屋安全鉴定所所长(兼),设计院集团副总工程师(兼)。回顾这20年来,我从助理工程师到评上教授级高工, 从攻克一个个项目的设计师到现在引领团队攻坚克难的岩土技术带头人,再到2022年被认定为广东省勘察设计大师的扎实成长蜕变的经历,更深入理解了工程师的艰辛,也理解了工程师的成就感,更理解了工程师的使命与责任。

我们团队以克服一个个项目的难题作为基础,通过深入挖掘和研发新方向、新技术, 提出了地质、岩土与结构融合产学研合作发展的新路线 ,通过充分授权并发挥工程师的创造性,引进博士(后)进行技术研发,深入开展产学研合作等措施,使得岩土工程专业可以为广州市设计院集团增光添彩。2022年3月,设计院集团整合±0.000以下专业所成立了岩土与地下空间院,我担任了首任院长,目前本院人员有60多人,广东省勘察设计大师1人,广州市青年后备人才1人,注册土木工程师(岩土)8人,一级注册结构工程师4人,教授级高级工程师4人,博士及博士后10人,硕士30余人,我院目前已成为华南地区岩土与地下空间方向综合设计实力强劲的优秀团队。


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在项目中成长


我自毕业以来一直专注岩土与地下工程专业相关工作,主要集中在以下几个方面:

(1)基坑工程设计: 代表性项目有广州塔(600m)、广商中心(350m)、国际文化中心(320m)、冼村310地块(330m)、珠海中心(330m)、珠江城(303m)等超深超大基坑;珠江新城花城汇地下空间北区、冼村旧改、琶洲电商区等复杂基坑群。

(2)边坡工程设计: 代表性项目有广州黄埔林语山庄后山边坡大型地质灾害治理(号称“华南第一坡”,最大边坡高约200m,治理面积约20万㎡),中国南方电网生产科研综合基地边坡支护工程。

(3)复杂地质地基基础设计: 岩溶强发育地区代表性项目有白云机场三期安置区、广州北站安置区、广州白云区沙亭岗安置区、花都融创城等。

(4)软土地区代表性项目: 珠海长隆海洋王国(全球最大海洋主题度假区,地基处理面积50万㎡),灵山岛尖九年一贯制学校,广东省中医院南沙医院项目。

(5)地下结构抗浮设计: 代表性项目有广州港黄沙水产新市场项目(亚洲最大水产市场)、广州长隆熊猫酒店项目。

(6)轨道交通减振降噪咨询评估: 代表性咨询项目有合景珠江新城A4-3地块项目,广州国际创新城一期C居住地块项目,广州环球贸易广场项目等地铁减振降噪评估。

 
 


1 广州塔 

广州塔是 广州市地标建筑,建筑高度600m,是当时世界第一高塔 。当年我有幸参与了广州塔项目的钢结构设计和基坑支护设计,受益匪浅,如对于如此瘦高的复合结构设计, 核心设计思路也是大道至简 ——如何将力通过复杂结构体系可靠高效地传递到地基基础上。

广州塔塔身采用钢筋混凝土核心筒钢管柱复合结构,由454m塔楼和146m桅杆构成,外立面和外筒结构由锥管钢斜柱、圆环、斜撑组成,镂空、开放的结构形式减少了塔身重量和承受的风荷载。

广州塔基坑周长686m,最大开挖深度约16.95m。基坑北距珠江边65m,周边环境复杂,综合采用800mm厚地下连续墙+二道混凝土环形桁架内支撑/逆筑拱墙支护。

目前正有幸继续参与完成广州塔的南广场逆作法设计,围绕广州塔充分整合地下空间资源,项目建成后将成为广州新一代城市会客厅的代表。

 
 
 
 


2 花城汇北区地下空间 

花城汇是广州的“城市客厅” ,是广州新中轴线珠江新城核心区重要组成部分,是集交通、商业、娱乐一体的大型地下建筑;北区地下空间工程位于金穗路北侧,黄埔大道南侧,珠江大道东路和珠江大道西路之间。基坑开挖深度为13.4~16.4m,开挖面积为61584m 2 ,周长为1496m。周边高楼密布,南北均紧临隧道,APM地铁和2条主干道从下方贯穿基坑。项目开展过程中,对地铁APM线区间隧道的保护、北侧黄埔大道与贯穿隧道交接部的支护设计、珠江大道及管线保护的支护设计这三部分工作是重中之重。我们 融合运用了岩土、结构、隧道、桥梁等技术,实现了基坑施工期间珠江新城周边建筑物及设施的正常运营

 
 

地铁APM线区间隧道的保护: 我们 采用密排人工挖孔桩+密肋型预应力钢混凝土梁的门式框架结构体系 ,对隧道南北贯穿长度约380m的基坑进行保护。密排桩用于约束APM区间隧道的水平变形、并承受上部主体结构传递下来的竖向荷载,密肋梁可约束隧道竖向变形、并传递上部主体结构竖向荷载以免地下室结构荷载传递至既有隧道,二者在约束区间隧道变形的同时兼作主体结构桩、转换梁。

 

北侧黄埔大道与贯穿隧道交接部的支护设计: 该范围基坑支护的具体方案是对隧道上方土体先采用超前钢管注浆加固,结合黄埔大道人行隧道的下行步级平台设置为支护分级平台,并采用密排土钉加筋,设置两道预应力锚索加强控制位移,形成原位自稳的复合式挡土结构。以上土钉、锚索均避开了隧道盾构的保护范围,减少对既有隧道的扰动,保证黄埔大道的正常使用。

 

珠江大道东路、珠江大道西路横跨基坑范围的支护设计考虑了两大难题,一是满足基坑变形、稳定性要求、且开挖道路下方土体,二是保证珠江大道在基坑施工期间正常运营,最终采用内支撑上覆钢便桥结构形式 。内支撑采用对撑形式,平面布置同珠江大道走向一致,调整内支撑水平间距以承受临时钢便桥的自重、车道荷载等。竖向构件为钢构柱(采用灌注桩桩基础),与内支撑组成框架体系。

 
 

现在看来, 花城汇北区项目位于珠江新城核心区,周边环境非常复杂,包络地铁站及近200米区间隧道,横贯2条主干道,周边均为超高层建筑物和骨干隧道,一旦发生事故社会影响将非常巨大,许多专家对该基坑在短时间内完工都感到非常棘手和头疼 。我全程对重大控制节点反复摸查现场、反复验算复核、反复模拟演练,最终我们的经济适用高效施工设计方案顺利通过了各重大节点的考验,保证了基坑按质按时实施,同时也保证了社会正常秩序,为打造广州“城市客厅”迎接亚运会争取了宝贵时间。


3 琶洲电商区基坑群 

琶洲电商区 位于广州市海珠区,总用地面积为158.9公顷,总建筑面积为473.4万m 2 这里作为华南地区互联网创新集聚区囊括了复星、阿里巴巴、唯品会、小米等华南总部 。琶洲电商区基坑群紧邻珠江,存在深厚淤泥、砂层,地下水受潮汐影响大。 各地块地下室多为4~5层,基坑深度大,且开挖时序不确定,施工相互影响、时空效应显著,施工风险高。 此外,项目投资主体众多,分属不同主管部门,开发进度存在差异,总体施工进度受各项目批复时间、资金、业主规划等因素的影响。

琶洲电商区基坑群采用各建设主体独立施工,少数地块合并施工的建设模式,如唯品会与环球市场、康美药业与科大讯飞采取合并施工 。基坑群内各子基坑的止水和支护体系整体协同设计,支撑竖向系统尽量平齐,拆换撑协调,以保证传力路径顺畅变形可控,各子基坑施工时充分利用时空效应,信息化施工动态调整设计,确保整体施工安全。

 

尤其是广商中心和南方传媒均为超300米超高层建筑的基坑,两基坑中间为正在施工的广州地铁十八号线的高速地铁基坑(深约30米)。根据开发顺序,这三个基坑的施工顺序为广商中心先行施工,随后18号线和南方传媒基坑同期施工,这就使得 三个基坑呈现出典型的挖土、拆撑、主体施工、回填均不同步的情况,且地铁周边对施工变形控制要求高 。针对该工况条件,我们在设计方案中主要采取以下措施: 1) 加厚地连墙,且坑间有限土体采用搅拌桩加固,以有效控制偏压引发的变形; 2) 三个基坑的支撑高度基本一致,以保证传力协调; 3) 支撑的拆换时机不同,验算最不利工况下,围护结构的抗弯剪能力。

 

▲  三坑紧邻工况支护实景图

 

▲  三坑紧邻工况支护典型剖面图

其实,基坑设计的工作感觉最难还是基坑群设计,通过实际工程经历主要有几点体会: 1) 基坑群设计重难点大致可分为理论技术、工况管控两个层面,理论技术方面主要是针对“群坑效应”,工况管控方面分为时间控制、空间控制及协调管理。 2) 支护体系传力路径应清晰,支撑总体布局与局部落深布局协调统一,分隔墙尽可能将两侧支撑设置为同一标高;相邻基坑拆换撑过程宜均衡对称,且明确拆除或凿除时机、先后顺序;临时隔断宜分区分段凿除并及时将两侧板撑对接回顶。 3) 地块独立实施模式,施工相对独立,相互制约小,施工便利,施工进度快,但所需临时结构多,造价较高;地块合并实施模式,支护结构材料费用减少,但整体工期和地块开发进度较慢。

这么多年来, 我累计参加基坑设计与咨询近千个,审查基坑2000多个,也做了不少经验总结,工作之余出版了《深大基坑工程技术》和《基坑工程设计方案技术论证与应急抢险应用研究》专著,还因此意外获得了“坑王”的诨号


4 广州市黄埔区林语山庄后山边坡 

广州市黄埔区林语山庄项目被称为“ 华南第一坡 ”,它几乎囊括了华南地区所有的边坡灾害问题,治理过程中除承受设计施工的技术挑战外, 还承受着来社会面“积极”关注的重大压力 。这个项目也是从业20年来,少有的让我寝食难安的项目。

2018年6月8日,受降雨影响,广州市黄埔区开创大道北林荟街6号、8号楼的后山上滚落下三块巨石(最大一块自重70多吨),对保利林语山庄小区住宅楼造成严重的撞击破坏。经调研,项目位于暹岗大西北侧,暹岗山高程为292.78m,暹岗山岩体裂隙发育,剥蚀严重,花岗岩球状风化发育,表层为残坡积物所掩盖,沟谷受流水冲刷,出露大量的花岗岩孤石,山坡上也广泛分布花岗岩孤石。经勘测揭露,存在继续滑落可能的孤石达3706块。

充分勘测查明地质灾害不仅孤石问题突出,同时还存在水土流失、滑坡、崩塌、危岩体、深厚冲积石堆等众多难题。我们综合分析论证后结合信息化设计原则提出了多重防线的综合治理防护体系方案:多道截排水系统,根据不同灾害情况采取不同措施治理滑坡、孤石、危岩体,主被动防护网和落石沟槽多层防护,结合削坡平台作为施工通道及日常运维通道,立体绿化防护等措施综合治理。

 

最终通过团队的齐心协力,克服了这个庞大复杂系统问题项目难题,提出了许多工程发明、改良、整合科学技术方案,并成功申请了国家住建部和广东省住建厅科技项目各1项 。这个项目的经历不仅是对团队的锤炼,也更加激发了我们对复杂边坡治理研发热情。


5 黄沙水产新市场 

黄沙水产新市场项目位于广州市荔湾区环城高速以南东洛围码头,南临珠江,北临广州环城公路。项目包括4层地上结构和2层地下室。项目基坑面积约2.14万m 2 ,深度约11.8m,地下室采用载水减浮方案的面积约1.2万m 2

项目场地砂层较厚,水位高,且受珠江潮汐涨落影响显著,在这种富水强透水性环境下修建基坑工程,需重点解决地层的承载能力与结构的抗浮能力问题。同时,考虑到项目结构荷载相对较低,且砂层的承载性相对较好,即天然地基便基本能满足结构的承载要求,因此,从提高经济效益、确保工程安全的角度出发,在兼顾地层承载能力的前提下,结构抗浮设计问题的合理解决是本项目的重中之重。

最终创新应用 载水减浮系统 ,克服了现有被动抗浮技术成本高、耗时长、设计水位难确定的缺陷;弥补了主动抗浮技术抽排水量大、作用范围有限、占用过多地下室、难满足人防要求的不足;实现了抗浮水位的自主控制,拓宽了抗浮技术的适用地层条件;实现利用建筑自重抵抗地下水浮力的目的,减少了抗拔桩锚、底板厚度配筋等被动措施,降低了工程造价和工期,满足了安全性、可靠性、耐久性要求,促进了建筑工程抗浮技术的发展。

 
 
 
 

3


用初心践行公益


2021年7月,作为事故技术调查的勘察设计组组长参与了7?15珠海隧道透水事故调查处理,历时二十余天圆满完成了抢险救援和事故调查任务,得到了广东省应急管理厅书面表扬。另外,参与了2019年广州地铁11号线沙河站施工区域12.1地面塌陷事故、2018年6月广州黄埔林语山庄后山边坡大型地质灾害等多起事故的抢险救灾工作。

在文物保护方面开展了较多加固工作,如越秀山五羊石像、中山纪念碑、石室教堂等全国文物建筑,许多项目虽然并没多少经济效益 ,但是作为一名工程师,能够利用自己的专业技术为文物保护贡献一份力量,常为此感到自豪和骄傲

 

4


最近在忙什么


我日常主要还是围绕服务项目在做一些设计、咨询和研发工作,为创造团队更大的发展空间,近几年在经验总结、科技创新、学术交流、平台搭建等方面也投入了比较多的精力。主要有以下几个方面:

(1)规范编写: 目前还在忙主编的两本广东省标准《岩土工程勘察规范》与《建筑边坡工程技术》。还有《软土地区建筑技术规范》等多部规范正在参编中。

(2)专著编写: 刚出版2本专著《深大基坑工程技术》(2022年出版)和《岩溶地区建筑地基基础》(2021年出版)。

 

(3)科技创新: 主导成立了岩土与地下空间研究中心并任中心主任,带领在站7名博士后,承担了国家自然科学基金项目2项,住建部项目1项,省住建厅项目1项,广州建筑集团科技项目4项,设计院集团科技项目2项,横向科研经费年均800万元以上。去年一年,我们团队申请了专利15项,发表论文6篇,获省协会科技进步奖一等奖3项,科研成果还算满意。

(4)平台建设及学术交流: 2021年承办“广东省工程勘察设计高质量发展大会暨岩土与地下工程分会成立大会”。2022年7月承办了第七届面向工程的地基基础技术交流会。2022年9月承办了“广州市工程勘察设计行业协会地下空间分会筹备大会”。

 

▲  2021年4月29日广东省工程勘察设计高质量发展大会暨岩土与地下工程分会成立大会(颁发会长聘书)


 

▲  2022年7月2日承办第七届面向工程的地基基础技术交流会(广州会场)

 

▲  2022年9月6日主办广州市工程勘察设计行业协会地下空间分会筹备大会


5

对行业和专业的思考


//  对行业现状及未来的一些思考

近两年房地产市场低迷,许多从业人员被悲观情绪笼罩,尤其是年轻的工程师对未来产生了一些迷茫。近20多年来,伴随着我国基础设施建设及房地产市场的爆炸式发展,相关专业在高校的扩招速度也相当惊人,在今天市场规模收缩的情况下,行业面临较大的内卷压力,相信经过这次市场调整,高校人才输出规模也将会压缩,这对行业的长期健康发展是有利的。 站在粤港澳大湾区的视角之下,土建市场规模依然十分巨大,特别是地下工程仍大有可为 。如2021年9月广东省人民政府办公厅印发《广东省综合交通运输体系“十四五”发展规划》,粗略估算仅交通基础设施重大项目投资就超2万亿元,民用建筑、水利航道等行业土建工程也必将维持在一个较大的规模。但传统建筑市场难以再创高峰,不过 考虑到城市更新、韧性城市、地下空间、环境岩土、智慧建造、双碳建筑等绿色智慧高品质建设的需求增长,建筑行业在高质量发展的市场依然十分广阔。


//   对地质、岩土与结构融合创新发展的一些思考

伴随着城市现代化建设步伐的不断加快,工程条件复杂多变,工程难度日渐提高,工程各环节统筹协调、各部分协同配合,绿色建造与高质量发展已然成为工程行业升级发展的主流趋势。 现阶段工程地质、岩土工程、结构工程三者存在行业执业专业的割裂问题,技术衔接及沟通不够通畅,易出现工作重叠重复、信息传递失真、各自自留安全度等一系列资源浪费问题,甚至引发工程事故 。地质、岩土与结构工程你中有我、我中有你、互相搭接、互相重叠,有很好的互补性,应协调统一,在 互相结合、互相渗透、互相衔接、互相依存 中发展。


//   对从事地下工程技术人员的一些思考

从我自身经历来看,建议地质、岩土、结构等相关地下工程技术人员向相关方向多延伸, 改变有边界和分界的态度,寻求破界跨界的机会,主动整合融合,提高个人竞争力和价值

目前国内勘察设计模式,特别是地下工程相关的地质、岩土及结构被条块割裂严重,系统性不足,在具有隐蔽性、地域性和不确定性等特点的地下工程板块,融合创新发展具有专业先发破发优势。

工程建设逐步由增量市场进入到存量市场,勘察设计传统模式发展瓶颈难以突破,EPC模式下地质岩土结构融合实践和研发创新,特别是对控制工期、造价大有可为。 发扬工匠精神、创新精神,持续探索更先进合理的科学知识和工程技术,先行者必将先享受行业价值链创新发展的红利。

个人简介

   

黄俊光

广东省工程勘察设计大师、 广州市设计院集团有限公司副总工程师、 广州市设计院集团有限公司岩土与地下空间院院长 广东省工程勘察设计行业协会岩土与地下工程分会会长、广州市工程勘察设计行业协会地下空间分会会长(筹)。 广东省工程质量安全应急救援专家、广东省超限高层建筑工程抗震设防审查专家、广东省文物保护专家。 华南理工大学、中国地质大学、广州大学校外硕士生导师。 荣获广东省勘察设计大师、首届广东省杰出设计师、建筑结构行业杰出青年、广东省土木建筑优秀科技工作者、广州市青年岗位能手等称号。 长期从事岩土与地下空间的设计研究工作,特别是在深大基坑、基坑群、高陡危大边坡、软土地基处理、复合桩基础、建筑抗浮设计等方面有较深的研究; 主编广东省标准《建筑边坡工程技术规范》和《岩土工程勘察规范》,参编《软土地区建筑技术规范》、《建筑基坑工程技术规程》、《岩溶地区建筑地基基础技术规范》等12本行业及省级规范。 主编《基坑工程设计方案技术论证与应急抢险应用研究》、《岩溶地区建筑地基基础》、《深大基坑工程技术》等著作。 主持重大工程项目超300项,完成了广州塔、珠海中心等11项超300米超高层项目岩土专业设计工作,获中国建筑设计奖金奖等省级及以上各类奖项50余项,授权专利16项,发表论文30余篇。


  • xiaozhihong110

    楼主,经常发布一些文章,

    2024-04-14 08:48:14

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这个家伙什么也没有留下。。。

岩土工程

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1、沉积土类 (1)一般粘性土。 土体一般很湿—饱和,软—可塑,部分流塑或硬塑。软—流塑者允许承载力一般小于100千帕,可塑或硬塑性土允许承载力一般120千帕。 (2)老粘性土。 土体以硬塑状为主,中—低压缩性,含水层以上的老粘性土,允许承载力一般200千帕。但不同成因和不同时代的老粘性土彼此间的工程性能有的差别甚大。 (3)砂性土。

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