地下巨型结构施工中的监测与控制技术研究

期刊: 建筑监督检测与造价 DOI: PDF下载

刘海英

​612723197907280021

摘要

伴随着我国经济的飞速增长,各种建设项目数量急剧上升,同时建筑和构筑物也大规模地向高层空间和地下拓展,导致深基坑工程数量也呈现出迅猛增长的态势。基坑工程通常位于城市的核心区域,这里的地质状况和周围环境都相当复杂,各类建筑、构筑物和管线都非常密集,一旦发生闪失,就有可能导致严重的生命和财产损失;鉴于深基坑工程技术的复杂性和众多的安全限制因素,强化深基坑工程的安全施工管理和技术创新变得尤为关键,以确保工地工作人员、附近的建筑和居民的生命和财产安全。基坑工程的安全性已经变成了影响我国建筑工程安全生产的一个关键因素。


关键词

地下巨型结构施工;监测;控制技术研究

正文


引言

随着中国的城市化发展,城市人口急剧膨胀所带来的生存空间拥挤、交通阻塞、环境恶化等问题已凸显,如果听任城市无限制地蔓延扩张,将会严重危害中国土地资源。地下空间的发展正式缓解这一危害的重要途径,而盾构、顶管、沉井、爆破、TBM等是地下结构施工的重要技术。本文对这几种方法作详细的介绍。

1地下结构的发展概况

人们从最初使用天然的洞穴开始,逐渐转向手工建造地下空间,通过观察、亲身体验和逻辑推断,他们对地下建筑的工作性质有了更深入的认识。从洞室承载上层岩柱的重量逐渐演变为普氏或泰沙基的理论。进一步采用有限元分析等技术来估算洞室围岩的稳定性和应力应变状况。从工程实践的角度看,已经完成了遍布全球的铁路隧道建设,并成功地保存了各种水电站的洞室以及地下的工厂建筑。铁路隧道的断面设计相对固定,水电站的洞室和地下工厂通常被选在较为坚固的岩石中,因此其设计和建设都相对完善。在铁路隧道建设中,一个常见的挑战是如何在穿越软弱的岩层或地层扩带时进行地层的加固或改进。水电站的洞室和地下厂房通常需要解决断层和薄间壁区域的处理或加固问题。在铁路和水电领域,同行们积累了丰富的经验。这同样代表了国内外地下建筑的先驱者们所做出的不可估量的贡献。城市地下空间的建筑种类和规模具有多样性,再加上各种不同的工程地质和水文地质条件,以及各种有限制要求的环境条件,这决定了我们应该选择什么样的地下结构,以及如何实施这些结构。我们需要深入探讨它们相互之间的联系。只有选择合适的设计方案和藏工技术,我们才能实现最佳的经济和技术性能指标,也就是安全、经济且迅速地完成建设。因此,地下建筑的施工方法对于我们在地下空间的利用至关重要,接下来我们将逐一探讨几种普遍的地下建筑施工方法。

2我国深基坑工程具有下述特点

1.深基坑工程具有很强的区域性

岩土工程具有很强的区域性,特别是在深基坑工程中,区域性更为显著。在工程地质和水文地质条件各异的地基,如黄土地基、砂土地基和软粘土地基中,基坑工程的差异性表现得尤为明显。即便是在同一座城市的不同地区,也存在明显的差异。岩土的性质是多种多样的,加上地质埋藏和水文地质条件的复杂性和不均匀性,这经常导致勘查得到的数据具有很大的离散性,很难全面反映土层的整体状况,而且其精确度也相对较低。因此,在进行深基坑的挖掘时,我们需要根据当地的实际情况和问题进行详细分析,而不是简单地复制其他地方的经验。

2.深基坑工程具有很强的个性

深基坑工程不仅与当地的工程地质条件和水文地质条件有关,还与基坑相邻建筑物、 构筑物及市政地下管网的位置、抵御变形的能力、 重要性以及周围场地条件有关。因此,对深基坑工程进行分类,对支护结构允许变形规定统一的标准是比较困难的,应结合地区具体情况具体运用。

3深基坑地下结构施工中硅的振捣

深基坑地下结构的基础底板、外墙部位常年被庄力很大地下水包围,地下结构砼的施工质量不仅仅局限于砼表观,质量不出现蜂窝、麻面、狗洞等质量问题,而是要求砼全部要振捣到位,振捣密实,任何振捣不到位的外墙部位,在很大的外部水压力下就有可能会形成渗漏点,这就对砼施工提出了更高的要求。在实际施工的深基坑地下结构项目中,很多都出现了渗漏的质量问题,严重影响工程使用用功能。振捣不规范的原因:①砼振捣手不专业,大部分没有经过专业培训,理论水平低,这在施工前对振捣手随机进行提问就会发现这个问题。具体施工操作不标准,比如,砼振捣要求振捣棒快插慢拔,将振捣产生的气泡慢慢带出,振捣至砼表面泛浆且不再下沉为上,振捣插点不得大于振捣棒作用半径的1.5倍。但在实际操作中,如果仔细观察会发现,振捣手要么将振捣棒在一处长时间振捣导致过振,要么蜻蜓点水,振捣棒快插快拔;振捣棒作用半径是多大,插点间距是多少,很少会有具体要求,问题太小,好像不值一提,但细节决定成败,在深基坑地下结构施工中就很重要。②振捣人员责任心不强,即便掌握施工操作标准,若严格按照操作要求进行施工,他们认为不仅费力,而且耗时,而施工成品的质量无法直观量化,即便出现了明显的质量问题,也往往会归咎于砼的坍落度、配合比等质量问题,无法追责,这就为施工人员的偷工留下了空间。③施工措施不得当,如在墙体的浇筑过程中由于墙体较高,为了振捣方便,而且为了避免一次浇筑太多而导致模板侧压力太大,往往分数层浇筑,为保证砼的整体性,每一层在初凝前即被上一层砼覆盖并捣实成为整体,由于砼流动性较大,分层厚度不容易掌握,振捣墙体砼要求每次振捣要使振捣棒垂直插入下层尚未凝结的砼中50-100mm;这样的要求就要采取一定的措施来实现。再如基础底板大体积砼的浇筑,因为泌水现象会在粗骨料和水平钢筋下部生成水分和空隙,砼也会出现沉陷收缩,从而出现裂缝,这也需要采取技术措施予以减弱和消除这种现象的影响。④施工组织不科学,施工队伍在进行施工组织时,注重经济利益最大化,在每一个浇筑点没有安排足够的振捣棒和振捣人员,由于砼流动性很大,导致施工人员四处挪动振捣设备,疲于奔命,而且轮班制度不健全,一班人往往自开始浇筑一直到浇筑完毕,疲劳作业,效果自然不好,尤其是在基础底板施工时,工程量和劳动量很大,投人的人工却不匹配。

针对以上问题的分析应针对提出改进措施:①在施工前,对施工人员进行集中理论培训,在施工现场进行实操演练,规范操作技能,同时进行考核,合格方可上岗。②在基础底板及外墙砼等关键部位施工时,安排施工技术人员在现场进行质量监控,必要时对现场施工情况进行录像备案,以便及时对现场质量情况进行分析,对出现的质量问题进行追责,便于及时改进,使质量随时处于受控状态③采取适当的措施便于具体操作,在墙体浇筑时,可以在主要部位设置标杆,确定每一层砖的高度,在振捣棒软管上绑扎刻度线等都有助于实操,减少漏振情况出现,在振捣时,保持足够的照明,确认振捣程度符合要求;在大体积施工时,严格执行二次振捣的要求,消除沉降性下沉。④要求在每一个浇筑点安排足够的振捣设备和振捣人员,大体积碎浇筑时应在浇筑斜面的上下各布置两台振捣设备,以应对施工中复杂状况,及时安排人员轮换,使施工人员时刻保持充沛的体力、精力,圆满完成关键部位的施工任务。

4地下建筑结构施工顶管法分析

地下建筑结构施工中,顶管法属于一种高科技施工技术,在现代地下建筑施工中顶管法也逐渐发展成熟,顶管方式也呈现多样化。通过相关人员对顶管技术的研究和分析我们发现,顶管技术的发展原理具有稳定性和可靠性,主要是在垂直地面做工作井,在此基础上通过高压液压千斤顶实现对管道的顶进,该技术中所应用的管道大多是水泥管道和钢制管道。顶管法施工技术的有效应用,实现了对泥土、石头等渣子运输的多样化,因而在地下建筑结构施工中顶管法受到施工单位的广泛关注。但是在实际施工过程中,顶管法施工难度较大,因而通常是在其他施工技术无法实现施工目标时采用该项施工技术,从而对地下建筑结构施工进行合理可靠的质量控制。顶管法在对渣子进行运输时,具有人工式、水抽式及遥控式等多种方式,便于施工单位根据下建筑工程施工的实际情况进行分析,从而采取适宜的运输方式。在地下建筑结构施工过程中,一旦遇到障碍物时,顶管技术我那个网能够更好地实现其使用价值,为施工的顺利进行提供可靠的保证。就顶管技术的发展情况来看,顶管技术属于一种非开挖掘进式施工技术,在现代市政建设施工中得到较为良好的应用,在应用顶管技术进行施工时,基本不会对施工现场的周围环境产生影响,施工现场占地面积小且施工噪音较小,不会度施工现场周围的社会生活产生困扰。但从总体情况来看,顶管技术施工时间较长,无法满足工期紧张的施工需求,并且在实际施工过程中工程造价相对较高。

3 地下建筑结构施工沉井法分析

所谓沉井法,主要是指通过对沉井结构进行合理的利用,插入地下后进行掘进式施工操作,促进地下建筑结构施工的质量得到可靠的控制。沉井法施工技术进行施工操作过程中,通过对套井、井壁和刃脚进行标准化的施工工序操作,促进自上而下的标准化井道的形成,在进行精准的测量后,对井底和井壁进行合理的处理,从而有效的提高井道的稳固性。当前沉井法根据井内是否有水分为不淹水沉井和淹水沉井,在地下建筑结构施工中,应当根据施工的特点和实际情况进行可行性分析,对淹水沉井和不淹水沉井进行合理的应用。沉井法具有良好的施工工艺,淹水沉井主要通过井道向井道内注水,而不淹水沉井主要是在沉井内排水,施工工艺并不复杂,在地下建筑结构施工中得到较为良好的应用。相关实践研究表明,沉井法在实际施工过程中易造成井内外压力失衡,从而对实际的下沉深度产生一定程度的影响,因而沉井法应当避免应用于涌水大、流沙层厚的表土层上。

该工程砼浇筑时,采用底板与外墙部位30cm高的导墙一起浇筑,在导墙中间预埋30cm宽的钢板止水带,做为水平施工缝处的止水措施,外墙单独浇筑至顶板底标高以下2-3cm,预埋止水钢板。最后浇筑顶板及板边导墙,依次向上进行。基础底板浇筑砼时,由于浇筑面积较大,采用钢板网隔离分区,设置两个浇筑点,分两层浇筑。结果工程施工结束的质量检查中,在外墙与顶板相交的水平施工部位,存在着较多的漏水点。

1、根据施工现场所遇实际情况进行分析,外墙施工缝止水钢板悬空难以固定牢固,墙体砼浇筑过程中,止水钢板容易被冲击,产生松脱或掉入墙体内,或产生较大的位移,同时固定在墙体中部的止水钢板也很大程度影响到砼的浇筑和振捣,砼的浇筑标高也不容易控制,造成墙体施工缝处渗水隐患,要改善这种状况就要改变施工工艺流程:将墙体与顶板一体浇筑。1)浇筑基础底板及四周300mm高导墙。2)绑扎墙筋,支设墙体模板。3)支设顶板模板,绑扎顶板钢筋。4)分层浇筑墙体砼至顶板厚度中间标高,停歇1-1.5h(技术间歇)。 5)在技术间歇期间,绑扎四周300mm高导墙的模板,同时按照要求固定止水钢板。6)一起导墙与顶板砼,导墙砼使用铁锹铲灰入模,振捣是避免止水钢板移位保证导墙砼标高正确。然后依次按照同样工序向上施工。

2、基础底板硅的面积很大,实客观条件不能满足一次性浇筑时,应采用跳仓法施工,这样也满足大体积砼对于尺寸较大时容易出现收缩受到约束的限制。采用跳仓法施工时,间隔时间约为两周左右,保证区块砼充分收缩、沉降。每一区块砼最好采用特制的钢板網作为模板,以减少对施工缝处理,同时在板中间埋设橡胶止水带。结语

通过本文的分析可知,在目前地下建筑结构施工中,施工技术的种类较多,并且也相对成熟,对地下建筑结构施工起到了良好的促进作用。因此,我们要对这些施工技术进行全面的分析和了解,做到熟练掌握,促进地下建筑结构施工的发展。

参考文献

[1]徐建.建筑结构设计常见及疑难问题解析.中国建筑工业出版社.2007 年.

[2]应惠清.土木工程施工.同济大学出版社.2001 年.


...


阅读全文