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文档简介
1、北京理工大学珠海学院2016届本科生毕业论文建筑地基基础施工阶段的质量控制研究建筑地基基础工程是整个工程项目的关键所在,在一个完整的工程类项目的建造以及运营的过程中,该项目的地基基础工程的稳定性是需要参建各方引起高度重视的。如果在地基基础工程的施工阶段出现了明显的质量问题,轻则会导致建筑物沉降、倾斜、开裂,重则会引起建筑物倒塌,造成不可预估的经济和社会影响。基于建筑地基基础工程事故的严重性,参建各方需要严格履行自己的职能,并且对建筑地基基础工程施工阶段进行苛刻的质量控制。本文对中华人民共和国住房和城乡建设部、世界高层建筑与都市人居学会、筑龙网等官方及民间的建筑相关机构及网站中案例数据进行归纳总
2、结,从施工技术、管理方式两大方面对建筑地基基础工程施工阶段的质量控制进行多方面的剖析,阐述工序工艺的核心要点以及质量控制的关键内容。并且提出如何在保证建筑地基基础工程安全质量的前提下提高建造效率的方法。关键词:地基基础 稳定性 质量控制 施工技术 管理方式AbstractBuilding foundation engineering is the key of the whole project. In the process of construction and operation of a complete engineering project, all parties attach
3、great importance to the stability of the foundation works of the project. For example, the stage of infrastructure construction is characterized by quality problems.When the building sinks, tilts and overlaps, It will cause building collapse and unpredictable economic and social impact.Therefore, al
4、l parties must strictly control the quality of construction technology, and the construction stage is the cornerstone of the whole quality management process. This paper summarizes the case data of the Ministry of housing and urban rural development of the peoples Republic of China, the World Associ
5、ation of high rise buildings and urban human settlements, and other official and non-governmental construction related institutions and websites, construction technology, From the point of view of management and quality, this paper analyses the quality control during the construction phase of the bu
6、ilding base on several levels, the meeting discussed the basic elements of building quality and safety management as well as the methods to improve efficiency from the perspective of safety and quality.Keywords: Foundation foundation stability Quality Control construction technique management style目
7、 录第一章 绪论11.1 论文写作的背景及意义11.2 本课题的研究现状11.3 研究的目的21.4 研究的方法21.5 研究的内容及结构框架2本章小结2第二章 基坑坍塌事故原因分析32.1 往年基坑坍塌安全生产事故数据统计32.2 典型基坑坍塌事故案例统计分析5本章小结9第三章 地基基础工程施工技术概述及施工质量的技术控制措施103.1 地基基础工程施工特点103.2 地基处理施工技术概述103.3 基础处理施工技术概述123.4 地基基础工程施工质量的持术控制措施16本章小结17第四章 基于管理方式变革的地基基础工程施工质量控制措施184.1 地基基础工程施工阶段参见各方的职责与义务184
8、.2 基于BIM技术的地基基础工程质量控制措施21本章小结25第五章 结论与展望265.1 结论265.2 展望26参考文献27致 谢2829第一章 绪论1.1 论文写作的背景及意义本文主要对我国建筑的地基基础工程施工阶段的质量控制进行了研究。基础工程是一个工程项目最基本同样也是最重要的组成部分,建筑项目的全部荷载都是由其承接的,并将荷载传递至工程项目的地基土层当中。建筑地基基础工程的质量是一个工程项目是否能快速且保质保量的建成的要点,是工程项目完工后是否能正常进行运营活动的关键。因此笔者参考他人对地基基础工程的研究成果并且根据中华人民共和国住房和城乡建设部统计的信息数据以及网上一些其他来源的
9、信息资源对如何在建筑地基基础工程施工阶段进行质量控制这一课题进行研究。从如中华人民共和国住房和城乡建设部、世界高层建筑与都市人居学会、筑龙网等官方及民间的建筑相关机构及网站中的相关资料中总结出我需要的地基基础工程的施工技术与管理方法的信息,并整合出一篇能反应关于地基基础施工阶段的质量控制的相关内容的论文。1.2 本课题的研究现状地基基础处理在我国有着非常悠久的发展历史,建筑地基基础工程在施工阶段的质量控制是我们需要密切关注的方向。杨莉在浅谈房屋建筑地基基础工程施工技术1中从房屋建筑地基基础施工特点、现代房屋建筑的地基基础工程施工技术、提高房屋建筑地基基础工程施工质量的措施三大方向上对现代房屋建
10、设中的地基基础施工技术进行了简单的阐述。建筑工程地基基础工程是整个工程项目能否顺利建造的根本所在,在工程项目建设、运营过程中,地基基础工程的施工质量会对整个工程项目的质量产生影响,因此如何对地基基础工程进行科学合理的处理是需要考究的。白卫科在既有建筑增层时地基基础加固研究2中某公司车间增层时地基与基础的加固为工程实例,总结了既有建筑地基和基础的加固方法,阐述了地基基础加固的具体适用范围和加固的方法。聂鹏辉在郑州鞋业生产中心地基基础优化选型3中针对实际工程结合场地工程的各种环境条件,本地区施工技术水平及经验,概念性地提出了多种可行方案,再采用层次分析法评论和优化已知方案,得到最优化的地基基础方案
11、。BIM技术作为当下建筑业新兴技术,如果可以合理的将BIM技术运用到管理系统中,这无疑可以提高项目各参与方的信息沟通率。欧华斌在基于BIM的地基基础工程施工质量管理系统研究4中针对地基基础工程过程中的管理痛点,引入BIM建立质量管理信息系统并对此展开了深入研究。笔者根据以上各位学者的研究成果,以建筑地基基础工程施工阶段的质量控制为靶向,结合中华人民共和国住房和城乡建设部、世界高层建筑与都市人居学会、筑龙网等官方与民间的建筑相关机构及网站中的相关资料,对如何在建筑地基基础工程施工阶段进行科学合理的质量控制这一课题整理归纳出自己的观点和建议。1.3 研究的目的工程项目的工程质量与施工效率都与地基基
12、础工程的质量密切相关,笔者通过对中华人民共和国住房和城乡建设部统计的信息数据以及网上一些其他来源的信息资源的整合,对他人的已有相关研究成果的参考文献进行研究归纳,从现场施工工艺、现场管理技术这两大方向上进行调查、研究。研究出两者之间的关系,从这两个大方向上整合归纳出能提高工程项目的地基基础工程工程质量和建筑效率的方法。并对方法进行归纳总结。希望能成为其他工程项目的地基基础工程施工阶段的指导性意见。如果能从施工技术和管理方式两大方向上合理的归纳总结出提高建筑地基基础工程工程质量以及建设效率的方法,那么不管是从施工方还是建设单位的角度来说,都能为其本身节约预算成本,并且能够提升整体工程项目的质量及
13、安全性。1.4 研究的方法(1)文献研究法:本文对官方及民间的建筑相关机构及网站中案例数据进行归纳总结,对已有的相关研究成果进行整合,形成对事实的科学认识作为指导性意见。(2)调查法:通过实际案例了解整个工程项目在地基基础工程施工阶段的施工工艺和管理技术,并与其他学者的研究结果结合,相互佐证。1.5 研究的内容及结构框架本文参照了国内地基基础工程专业学者们的先进理论、中华人民共和国住房和城乡建设部、世界高层建筑与都市人居学会、筑龙网等官方及民间的建筑相关机构及网站中案例数据,针对性研究了如何对地基基础工程在施工阶段进行质量控制的相关方法。全文一共分为五个章节第一章为“绪论”第二章为“基坑坍塌事
14、故原因分析”第三章为“地基基础工程施工技术及施工质量的技术控制措施”第四章为“基于管理方式变革的地基基础工程施工质量控制措施”第五章为“结论与展望”本章小结本章对建筑地基基础施工阶段的质量控制这一课题的研究背景、目的、方法进行了概述,向读者展现了本文的研究内容以及文章结构框架。第2章 基坑坍塌事故原因分析随着我国社会经济不断地发展,更多的城市继一、二线城市之后步开始了自己的城市化进程,随之而来的是越来越多的超高层建筑、具有复杂的地下结构的建筑出现。伴随出现的是建筑工程事故,在众多建筑工程事故当中基坑坍塌事故无疑是后果最为严重的的一种。基坑坍塌事故一旦发生,必将会给社会带来不可预估的生命财产损失
15、。导致基坑坍塌事故发生的因素众多,并且各种因素之间又存在着必然的联系,所以笔者认为有必要对往年的基坑坍塌事故进行数据统计,并且对部分代表性事故进行细致分析,总结出导致基坑坍塌事故发生的主要原因。2.1 往年基坑坍塌安全生产事故数据统计图2-1 2013年-2019年较大安全生产事故与基坑坍塌事故数据统计图2-1是笔者根据中华人民共和国住房和城乡建设部官方网站中搜查到的数据整合编辑而成的。从图2-1中可以看出自 2013 年以来我国市政与房屋建筑工程中,较大安全生产事故发生的数目呈现波动下降的趋势,而基坑坍塌事故发生的数目在本年的较大安全生产事故占比却有明显的上升趋势。图2-2是笔者查询世界高层
16、建筑与都市人居学会(CTBUH)的数据资料得到的近10年每年全球高层建筑的建筑数量。图2-2 2010-2019年每年全球高层建筑完工数量在统计的全球的高层建筑中,又以我国的占比最多,2019年我国完工了94座高层建筑,占全球2019年全球高层建筑建造总数的62.6%,相较于2018年的61.5%,有着很明显的涨幅,与此同时我国已经连续24年保持着最高产的地位了。这仅仅是近十年的数据统计,已经有了很明显的上升趋势了,再往前回溯到2000年,全球一年的高层建筑的建造数量仅仅只有23座。并且之前的高层建筑的层高也无法与当下的高层建筑的层高相提并论,我国当下的第一高楼:上海中心大厦,其结构高度已然高
17、达580M,位列世界第二。与建筑层高成正比的无疑是其地基基础工程需要承受的荷载以及建造的构造深度。笔者认为主要是由于近年来高层建筑项目以及地下空间项目的增多,导致这些工程项目的地基基础工程需要承受的上部荷载越来越大,其工程建筑深度也越来越深,于是在地基基础工程前期勘察、图纸设计、施工管理、风险控制等阶段的要求愈来愈苛刻,其中只要一个环节出现问题,就会导致安全生产事故的发生。并且由于我国某些城市旧楼改造工程繁多,某些较大的工程项目的基坑工程处于市中心位置,处于这些位置的工程项目的施工场地狭小、施工环境复杂、施工时间紧凑,一旦发生坍塌事故就会造成较大的人员伤亡和经济财产损失。如今建筑规模越来越大是
18、当下建筑业的发展趋势,而相对应的基坑工程也会越来越复杂且体量庞大,我们需要让项目的前期勘察、图纸设计、施工管理、风险控制等技术水平跟上现有的基坑工程的发展水平,才能让基坑工程的质量有所保障。2.2 典型基坑坍塌事故案例统计分析表2-3 往年典型基坑坍塌事故案例统计分析5,6,7,8,9,10事故名称事故概况事故原因事故后果1988年河北市遵化县西铺村织布厂布机车间坍塌事故该工程为单层砖木结构,建筑面积567m2,采用木屋架,跨度为12m,砖墙和毛石基础。1.该工程项目的基础类型是毛石基础,毛石基础的稳定性很差,能够承载的荷载强度也很低,并且施工单位制作的毛石基础上也没有圈梁,这样的结构设计导致
19、上部建筑荷载无法均匀传递到地基上,再加之其建筑区域的地基本身承载能力不足以承受上部结构的荷载强度,因此在该工程项目施工过程中基础工程首先发生破坏,引起了房屋的坍塌。房屋结构倒塌,造成严重的经济损失,致1人死亡。2005年广州市海珠广场深基坑坍塌事故基坑位于闹市,周边高楼密集,商铺、地下管线多,环境复杂。基坑上部采用土钉墙喷锚支护,下部采用人工挖孔桩与三道钢管角撑支护。1.施工单位施工技术与设计单位交底技术不符,该基坑施工工期极长,导致支护结构受到损害,并不能起到应有的作用,形成重大事故隐患。 2.施工过程中,基坑南侧岩层向基坑倾斜,在软弱强风化夹层中存在水和泥浆的渗流。针对此情况,设计单位未及
20、时调整设计和施工方案,错过了消除险情的机会。 3.基坑坡顶严重超载,致使基坑南边支护平衡打破,坡顶出现开裂。 4.基坑变形量明显增大及裂缝增长时未能及时作加固处理。5.项目无监理单位进行监察。造成3人死亡、8人受伤。2009年西宁市商业巷南市场佳豪广场基坑坍塌事故已加固基坑边坡土体为湿陷性黄土和沙砾层土质,上部黄土层含水率较高。容易上冻。1.项目未取得建设用地规划许可证。建设工程规划许可证、建设工程施工许可证、质量安全监督等相关手续,擅自开工。2.天气回暖,导致黄土层消融解冻,导致加固的基坑边坡土体失稳。3.施工单位在基坑建设过程中,用于支护边坡而打进沙砾层中的锚杆长度不足及注浆孔设置不规范。
21、4.基坑上部搭建二层活动板房距离基坑边缘较近,施工人员居住、活动产生的动静荷载对基坑土体稳定性产生了影响。造成8人死亡2010年当阳市三峡新材技改基坑维护工程事故崩塌段长20至25米,崩塌方量约200立方米。该处边坡上部2米为碎石素填土,中部2米为粘性素填土,下部为粉质粘土。1.地质条件特殊,崩塌位于熔化工段基坑北边坡中部,该处结构松散的素填土中发育大量平行于边坡走向的陡倾裂隙,针对此情况未做相应的防护措施。 2.气候温度陡升,3月16日至20日,天气晴朗,气温从9猛升至29,气温上升达20,由于天气干燥,土体迅速失水、干裂,土层裂隙进一步扩大,导致土体失稳,而产生崩塌。3.项目工程管理问题,
22、因建设单位要求,为了保护通行道路,没有按设计要求进行放坡;多次安全检查也没有提出整改要求;项目部中途更换技术负责人,没有基坑施工管理经验经验。造成2人死亡2013年青岛市当代广场基坑坍塌事故导致工地南侧路面塌陷,影响了该路段公交电车正常通行。1.土石方及基坑支护施工单位未严格遵循基坑设计方案进行施工功课,施工工序倒置,导致超挖现象;存在个别预应力锚杆的预应力未张拉到位标题问题。2.未及时发现措置边坡上部存在不明水管漏水现象。3.施工现场治理混乱,安然治理人员对安然巡查查抄不到位,未对施工人员进行安然手艺交底,未遵循基坑支护设计方案进行施工功课,存在基坑超挖和预应力锚杆未张拉到位等背章、背规行动
23、,导致现场存在严重安然隐患。4.监理单位、设计单位未履行相应的职责,工作疏忽大意。无人员伤亡2014年北京市海淀区清华大学附属中学体育馆及宿舍楼工程基坑坍塌事故基坑深约13米、宽约42米、长约58.3米,塌落面积大约在2000平米。1.施工时违反钢筋施工方案第7.7条规定,将整捆钢筋物料直接堆放在上层钢筋网上,施工现场堆料过多,且局部过于集中,导致马凳立筋失稳,产生过大的水平位移,进而引起立筋上、下焊接处断裂,致使基础底板钢筋整体坍塌。2.施工现场管理缺失。备案项目经理长期不在岗、专职安全员配备不足、项目监理管理不到位、经营管理混乱。10人死亡、4人受伤。2015年佛山市万科广场基坑坍塌事故塌
24、陷长度约65米,宽约15米,约占三条车道,面积100多平方米1.因建设单位设计方案有变动导致基坑停工时间过长,使基坑支护结构超期服役,墙锚式支护结构承载能力出现退化,也未采取安全防护措施。2.建设单位、监理单位、第三方监测单位安全生产主体责任不落实,监督检查不到位。无人员伤亡2018年中山市古镇万科城基坑坍塌事故坍塌面积约2000,一辆载有不少施工材料的平板车侧翻在大坑内填土作业人员违反操作规程,且大型满载平板车停放不当,导致顶板过于集中荷载造成坍塌。无人员伤亡2019年南宁市东葛路深基坑坍塌事故塌方区域长约60米,宽约15米,塌方量4500立方米左右在建工地的基坑支护产生变形,加上水管长期渗
25、漏,基坑周边土体被掏空,局部土体泡软,导致水管爆裂,引发基坑锚索结构失效。无人员伤亡基坑坍塌事故有大有小,导致其发生的原因也各不相同,因此笔者搜集了十例笔者认为的较为典型的基坑坍塌事故的案例,分析得出引发基坑坍塌事故的主要原因有以下三点:1) 在施工技术方面,地基基础工程的前期勘察和施工技术的科学合理是非常重要的,在对水文与地质勘察设计这方面需要参建各方谨慎对待,应该对基坑工程的建造环境研究透彻。如1987年福建闽侯县青口乡信用社办公楼倒塌事故,由于当时我国对一些特殊地质的勘察技术以及针对这些地质的地基基础处理技术并不完善,并没有很好的建造合适的稳定性良好的地基基础工程,因此导致了办公楼的倒塌
26、事故。2) 在现场管理方面,在工程施工中的管理因素是需要高度重视的,从上述案例中不难看出大部分坍塌事故的背后都或多或少有着现场管理人员玩忽职守的原因,现场管理人员没有对自己的工作负责,有些则是因为参建各方的管理人员沟通不及时,没有把隐患及时分享沟通。在对人员进行合理调配的同时也需要对施工环境进行密切关注,并且做出相应的对策。例如2010年当阳市三峡新材技改基坑维护工程事故当中是由于外界温度陡升而施工单位没有对基坑工程针对该现象进行对应的保护处理而导致的。3)一个基坑坍塌事故发生的背后很可能是上述两个方面的因素共同造成的。例如在2005年广州市海珠城广场基坑坍塌案例中,施工方的施工工艺工序处理不
27、当是一方面原因,同时监理单位的玩忽职守、设计单位的设计强度和相对应的验算也是造成该事故发生的主要原因。笔者认为,影响地基基础工程的质量的因素可以大致分为施工技术和管理方式两大类,先进合理的施工技术加之高效有序的管理方式才能让地基基础工程在保证其质量的情况下提高本身的建筑效率。在施工技术方面,勘察单位应该准确勘测出建筑项目的地理位置的土质是否适合建造,设计单位应该对地基基础工程允许承受的荷载进行精确的计算,施工单位应该使用科学合理的地基基础处理技术,严格执行施工技艺。在管理方式方面参建各方应该在施工阶段前系统地梳理有可能导致本工程基坑坍塌事故发生的各方面原因,并对其发生特质、相互关系、处理方法进
28、行编辑在案。加强对基坑工程的管理,做好相应的防范措施,降低发生安全生产事故的风险。笔者会在第三章、第四章分别从施工技术和管理方式两大方向上详细阐述其概念和对地基基础工程质量的影响。本章小结本章统计了往年较大安全生产事故和其中基坑基坑坍塌事故的数据,总结其发展趋势和原因。并且对往年基坑坍塌事故典型案例进行收集并且分析事故原因,总结出了地基基础工程在施工阶段应该注意的各方面因素。并总结提出施工技术和管理方式会对地基基础工程的质量产生影响的观点。第3章 地基基础工程施工技术概述及施工质量的技术控制措施影响地基基础工程工程质量最直观的因素无疑是其施工技术,本章笔者会详细阐述我国地基基础工程施工技术的施
29、工特点、处理方式、发展历程等,并且探讨施工技术是如何对地基基础工程工程质量造成影响的。3.1 地基基础工程施工特点3.1.1 复杂性我国拥有世界第三大的国土面积,963万平方公里的领土让我国建筑业需要了解攻克的地质条件也是非常繁多的。例如:湿陷性黄土、淤泥质土、冻土等等。除去这些以外还有一些不为人知的地区会出现一些性质比较特别的地质,比如西北地区的熔岩地质。同时,我们国家部分地区时常会有地震、泥石流等地质灾害发生,震级普遍不低,这一点也让我国建筑业十分头疼,地震对建筑地基基础的影响是很大的,因此在这些地区地基基础工程设计施工时出现了大量且复杂的技术难题。3.1.2 隐蔽性地基基础工程的工序衔接
30、本身是繁杂的,我们通过具体施工可以发现,大部分情况下前一道工序都会在不同程度上被后一道工序所掩盖。并且普遍来说,大部分地基基础工程都是以地下工程的形式存在的,因此隐蔽性便是地基基础工程的工序特点之一。基于此我们应该对这类隐蔽工程做好验收工作,并且把隐蔽验收资料进行完整的存放。3.1.3 危害性建筑物的稳定性是非常重要的,建筑物的全部负荷都是由该工程的地基基础来承受的,一旦建筑物的地基基础工程出现了质量问题,出现部分损毁现象,将会导致地基失衡,并且会迅速影响整个建筑实体,破坏整个建筑的整体结构,暂且不去讨论经济方面的损失会远远超出原本地基基础工程建设所需要的成本,其出现问题本身就很可能会威胁到施
31、工人员的生命安全。其突发性和事故发生后的危害性难以预料,产生的结果更是无法弥补的。3.2 地基处理施工技术概述土层是所有建筑工程项目在计划阶段需要考虑的最基本的建筑特质,某些地域的土层由于其特殊性,无法建造建筑物。而部分土层是当下人们已经攻克,对其进行处理后可以建造工程项目的,这类土层可以细分为岩石、砾石土、砂土、淤泥、粘性土和人工填土。而地基就是建筑物底部支撑基础和上层建筑的土层结构。地基根据是否有人为活动进行改造大致上可以分为天然地基和人造地基(复合地基)两类。天然地基是一种天然形成的,没有人为的对其进行加固措施的天然土层。人造地基则是因为该地域的土层在不进行人为加固的情况下无法进行建造活
32、动,因此对其进行人为加固,人为改造后便可以进行建筑项目的建设,如进行石屑垫层、砂垫层、混合石灰土回填、压实此类施工工艺都是改造人造地基的方法。软土地基和特殊地基地是属于无法天然形成可供进行建筑活动荷载的土层,且这两类土层在我国较为常见,沿海地区和北方地区都有大量的此类地基,因此在我国地基处理的基本对象便是软土地基与特殊地基,我们需要对这两者的概念进行了解。根据国家建筑条例建筑基础设计规范(GB50007-2011)11的内容规定可知,软土地基是指由淤泥、淤泥质土、冲积层、杂填土或其它高压缩性土层组成的地基。特殊地基是指具有区域特征的地基,包括软土、湿陷性黄土、膨胀土、红粘土和冻土。3.2.1
33、国内地基处理技术 地基处理技术在我国发展多年,已经是一项有非常成熟的体系结构的技术,其针对不同的土层、不同的建筑高度、不同的荷载需求有着不同的处理方法。笔者将当下几种常用的地基处理技术通过表格的形式将其原理以及适用范围呈现给读者,方便读者进行阅读。表3-1 国内常见地基处理技术概述名称技术原理适用范围换填法当建筑物基础下的持力层比较软弱、不能满足上部结构荷载对地基的要求时,常采用换土垫层来处理软弱地基。即将基础下一定范围内的土层挖去,然后回填以强度较大的砂、碎石或灰土等,并夯实至密实。 淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅层处理预压法本方法的技术原理是在建筑物或构筑
34、物建造前,先在拟建场地上施加或分级施加与其相当的荷载,使土体中孔隙水排出,孔隙体积变小,土体密实,提高地基承载力和稳定性。淤泥质土、淤泥和冲填土等饱和粘性土地基强夯法本方法在1969年的法国第一次出现,这种地基加固方法是将大重量的重锤用起重器械运至高处,从高处落下,使用其下落产生的巨大的冲击能量,反复多次夯击地面,这样会让地基强力夯实,内部土壤颗粒的间隙急剧缩小。在强夯法的处理下,地基的可承受荷载可以提高2-5倍,可以影响十米以下的土层性质。碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基振冲法振冲法是振动水冲击法的简称,按不同土类可分为振冲置换法和振冲密实法两类。振冲法
35、在粘性土中主要起振冲置换作用,置换后填料形成的桩体与土组成复合地基;在砂土中主要起振动挤密和振动液化作用。振冲法的处理深度可达10m左右。 砂土、粉土、粉质粘土、素填土和杂填上等地基砂石桩法振动沉管砂石桩是振动沉管砂桩和振动沉管碎石桩的简称。振动沉管砂石桩就是在振动机的振动作用下,把套管打入规定的设计深度,夯管入土后,挤密了套管周围土体,然后投入砂石,再排砂石于土中,振动密实成桩,多次循环后就成为砂石桩。也可采用锤击沉管方法。桩与桩间土形成复合地基,从而提高地基的承载力和防止砂土振动液化,也可用于增大软弱粘性土的整体稳定性。其处理深度达10m左右。挤密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土等地
36、基深层搅拌法深层搅拌法系利用水泥或其它固化剂通过特制的搅拌机械,在地基中将水泥和土体强制拌和,使软弱土硬结成整体,形成具有水稳性和足够强度的水泥土桩或地下连续墙,处理深度可达812m。 施工过程:定位沉入到底部喷浆搅拌(上升)重复搅拌(下沉)重复搅拌(上升)完毕。饱和黏性土和粉土等地基土或灰土挤密桩法土桩及灰土桩是利用沉管、冲击或爆扩等方法在地基中挤土成孔,然后向孔内夯填素土或灰土成桩。成孔时,桩孔部位的土被侧向挤出,从而使桩周土得以加密。土桩及灰土桩挤密地基,是由土桩或灰土桩与桩间挤密土共同组成复合地基。土桩及灰土桩法的特点是:就地取材,以土治土,原位处理、深层加密和费用较低。 地下水位以上
37、的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基表3-1中阐述的这些方法可以使地基更坚固,具有良好的稳定性,但任有些技术难点并未完全攻克,部分施工技术还并不不完善,在某些方面有较大的技术缺陷。佛山市一陶瓷厂磨车间的倒塌就是因为施工前未对建造区域的地下岩层土质进行正确的地基处理,导致部分岩土层未处理完全,盲目施工,导致在进行基础工程建设时,其用桩长度过长,被该区域的地下岩层破坏,基础工程承载力不足,进而发生了不均匀沉降,房屋倒塌。自改革开放以来,我国建筑业便在发展过程中对地基处理技术进行了不断的改进与革新,我国地基处理技术发展之迅猛足以用日新月异来进行形容,旧方法得到了完善,新的方法也在不断映现,相信在不远的
38、未来这些技术难点会一个一个被我国建筑业攻克。3.3 基础处理施工技术概述我国的浅基础工程方向的发展相对缓慢,但是在深基础工程的领域内我国的技术发展就显得尤为迅速了,在桩基施工、特殊基础(如沉井基础、沉箱基础)、基坑工程等领域更是一日千里。本小节主要向大家详细介绍深基础工程的施工技术。3.3.1桩基础施工技术桩基础的原理是通过桩将建筑的上部荷载运输穿越软弱的具有高压缩性、高含水量的土层,传递到较深的具有良好荷载承载力的硬土层。桩是随着建筑工程的出现而产生的,也是随着建筑工程的整体发展趋势而更新的。按施工方法可分为预制桩和灌注桩。从桩体材料来看,我国从上世纪70年代开始已经基本没有使用过木桩了,主
39、要使用的桩体材料是钢筋混凝土和钢材。随着机械设备的不断地更新换代,产生了各种桩型和更先进的施工方法。表3-2 桩基种类概述名称 桩基概述适用范围预制桩预制桩具有工厂化制造全过程、桩身质量高、施工速度快、造价相对较低、施工场地环境好、污染少等优点。我国采用较多的预制桩主要是混凝土预制桩和钢桩两大类。1.水下桩基工程。2.大面积打桩工程。3.工期比较紧的工程。灌注桩钻孔灌注桩是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔,并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩,依照成孔方法不同,灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类。1.沉管灌注桩的适用条件基本同预制桩。
40、2.钻孔灌注桩除了在碎石土、自重湿陷性黄土、砾石层中不宜使用,其余土层基本均适用。3.挖孔灌注桩适用于地下水较少的环境,并且对环境安全要求较高。广州机场某井字形商住楼其在桩基础工程建设时用静压法布桩526根,发现部分桩下沉深度超过100mm,最严重的下沉量达到了300mm,这样会严重影响桩基础工程的稳定性,参建各方针对此情况调研后认为部分入土深度小于8M的短桩,其竖向荷载无法达到设计要求,最后使用4200KN压力对此类短桩进行了复压,保证了该项目工程能够正常进行建设活动。3.3.2 特种基础施工技术特殊地基的施工技术在中国的发展也十分迅速,其中又以沉井基础和沉箱基础的施工更具代表性。表3-3对
41、沉井基础和沉箱基础的建造原理和功能特性做出了阐述。表3-3 沉井、沉箱基础概述名称 结构概述 基础特性 适用范围沉井基础是一个井筒状的结构物,它是从井内挖土、依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到设计标高,然后采用混凝土封底并填塞井孔,使其成为桥梁墩台或其他结构物的基础。沉井基础的埋置深度较深、能承受较大荷载强度、对周围建筑环境影响较小、基础结构整体性好、可以充分利用建筑物地下空间。其在具备基础工程相应功能的同时也可以作为围护结构对基坑进行保护,是保持施工阶段正常运作的重要组成部分;其施工工艺工序比较简单、安全性强,不需要使用特殊专业设备,并且在必要的时候可以将其改造成补偿性基础,避免过多沉降。沉
42、井基础也有一些缺陷,其施工期长,并且在某些特殊的地理环境条件下,沉井基础容易发生沉降倾斜,并且在其沉降过程中,容易遇到岩石、树枝或井底的倾斜角度过大,此类情况也会给施工带来不小的施工难度。1.待建基础上部荷载较大,而表层地基土的容许承载力不足,以及支撑困难,但在一定深度下有好的持力层时2.待建基础在山区河流中,土质虽好,但冲刷大或河中有较大卵石不便桩基础施工时。3.岩层表面较平坦且覆盖层薄,但河水较深;采用扩大基础施工围堰制作有困难时。沉箱基础沉箱基础又称气压沉箱基础,是一种以气压沉箱来修筑建筑物的基础形式。沉箱由顶盖和侧壁组成, 其侧壁也称刃脚。顶盖留有孔洞,以安设向上接高的气筒(井管)和各
43、种管路。气筒上端连以气闸。气闸由中央气闸、人用变气闸及料用变气闸(或进料筒、出土筒)组成。在沉箱顶盖上安装围堰或砌筑永久性外壁。顶盖下的空间称工作室。由于沉箱作业条件差,对人员健康有害,且工效低、费用大,加上人体不能承受过大气压,沉箱入水深度一般控制在35米以内,使基础埋深受到限制。因此,沉箱基础除遇到特殊情况外,一般较少采用。1.待建基础的土层中有障碍物而用沉井无法下沉,基桩无法穿透时。2.待建基础邻近有埋置较浅的建筑物基础,要求保证其地基的稳定和建筑物的安全时。3.待建基础的土层不稳定,无法下沉井或挖槽沉埋水底隧道箱体时。4.地质情况复杂,要求直接检验并对地基进行处理时。3.3.3 深基坑
44、工程施工技术我国深基坑工程的大量出现始于上世纪80年代。在70年代期间,我国仅仅只有几项深度超过10米的深基坑工程的建筑项目。但是自80年代开始,我国逐渐在上海、广州、北京等主要城市建立了大量的超高层建筑,涉及到的深基坑工程数量因此不断增多。深基坑施工技术的主要内容包括:地下水降排技术、土方开挖技术和超深地下连续墙施工技术。表3-4将对这三种深基坑技术的施工原理与其在我国的发展历程进行一个详细的概述。表3-4 深基坑技术概述技术名称施工原理概述地下水降排技术在地基深度低于天然地下水位时,如何进行科学合理的地下水处理是基础施工中一个常见的问题。特别是在沿海软土地区,该地区地下水位较浅且水量大。随
45、着城市地下空间的发展,基坑开挖不可避免地面临如何进行合理可靠的承压水处理的问题。早在1952年,在上海泵站建设中,我国首先采用了单级井点降水,并逐步发展了多层井点降水、喷射井点降水和电渗井点降水技术,并且已经成功应用于国际贸易新锦江酒店中心大厦、上海新博物馆等项目。随着信息技术的不断进步,近几年来,地下水智能管理与控制技术(如地下水自动监测、安全风险分析、地下水监测、地下水动态监测等)得到了迅速发展,智能预警与远程控制技术(Intelligent Early Warning and Remote Control Technology)正逐渐成为地下水安全管理与控制领域的研究热点,并逐渐应用于工
46、程中。土方开挖技术20世纪50年代至60年代,由于高层建筑数量少,对应的基工程坑规模小、基坑开挖深度浅、工作量小,基坑开挖对支护结构体系的影响不大,因此相关技术的发展相对较慢。改革开放以来,深基坑工程逐渐成为主流,特别是在软土地区,因为在此类地区进行土方开挖时容易引起基坑变形过大,甚至危及周围环境。基坑工程的“时空效应”越来越受到中国建筑业的重视。在“时空效应”原理中,“分层、分块、对称、平衡、限时”的开挖原则会对土方开挖该工序的施工效益有很大的提升。例如,在超长线性基坑工程中,采用截面长度。在大面积深基坑工程中,采用盆式开挖、岛式开挖、盆岛组合开挖、大小面积开挖和结构施工等方法。同时,随着工
47、程机械的不断升级改进,土方开挖技术也从早期的人工开挖转向中小型液压挖掘机,再转向长臂挖掘机、抓斗等大型挖掘机。近年来,土石方水平或竖向传输设备已逐步应用于基坑工程,此类设备飞速提升了连续开挖的能力,实现了高效开挖。超深地下连续墙施工技术由于深基坑工程面临着水压力大、土压力大、地下水控制难度大、环境保护需求苛刻、破坏后果严重等问题,大多数支护体系采用板式结构与内支撑相结合的方式。采用较多的支护结构,如灌注桩、SMW等支护体系均由水平钢筋混凝土支撑或钢支撑与垂直支撑体系组成。随着基坑规模的不断扩大,主楼、裙楼、大面积地下车库、地下商业街、休闲中心等综合开发模式频频出现,基坑工程面积大大增加。出现了
48、多种基坑支护体系,其中包括全逆法、半逆作法、正逆组合法和多支护形式组合。地下连续墙是深基坑工程中最常用的围护结构,具有对水土双重抵挡的功能。20世纪70年代以来,城市建设对地下空间的开发利用提出了越来越高的要求,更先进的地下连续墙施工方法得到广泛应用。特别是近10年来,地下连续墙已发展成为集截水、防渗、挡土、承重于一体的地下结构。相对应的工程机械也从原来的冲击钻发展到抓斗式、多头钻、套铣式、组合式等成槽机械和成套辅助设备。其应用范围逐步扩大到水利、矿业、冶金、工业、水运、市政等领域。随着基坑开挖深度的增加,超深地下连续墙的施工技术也在不断升级。随着我国经济水平的高速发展,城市化也逐渐从一、二线
49、城市向三、四线城市发展,越来越多的高楼大厦在我国各地相继出现,与之相对应的地下工程的深度也越来越深,在2016年完工建成的深圳第一高楼,全国第三高楼:平安金融中心大厦,其基坑开挖深度达到了29.8m33.8m,开挖面积也有18000之多。在众多高楼林立的当代,深基坑施工技术越来越受到我国建筑业的重视,尤其是在上海、天津、广州等沿海软土地区,此类地域土质具有压缩性高、抗剪强度低、含水量高,并且现场施工环境极其恶劣。因此需要更加严谨科学合理的深基坑施工技术。基础工程是上层建筑与建筑地基沟通的桥梁,如果某一项目的基础工程的质量无法得到保证,那么该工程项目完工后必然无法正常进行其建筑功能的运营。越来越
50、多的超高层建筑的出现意味着我国基础工程领域的施工技术以及辅助施工设备已经处于世界的拔尖位置,相信我国在基础工程领域继续会有创新和突破。3.4 地基基础工程施工质量的持术控制措施我国部分工程项目都是比较久之前建造的,也就是我们现在统称的旧楼。在这些工程项目建造的年代在地基基础工程的施工技术尚处于探索阶段,对某些土壤的性质的研究并不深刻,某些勘察手段也并不完善。由于这些工程项目在施工过程中没有当下先进的科学的地基基础工程处理技术,导致无法针对性合理的处理建筑物的地基或者基础,导致这些工程项目整体质量的不稳定性。不管是从施工人员的安全角度,还是建筑物的经济效益角度,这份不稳定性最后都给这些工程项目带
51、来了较为恶劣的影响。根据本章对地基基础处理技术的概述、以及部分案例的分析,我认为如果要从施工技术方向上对地基基础工程进行质量控制要做好以下几个方面。1) 对施工区域的地基加固处理需要采取针对该区域土质特性的的地基处理方法,我国软土地基在沿海区域较为常见,针对软土地基的处理方法也有多种,但是需要根据实际施工情况选择最优的地基处理方法,苏州市毅一招待所其建造地域的主要土质情况为杂填土以及泥炭土,泥炭土中有大量湿润泥土以及腐烂物质等具有高压缩性、高含水量的物质,这样的土质情况导致其在未进行地基处理之前的荷载极限是较低的,只能承载40kPa的荷载强度,但是实际建筑的上部荷载有65kPa,这无疑远远超过
52、该施工区域的可以承受的荷载强度,导致建筑地基遭到了破坏,进而发生了沉降事故,经事故后调研,如果施工前对该项目地基使用合理的地基处理方法,便不会有沉降事故的出现。2) 桩基础工程要根据施工项目的实际情况合理选择桩型以及适用桩的材质,同时对桩基础工程辅助施工的工程设备也要进行更新换代。武汉市住宅楼桩基失稳事故便是由于桩型选择不正确,该工程项目的基础工程本应使用大口径孔灌注桩,但在实际施工过程中建设单位为了节约自己的预算成本私自使用夯扩桩进行桩基础的施工,并且无视设计单位的图纸对基坑的规划,在基坑南侧、东南段、西侧打粉喷桩,其余坑边采用放坡处理,致使基坑未完全封闭,导致桩基的位置出现了严重偏移,楼体
53、失稳。3) 特种基础属于针对特殊建筑项目的基础工程,因此要明确特殊建筑项目的地理位置、结构材质、建造用途,合理选择特种基础的种类,选择适宜的特种基础施工技术。我国最大的沉井基础的沪通长江大桥坐落于环境复杂、船舶密集、水位埋深的长江南通段水域,其任能安稳的通车运营至今,与其科学合理的特种基础施工技术密不可分。4) 深基坑工程的施工技术确认要严谨明确,深基坑属于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程,深基坑工程施工前设计单位需要向施工单位针对工程项目的地下水降排技术、土方开挖技术、超深地下连续墙技术有明确的技术交底。在在科学合理的设计方案和准确无误的技术交底下深圳恒大中心项目的深基坑工程在2019
54、年年初如期完成,同时也刷新了我国深基坑工程的深度记录42.35M。如今,我国的地基处理技术和基础处理技术都处于世界的前列,这无疑是我国建筑业一步一个脚印的探索出来的。当下我国建筑业面对大部分的土质都能对其进行合理的加固处理,相信将来我国建筑业也会攻克更多的特殊土质,创造更先进的基础种类。综上所述,地基基础工程在施工技术上的革新、新型辅助施工工具的发明、新兴建筑材质的创造等都会提高地基基础工程的质量和施工效率。本章小结本章介绍了地基基础工程的概念,对地基处理技术、基础处理技术的技术原理和适用范围进行了详细的概述。对我国在地基、基础上的发展历史有简要的阐述。并且通过案例向读者展示了科学合理的施工技
55、术对地基基础工程的质量的重要性。第4章 基于管理方式变革的地基基础工程施工质量控制措施我国如今的建筑业体量一直在不停的增长,这是因为我国的城市化水平越来越高,社会经济效益也在稳步提升,与此同时人们对建筑的个性化需求越来越丰富,这无疑会考验着建筑地基基础工程的稳定性。隐蔽性高、危险性大、施工工艺复杂的建筑地基基础工程往往会成为建筑工程项目中质量管理的重难点,需要参建各方在施工过程中投入大量精力去获取施工过程中的信息数据并且相互之间做好相关信息的交流互通,以此做好施工精细化管理,立见成效的现场管理方法能起到很好的质量控制作用。许多工程项目因工程质量问题导致的安全生产事故都与现场管理因素有关。一个良
56、好的现场管理环境可以提高工程的施工进度、质量等工程项目的关键要素,并且可以节约人力、材料等成本内容。现场管理因素主要指参建各方的质量管理体系是否能够相互协调,根据相关合同内的参建各方职责认定,明确工程项目施工过程中的管理关系,建立协调的现场施工组织体系和全面的质量管理运行机制,营造良好的质量管理环境保证工程质量。通过第二章的数据统计整合以及分析,我们能了解到对地基基础工程施工阶段的质量控制管理体系的几个影响因素,本章将会对这几个因素进行深入分析并且从施工管理方向上提出如何在施工阶段进行高效的质量控制的方法。4.1 地基基础工程施工阶段参见各方的职责与义务在地基基础工程的施工过程中,参建各方需要考量的内容无非是人的不安全行为、材料的质量问题、环境的侧面影响。其中人的不安全行为是导致工程项目安全事故频发的第一因素。建设单位、勘察设计单位、施工单位、监理单位的人员管理如果不当或者相互之间沟
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