地下建筑施工常出现的问题

发布日期：2012-11-12 作者：徐涛律师

建筑物向空间多层与高层方向发展已成为当今城市建设取得综合经济效益的主要指标之一; 同时，为了最大程度地开发利用城市地下空间，许多新建以及在建工程的基坑面积和开挖深度越来越大，地下建筑面积超过数万平方米并且带有几层地下室的工程也越来越普遍，深基坑工程呈现出了面积大、开挖深、工期紧、周边环境复杂等的特点。然而，很多时候却存在施工场地狭小、建筑物密集、地质条件复杂、城市地下管线纵横交错等问题。解决工程的地下施工成了一个很重要的问题。
　　二、传统地下施工方法概述
　　(一)传统地下施工法。进行地下建筑施工的时候需要先挖出相应的空间，接下来才能进行衬砌，开挖空间的施工方法也不全雷同，主要考虑工程的场地、环境、地质等条件的影响。
　　地质、地形、环境条件及埋置深度是制约采用施工方法的主要因素，特别是埋置深度的影响较大。传统的施工在建筑物密集地区多采用支护结构，利用合适的支护结构围护基坑后垂直开挖，待基坑向下挖土至设计标高后，浇筑钢筋硅底板，然后再由下而上逐层施工地下结构，最后再进行地上结构的施工。
　　(二)传统施工法存在问题。然而，对于深度大的地下结构，用上述传统施工方法进行施工，存在一系列的问题。首先是建筑物密集地区深度大的地下室需要设置强大的支护结构，强调保护周围环境的重要性，对支护结构多为变形控制，需用大量大直径的灌注桩或地下连续墙，需设多层支撑或土层锚杆，导致费用升高;第二是施工灌注桩和地下连续墙都需要一定的工期，随着挖土的加深尚需逐层加设支撑，而养护也需较长时间，再加上拆撑和换撑更是施工工期延长;第三是虽然选用了截面较大的围护墙和支撑，但其刚度相对于地下结构本身的结构尚小很多，都会有一定的变形，影响周围的环境。
　　三、逆作法施工
　　逆作法的工作过程不同于传统施工法，它是先沿建筑物地下结构或周围施工地下连续墙，同时在建筑物内部的有关位置浇筑或打下中间支撑柱，作为施工期间于地下结构底板封底之前，承受上部结构自重和施工荷载的支撑，然后挖土至地下结构一层顶板底标高或地下结构二层顶板定标高，浇筑地下一层顶板，作为地下连续墙刚度很大的水平支撑，随后按上述方法逐层向下挖土和浇筑地下室各层的顶板，同时各层结构中的中柱或隔墙也逐层向下施工，直至地下结构底板封底，完成地下结构的施工。
　　(一)逆作法的优势。逆作法适用于建筑场地狭小，基坑较深，同时周边环境对基坑支护结构的水平变形有严格要求的情况。逆作法施工在工程实践中有全逆作法、半逆作法、部分逆作法等几种形式。其中全逆作法施工又是应用最多和最好的。
　　逆作法施工地下建筑相比传统施工法主要有以下几个优点：
　　1.缩短工程施工的总工期：一般情况下只有地下一层占绝对工期，其他各层地下室可与地上结构同时施工，可以缩短工程的总工期。
　　2.对周围环境影响小：由于地下室结构与临时支撑相比刚度大得多，所以地下连续墙在侧压力作用下的变形就小得多。此外，浇筑后的底板成为多跨连续板结构，使底板的隆起也减少。
　　3.使底板设计趋向合理：在施工时底板的支点增多，跨度减小，较易满足抗浮要求，甚至可减少底板配筋，使底板的结构设计趋向合理。
　　4.有利于结构抵抗水平风力和地震作用：采用逆作法施工时，地下连续墙与地下原状土体粘结一起，地下连续墙与土体之间粘结力和摩擦力不仅可来承受垂直荷载，还可承受水平风力和地震作用。
　　(二)逆作法存在问题。逆作法由于其工作过程和环境的问题，导致主要存在以下一些不足:
　　1.挖土问题：第一步土方明开挖后，零层板施工，随后土方开挖均在封闭状态下进行。在没有小型挖土设备的情况下，只能采用人工挖土，挖土效率不高。
　　2.梁柱节点，墙梁节点和墙板连接部位增加一些麻烦：如在这些部位提前预留预埋，留的不准确还要剔凿，增加许多焊接工作量，工效也要降低。但只要施工质量把好关，施工误差控制在允许范围之内，能按照预先制定的措施顺利实施，这些问题是不难解决的，增加的施工费用也不会太多。
　　3.施工材料运输问题：由于采用了封闭式逆作法施工，向下施工的各层楼板必须留有施工洞口，以使土方外运及材料运进，那么洞口留几个?留在什么位置?留的洞口周围结构有无影响?如何处理?都需要认真解决。
　　4.逆作法设计和施工的配合问题：设计单位不直接参与逆作法施工过程的结构受力分析和设计，只能依靠施工单位自身的力量进行研究分析，而施工单位由于人员配备的局限性，往往没有强大的结构分析设计队伍，因此在进行逆作法的分析和设计时只能半经验半理论，没有正规的理论设计依据:同时设计单位也不参与工程的施工组织设计，因此设计单位和施工单位常常因为设计思路和施工进程发生矛盾。
　　四、逆作法施工建议
　　逆作法的施工工艺在具体工程应用上仍有差异，在技术上还需不断进步和发展。还有许多课题尚待解决，要大力推广和发展。
　　(一)加强对结构受力机理与沉降分析的进一步研究：逆作法施工时有一定插入深度的地下连续墙，应该加强这部分地下连续墙与基底桩土承受垂直荷载的比例的计算和分析确定;在结构已逐步形成刚性箱体的情况下，应该能够精确计算受力与变形。
　　(二)加强对设计与施工一体化的研究：逆作法工程应加强设计与施工的合作，在保证结构原设计功能受力状况下，允许施工单位按逆作法工艺重新对地下室结构进行优化。
　　(三)加强逆作法施工组织技术研究：引进智能化管理化系统，实现动态管理监测施工，和避免不必要的损失、浪费，改变过去施工粗放的管理模式，实现集约化管理。
　　(四)加强逆作法施工中节点处理研究：节点是地下结构的关键部位，它关系到结构体系能否协调工作，能否调节桩与墙的沉降，并确保地下室功能得以实现。对节点的处理是施工的关键。
编辑点评：逆作法施工技术是一项全新的施工工艺，其节约施工场地、加快施工进度、降低工程成本，并且该技术对基坑以外的周边环境影响甚小。随着科学技术的进步特别是计算机技术的普及和发展，新的机械设备和仪器的广泛应用于工程项目上，施工能力和精度及施工组织协调能力大大提高，保证了逆作法施工技术日益走向成熟并得以大力推广。
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