第一章 绪论
1.1 课题依托及研究意义
近年来,随着城市化进程的不断加快,城市人口数量增长迅速,人们对城市住房的刚性需求日益增大,而可供建设的城市住房用地却不断的减少,在二三线城市更为突出。贵州地处我国西南地区喀斯特地区的核心区,地貌分布较广,地质构造复杂,人多地少,土地资源更是紧缺,有限的土地资源如何能更加合理、高效的被利用,使它能更好的为解决人们的刚性居住需求发挥巨大的作用,高层住房建筑的开发势必成为解决这一问题的必然选择。由国土资源部颁布的,于2014 年 9 月实施的《节约集约利用土地规定》中对土地节约、集约利用做了制度规定,土地节约利用得到更大程度的提升[1]。如何在有限的土地资源上最大限度的增加使用面积,进行开发利用,以满足城市人口对住房的刚性需求成为人们讨论的热点话题。
高层建筑施工过程复杂而又繁琐因其层数高、周期长、施工难度大等特点,加之受岩溶地基特殊性的影响,地基在岩溶地基作用下表现的较为复杂,给这一地区的高层建筑施工过程带来了很多难以预料的难题,对高层建筑施工过程中的安全性和稳定性、施工技术以及组织者和管理者们提出了更高的要求,尤其对于高层建筑建设的安全性和稳定性,更是关系着建造者和使用者们的生命、财产安全,一直被高度关注着。根据住建部办公厅发布的《 2016 年房屋市政工程生产安全事故情况通报 》,指出 2016 年全国发生房屋市政工程生产安全事故起数为634 起、死亡人数 735 人。无论是事故起数(见图 1.1)、死亡人数(见图 1.2)均比去年同期增加,分别上升 43.44%和 32.67%[2]。
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1.2 研究现状
在近代高层建筑技术发展中,中国高层建筑成为建筑领域的发展趋势,而高层建筑上部结构和下部结构所施加的压力随着建筑层数的增加不断增加,加强建筑基础建设,提高基础的极限承载力成为了这一时期的重点,此时,基础工程的稳定性建设成为高层建筑质量保障的关键[3]。
我国高层建筑起步较晚,但是发展速度处于世界领先水平。在改革开放之后,随着国民经济的快速发展,取得了迅速的发展。特别是 20 世纪 90 年代以来,大、中型城市高层建筑不断增多,一幢幢摩天大楼拔地而起,高层建筑成为了城市地标建筑的潮流,纷纷涌现。当前,我国的高层建筑市场已经呈现出种多元化、多功能化的欣欣向荣的发展趋势。伴随着高层建筑行业的发展,经过多年的摸索和诸多案例的总结,高层建筑施工技术在不断的提高和进步,加之国家的大力推广和支持,高层建筑已经成为一种发展趋势。
我们今天看到的高层建筑在顶部及成都市成圆锥形的,这样能有效的减少风力对建筑的高度和水平位移产生的影响[5],风荷载在空气的流动中形成,对建筑物的作用具有不确定性,无规律可遵循,为了结构设计方便,迄今为止,世界各国的 高层建筑结构设计都是将风荷载转化为确定性的静止等效风[6][7]。我国高层建筑设计方面趋向更高层方向发展,更多的采用组合结构,以及新型结构形式。巨型框架体系有着刚度大,便于内部大空间设置,也将得到更多的应用。而集适应性,造型丰富、功能性和能减小剪力滞后等方面优点的多束筒体系也在扩大应用。我国在高层建筑结构设计中,对于地震区的钢筋混凝土结构,处在世界领先地位。随着国家对新材料的开发和应用,高层建筑中新材料、新技术、新工艺的研制和发展,将对高层建筑结构的发展产生重大影响。
贵州作为西南喀斯特连片区的核心,境内喀斯特地貌约占国土面积的 62%,城市用地资源十分稀缺[8]。近年来,随着城市化进程的越发推进,城市高楼不断屹立在城市中央,伴随施工技术的进步,在地质条件复杂的喀斯特地貌区也兴起了一批又一批的高层建筑,但施工过程有别于地质条件较好的地区,对于高层建设施工过程中出现的一些特殊问题,有待于我们不断的探索和研究。
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第二章 高层建筑施工与喀斯特地貌的概述
2.1 高层建筑施工的特点
2.1.1 高层建筑的发展
古代建于埃及的石结构亚历山大港灯塔,高度大于 100 米,就兴起了高层建筑。建于中国河南登封县的砖结构岳寺塔,高 40 米,山西应县的木结构佛宫寺释迦塔,塔高超过 67 米,至今仍保存着。
现代高层建筑则兴起于美国,建于芝加哥以砖石自承重和钢框架结构组合的保险公司大楼,纽约的伍尔沃思大楼、帝国州大厦等都是美国现代建筑的代表。第二次世界大战后,世界各国的高层建筑更是繁荣发展。纽约的两座世界贸易中心大楼以及曾是世界上最高的建筑的芝加哥的西尔斯大厦。
中国近代的高层建筑始发展于二十世纪,上海国际饭店,北京民族饭店;六七十年代,建于广州的人民大厦、广州宾馆,北京复兴门、建国门和上海漕溪北路等地区的高层住宅建筑群。深圳国际贸易中心大厦、上海金茂大厦、位于中国上海陆家嘴的一栋摩天大楼—上海环球金融中心都是各大城市的地标性建筑。
2.1.2 高层建筑施工的特点
随着人类文明的进步,社会经济的发展,为增加土地的综合利用率,高层建筑已成为城市建设中的主体,尤其在二、三线城市更为突出。高层建筑因其工程量大,周期长,无论是组织管理还是施工技术都比一般多层复杂。因此,高层建筑施工除了有着多层建筑施工的特点外,还有其自身的特点。大致为:
(1)施工工作量大,施工周期长,难度大。通常高层建筑的施工从开工到竣工验收投入使用,一般的单栋工期也在一年以上,而大多情况下都是多栋高层建筑同时建造,各施工对伍、工序间交叉多,管理复杂,经历着四季,有时候受气候的影响或其他方面的因素也会导致工程延长,少则需要三五年,多则四五年;
(2)楼层高,基础埋置深,地基处理技术复杂。高层建筑都是二三十层楼的高大建筑,由于自重相当重,对地基承载力要求很高,为保证高层建筑的安全性和稳定性,地基基础埋置较深,施工难度相应增加,要根据地质结构、基坑深度以及周边环境制定科学合理的施工方案;
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2.2 喀斯特地貌对高层建筑施工的影响
2.2.1 贵州喀斯特地貌
作为不沿海、不沿江的内陆省份,贵州喀斯特地貌形成受新构造运动影响明显,隆升幅度总体来看呈现西强东弱、并自西向东掀斜,形成当今贵州高原西高东低的地势,其特点明显具有间歇性、差异性和掀斜性,造就了贵州地貌形态及喀斯特地貌景观,出现多级剥夷面和多级河谷阶地,多层溶洞等,至今仍在继续演变中[27]。
喀斯特区域的划分大致为热带、亚热带岩溶区,高山和高原岩溶区,干旱、半干旱岩溶区,温带岩溶区以及海滨岩溶区。贵州的喀斯特构造极其复杂,要考虑地带性、岩石种类、地貌特征、小气候影响等非地带性多个方面,单一的划分方式对贵州喀斯特的分布状况进行说明不具有说服力。
2.2.2 喀斯特地形对高层建筑施工的影响
高层建筑因其层数高,自重大,承受的荷载较大,要求基础具备较强的承载力,更好的实现高层建筑的安全性和稳定性。地基基础工程作为高层建筑施工的核心工程,是整个建筑承载力的传递和承载部分,对高层建筑的施工质量保证至关重要。贵州喀斯特地受新结构运动影响,变化较大,地质情况复杂,区域不同,结构差异性大,对于地基基础的施工带来不确定性因素多,增加了地基基础的施工难度,对保障高层建筑的施工和后期的使用安全性起着决定性作用。
由于地基在地壳运动影响下的地基支撑力不稳定,无论是给地质勘察,还是建筑设计单位都带来了很大的挑战,很多地基基础质量事故的发生具有很大的隐蔽性,而当前的高层建筑地基埋置深度较深,导致质量事故的发生具有很大潜在性,给高层建筑的施工带来很大的安全隐患,且不容易被发现,得不到及时解决。加之当前高层建筑层数不断增多,上部结构的荷载越来越大,将对地基基础工程施工提出更高的要求,无论是对施工管理还是施工技术方面的选择都很关键。
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3.1 项目基本情况.................................... 13
3.2 工程地质情况............................... 14
第四章 高层建筑施工中常见的问题.................................... 21
4.1 概述.................................. 21
4.2 高层建筑地基基础施工中存在的问题..................... 22
第五章 高层建筑施工中出现问题的解决措施.................................. 25
5.1 基坑施工技术问题的解决措施...................................... 25
5.1.1 边坡处理施工技术........................................25
5.1.2 边坡喷锚支护工程.......................................29
第五章 高层建筑施工中出现问题的解决措施
5.1 基坑施工技术问题的解决措施
5.1.1 边坡处理施工技术
在深基坑开挖过程中,为避免造成周边建筑物不均匀沉降,导致发生基坑垮塌、滑坡,基底渗水,不均沉降开裂等不安全问题发生。必须对基坑施工过程中的支护结构、土方开挖降水工程制定有效的施工方案,严格按照方案开挖,做好施工监测。基坑支护降水设计方案作为专项施工方案,经专家论证后才能实施。基坑监测委托具有资质的机构进行。土方开挖过程中严格按照论证通过的方案执行,对于施工中发生的异常情况,必须及时上报,及时按照预案处理。
1.处理方式的选择
本项目基坑位于建筑实体旁边,同时工程建筑地面与相邻建筑实体间存在15 米左右的高差,边坡支护措施,是保证施工安全与相邻建筑物安全问题的有力可行的措施。基坑开挖范围由于场地所处位置受客观条件所限,部分区域不能采用自然放坡的方式,在不同区段采用锚喷支护,采取先放坡,在进行锚杆后布置钢筋网,最后喷射素混凝土的方式完成支护。
2.施工思路
施工过程中把安全放在第一位,确保不对邻近建筑物造成干扰,确保基坑坑壁稳定,让支护结构的变形降到最低,基坑开挖按照分层开挖,再进行喷锚支护后挖土,提高工作效率。考虑到事件效应与安全问题,施工中有效的结合了土体自身在施工过程中的约束位移的潜力而达到其稳定性的目的。开挖顺序为:中央区土方→四周土方→分层开挖至设计标高。大部分区域选择开挖第一层土后开挖坡顶排水及路面工程,再分层开挖到设计标高后进行坑底排水工程,最后进行地梁施工。
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第六章 结论与展望
6.1 结论
本文以贵州喀斯特地貌区内一再建高层建筑建设项目为研究背景,针对特殊地质条件下施工中出现的深基坑施工技术问题、基础冬期施工中的混凝土质量问题、以及岩溶地区溶洞问题、地下水问题和基坑开挖中的雨季施工问题、地下室顶板施工中的问题及其原因进行分析研究,提出来相应的纠正预防措施:
(1)在施工中通过制定有效的方案,对边坡处理施工技术和边坡喷锚支护施工技术的正确选择及验算,对施工过程的准确控制以及做好施工中的安全防护能有效避免岩溶地区特殊地质条件下深基坑开挖造成周边建筑物不均匀沉降、基坑位移、管涌、渗漏和倾覆事故等不安全问题发生。
(2)对于贵州喀斯特地貌区冬期混凝土施工中容易导致的混凝土强度满足不了设计要求,影响工程质量的问题,选择采用覆盖稻草和薄膜的保温方式确保了混凝土避免遭受早期冻害,避免了质量缺陷的产生,不仅节约了工期,也节省了资金投入,取得了较好的经济效益。
(3)对于基坑开挖施工中遇到的小溶洞,通过采取回填方式进行封堵来处理,操作简单,费用增加不大,耽误工期少,解出来安全隐患的同时,保证了施工进度;对于施工中遇到的泥石带采取在原设计基础上进行加宽加深处理,解除了安全隐患,确保了施工安全。
(4)选用合成高分子防水卷材加合成高分子防水涂膜做好基础及地下室的防水,能有效避免因岩溶地下水的渗漏造成基础下沉或塌陷。
(5)对处于岩溶地区雨季施工的工程,必须提前做好应急预案,对施工现场进行有效的管理,对各施工工序进行严格的控制,施工期间对于周边建筑物做好严密的监测,能有效避免因雨水冲刷导致的基坑坍塌或滑坡。
(6)地基承载力不稳定的岩溶地区,采用 GBF 薄壁方箱现浇混凝土空心楼盖工艺能减少钢筋、混凝土等用量,可更好的节约资金,实现在建工程成本控制,同时,其在施工中灵动性大,可以更好的增大建筑物的使用面积,解决建筑物自
参考文献(略)