建筑工程基坑及地下结构施工方法研究论文
建筑工程的整个项目中，基坑土方工程与地下支护及永久性结构是关键的分部工程，也是事故与质量问题多发的关键节点。经过多年的发展，如今国内建筑工程基坑挖掘与地下结构施工已经形成多种成熟的方法，这些方法都有各自的特点。我国幅员辽阔，各地地质与土层条件多有不同，当前国内建筑施工企业已经从过去的划片而治逐渐走向全面的市场竞争，而根据不同的场地条件选择不同的基坑与地下结构施工方法，也成为各建筑施工企业必须精通的竞争条件。
一、基坑开挖方法及其适用
1.明挖法
明挖法即明挖基坑，基坑顶部敞开露天，工程机械与土方运输设备受空间限制小。明挖基坑可以基坑四周与中部挖掘顺序的不同分为墩式挖土、盆式挖土以及混合式挖土。墩式挖土也称中心岛式挖土，挖掘顺序是先进行四周的挖掘，在基坑中心逐渐形成岛状土墩，在土墩上搭设栈桥式输土设备。基坑四周的侧壁直接挖至标高深度，侧壁放坡坡度或竖直支护一次性施工到预定状态，挖掘后期，土方都通过中心岛的栈桥输送到坑外。为了防止中心土墩崩塌，其高度有限制，使栈桥存在一定角度，因此墩式挖土一般适用于大型且深度小于10m的基坑。盆式挖土则相反，先将基坑中部挖至标高深度，在四周形成盆状的斜坡以供运土车辆出入。待场地中部都达到标高，再将四周的斜坡挖除，这时就要利用基坑外面的吊运设备将四周侧壁挖掘的土方运出。盆式挖土的适用性很广，不过一般中心已挖至基底部分要及时进行处理，同时由于盆式场地易于积水，必须做好排水措施。混合式挖土则是墩式与盆式挖土混合的挖土方式。一般是基坑大部分区域采用墩式挖土，将侧壁斜坡挖除并搭设支护，而在某一小角度范围内，留着中心岛土墩与基坑外场地的通道。土方集中到中心岛并通过通道运出，最后将中心岛挖除，而通道方向的侧壁斜坡最后挖去，无需搭设中心岛栈桥，而吊运设备也仅需在通道方向的外侧安装，因此应用也较为广泛。
2.盖挖法
所谓盖挖法是在地面封闭的顶盖下方进行基坑的挖掘作业。盖挖法是在地下结构逆作法的施工方案下进行的，其顶盖上留下小型工程机械与挖掘土方的出入口，地下结构与地面主体结构可以同时施工。不过从地下挡土结构的修筑方式来分，盖挖法也还可以分为盖挖逆作与盖挖顺作。盖挖逆作，指的是在盖挖施工自上向下进行挖掘时，还未挖掘到标高，就逐层向下修建挡土结构；盖挖顺作，则是在未挖掘至标高时，四周只修建临时性挡土结构，待挖至标高进行基础的施工与底板封底之后，再自下而上进行外墙的浇筑。
二、地下结构的施工方法
1.基础的种类与施工方法
（1）桩基桩基是最为常见的建筑基础，如今桩基一般分为混凝土桩与搅拌桩。混凝土桩即采用钢筋混凝土修筑的桩基，其还细分为预制桩与现浇桩。预制桩是在工厂或者桩基坑外部的开
阔场地上用模具浇筑并养护而成。预制桩施工时，先对基底土层进行平整、夯实，然后挖掘埋桩坑。埋桩坑有人工挖掘与机器挖掘等方法，如今多采用机器挖掘，所挖的桩坑要保证垂直度小于0.5%，并将桩坑底部的石子、碎渣等清理干净，用起重设备将预制桩埋入。现浇桩同样挖掘桩坑，但是直接将钢筋网笼降入坑中，将混凝土浇入、振捣，待其凝固则成。显然，现浇桩省去整桩运输成本，要更为廉价，浇筑后也不易出现整桩沉降偏斜，但是也可能由于混凝土凝固收缩产生过大应力而撕裂基底场地。搅拌桩即粉喷桩，分为干喷桩与湿喷桩，其中湿喷桩应用最多。其采用打孔深度5m以上的桩机在基底上钻孔，孔内深层原质土不全部挖出，而将水泥砂浆加压灌入孔中，与孔内土进行搅拌混合，最终凝固而成搅拌桩。搅拌桩施工简单，但是其关键在于所灌入用于搅拌的水泥砂浆的配比。搅拌桩的成桩深度如今越来越大，很多都已经超过15m，因此对于地下水位要细致勘测。（2）地下连续墙的施工地下连续墙是广泛使用的挡土与基础综合地下结构。地下连续墙在基坑挖掘时通常可以作为挡土结构使用，其挖掘采用专门的挖槽机械，在基底挖出连续的窄槽，将钢筋网箱沉降其中，然后进行浇筑。其适用范围很广，从6层以下的低层房屋浅基础到高层深基坑都广泛采用。在深基坑施工中，多采用抓斗式或回转式成槽机，开挖出来的窄深槽侧壁要用泥浆护壁，防止崩落。由于在后期要作为地下室外墙的主墙使用，一般采用防渗混凝土，其防渗关键节点在于各墙的结合点。地下连续墙根据其稳定类型，分为自立式、锚固式、支撑式和角撑式。自立式多为深厚比较小的地下连续墙，其沉降后依然能够依靠重力自稳定；锚固式为在外侧土层侧壁上钻孔拉锚，借其稳定地下连续墙；支撑式类似板墙支护，采用型钢在基坑内部对地下连续墙进行支撑；角撑式主要在场地较小的基坑使用，依靠垂直的地下连续墙交角处的浇筑混凝土构件支撑稳定。
2.基坑支护的种类及施工方法常见的基坑支护种类有很多，其中地下连续墙已经在上文的基础施工中详细描述了，下面主要介绍排桩式、板墙式支护。（1）排桩式支护。排桩式支护，顾名思义，是采用密集的竖直排列的混凝土桩进行侧壁挡土的支护结构。其源自古老的木排桩挡土墙，稳定方式主要依靠外拉锚排桩、与排桩之间的横向连接构件。排桩的外拉锚可以采用侧壁拉锚或者坑外拉锚，排桩之间一般在顶部要浇筑横向的一体式的框架状冠梁，而中部也要浇筑横向的腰梁，这样就能依靠整体抵抗侧壁土压。（2）板墙支护。板墙支护分为混凝土板墙与钢板墙，混凝土板墙为预制混凝土板，钢板墙由于抗剪力性能好，应用越来越多。板墙分块之间以错牙进行连接，并以砂浆或其他材料进行连接密封。板墙内侧要在基底修建型钢支撑，一般采用H型钢、矩形钢管或者圆钢管，横向的钢支撑下必有竖直支撑，竖直支撑与横向支撑之间可以采用高强度螺栓或者焊接连接。
三、新兴的地下结构施工方法
1.逆作法
逆作法被发明应用也已经有很多年了，比较著名的是日本读卖新闻大楼的地下6层结构采用逆作法施工，工期缩短了6个月时间。逆作法之所以能够缩短将近1/3的`施工时间，就是因为其地下结构施工与地面主体施工时同时进行的。先将标高0.00层底板封闭，留下几米直径的出入口，地下开挖以灯光照明，并辅以排风系统。过去，逆作法多数只能采用人工或者小型机械挖掘，驾驶型的较大机械都难以进入。随着工程机械技术的发展，如今，尺寸较小但是功能又较为强大的驾驶式小型挖掘机械已经能够通过封盖的几米的孔洞进入地下作业。逆作法如今也被灵活应用，发展出了全逆作、半逆作和局部逆作。根据不同的施工条件与地下结构设计，能够充分适应多种情况的施工，具有良好的发展前景。
2.永久性支护用作地下结构
过去，支护结构多为临时性结构，在地下结构施工后，尤其是外墙施工后，多数被土方回填掩埋，没有额外的作用。如今，从地下连续墙到密排桩都出现了按照永久性结构标准进行修建，然后直接用作于地下室外墙的永久性支护设计。过去，排桩支护在防渗等要求上往往要求较低，不考虑30年甚至更长时间的使用问题，因此多数要在这些支护内部额外修筑地下室外墙。若作为永久性结构使用，过去关键的问题在于，在基坑横向刚度不足的情况下的基坑施工过程中，这些支护结构就会产生较大的位移，而无法满足作为永久性结构使用的要求。但是，逆作法出现之后，事先封闭的00层楼板及向下逐层施工的楼板或支撑结构就给支护提供了足够的刚度，使其按照永久性结构的标准建造并使用成为了可能。
四、结语
如今，新材料、新方法在建筑工程建设中应用得越来越成熟，国内各大施工单位在长期的项目建设中，引进吸收了西方先进的建筑工程技术的同时，自身也在不断创新。随着近十余年来，国内基础建设与城市建设的飞速发展，国内建设行业积累了许多拥有老道经验与精深技术的工程人员。但是，一二线城市的房地产开发与市政建设逐渐成熟并饱和，三线以下城市依然散布着许多从小施工队发展起来的中小施工企业，这些工程人员缺乏系统专业的理论学习与大工程的经验，在三线城市的项目竞争中处于劣势。不仅国内小企业面临大企业的竞争压迫，随着国内市场与国际市场的双向开放，国内企业走出去的同时，国外企业也想要走进来竞争，愈加白热化的竞争局面下，不断提高自身工程技术水平，研究新方法、应用新技术、降本增质，是唯一的道路。
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