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摘要:随着城市建设的大力发展,地下工程建设越来越多,由此引发的各类工程地质问题也逐渐显现出来,根据城市地下工程的特点,对地下工程开挖引起的工程地质问题进行了分析并提出了预防措施。
关键词:地下工程;工程地质问题;预防
城市地下工程具有现场环境条件复杂、施工难度大、技术要求高、工期长、对环境影响控制要求高等特点,是一项相当复杂的高风险性系统工程。但是,地下工程建设一般都在市区内,在其施工过程中常常会引起周围地层的位移、变形、沉降与塌陷等环境地质效应,对周围地面建筑物及基础、地下早期人防和其他构筑物、公共地下管线和各种地下设施以及城市道路的路基、路面等都可能构成不同程度的危害,已经出现并且孕育诸多工程地质问题。
1地下工程开挖引起的工程地质问题
1.1地面沉降
1.1.1地层初始应力状态的改变引起的地表沉降:地下工程开挖是在存在初始应力场的地层中进行的,开挖引起地层初始应力状态的改变,即二次应力场,它是由地层初始应力场与开挖引起的附加应力场的叠加应力场,对应二次应力场开挖的位移场仅是由开挖引起的附加应力场。地表沉降的主要机理是由开挖面的应力释放,附加应力等引起地层的弹塑性变形。引起初始地应力状态改变的主要原因有:
(1)地下工程开挖引起的附加应力;
(2)地下工程施工对地层的扰动和地层损;
(3)地下水渗流引起的地下水位的变化。
1.1.2土体的固结沉降:地下工程施工引起的地表沉降与时间有关。土体内部含水渗出,体积逐渐减少,这一现象成为土的“固结”。随着土体的固结,土体的压缩变形和强度逐渐增长。因此,土的固结所产生的沉降是城市地下工程施工中最值得注意的问题之一。根据地下工程施工的特点总结固结沉降的主要原因有:
(1)地下水位下降引起的固结沉降;
(2)土体空隙水压力变化,引起土体的固结沉降;
(3)土体扰动后,重新固结后产生沉降;
(4)土体的次固结和流变。
1.2洞室围岩失稳
地下开挖后,洞壁围岩由于失去了原有的岩体的支持而向洞内产生松胀变形,如果变形超过了围岩所能承受的能力,围岩就会被破坏。围岩的变形破坏程度常取决于围岩的应力状态、岩体结构和洞室的断面形状等。洞室开挖使地下原来的应力状态被破坏,围岩应力重分布,产生变形位移。
均质岩土体中应力未达到或未超过其强度以前,在开挖过程中的变形,以弹性变形为主,变形速度快,变量小,瞬时完成,一般不易察觉;当应力达到或超过岩土体强度时,塑性变形十分明显,发生压碎、拉裂或剪破。当岩体强度主要由结构面控制时,与上述情况基本一样,但当结构面组合构成围岩不稳定条件时,岩体除了弹性变形外,塑性变形也比较明显,它表现为围岩分离体(岩块)的相互错动,围岩松动时围岩稳定性降低,为进一步松动创造了条件。
1.3斜坡破坏
斜坡破坏主要发生在山区城市,除直接经济损失外,还可能造成人员伤亡,其原因主要是:由于自然地质作用和工程地质作用引发的,而工程地质作用造成的斜坡破坏较自然地质作用频率大。当然决非任何斜坡破坏都能称为地质灾害,但斜坡破坏确属重大的地质灾害类型之一。
斜坡破坏主要形式为滑坡,其影响因素主要有岩性、构造、地形、地震、降雨及人类活动等。其中,许多山体滑坡现象是由地下工程活动引发的,即主要是由于地下工程的开挖或采掘影响到了上部的山体,使岩体开裂,地面倾斜,并在一定条件的配合下,导致山体失稳形成滑坡。在隧道建设中,滑坡现象主要发生在浅埋、偏压及进出口等地段,其危害常常比较严重。为评价斜坡岩土的稳定性,预防斜坡破坏导致的地质灾害,认识引起斜坡破坏的内在原因与外部条件,掌握其运动发展规律显得非常重要,尤其是当前在城市这个人类经济活动的密集区,斜坡破坏造成的经济损失和人员伤亡都是巨大的,都是由于工程活动不合理造成的。
1.4地下水污染
在城市环境地质中地下水的不良作用主要表现为地下水的侵蚀。地下水的不良作用和地下水污染主要由人为引起。随着经济持续稳定发展,人类活动加剧,对地下水的污染越来越严重,主要表现为:多数城市垃圾随意堆放;工业废水和废液不经处理或初步处理后任意排放。首先污染地表水,经地表水补给地下水或渗入地下水,再污染地下水,使地下水具有侵蚀性,对城市的建筑物基础及地下工程不断侵蚀破坏。
2防治措施
2.1开展详尽的工程地质勘察
工程地质勘察资料是地下工程施工的重要依据,通过详细的工程地质勘察,为设计施工提供需要的参数和指标,确定合理的开挖方案、开挖步骤,如果地下工程建设所涉及勘察资料不详细、不准确,势必给支护工程带来事故隐患。
2.2做好开挖方案的优化选择
地下工程的开挖方法很多,以基坑工程为例,有分层全开挖、中心岛式开挖等等。开挖顺序不同,引起的位移不同,中心岛法的开挖顺序就比从一个方向按顺序向另一个方向的开挖方法,对基底隆起和桩后地面沉降有一定程度地减少。因此,基坑开挖时应做好开挖方案的优化选择。
2.3实行科学的降水设计
水是影响基坑工程稳定的重要因素之一,从实际统计资料来看,约有70%的基坑事故与地下水有关,因此,地下工程建设中应特别注意地下水的影响。地下工程建设绝大多数都需要进行人工降低地下水。要降低地下水位,就要合理地选择降水方法,在此基础上进行人工降水的方案设计,以及进行降水方案的水位预测,通过预测进行降水方案的优化,从而达到最佳的降水方案。
2.4做好现场监测,开展信息化施工技术
地下工程是土体与围护结构体相互共同作用的一个动态变化的复杂系统,仅依靠理论分析和经验估计是难以把握在复杂的开挖和降雨等条件下支护结构与土体的变形破坏,也难以完成可靠而经济的开挖设计。通过施工时对整个工程进行系统的监测,可以了解变化的态势,利用监测信息的反馈分析,就能较好地预测系统的变化趋势。当出现险情预兆时,可做出预警,及时采取措施,保证施工和环境的安全;当安全储备过大时,可及时修改设计,削减围护措施。
2.5积极采用新技术、新方法
工程实践证明,采用基坑内降水、坑内侧土体加固(化学灌浆、石灰桩加固等)、及时支撑并预加轴力、增加挡墙的入土深度、墙外地层中筑帷幕、坑内降水坑外注水、分步开挖、逆作法施工、信息反馈施工法的采用等,对改善基坑变形、提高其稳定性有重要意义。计算机技术方法应广泛地应用到地下工程建设中,如进行数据分析与计算、计算机制图、计算机辅助深基坑设计、信息施工与管理等领域具有十分广阔的前景。
岩爆是深埋地下工程施工过程中常见的动力破坏现象,它是由于岩石积聚的应变能大于岩石破坏所消耗的能量时,多余的能量导致岩石碎片从岩体中剥离、崩出。强烈的岩爆常常带来灾难性的后果,如人员伤亡、施工设备毁损甚至地下工程报废等等。针对这一问题,很多学者根据现场调查及室内模型试验对岩爆的发生机理、预测方法、及控制手段等方面做了大量的工作[1-9]。但由于岩石固有的一些特性如各相异性、不均匀性,许多研究成果仅限于某些方面的事后验证,没有形成统一的认识。因此岩爆问题的研究还远没有形成系统的研究成果。
本文简要介绍了国内外目前在岩爆的数学描述、发生条件以及预测方面进行的工作,旨在为相关的研究工作提供借鉴。
2.岩爆的数学描述
在分析岩爆发生机制时,人们注意到,地下洞室岩爆是岩体由于几何及力的边界条件发生变化导致岩石材料力学性质发生改变,从而导致岩体突然失稳。这种失稳是一种突变现象,它具有多个平衡位置、突跳、滞后、发散和不可达等特点。应用现代数学中的突变理论可以对此过程进行较好的描述,例如初等突变理论中的尖点突变模型[10,11]。
尖点突变模型的标准势函数为[12]:
(1)
式中,为势函数,为状态变量,为控制变量。
令,可以确定其平衡位置,如下式。
(2)
方程实根的数目由判别式决定。
根据突变理论,为稳定的平衡,为不稳定平衡,为两者间的转折点。同时,在状态-控制变量空间中,曲面M:称为平衡曲面,参数空间曲面B:称为分叉集,如图1所示。在平衡曲面的上、中、下三叶分别代表可能的三个平衡位置,其中上下叶为稳定平衡,中叶为不稳定平衡。
图1尖点突变模型[12]
用尖点突变模型可以对岩爆现象进行解释。设为表征洞室稳定状态的变量,为影响洞室稳定性的变量,在图1中可以观察到不同的路径上洞室的稳定状态发生的变化。
路径始终处于上叶,在该路径上洞室一直处于稳定的平衡状态。虽然该路径上洞室也有可能进入破坏状态,但这种破坏是一个连续的过程,如围岩较软,其单轴抗压强度较低,高地应力区的应力值超过了岩石的长期强度,洞室出现加速蠕变直至破坏的一种流变过程,而不是突然失稳。路径开始处于稳定平衡的上叶,当到达上叶与中叶的皱折时,系统由稳定向非稳定过渡。此时若围岩受到轻微的扰动,如爆破振动导致控制变量发生微小变化,路径继续往前时,洞室的状态不可能进入中叶,因为中叶是不稳定的亦即不可能达到的状态,洞室控制变量经过调整,其状态直接跳跃到下叶,发生岩爆,洞室失稳。该路径下洞室的状态的不连续变化称之为突变。
由于岩爆与围岩的储存和释放的能量有关,因此一般从能量角度对洞室和围岩组成的系统进行定量分析。
文献[10]根据最小位能原理建立圆形洞室的尖点突变模型并定量地研究了岩爆的发生过程,得出了岩爆发生时系统必须满足的条件。
假设外力作用在圆形洞室外的无限远处,在围岩应力作用下,围岩分为弹性区和软化区,相应的应变能分别为e和s。
(3)
(4)
总应变能:
(5)
系统的势能由应变能和外力功组成,外力作用点在无限远处,该处位移为零,故外力势能为零,。
当势能取极值时,系统处于平衡位置即,或
(6)
将(6)式变换成(2)相同的形式:(7)
(8)
(9)
各符号的意义见文献[10]。
为围岩弹性区广义刚度与软化区广义刚度绝对值之比。
发生岩爆时,系统处于非稳定平衡状态,此时,得。
由(8)可知,若,则。根据的定义,发生岩爆时弹性区广义刚度小于软化区广义刚度。广义刚度不仅与岩石参数,,而且与外荷载有关。由于该条件是在发生岩爆的前提下得出的,故称为围岩发生岩爆的必要条件。
3.与岩爆事件相关的几个因素
岩爆的发生与很多因素有关,一般分为以岩性为主的内因条件和以围岩应力、结构及施工荷载为主的外因条件。
3.1岩性因素
岩爆是由于围岩储存的弹性应变能大于岩石破碎所消耗的能量,引发岩石碎片从岩壁突然飞崩出来。因此,发生岩爆的围岩必然有较高的储存弹性应变能的能力。一般来讲,坚硬、完整的岩体,其储存应变能的能力高,发生岩爆的倾向性也高。
判断岩石发生岩爆的倾向性大小可以通过多种指标测试,目前较常用的指标有岩石的脆性系数,弹性变形能指数,岩石冲击能指标。
人们很早就注意到岩爆与岩石脆性有很大的关系,岩石的脆性越大,岩爆的倾向越高。现代细观力学通过室内试验及现场采样的断口扫描电镜分析[1,2],也证明了这种关系。文献[2]研究发现,岩爆是一渐进破坏过程:劈裂成板剪断成块片、块弹射,在这个过程中,最基本的现象就是岩体脆性断裂破坏。从这个意义上讲,可以认为岩爆与岩石的脆性破裂有关。
岩石的破裂是岩石内部微裂纹产生、发展的宏观结果。脆性破裂是指岩石破裂之前末出现任何明显永久变形的破裂形态。由于岩石结构的复杂性(非均质、不连续),因此宏观破裂之前的岩石形态决不是纯弹性的,故脆性破裂概念指的是那种在很小(与弹性应变相比)的非弹性应变之后发生的破坏。岩石的单轴和三轴压缩试验均可以看出,脆性大的岩石峰值后很快发生宏观破坏,相对来讲破坏消耗的能量较少。
由岩爆的破坏过程可知,岩石的脆性破坏是岩爆发生的必不可少的先决条件之一,因此岩爆倾向性指数在很大程度上取决于岩石的脆性。
岩石的脆性系数用下式表示:
文献[14]建议根据下式计算岩石的脆性系数,并划分岩石的岩爆倾向:
式中为调节参数,一般取0.1,、分别为岩石单轴抗压、抗拉强度(),、分别为单轴压缩条件下峰值前后的应变。
无岩爆;轻微岩爆;严重岩爆。
弹性变形能系数是通过岩石单轴压缩试验得出的结果。当轴向荷载时,卸载,求出卸载过程中试样所释放的弹性变形能及岩石发生塑性变形和微破坏所消耗的能量,如图2。两者的比值称为弹性变形能指数。根据KwasnieskiM1994年研究结果[15],越大,发生岩爆的强度越高。以下是根据煤岩试验得出的指标:
当时,无岩爆;
当时,弱到中等程度岩爆;
当时,强岩爆。
图2岩石的加载卸载曲线[15]
岩石的冲击能指标是指岩石在单轴压缩的应力应变全过程曲线中,以应力峰值为界的左右部分曲线与应变坐标所围成的面积,亦即岩石加载过程中所吸收的能量与破坏过程中所消耗的能量,,如图3
图3应力应变全过程曲线
冲击能指标旨在建立岩石在破裂过程中释放的能量与消耗能量的关系,当时,认为该岩石有发生岩爆的倾向。实际上,该指标仅对坚硬的岩石才有意义,如前所述,中包含岩石发生塑性变形和微破坏所消耗的能量,而不是峰值后区岩石破裂所释放的能量。对坚硬岩石才几乎等于岩石中储存的弹性应变能。因此,该指标在预测岩石的岩爆倾向时较弹性变形能系数方法偏保守。文献[9]建议在中减去岩石加载过程中所消耗的能量,即取卸载曲线下的面积代替加载曲线下的面积,见图3,用该方法确定的冲击能指标的更能反应岩石的岩爆倾向。
除了上述三种关系外,有些学者还提出其它方法确定岩石的岩爆倾向,如松弛试验法,能量比及动态法等等,并建立了相应的判别准则,这些方法在一定程度上预测岩石岩爆的倾向。
3.2岩爆发生的应力条件
在有岩爆倾向的岩体中进行地下工程施工时,高的地应力使岩体聚集较高的应变能,在满足一定的条件时导致岩爆的发生。根据国内一些工程统计,地应力场中最大主应力与单轴抗压强度满足以下关系时有可能发生岩爆[14]:
地下工程施工过程中,开挖卸载使围岩应力重新分布,和按一定的比例同步上升,洞壁上,岩爆在和上升的过程中发生[6]。此时控制洞室稳定的主导因素为洞室的切向应力,据文献[4]的研究结果,切向应力与岩石单轴抗压强度间满足以下关系时有可能发生岩爆:
3.3工程地质与水文地质因素
由于围岩是一个复杂的结构体,其结构面对地下工程的稳定性将产生严重的影响。就岩爆而言,岩体的结构及结构上的各相异性对岩爆起控制作用,表现为不同结构面的岩体其储能和释放能量的差异很大,文献[3]称之为岩体的“岩爆的结构效应”。当主节理与最大主应力夹角为时,储存与释放的能量较小,常产生剪切破坏,而不产生岩爆;时,储能能力越强,产生剧烈岩爆;或大于时,由于能量被结构面本身的永久变形所消耗,储存下来的弹性能量较少,即使产生岩爆,强度不高。
岩爆的发生与围岩的水文地质情况也有关。相同岩性及构造的围岩,干燥的围岩较存在裂隙水的围岩更容易发生岩爆。这是因为结构面中的裂隙水使岩石的破裂强度降低,其储存与释放能量的能力比围岩处于干燥环境下的能力低。
另外,岩爆还与地下空间的剖面形状,施工顺序,支护方式及爆破、地震有关,这些因素表现为影响围岩的应力分布,或是当围岩处于临界平衡时,动力扰动使围岩失稳。
4.岩爆的预测预报
以上分析可知,岩爆的影响因素很多。虽然各判别准则都是建立在室内试验或现场调查的基础上,但仅凭一两个岩石指标就对岩体岩爆进行准确预测很不现实。因此,在预测岩爆时有必要全面综合考虑这些因素。
众所周知,岩体是一种多相不连续介质,其工程力学行为及变形和破坏机制在主客观两方面的相当程度上都是随机的,模糊的,也就是不确定的,且更由于获取信息与数据等方面限制和不完全,不充分,它又是不确知的,因此通过经典的力学方法对其描述往往不完备[17],对于岩爆尤其如此。冯夏庭教授开创的智能岩石力学在岩爆预测方面独树一帜,它撇开数学力学对岩体的精确描述,通过专家经验及工程实例,建立输出模式到输出模式的非线性映射,再通过网络推理待识别岩爆发生的可能性及烈度。该方法综合考虑了各方面的因素,如岩石的性质、岩体结构、洞室结构、开挖和支护方式等等,是其它方法无法比拟的。采用智能岩石力学方法开发的综合智能系统成功地预测了南非金矿中的一些岩爆事件[16,17]。
根据对一些岩爆事件的统计,岩爆一般发生在洞室开挖后几小时到几十小时,因此洞室开挖过程中的岩爆监测预报对保证施工安全有重要的意义。
从岩爆发生的机制可知,岩爆发生的过程实际上是围岩应变能释放、应力重新分布的过程,可以通过对洞室的微地震事件(或声发射)的监测来反映能量释放过程[18,19]。然而现场监测表明,微地震事件的频度与岩爆事件并不存在对应的关系。文献[20]发现,地下洞室开挖过程中的微地震事件的位置分布具有分形特征,其分形维数与能量释放率间存在某种关系。用分形几何对岩爆描述为:岩爆实际上等效于岩体内破裂的一个分形集聚,这个破裂的分形集聚所需能量耗散随分形维数的减少而按指数率增加,即:
如果将其监测结果采用分形几何进行处理,可以较准确地预报岩爆事件。
5.结语
现有的研究结果表明,岩爆的产生过程是一个突变过程,可以通过尖点突变模型进行解释;岩爆产生的最主要因素包括岩石性质,围岩应力状态,水文与工程地质条件等;地下工程岩爆预测必须综合考虑各种相关因素。
随着能源地下储存、核废料深埋处理、深部矿产资源开采及高地应力地区的隧道建设等大量地下工程建设的发展,岩爆问题成为人们成为目前岩石力学研究的焦点问题之一。深入分析岩爆发生机理、条件、提出岩爆的预测和控制方法对于确保工程安全具有非常重要的意义。
参考文献
1.张梅英,李廷芥等.岩爆形成机理的细观力学实验分析[J].内蒙古工业大学学报,16(3)112-117.
2.谭以安.岩爆岩石断口扫描电镜分析及岩爆渐进破坏过程[J].电子显微镜学报,1989年第2期,41-48
3.谭以安.岩爆特征及岩体结构效应[J].中国科学B辑,1991年9月第9期,985-991
4.王文星,潘长良.现场岩爆发生条件探讨[J].西部探矿工程,2002,74(1),54-56.
5.唐礼忠,王文星.一种新的岩爆倾向性指标[J].岩石力学与工程学报,2002,21(6),874-878.
6.许东俊,章光等.岩爆的应力状态研究[J].岩石力学与工程学报,2000,19(2)167-172.
7.李长洪,蔡美峰等.岩石全应力-应变曲线及其与岩爆的关系[J].北京科技大学学报,1999,21(6),513-515.
8.冯涛,王文星,潘长良.岩石应力松弛试验及两类岩爆研究[J].湘潭矿业学院学报,2000,15(1)27-31.
9.唐宝庆,曹平.引起岩爆因素的探讨[J].江西有色金属,1995,9(4),4-8.
10.潘一山,章梦涛,李国臻.洞室岩爆的尖角突变模型[J].应用数学和力学,1994,15(10),893-900.
11.费鸿禄,徐小荷,唐春安.地下洞室岩爆突变理论研究[J].煤炭学报,1995,20(1),29-33.
12.钱伟长主编,非线性力学的新发展-稳定性分叉突变混沌[M].华中理工大学出版社,1988年.
13.冯涛,谢学斌等.岩石脆性及描述岩爆倾向的脆性系数[J].矿冶工程,2000,20(4),18-19.
14.陶振宇,潘别桐著.岩石力学原理与方法[M].中国地质大学出版社,1991年.
15.J.A.Wang,prehensivepredictionofrockburstbasedonanalysisofstrainenergyinrocks[J].TunnelingandundergroundSpaceTechnology,16(2001)49-57
16.冯夏庭.地下洞室岩爆预报的自适应模式识别方法[J].东北大学学报,1994,15(5),471-475.
17.冯夏庭著.智能岩石力学[M].科学出版社,1999年.
18.C.Srinivasan,S.K.Arora,R.K.Yaji.Useofminingandseismologicalparametersaspremonitoryofrockburst[J].Int.J.RockMech.Sci.Vol.34,No.6.pp1001-1008,1997
1防水设计的新理念
近几年来,随着新材料的推广应用和技术进步,促使我们以全新的角度对原有建筑工程地下混凝土防水体系的设计理念,以及技术特性和优、缺点进行了总体分析和研究,指出了传统防水体系设计方面存在的一些误区和缺陷,并打破传统的“一刚一柔”的保守防水理念,提出了以“刚性为主,柔性为辅”的防水结构体系设计的新理念[1]。新设计理念根据目前防水新材料、新技术方面的应用效果和实践经验,提出了注重结构刚性自防水的防水结构体系设计新观点、新方案,并指出地下混凝土自身防水是解决问题的关键,并根据防水等级和设计要求,辅以与混凝土基层具有粘结牢固、且不会引起防水层层间窜水的、刚性或刚柔型的防水涂层相结合的防水结构体系设计方案,放弃使用各类改性沥青基和橡胶类防水卷材做外防水层的传统设计方案。
2防水机理和解决方案
2.1混凝土刚性防水体系的防水机理
主要是通过封闭混凝土中水泥砂浆内部的毛细孔和孔洞缺陷等连通的孔隙结构,来达到防水的目的。根据所用材料不同,封闭微孔的方式也不同。其一,利用混凝土外加剂(如防水剂及水泥基渗透结晶性防水材料中的活性化学物质)在水的作用下,与未水化水泥颗粒所形成的不溶于水的凝胶体,来填充混凝土内部的孔隙结构或微裂缝。其二,利用外加剂(如膨胀剂)或膨胀水泥中的无机膨胀结晶组分,填充水泥石水化硬化初期的孔隙结构,提高了混凝土内部的密实度,堵塞透水通道。其三,利用水性高分子聚合物渗透和填充到水泥石的孔隙结构中(如聚合物混凝土和聚合物水泥防水砂浆、聚合物乳液防水涂料和聚合物水泥防水涂料),直接封闭透水通道。
2.2刚性防水材料的特点和种类
刚性防水材料主要是指将防水材料掺入混凝土和水泥砂浆中,或将其配成浆料涂刷(抹)或渗透于混凝土或水泥砂浆表面,与其共同组成刚性自防水结构体系的材料。它们主要包括:(1)混凝土、砂浆的外加剂(如:各种混凝土、砂浆防水剂、膨胀剂、引气剂和减水剂等)。注:完全刚性。(2)水性高分子聚合物树脂(如:改性乙烯—醋酸乙烯乳液EVA、丙烯酸酯乳液、水性聚氨酯和环氧树脂、可分散乳胶粉、有机硅橡胶等)。注:刚柔可调。(3)水泥基防水材料(如防水宝、确保时和水不漏等)。注:完全刚性。(4)水泥基渗透结晶型防水材料,简称CCCW。注:完全刚性,并有自修复混凝土微裂缝的功能。
2.3混凝土刚性防水体系的优缺点
(1)优点:在混凝土或水泥砂浆内部形成了自身整体的防水能力,从微观结构上看,处处都形成可靠的防水屏障。(2)缺点:不能适应应力变形所引起的混凝土或水泥砂浆裂缝的发生。但该体系发生裂缝引起渗漏时,要进行修复是非常简单的,且费用也较低。对该体系通常采取综合堵漏的处理方法,作为出现渗漏的补充防范手段。
2.4解决方案及说明
当前最简单和最省钱的解决方案,就是在设计时不使用(或淘汰)沥青基或橡胶类防水卷材做地下混凝土的外防水层,而只使用普通硅酸盐水泥和混凝土复合防水剂,来配制高质量的自防水混凝土作为防水设防,必要时辅以聚合物水泥(乳液)防水涂料或水泥基渗透结晶型防水材料做补充,以提高系统的防水等级。说明一:为什么要淘汰防水卷材众所周知,传统的地下混凝土工程的防水设计,一般要将防水卷材做在混凝土底板的垫层上面,形成一层膜防水层,再将混凝土结构底板浇筑在防水层之上,这种设计方案已经延续了几十年,很少有人提出异议。但实践证明,在工程的实际使用中,这层防水卷材是不可能承受结构混凝土底板与混凝土垫层之间的压应力的,此时防水卷材被建筑物上部重量传递下来的力完全挤压破坏了,早已失去整体防水层的作用了。因此,地下混凝土工程的防水设计只能采用刚性防水为主的防水结构体系的设计方案,所以做好混凝土自身的防水才是关键所在。说明二:为什么要用混凝土防水剂。因为防水剂在混凝土中与未水化的水泥颗粒反应产生的是微膨胀不溶于水的凝胶体,其防水效果是持久可靠的。而有些工程上使用的膨胀剂所产生的是相对不稳定的矿物结晶体,仅有短期效果,而且应用条件也是有限的,用其做混凝土防水是错误的,效果较差风险很大,尤其是在混凝土的耐久性方面是十分不利的[2]。因此,在设计自防水混凝土时应优先考虑使用混凝土防水剂而非膨胀剂。说明三:防水设计规范的限制规范规定对地下工程的防水设计,除了必须有自防水混凝土这道防水措施之外,还要有附加外防水层的设计要求,而且强调要做到刚柔相济,这就是传统设计的“一刚一柔”的防水设计理念。在现实中,由于往往不太重视对自防水混凝土的设计和施工要求,而所做的柔性防水层又出了上述差错,这就是我们现在地下工程渗漏问题严重的根源所在。综上所述,地下混凝土防水工程要做好自防水混凝土是关键,而自防水混凝土的关键是选用何种混凝土外加剂。
3推荐选用的首选设计方案
目前,解决自防水混凝土的设计方案有如下几种:(1)采用复合防水剂配制自防水混凝土的方案。通常是将混凝土防水剂与一些高效减水剂或泵送剂复合使用,替代膨胀剂和其他减水剂的方案。目前工程应用效果比较好的是混凝土防水复合液(如北京大胡子商标的产品),在全国和山东省已有众多工程应用,效果良好。(2)是用水泥基渗透结晶型防水材料。如中核公司的2000或加拿大进口的XYPEX(赛柏斯)等,掺入混凝土或在其表面涂刷使用,使其活性成分激发混凝土中的水泥颗粒,形成新的凝胶物质封闭混凝土内部的微孔结构,达到防水目的。但此方案有时因材料价格较贵,防水费用相对较高。(3)选用与混凝土粘结力好、不会引起结合(粘接)层间窜水的刚柔性或刚性(如聚合物水泥(乳液)防水涂料和聚合物水泥防水砂浆等)防水材料,涂(抹)敷在混凝土表面,起到防水层的作用。这些材料可以与基层混凝土结合牢固,甚至可以渗透到混凝土的表层内部,但对混凝土基层的整体性能要求较高,一般可以作为附加的辅助防水措施使用。上述做法的共同优势都是防水材料与混凝土基层结合形成一个整体的防水机制,即使防水系统个别部位(如结构因温度或受力变形引起的开裂等)破坏致使渗漏发生,也不会引起像柔性卷材防水系统那样发生大面积渗漏,而且堵漏和维修操作简便,费用也较低。因此,我们建议应从设计着手,直接采用第一种方案,即用复合防水剂及其设计方案,在混凝土施工时就配制优质的自防水混凝土,做好混凝土自身的刚性防水体系。如设计有需求时,再辅以第二或第三种方案中涂层的一种,以提高地下混凝土的防水等级和可靠性。这样做的优势是只稍微增加或基本不增加现浇自防水混凝土的成本,并节省了原设计防水卷材的费用,或者将其换成了更可靠的防水涂层材料,而且施工技术和条件比防水卷材要求低、速度快、质量好、综合造价低、后期维护费用少,建设方比较容易接受。
4要注意或应避免发生的问题
(1)地下混凝土工程发生渗漏的现象多种多样,情况也比较复杂。在制定处理方案时,应仔细分析,判明原因,再对症处理。尤其是对底板和侧墙的裂缝处理应十分谨慎,不要轻易使用水性聚氨酯等有机聚合物的压力灌浆材料堵漏。应查看裂缝的位置与受力关系,尽可能选用水泥基渗透结晶型防水材料进行堵漏和防水处理,使修复后的混凝土能通过自愈形成同类材料的结构整体,不要留下结构方面的隐患。(2)对于地下混凝土防水设计方案中,在自防水混凝土表面设计选用聚合物水泥(乳液)防水涂料做防水附加层时,此时该附加层一般可以设计做在混凝土的背水面上[3],这样施工简便,不影响工期,费用也较低。若地下水对混凝土有腐蚀性时,再做在迎水面上,以保护混凝土不受侵蚀。
5结束语
1)基坑支护。由于雨污排水管的间隔比较小,为有效降低施工成本价,雨污可共用基坑、开挖管坑的深度应控制在2m~9m之内,并且基坑应用密排拉深钢板桩进行支护。支顶横撑可用30号槽钢支撑,通常横撑程度应比未打紧之前的空间略长2cm~6cm,从而使打入后的支撑压紧。如果横撑的长度相对较短,那么可以在其中一端或两端添加木块垫楔然后再打紧,并使用钉子将垫木和横撑钉牢。支撑中所用的铁撑和横挡板,应在回填土接近之后再拆除。若填土和地面平齐或者距地面小于1m,并且填土达到要求的密实程度时,便可进行拔桩,拔桩钢板需应用拔两块留两块或间隔拔的方式,需尤其注意,在施工当中,不可以擅自拔掉某一段内的板桩,这将造成非常严重的后果,甚至会影响整体施工的进度以及周边市政工程的正常运行。
2)基坑处理。
a.动工前需要求管线部门提供准确的地下管线位置及标高,施工中,首先沿钢板桩位开挖1m见方的探坑。在经过复测,确认无误后再进行基坑开挖,若在此过程中发现与原定计划有出入应与相关部门联系,在处理完毕后方可动工。
b.开挖之前,按照地下管线实际分布情况来确定将要采用何种挖土方案。在保证地下管线绝对安全的情况下,应以机械挖土为主要方式,人力挖土与之配合。经过详细的讨论与研究,基坑开挖工作应在以下几个方面努力:第一,开挖方向必须注意。多数情况下,基坑开挖方向应该是从下游不断的向上游进行推进式挖掘。第二,应对施工现场的各项情况有所了解,包括管线情况、沟槽断面、开挖顺序等等,便于后续施工指导和施工进度的提升。第三,开挖工作的管理需要全程指挥,每一段工作完毕后,都要进行相应的检查工作,避免留下严重的安全隐患。此外,基坑开挖主要为分段进行,产生的废土随挖随运走,可回填的土方在下一开挖段。
c.确保槽底土不被破坏或扰动,在使用机械挖土时,为避免超挖,在挖到标高前20cm~30cm时,应采用人力进行挖土,之后再检查其平整度。在完成基坑开挖后,应及时进行检查和验收工作,其中项目检查主要包括基底土质、开挖断面、开挖标高以及轴线位移等等。在检查合格之后方可施工下一道工序。
3)基础施工。除了上述的几项工作之外,基础施工在整个市政工程中,是一项决定性较强的工作,绝对不可以出现任何问题或者是细节上的纰漏。根据相关要求和法定标准,基础施工需在以下几个方面达到较高的指标:第一,测量中心轴线以及标高,都要精确化进行,放出基础边线的同时,要考虑到其他工作上的配合,节省施工时间。第二,铺筑碎石沙基的过程中应坚持“边铺边检查”原则,发现铺筑问题及时处理,防止问题埋藏。另外,在施工过程中,还应该通过振动器完成压实工作,进一步提高铺筑的质量。第三,基础碎石的垫层密实度要达到较高的水准,平基面高程以及纵坡应达到固有的设计标准,甚至是超出标准。此外,基础面也应严格按照所设计的纵坡取面来找平。
4)UPVC管道安装。管道安装工作属于细节部分,虽然体积较大的管道在安装过程中,往往借助于机械设备,但安装地点和安装方式以及安装密度都要经过详细的计算后才能实施。本文认为,为了能够保证管道安装的有效性,可使用纤维绳双点吊装的方式来进行。UPVC管道应用厂家配制的热熔焊接设备完成电热熔焊,把管材加热并使之熔化。管道应等到接口固化之后才可挪动,期间应始终保持接口处于正确位置。连接管道时应使用合适的辅助设备,并且管材应使用吊力将其脱离地面,以此降低管材和地面之间的摩擦力,进而减少安装力。
5)连接检查井和UPVC管材。应使用中介层法来连接检查井和管材。具体流程为:在井壁和管材连接位置的外层表面应用聚氯乙烯作为粘结剂,之后联合粗砂做成高强度的中阶层,这种方法的优势在于,不仅可以提高施工安全度,同时避免了不必要的问题出现。值得注意的是,上述工作完成之后,还应该将水泥砂浆砌入井壁的内部。在做中介层时,首先用毛刷将管壁清理彻底,再均匀涂抹一层聚氯乙烯粘结剂,然后在其上方撒一层干燥粗砂,固化时间控制在10min~20min内。当管道处于地下水位相对较高或者位于软土地基时,应先使用0.5m~0.8m的短管进行连接,再在其后方连接一根2m的短管,然后和上下游标长的管材连接。
6)回填。管坑两端应根据实际要求来分层回填,每层回填的高度应控制在15cm~20cm之间,并且回填时两侧需同时进行,避免管道出现位移的情况,然后在使用机械或人工进行夯实。管顶以上的回填土,应分层夯实,且每层厚度为30cm,最终应将密实度控制在允许的范围之内。在回填时应确保槽内始终无积水。对于UPVC而言,其管底到管顶上部70cm宜回填碎石砂。
2结语
1公路工程工地中心试验室建立
工地中心试验室是通过招标的独立的第三方检测个体,检测单位必须是综合乙级或者综合甲级试验室才能参加招标,试验室的建设和仪器设备的要求都是按招标的要求设立,有充足的财力支持和高标准的要求,管的面广试验频率高,仪器设备的利用率高,对工程试验数据和工程质量的管理更加有效。
1.1人员配备中心试验室在人员配备上应满足工程施工需要,结合施工现场情况,分内业和现场检测。
1.2试验检测设备及管理(1)工地中心试验室根据授权试验检测项目需要建设试验检测用房,主要包括力学室、水泥室、混凝土室、集料室、土工室、化学室现场检测室、样品室等,各室面积均不得小于20平方米。试验室的用房满足通风、采光条件良好,供电、排水必须到位,基础稳固、操作空间充足。化学室置通风装置,注意用电安全,规范危险品管理、废渣废液处理,以保证试验人员的身体健康。(2)试验检测设备是试验室的硬件,是开展试验工作的物质基础。设备的使用状况及准确度、精度直接影响试验工作的质量,所以应重视设备运转的可信度。设备管理必须完成以下几点工作:①建立设备台帐;卡记录设备性能、随机配件、精度等;②建立岗位责任制。各分室设备分别由专人管理和使用,对设备的保养、维修、使用及试验室的安全负责,正常使用后必须进行简单养护并定期进行保养;③建立设备检定/校准制度,确保试验数据准确无误。使用中的试验设备必须进行定期或不定期的计量检定/校准,设备检定/校准必须委托具有相应检定、校准参数资格的计量检定机构承担。确保试验检测设备满足要求;④建立使用维修登记台账。每个人员使用的设备必须登记使用日期、试验内容、设备状况、故障情况等。只有执行严谨的制度才能将工作开展得井井有条。
1.3试验资料(1)试验检测数据与实际不相符,有限的试验人员来完成那么多现场工作,每天现场压实度以及含水率试验,人员太少是难以完成的,这样与实际相差很大,严重不相符。(2)试验检测台账,部分原始记录不完善。检测报告信息不完整,结论不完善。
2公路工程工地中心试验室与工地试验比较
(1)现有工地试验人员配备比较少,中心试验室工程检测模式下,检测工作由独立的工地中心试验室来完成,试验室中心人员配备齐全,可以同时开展与多个施工单位的试验检测工作,管理面广且分工合作便于精细化管理,对试验检测工作更有利。(2)试验质量检测不同于工程的管理,它具有一定的标准要求和数据的精度要求,是认定工程质量合格与否的主要依据,中心试验室检测制度的实施可以提高工程的质量,使工程质量的管理更加科学化、标准化和专业化其优越性主要表现在:①一个工地中心试验室可以替代原来的两个至四个驻地试验室,工地中心试验室的试验工作量大面广,有利于统一标准和精度,对工程质量的试验检测管理更有利,可以很好地发挥试验人员的能力,同时使社会试验室的资源能够得到有效的利用;②工地中心试验室对试验的数据处理更加专业和精细,受其他因素干扰小,而驻地试验工作从人员和工作环境受干扰的因素较多,试验中心只对试验结果负责并且对质量检测的结果、质量的趋势提出结论性的报告。供监理工程师对工程进行抉择。
3试验室工作职责
(1)公路工程工地中心试验室的定位:作为业主独立招标的第三方试验检测机构,属工地试验室范畴,负责工地试验检测工作,其工作内容为按业主或监理提出的试验要求(即试验检测通知单)现场取样、试验检测直至出具试验报告并根据试验报告并提出建议的全过程。试验检测的项目、内容、频率由监理单位的试验检测通知单确定,监理试验人员可对试验全过程进行旁站,并对试验结果进行确认。中心试验室受业主委托负责本项目试验检测工作。(2)工地中心试验室临时资质报批市级交通质监站备案,备案审批合格后方可开展检测工作。(3)母体试验室对中心试验室进行监督管理、中心试验室各项规章制度和管理办法以及检测周期时效表等内容须以《试验检测实施细则》形式完整实施。(4)试验监理工程师可对中心试验室试验检测全过程进行旁站,对中心试验室所做其试验结果签字确认。(5)施工现场抽检频率由试验监理工程师按照招标文件的有关规定进行严格控制,对于超出常规试验的检测项目和频率,须经业主同意委托第三方具有资质检测单位进行检测试验。(6)中心试验室经业主授权进行以下工作:①按频率对施工单位所有试验进行检测;②完成业主对承包人进行检测的项目;③参与复核交工验收质量评定资料;④提出满足施工质量控制需要的试验检测方案;
4结束语
武烈河沿岸及山间沟谷地段主要为第四系松散孔隙潜水及基岩表层风化裂隙潜水,孔隙潜水主要赋存于第四系全新统地层下部的砂砾石中。武烈河Ⅰ级阶地,地下水水位埋深3.2~5.1m,含水层厚度为6.0~8.0m,地下水水位一般年变幅1.5~2.5m。山间沟谷的含水层主要为圆砾层,地下水稳定水位埋深0.9~8.5m,地下水年变幅1.5~2.0m。水质分析结果表明,该区地下水为HCO3--SO32--Ca2+型弱碱性微硬淡水,pH值为7.1~7.4,属二类地质状况,地下的砼结构和钢砼混合结构可能会受到地下水的微弱腐蚀。该河区的二级阶地、缓坡、暴露的山脊部分几乎没有地下水,所以区中的地下水大都由降水产生,和武烈河、滦河的水位也有着很大的关系,一般通过地下径流排出。
二、岩土工程中地下水引起的危害及预防措施
开展岩土工程的施工时,地下水的不良影响主要体现在地下水位的变动和地下水的运动引起的压力,但这两者会导致地下的土层结构发生改变,进而使土质疏松、软化,最终使大量地下水层流失,产生管涌、基坑突涌等事故。
1地下水位变化引起的危害
(1)导致地下水位上升的因素多种多样
一般有地质状况、环境状况和人类活动等,例如:岩土层状况、岩石性质、降水多少、温度和具体操作等。这些因素可能都会使地下水位上升。该现象导致的不利后果有:地下土体质量的降低,建筑物所受到的腐蚀作用增大;岩土体可能出现位移、崩塌等情况;一些岩土体的自然结构、硬度等也会被破坏;还可能会使该地区的土壤出现饱和液化、流砂、管涌等现象;由于渗透作用的提高,还可能会影响建筑基础的稳定性。
(2)地下水位下降多半是人为因素所致
如地下水被大量抽取、修建水库截流,导致下游地下水补给不足等。地下水位下降趋势较大时,会引起地裂、地面沉降、地面塌陷等地质灾害,还可能产生水源匮乏、水体污染,地表植物无法生长等恶劣影响,这对于岩土结构和建筑物的稳定性都有着非常不利的影响,甚至还会威胁人们的生命财产安全。
(3)若地下水位经常变化则极易使岩土结构发生不均匀胀缩或是不规则的变形
若岩土结构的胀缩变化太大,还可能产生地裂问题,影响附近建筑物的整体稳定性。此外,地下水位的变化必然会使其渗透性受到影响,这可能会使土体硬度降低、含水量提高等,进而影响土体的承载力和强度,严重威胁岩土工程的正常施工。
2地下水活动产生的压力作用引起的危害
自然条件下,地下水的各种运动只会出现很小的压力,附近建筑、土体等也不会受到不良影响。可是人类在进行岩土工程的施工时,会使地下水的运动平衡遭到破坏,再加之动力压力的影响,就会导致一系列恶劣的岩土工程问题,流沙、管涌等就是出现频率最高的。
3岩土工程中地下水引起危害的预防措施
进行工程勘察工作时,要先对基坑挖掘可能对周边土体的隔水层厚土、性质等造成的影响,并科学的确定含水层隔板的深度和承压水头的具置。还要以基坑实际的挖掘深度为依据。来预估进行开挖工作时含水层及隔水层受到的影响,是否可能出现突涌和管涌情况。若有出现该现象的可能,则必须事先制定高效应对方案:首先,进行基坑挖掘工作时,一定要把握好实际的深度,并将基坑底部的隔水层厚度控制合理的范围内,将突涌发生的可能性降到最小。其次,基坑周围要设置排水孔,降低承压水头压力。施工过程中,要在基坑周边修建排水沟,强化地面硬化处理,确保基坑内及周边积水能够及时排出,避免地表水下渗至基坑周边土体中,导致基坑周边水位抬高等影响基坑安全性和稳定性的不利状况发生。此外,建筑物的四周还要留有补水设备,防止因降水不足而出现干旱或供水不足现象,这也可能引起地裂、地基沉降等问题。
三、结语
关键词:人防工程;地下室;施工监理
与常规地下室工程相比,人防地下室对结构安全性与稳定性要求更为严格,需要提高对施工技术和工艺的管理,保证施工作业实施的有效性。虽然施工技术和材料在不断更新,但仍然存在很多施工缺陷,例如基础钢筋位置不准确、门框预埋位置错误等,影响总体施工效果。需要提高对施工过程的重视,加强对每个节点作业的监理,减少人为失误,从根本上来提高施工质量。
1人防地下室土建施工监理分析
与一般土建工程不同,按照防护功能可以将人防地下室工程空间分为工程口部和工程主体两部分,且施工要求存在差异,质量监理要点和内容也有一定差别,需要根据实际情况来编制合理的监理方案,对整个施工过程进行有效管理。其中,工程主体包括人防防护、人防侧墙、地下室底板以及人防主体顶板几部分;工程口部空间则包括工程防护密闭门框墙、工程密闭段内墙和临空墙三部分。对于人防地下室工程因为其结构和功能的特殊性,国家已经制定了相应的质量控制标准和规范,尤其是施工监理工作有明确要求。主要内容:①人防地下室梁板基础底板中钢筋绑扎作业,要求将梁主筋设置在板面筋上方,且主梁上部筋要在次梁上部筋上方[1];②两个防护单元间门框墙与门槛截面厚度控制在500mm以上;③外墙结构应将施工缝设置在底板以上500mm的位置;④临空墙内外侧钢筋施工时,将较大直径的竖筋设置在外部,小直径则设置在内侧。施工监理工作的实施,需要以各施工规范为依据,对整个施工过程进行动态管理,及时发现所存在问题并督促其改正,从根本上来减少质量隐患。
2人防地下室土建施工常见问题
2.1基础钢筋位置不准确
绑扎梁式筏板钢筋时,经常会因工作人员技能水平较低,或经验不足,导致主次梁钢筋和底板面钢筋出现混乱情况。部分工程施工时,梁主筋上表面位置让筏板面筋经过,或主梁上部钢筋上方位置进行次梁上部钢筋的绑扎,导致施工结果与设计方案不符。另外很多工程需要将筏板面筋在梁主筋下面穿过,但因主梁上部位置钢筋下方让次梁上部位置钢筋穿过,出现质量问题。人防地下室土建施工对结构稳定性和安全性要求较高,在设计和安装基础钢筋时,确定土体向上压力均为底板特点,要保证其可承受较高荷载,因此要严格控制三类钢筋安装位置,避免实际安装与设计位置不符,而影响钢筋传力体系效果[2]。
2.2门框墙截面尺寸小
人防地下室防护单元隔墙厚度基本均在250mm左右,工程施工时为降低难度,对于防护单元隔墙连通门洞位置,未进行变截面处理,导致连通口门框墙与门槛的截面尺寸跟隔墙厚度尺寸相同,与专业规范要求最小厚度差异较大。按照规范要求,两个防护单元间连通口门框墙与门槛截面尺寸厚度应在500mm以上,这样才可以满足工程防护要求。因此需要对连通口门洞位置墙进行加宽处理,或者是增设截面为500mm×500mm的加宽柱[3]。防护单元隔墙开设连通口时,需要在连通口两侧分别设置一道防护密闭门。假设施工时对门框墙和门槛厚度控制不当,达不到专业标准,施工后将造成无法同时关闭两扇门,降低了防护效果。
2.3未绑扎斜向加强钢筋
主要是对门洞进行施工时,未对四角位置绑扎斜向加强钢筋,或者是随意绑扎所用钢筋长度与直径不能达到施工要求,而降低施工质量。按照专业规范,人防地下室防护密闭门门洞四角内外侧配置两根直径16mm且长度不小于1000mm的螺纹钢筋,以此来提高门框墙门洞口稳固性。人防门门洞口需要在承受压力的同时,还要承受向里的冲击力,如果未对其四角位置设置加强钢筋,势必会影响结构受力效果,影响防护质量。
3人防地下室土建施工监理要点
3.1施工材料质量控制
施工监理应确定材料构件对施工效果的影响,提高对进场材料的验收管理,包括水泥、防水材料、钢筋、人防构件以及各种预埋件等。安排专业监理人员协助技术人员,对进场材料进行取样验收,并检查是否具有出厂证明以及生产合格证,对于检验不合格的材料,严禁进场并与供货厂商联系更换。其中,水泥、防水材料、钢筋等材料要进行现场见证取样复试,由施工单位提供复试报告,保证施工所用材料不存在质量问题。基于人防工程建设的特殊性,所用人防构件,如防护门门框、防爆地漏等,均需要由专业部门批准的人防工程防护设备定点生产厂家提供。
3.2钢筋绑扎作业监理
钢筋绑扎为人防地下室土建施工要点,作业质量直接决定了工程结构性能,需要由经验丰富人员进行现场监理,正式施工前对钢筋强度等级、数量及规格等进行检查,确认不存在任何质量问题,如锈蚀、裂纹等,才可用于绑扎施工[4]。正式绑扎需要严格按照设计方案来进行,重点控制好间距和位置,及时发现所存在错误和不达标情况,并督促施工人员改正。尤其是要注意梁式筏板基础中主梁、次梁以及底板面筋相互间结构的搭接关系,以及门框墙钢筋绑扎必须要严格按照设计方案来进行,避免漏设防护密闭门门洞四角内外斜向加强钢筋。对于相邻两个防护单元隔墙连通口的门洞,在绑扎成型后,检查确认钢筋骨架断面尺寸在450mm以上,对所有绑扎作业进行质量验收,确定不存在施工问题。
3.3混凝土裂缝监理
通过有效监理,减少混凝土裂缝的产生,提高工程施工质量。施工前要做好所有材料的质量验收,确定混凝土配合比与设计方案相符,且质量与性能达到施工要求。正式施工时,要重点做好混凝土自身坍落度的控制,一般需要将坍落度控制在120~160mm,混凝土尽可能晚拆模,要加强养护。
4结束语
对人防地下室土建工程进行施工监理,对提高工程施工质量具有重要意义。需要结合工程建设要求,确定监理方向和要点,通过对施工过程的动态控制,来减少各类质量问题的发生,保证防护功能可以达到专业标准,提高工程建设综合效益。
作者:谢怡 单位:肇庆市资信工程建设监理有限公司
参考文献:
[1]许文庆,俞卫康,徐忠潮.如何做好人防监理[J].建设监理,2014,(8):14-17.
[2]梁文鞭.浅谈结建式人防地下室土建工程的施工监理[J].广西城镇建设,2012,(2):99-102.
建筑工程施工中的地下室施工技术的应用有着其自身的必要性,这主要体现在了提升工程自身强度、缓解工程缺陷带来的影响等环节。以下从几个方面出发,对建筑工程施工中的地下室施工技术应用的必要性进行了分析。
(1)提升工程自身强度。提升工程自身强度是我国建筑工程一直注重的施工目标。众所周知随着我国改革开放的深入和国民经济的快速发展在我国的城市建设中许多高层建筑及其地下室的施工质量也开始受到了诸多因素的影响。因此在这一前提下对于地下室施工技术的应用必然能够促进地下室以及工程整体施工质量的有效提升。
(2)缓解工程缺陷带来的影响。通常来说在我国现今的许多建筑工程中都存在着混凝土使用量过大、自身强度较低、容易产生变形、温度耐性较差等缺陷。与此同时由于我国建筑工程的施工还通常具有施工量较大、连续性较强、较难进行操作等缺陷。因此在这一过程中对于地下室施工技术进行应用则能在缓解建筑工程缺陷带来影响的同时促进建筑工程施工效率的有效提升。
2地下室施工技术应用要点
地下室施工技术的应用是一项系统性工作,其主要内容包了土方开挖的有效进行、施工缝的合理处理、变形缝的合理处理、提升墙、梁、柱、顶板等部位施工质量、后浇带的有效处理等内容。以下从几个方面出发,对地下室施工技术应用要点进行了分析。
(1)土方开挖的有效进行。土方开挖的有效进行是地下室施工技术应用的基础和前提。建筑工程施工人员在地下室土方开挖过程中应当注意用大型机械挖到工程的施工设计要求深度,然后凿出桩头并且在挖掘过程中确保桩头没有被碰到并且桩基没有被损坏。除此之外,在土方开挖的有效进行中工程施工人员还应当注重开挖一条排水明沟,从而能够在此基础上就将基坑中积聚的雨水进行及时的排除。另外,在土方开挖的有效进行过程中施工人员应当注意认真检查基坑的环境并且及时处理基坑出现的各种情况,从而促进土方开挖工作的顺利进行。
(2)施工缝的合理处理。施工缝的合理处理能够促进地下室施工强度的有效提升。众所周知在建筑工程中由于地下室的位置结构原因通常会导致其承受的压力较大,因此在这一前提下对于地下室施工裂缝的处理就对于整个建筑工程施工的工程质量有着极其重要的作用。例如在建筑工程的地下室施工过程中,工程施工人员应当确保地下室内外墙的施工缝留在地板面上400mm的地方并且水平或者竖直的施工缝在地下室其他地方不可留设。除此之外,在施工缝的合理处理过程中工程施工人员应当在混凝土浇筑以前对施工缝进行及时的清理,并且在处理完成之后铺上砂浆,最后再进行混凝土的浇筑。从而在此基础上促进地下室施工技术应用效率的有效提升。
(3)变形缝的合理处理。变形缝的合理处理与施工缝的合理处理有着同样重要的意义。众所周知伸缩缝与沉降缝都是建筑工程施工人员为了更好地防止结构物因为沉降、伸缩、移位等因素导致工程损坏的变形缝。这意味着如果变形缝没有得到合理的处理则会给建筑工程带来巨大的质量影响。例如在建筑工程的施工过程中一旦因为变形缝的出现而导致地下室渗水问题严重化则会进一步造成地下室的积水和混凝土的耐久度的降低以及建筑物年限的缩短等严重的工程问题。因此建筑工程施工单位在施工过程中应当严格控制工程质量并且对变形缝的浇筑和止水带安装以及填缝等工序进行细致的处理。另外,在变形缝的合理处理过程中,建筑工程施工人员应当将变形缝清理干净并且用特种水泥和细石子等材料进行注浆工序,该工序的施工顺序是先底后侧层层注浆,然后还要进行变形链的柔性处理,最后才能将注浆管用气焊烧平,最终促进建筑工程地下室施工强度的有效提升。
(4)提升墙、等部位施工质量。提升墙、梁、柱、顶板等部位施工质量对于地下室施工技术应用的重要性不言而喻的。通常来说在建筑工程的地下室墙、梁、柱的施工过程中其浇筑工程都需要用到相应模板的钢筋。与此同时防水木胶合板也是地下室墙、梁、柱、顶板浇筑过程中常常的得到使用的模板。除此之外,在提升墙、等部位施工质量的过程中施工人员可以按剪力墙的大小来进行木胶合板的剪彩并且使其达到相应的工程施工要求。;另外,由于我国的建筑工程中地下室的面积通过都很大,因此建筑工程施工人员在确定模板的长度时应当高度注意,即当长度过长时通常会形成膨胀变形问题。因此在地下室的混凝土浇筑的过程中,建筑工程施工人员应当要用止水环撑头的方法来防止浇筑时产生膨胀变形并保证墙体厚度和防水性达到设计要求,最终促进建筑工程地下室施工技术应用水平的持续提升。
(5)后浇带的有效处理。后浇带的有效处理是地下室施工技术应用的核心要素之一。通常来说在建筑工程的地下室施工过程中当混凝土的的强度达到设计值的0.7时,方可处理施工缝;当混凝土的龄期大于60天时,才可处理后浇带。开始养护混凝土的时间在浇筑混凝土12h内,方式为浇水养护,养护时间大于14天。管道穿墙衔接处理在管道与前提的衔接处,可采用的技术为止水翼环和钢管套管,防水卷材粘贴在混凝土墙板迎水面,增加l~2层卷材附加层在管道的根部。若穿墙的管道为PVC塑料管道时,采用柔性密封衔接技术,用柔性密封填料嵌填管道与钢管套管间隙,为了不让柔性密封填料溢出,用法兰压紧管道内侧;卷材防水层密封粘贴于管道外侧,按照规范进行施工。
3结束语
(1)低碳经济的概念。
低碳经济是新时期适应发展和稳定两大目标的新型经济模式和体系,是指以可持续、科学发展理念为基础,通过技术创新、能源开发、产业重构、制度革新等过程,减少在经济和建设活动中对煤炭、石油、木材等含碳量高的资源的消耗量,增加可再生能源、高效率能源、低污染能源的使用,从社会发展、生态保护和经济建设等环节入手,取得发展、建设、保护的共赢效果,促进社会、生态、环境的协调发展的经济模式。
(2)低碳经济的行业价值。
一方面,低碳经济在市政工程建设领域中可以缓解工程建设和环境之间的矛盾,在低碳经济为指导的市政工程施工中,可以有效降低能耗,避免过多的污染和公害对城市与市民的影响,方面市政工程建设找到一条与城市发展相符合的道路。另一方面,低碳经济在成本上有着独特的优势,低碳经济强调对高能耗、高浪费的控制,在资源紧张、资源价格高企的今天,低碳经济有利于控制市政工程的成本,方便工程施工和建设单位取得最佳的经济与综合效益。此外,低碳经济在系统上有整合的作用,低碳经济是对各类技术、各类方法、各类管那的有效整合,这对于提高市政工程的建设质量,提高市政工程的施工效率有着提升的价值,使市政工程更加符合现代化的建筑、市政、城市等领域的发展需要。
2市政工程施工中不符合低碳经济的主要表现
(1)低碳经济理念的落实问题。
当前低碳经济在市政工程施工中存在认同度不高的问题,很多工程施工人员和管理单位仍沿用施工的创痛理念,难以将低碳经济理念付诸于市政工程的施工实际。此外,监理和主管单位对低碳经济也没有足够的重视,不能对市政工程做到实时、全面指导,不能发挥低碳经济模式、技术方面的优势,难以适应城市发展中低碳经济的理念。
(2)市政工程施工能耗依然巨大。
在市政工程施工的实际过程中电力能源、水资源、材料的消耗仍然巨大,没有具体的水电节约措施,也没有有效的能耗控制体系,导致在市政工程施工的各阶段和各环节能源和物资消耗十分严重,形成了过度的浪费,给市政工程践行低碳经济带来的负面的影响和制约。
(3)市政工程材料应用不合理。
低碳经济前提下需要市政工程采用节能、绿色的材料作为基础,而当前很多市政工程受到技术、工艺、工具等方面的限制,尚不能采用低碳材料和环保材料,失去了对低碳经济模式的适应。此外,在资金出现困难的时候一些市政工程施工单位采用不符合低碳标准的材料进行施工,影响了节能、环保目标的实现。
3低碳经济视域下提高市政工程施工质量的要点
(1)坚持低碳的设计理念。
在设计市政工程项目时要将低碳理念作为重点强调,对企业员工的环境保护意识和节约意识进行提高树立良好的低碳建设目标将低碳文化在企业的每一个方面都体现出来撇到了在保护环境前提下进行发展建设在发展建设的过程中对环境进行保护捉进了环境保护和经济建设协调发展。
(2)使用低碳化的施工技术。
在市政工程施工过程中想要达到低碳经济消耗使用低碳化的施工技术是不可或缺的,毫不夸张的说,低碳技术是低碳工程建设的重点只有对低碳技术进行合理的应用,才可以根本意义的降低企业发展和企业环境污染对自然环境造成的影响。
(3)树立材料和成本的控制观念。
在项目施工的过程中安排财务部门进行项目各个阶段的成本管理和核算工作对所有开销进行造册保存对施工的消耗情况进行了及时的跟进和了解。此外施工单位还专门建立了负责工具、材料采购工作的部门所有材料的特点、型号、使用都要进行登记记录,并向财务申报。安排专门的后勤部门进行施工阶段材料和资源的管理,为了对成本控制,避免出现材料浪费的情况,需要得到材料取用的批准后,才可以使用材料。
4结语
地铁建设过程中精心的施工和全面的管理是为了一项质量合格甚至优秀的工程,然而建设过程中存在的不可预见因素一旦发生会给工程建设单位和施工单位带来巨大的损失,地铁建设单位需要工程保险,承保在整个施工期间,因自然灾害和意外事故造成的物质损失以及第三者的人身伤亡或财产损失。虽然投保了工程保险难以避免不可抗力因素导致的事故,但是意外发生后可以得到一定的补偿,从而减少事故带来的财产损失,使工程的损失降低到最小,保证地铁建设进度。
二、工程保险管理部门
因不可抗力因素可以通过工程保险来得到一定的补偿。所以地铁建设单位都很重视工程保险工作,但是不同的建设单位划分工程保险管理的职能部门不同。
1、计划部门管理
由于工程保险应在地铁建设线路工程前期开始准备,并最迟在地铁建设实质性开工前予以投保,以保证工程建设过程中规避风险的发生,减少承担损失。部分地铁建设单位把工程保险管理职能划分给类似计划部门作为工程项目开工前计划进行管理,此种管理方式着重前期管理,而忽略了建设过程中及后期管理的过程。
2、工程部门管理
部分地铁建设单位因为施工过程中容易发生出险案件,而予以工程部门来管理工程保险,工程部门容易与施工单位进行沟通,便于处理出险案件,具有一定事故处理的掌握性及便利性。但是工程部门对于工程保险前期准备方案及数据控制管理还是存在不完整性。
3、财务部门管理
很多地铁建设单位将工程保险的工作分派到财务部门管理,因为工程保险本身需要从数据和专业等多方面角度进行管理控制,财务人员前期了解地铁项目的建设信息,如概算、进度等,可以合理安排工程保险金额。在出险事故处理过程中,结合事故实际情况,可以审核报险及理赔数据,增加出险理赔的合理性,以减少事故带来的损失。财务部门本身肩负着对地铁工程项目的财务数据的计量与核算职能,在保险合同支付等环节可以更好的控制保险合同管理。
三、工程保险管理的现状
1、确定工程保险承保金额的依据不一致
工程保险应在地铁项目建设前期准备保险方案,尤其是需要确定合理的承保金额,目前由于地铁建设的实际情况,工程保险承保金额多数是以建设项目概算为基础进行项目选取来计算的,但还存在以建设项目投资估算或者是由于零散建设工程而直接选取合同价款作为承保金额的。工程保险承保金额的确定依据不一致,体现了各城市地铁工程保险管理主观性大、不具规范性,尤其是地铁建设单位对不同的线路工程确定承保金额依据变更,会给工程保险后期管理带来不便。
2、工程保险支付方式的不确定性
由于地铁建设而签订的工程保险合同不断增多,在工程保险采购合同中,工程保险的支付方式也在不断变化和完善。由于本身工程保险合同规定的保费是暂定金额,根据工程建设最终情况需要调整。正常保险合同是按照固定时期和固定比例进行支付,而工程保险的特殊性决定了存在类似工程进度款的支付形式。不同种类付款形式的存在也不利于工程保险合同的管理。
3、工程保险承保期限存在矛盾性
现有工程保险合同期限通常以地铁工程项目竣工验收或试运营先发生的时间为准,一般来说地铁项目争取提早通车,在工程基本完工验收后就进入试运营阶段,工程保险合同结束,接下来进入试运营期的财产保险安排。但是试运营期间财产保险承担现有形成财产的风险,而试运营期间会不断发生零星建筑、安装工程,无法包含在财产险中,所以工程保险合同期限的矛盾性需要亟待解决。
四、从财务角度安排工程保险
鉴于地铁建设单位多数把工程保险的职能安排在财务部门,从财务角度能更多提供地铁建设项目的相关数据,便于工程保险更好的管理,下面主要对工程保险的筹备、实施等阶段从财务角度进行安排思考。
(一)工程保险方案的准备
在地铁建设项目正式进入实质性开工前,应着手准备工程保险方案,包括确定承保的项目范围、保险金额及条款等。
1、保险金额的确定
保险金额是对地铁建设项目已确定承保项目的金额合计,根据地铁建设实际情况,根据初步设计中的概算项目进行选取,确定承保的概算项目,然后汇总承保项目的概算金额,来确定暂定的保险金额。地铁建设项目概算中通常包括四个大项:工程费用、工程建设其他费用、预备费、专项费用。这几大类项目并不是都需要投入保险,应扣除管理费、监理费等不构成资产的成本项目。
(1)工程费用是构成地铁建设成本直接项目,其中包括车站工程、区间工程、轨道、供电、通信、信号、采暖通风、给排水、车辆段等,工程费用正常全部纳入保险范围。
(2)工程建设其他费用是指地铁建设过程中与建设发生的相关费用,包括土地征用、拆迁补偿、三通一平、管理费、监理费、招标费等,工程建设其他费用中仅部分项目根据实际需要纳入保险范围,如管线改移、临时设施费、工器具购置费。
(3)预备费包括基本预备费及价差预备费,不纳入保险范围。
(4)专项费用,包括车辆购置费、贷款利息、铺底流动资金。其中仅仅车辆购置费纳入保险范围。但车辆保险具体保险时间视具体情况而定,可与工程一起进行安排,也可以节省资金时间价值而在车辆进场前单独进行安排。
2、付款方式的确定
在地铁建设项目中,工程保险合同普遍存在的付款支付方案是根据暂定的保险金额与招标确定费率的乘积确定暂定的保费,然后在地铁工程建设期内较为平均确定支付比例来支付保险费。这种方式的弊端是工程保险不能与工程完工进度有效的结合起来,因为保险费确定的基础是两个因素,其中保险费率是确定的,而保险金额是根据工程概算暂定的,在地铁建设过程中由于各种不确定因素导致地铁建设成本投入与概算不一致,同时地铁建设工程进度与初始确定的固定支付保费比率不一致,差据过大甚至达到10%。从财务角度安排工程保险费的支付,需要考虑比例确定的合理性和建设资金的时间价值。因此,从财务角度更合理的安排保险合同的支付方案,应在保险合同生效之时起30天内支付总保费的不高于一定比例的预付保费,保险合同生效后第二年起,于每年定期按照上一年实际工程进度支付,若达到总保费的90%时不再支付。在累计进度保费金额达到总保费的一定比例时,开始将预付款从当次支付中扣回,应在支付的累计进度保费金额达到总保费的不高于80%时扣完。待工程完工后,根据工程最终结算金额调整保险金额及保险费。调整的保费=费率×预计总保险金额-最终结算金额。
3、合理安排雇主责任险
地铁建设工程保险涉及的险种是建筑安装工程一切险和第三者责任险,通常还会附加雇主责任险,雇主责任险是为保障地铁建设单位的员工而安排的。通常雇主责任险由于是附加的,条款中的保险人数及保险金额等数据都很低,不能切实地为地铁员工提供保障。财务人员应该根据对工程信息掌握情况,从财务角度利用财务预测手段确定保险人数,查询有关社会保障规定,确定保险金额及分项保险金额,来发挥出雇主责任险对地铁建设人员的最大保障作用。如保险金额中医疗保险金额分项应适当提高,以提供更好的保障效果。
(二)工程保险方案的管理实施
1、工程保险合同付款
在安排工程保险方案时,已经确定了工程保险费支付的方式是按照工程建设成本投入进度支付保费的方式,在工程保险合同的履行过程中,财务人员应利用财务核算软件系统进行数据统计,汇总归纳地铁建设项目投入成本,并计算出建设成本与概算完成百分比,进而得出工程完工进度,根据这个进度比例来支付保费。
2、理赔环节
当在地铁工程建设过程中出现事故后,通常保险公司人员或保险公估人员根据报损项目进行核定损失,作出理赔方案。财务部门本身需要针对不同地铁建设线路的合同进行记录、管理。这时财务人员可以翻阅合同文本或财务合同软件来查找合同相关信息,进而核查理赔方案在单价及项目上的合理性,监督理赔方案的有理有据。
3、赔款的处理
1平时使用与战时使用相结合。一般情况下,人防工程在平时主要是作为民用的储藏室或者停车场等,但是在战争时期,人防工程主要用作军用的群众避难场所,从这个角度说,地下人防工程既是民用工程也是军用工程。因此,我们在对地下人防工程进行结构设计的时候要充分考虑到地下人防工程的这两种功用,使地下人防工程不仅能够在平时充分发挥其作为储藏室或者停车场作用,还能够在战争时期保证人民群众的生命安全。由此可知,平时使用与战时使用相结合是地下人防工程结构设计的最主要特点。
2钢筋混凝土的结构组成。目前,我国大部分的地下人防工程的结构设计往往采用钢筋混凝土的结构构件,这也是地下人防工程的结构设计特点之一。一般来说,地下人防工程的结构构件在塑性阶段的吸收能力要高于弹性阶段的吸收能力,因此在地下人防工程的结构设计过程中,我们要以结构构件弹性阶段的吸收能力作为主要的参考依据,这样才能够在最大程度上保证钢筋混凝土的结构构件的安全与稳定,促进地下人防工程的结构设计质量的提高。
二、地下人防工程的结构设计策略
地下人防工程是复杂的系统性工程,如何提高地下人防工程的设计质量是建筑行业的发展面临的重大问题,为此我们要加强技术创新,找出地下人防工程结构设计的有效策略,促进地下人防工程的结构设计质量的不断提高。笔者认为地下人防工程的结构设计策略主要有以下几个方面。
1科学布置地下人防工程的平面结构构件。地下人防工程的平面结构构件的布置是地下人防工程的结构设计的重要内容,因此必须要采取积极措施,科学布置地下人防工程的平面结构构件。地下人防工程的平面结构构件布置的本质是用结构方式来表现建筑平面人防信息,为此我们要根据科学的标准对人防区和非人防区进行合理的划分,在此基础上划分出人防外墙、人防隔墙、人防门框墙和人防临空墙等。其次,我们要对划分以后的墙体按照科学的顺序进行编号,并确定其具体的荷载类型,为接下来的计算过程以及配筋表的编制奠定基础。最后,我们在结束了上述工作的基础上要科学确定墙体的具体厚度以及门框墙的具体的尺寸。综上所述,只有科学布置地下人防工程的平面结构构件,才能使地下人防工程的结构设计质量得到有效保证。
2加强地下人防工程的荷载设计。地下人防工程结构设计的核心内容是根据相关的规定来确定地下人防工程的具体荷载数值。一般情况下,地下人防工程的具体荷载可以分为静态荷载和动态荷载两种类型。具体来说,平时地下人防工程的荷载以静态荷载为主,战争时期,地下人防工程会受到一定的冲击,此时的荷载主要以动态荷载为主。其中的难点问题在于动态荷载的设计,笔者认为地下人防工程的动态荷载设计的思路是把爆炸冲击所产生的动态荷载转化为等效的静态荷载,然后在此基础上根据荷载的总体组合状况,按照一般结构力学的具体方法来计算地下人防工程结构的设计内力。地下人防工程的动态荷载之所以能够转化为等效的静态荷载,是由于地下人防工程的动态荷载对于不同结构构件的冲击不一定在同一时间达到荷载的最大值,所以我们可以将地下人防工程的整个结构分割开来独立地计算各个构件的荷载最大值。总体来说,加强地下人防工程的荷载设计是提高地下人防工程结构设计质量的必要措施。
3保证地下人防工程结构构件的质量。地下人防工程结构构件的质量至关重要,它直接决定着地下人防工程结构的安全与稳定,因此我们必须采取积极的措施保证地下人防工程结构构件的质量完全符合相关规范和技术标准的要求。首先,地下人防工程结构构件要采用符合等级要求的混凝土,并保证所采用的混凝土的抗渗等级符合相关要求。其次,要特别注意保证地下人防工程结构构件的厚度符合要求,比如,地下人防工程的密闭通道的隔墙的厚度必须在200mm以上,地下人防工程的连通口处的防护密闭门门框墙厚度必须在500mm以上。因此,我们必须严格按照相关的要求,保证地下人防工程结构构件的质量,只有这样才能真正提高地下人防工程结构设计质量。
4努力提高地下人防工程地下室孔口的设计质量。一般情况下,地下人防工程地下室孔口是整个人防工程的关键部位,是地下人防工程结构设计的重要内容,因此我们必须努力提高地下人防工程地下室孔口的设计质量。地下人防工程地下室孔口的主要设计内容包括防护密闭门的设计、消波系统的设计、出入口通道内临空墙的设计以及出入口通道门框墙的设计等等。具体来说,门框墙的设计一般情况下是按照悬臂梁来计算的,但是要注意平时使用和战时使用的区别。地下人防工程地下室出入口通道的平时宽度比较大,而对于战时来说,又相对比较窄,在这种情况下,门框墙的悬臂梁长度就会过长,从而引起水平筋过大。此时我们可以通过加设一定的支柱和悬梁来改变门框墙的受力效果,但是这一操作必须要在不影响门框墙的具体使用功能的前提下进行。另外,在地下人防工程地下室孔口的设计过程中,要深入贯彻平战转换的思想方针,使地下人防工程能够在战时迅速投入使用,为广大人民群众提供一个安全的避难场地。
三、结语
1.1底部与边坡防渗系统库区地层为第四系全新统、冲积地层和第四系上更新统坡积地层,根据时代成因、岩性分析,该地层可分为素土层、卵石土层、湿陷性粉土混卵石层、卵石土层、混合土层。渗透系数约为10-4cm/s。库区地下水为潜水,埋藏较深,埋深>80m。根据库区水文地质资料以及尾渣的特点,库区底部防渗结构采用双人工衬层,其结构由下到上依次为:基础层、压实黏土层、1mm厚的高密度聚乙烯(HDPE)膜、膜上保护层、渗滤液检测层、2mm厚HDPE膜、膜上保护层、渗滤液集排水层、土工布。考虑到库区所在地降水量较少,且边坡不易集水,因此边坡防渗采用复合防渗结构,同时为防止土工膜长期暴晒受损,保证防渗效果,边坡防渗结构由下到上依次为:基础层、压实土壤层、HDPE膜、膜上保护层、压实黏土层。其防渗结构见图1。1)库区基础层。库区底部基础层应平整、无裂缝,表面无较大石块、树根、尖锐杂物等;场地平整后使底部形成自东北向西南坡向的≥2%的整体坡度,同时对基础层进行压实,压实系数≥93%;清除库区边坡所有杂物,并使边坡形成整体边坡,部分低洼处采用原土回填夯实,压实系数≥90%。2)库底压实黏土防渗层。基础层之上采用压实黏土层作为膜下保护层,同时起到防渗的作用,对黏土进行压实,压实系数为93%,压实后的厚度不小于0.5m,且渗透系数≤10-7cm/s。3)土工膜。废渣库采用HDPE膜防渗,库底采用双层人工衬层,上层膜厚为2mm,下层膜厚为1mm;边坡防渗采用复合防渗结构,即由一层2mm厚的HDPE膜和300mm厚的压实黏土层构成。土工膜选用宽幅≥8m的HDPE膜,库底选用光面土工膜,边坡采用单糙面土工膜。4)膜上保护层。一般采用具备较高抗穿刺能力的土工布作膜上保护层,该废渣库采用600g/m2的长纤土工布作为HDPE膜的保护层。5)渗滤液导排层。渗滤液导排层包括上下2层,其中:上层为渗滤液的主要集水和排水层,亦称之为渗滤液集排水层,由粒径为30~60mm的碎石组成,厚300mm;下层导排层也称渗滤液检测层,主要用于检测初级防渗层是否发生泄漏,由300mm厚的粗砂组成。6)土工织物层。防止渗滤液发生淤堵,在渗滤液集排水层上铺设一层土工织物作过滤层,同时对土工膜产生一定的保护作用,选用300g/m2的长纤土工布。7)边坡膜上防渗保护层。为防止土工膜长期暴晒,边坡土工膜保护层采用300mm厚的压实黏土层,压实系数≥90%,既有利于保护土工膜,又可以有效阻止废水的下渗。
1.2封场覆盖中的防渗系统伴生放射性废渣填埋结束后,需对废渣库进行封场处置。封场覆盖层由下到上依次为防渗层、导排水层、生物阻挡层、植被层。其中防渗层和导排层主要是为防止雨水入渗库区而设置的。封场覆盖防渗结构见图2。1)防渗层。废渣库防渗层采用土工膜和压实黏土组成的复合防渗层。其中,土工膜采用一布一膜的形式,防渗膜采用1mm厚的HDPE土工膜,渗透系数<1×10-12cm/s;在防渗膜上方铺设一层土工布,土工布的单位面积质量为300g/m2;压实黏土层厚度设计为300mm,渗透系数<1×10-7cm/s。2)导排水层。排水层采用200mm厚的粗砂层,渗透系数>1×10-2m/s。3)生物阻挡层。为防止动物打洞以及植物根系生长破坏防渗层,在导水层上方设置300mm厚的生物阻挡层,由碎石或卵石构成。4)植被层。植被层由植物覆盖支持土层和营养植被层构成,总厚度达400mm,其中营养植被层厚度不小于150mm,以达到阻止风与水的侵蚀、减少地表水渗透到废物层,保持废渣库顶部美观及持续生态系统的作用。5)土工网护坡。由于西北地区气候干燥多风,为防止覆盖土层受到侵蚀,植被层表面铺设土工网护坡。
2渗滤液收集、导排、检测系统
为了减少库区内雨水下渗对库区地下水的污染风险,将填埋区内的渗滤液及时导出填埋场外,在填埋区的底部设置渗滤液导排、收集、检测系统,该系统包括渗滤液导排层、导排盲沟、渗滤液提升井以及渗滤液检测层等。
2.1渗滤液来源与产生量渗滤液来源一般包括降水、地表径流水以及尾渣含水。该废渣库库区周边设置了地表截排水系统,因此无地表径流水;尾渣含水率在30%以下,由于当地气候干燥,蒸发量较大,尾渣含水在短时间内蒸发殆尽,因此渗滤液的主要来源为自然降水。在废渣库填埋作业期间,顶部开放,自然降水会透过尾渣形成渗滤液。本工程参照垃圾填埋场的渗滤液计算公式[1],同时考虑尾渣填埋的实际特点。式中:qV为渗滤液产生量,m3/d;I为多年平均降雨量,mm/d,该地区平均月最大降雨量为90.8mm,多年平均年最大日降雨量为60mm;C1为废渣库未填埋区浸出系数,取0.8;C2为填埋场已填埋区浸出系数,考虑尾渣较密实,填埋过程进行碾压,取0.3;A1为废渣库操作区面积,m2,按照库区面积的一般考虑,为11250m2;A2为废渣库封闭区面积,m2,按照库区面积的一般考虑,为11250m2。通过计算,该伴生放射性废渣库渗滤液最大月平均产生量为36.2m3/d,多年平均最大日产生量为742.5m3/d,根据计算结果,选择渗滤液潜水泵型号为40WQ15-30-2.2。
2.2渗滤液导排系统稀土废渣不同于生活垃圾,本身不产生渗滤液,库区底部渗滤液导排系统主要用于降雨情况下库坑内雨水的导排,导排系统铺设在库底水平防渗隔离层之上。在填埋区底部以2%的坡度自东北向西南铺设渗滤液导排系统(含2层),其中渗滤液集排水层材料选用当地粒径为30~60mm的碎石,渗滤液中的碳酸钙质量分数不大于10%,渗透系数>10-3m/s;在集排水层内布设主盲沟,由卵石铺设而成,在主盲沟内铺设300的HDPE穿孔管,渗滤液汇入主盲沟,经HDPE穿孔管进入渗滤液收集系统。渗滤液集排水层下为渗滤液检测层,由300mm厚的粗砂组成,沿集排水层主盲沟布设检测层主盲沟,内铺设200的HDPE穿孔管,渗滤液导排盲沟结构及尺寸见图3。
2.3渗滤液收集系统为了将库坑内的集水排出库区,减少填埋层内渗滤液的积聚,从而减少对防渗设施的水压,在渣库初期拦渣坝上游边坡内侧设置渗滤液提升井,提升井底部为钢筋混凝土底座,主体结构为HDPE管,井内放置潜水泵,集排水层穿孔管内的渗滤液经非穿孔的HDPE管汇入渗滤液提升井,由潜水泵提升到地面进行处理。
2.4渗滤液检测系统为了检测渗滤液是否透过主防渗膜下渗,在渗滤液集排水层下的主防渗膜下设置渗滤液检测层,同时在拦渣坝上游边坡内侧与渗滤液提升井并排布置渗滤液检测井,内设潜水泵,一旦第一层防渗系统失效,下渗的液体通过检测系统导排、收集,可以及时检测到泄漏现象。
3地表水截流系统
在伴生放射性废渣库周围设置截排水沟,截流坡面径流。根据GB50520—2009,截排洪沟设计洪水重现期为20a。多年平均洪水洪峰流量可由下式[2]求得。式中:q′V为洪峰体积流量,m3/s;C为区域系数,取2.49;s为流域面积,取0.01km2;n为流域系数,取0.55。计算得q′V=0.1978m3/s。该废渣库坡面排水沟采用0.5m×0.6m(宽×深)的矩形排水沟。
4地下水监测系统
为及时追踪库区底部地下水质是否受到污染,在库区下游应设置地下水监测井。根据地下水流向,在库区外设置2处监测井,用于地下水的监测,监测项目包括地下水位、Th天然、U天然、226Ra、总α、总β等。根据当地环保部门的监测结果[3]:废物库周围地下水中各监测项目均在建库前本底范围之内,说明当地周围地下水未受到放射性污染。
5结语
关键词:高层建筑地下室工程渗漏水防水工程施工
近年来,由于某些地下结构防水工程质量较差,导致地下室漏水事件时有发生。地下室漏水不仅给居民生活的居住环境造成不利影响,如果地下混凝土结构长期渗水,一方面会使混凝土中的钙大量流失;另一方面会使混凝土中的钢筋锈蚀,从而破坏了地下混凝土结构的整体性,进而影响了主体结构的稳定性和使用寿命。因此做好高层建筑物地下结构的防水,不仅会给住户带来一个舒适的生活环境,而且对主体结构的使用寿命也是百年大计的事。
一、地下室防水工程施工的主要特点
对高层建筑地下室防水工程的施工特点进行认真分析,将有助于地下室防水工程施工的开展:
(1)高层建筑地下室的平面尺寸一般比较大,目前,在设计中一般都不设置沉降缝和伸缩缝,而是采用设置后浇带的方法来解决混凝土的早期干缩和结构不同部位的沉降差问题,而后浇带的混凝土属于二期混凝土,在后浇带的二期混凝土与一期混凝土交接处,是地下室防水工程中抗渗的薄弱部位,非常容易引起渗漏。
(2)高层建筑地下室的底板混凝土通常是大体积混凝土,对于大体积混凝土,必须对砼的温度进行有较控制,混凝土浇筑后由于水泥的水化热和混凝土的内外约束产生的温度应力而使混凝土产生温度裂缝,底板结构中的裂缝将会成为渗水通道,影响地下室的抗渗能力。
(3)高层建筑的各种设备用房通常都布置在地下室,这些设备都有许多管道要从地下室引出,这些管道就不可避免地要从地下室外墙穿过,这些管道穿墙的地方也是地下室防水结构的薄弱部位。
(4)地下室的外壁是砼墙,砼墙支模定位时要使用对拉螺栓,对拉螺栓的止水片处理不当,也会形成渗漏通道,造成地下室外壁渗漏。
二、地下室工程渗漏水原因分析
地下室渗漏与否,重点在于施工质量。从施工方案的编制,材料的选择到施工段的划分、施工程序等各个环节,如控制不好都可能造成渗漏。
(1)施工单位不重视特殊工程应采取特殊措施,没有针对地下室防水功能要求编制专项施工措施方案,仍按一般结构工程组织施工;关键工序质量控制不严,致使地下室结构防水性能达不到应有的效能。
(2)施工前没有进行混凝土设计配合比抗渗性能试验(只作强度试验),抗渗混凝土配合比不合理,影响实际抗渗性能。
(3)混凝土浇注前未进行供料速度(产量)与施工浇注需求速度关系的计算,造成因供不应求而不能连续浇注,致使前后浇注混凝土之间(尤其加早强剂)形成冷缝,从而产生渗漏通道。
(4)施工缝留设不合理,出现凹槎;凿毛不规范,槽内清理不干净;二次浇灌时又不事先铺浆等。均造成抗渗性能下降而引起渗漏。
(5)钢筋密集处或预埋件集中处,未作坍落度调整并采用细石砼,仍用一种粗骨料和坍落度,导致下料困难,振捣不及或振捣不实,引起这些部位出现蜂窝、孔洞,形成抗渗的薄弱部位。
(6)地下室墙壁支模用的对拉螺栓和预埋穿墙套管,未在中间焊接止水环片,形成渗水通道。
(7)泵送混凝土浇筑段的上层砂浆较厚,没有另加碎石振捣,致使施工缝处混凝土比重较轻,直接影响结构抗渗性能。
(8)混凝土配制时配合比控制不严,浇注时振捣不均匀,不规范,直接影响到实际强度和密实度的均衡性,影响到结构混凝土抗渗性能。
(9)在做柔性防水施工时,由于混凝土基层面不干燥粘结不牢,易剥落、损坏;防水涂料涂刷不严密,不均匀、或有漏刷等。均能引起局部渗漏。
(10)地下防水工程施工队伍素质差,操作不规范或选料质量不标准,达不到设计要求,影响抗渗性能和使用寿命。
(11)在防水混凝土工程和附加防水层施工完毕后,未采取及时回填土等保护措施,造成干缩和温差而引起开裂。
三、如何进行施工过程质量控制
在防水工程的具体施工过程中,必须进行严格而有力的监控,才能保证地下室的防水质量。在做柔性防水层施工时,必须使混凝土基层表面做到平整,清洁,干燥,基层表面不得起砂,起皮或有其它突起物,柔性防水层表面必须严密,不得有翘边,开口,开裂空鼓等现象;外墙模板的对拉螺栓一定要焊上止水片。
为了有效堵塞可能形成的渗水通道,除了在对拉螺栓的中部焊上止水片外,在对拉螺栓的两端也同时焊上止水片,则防水效果更好;对于穿墙的管道一定要在其进入墙体的中部位置上焊上止水钢板;为了有效地保护钢筋,防止锈蚀,迎水面防水砼的钢筋保护层厚度,一定要得到有效地保护。同时为了阻止钢筋的引水作用,底板所有钢筋均不能接触砼垫层,外墙中为固定墙内钢筋骨架而设置的支撑筋不能直接顶住模板。
防水砼是靠提高砼自身的密实性来达到其防水目的,因此防水砼的浇筑质量是保证防水砼防水质量的关键,务必做好。在防水砼的浇筑过程中,必须严格按经过计算后确定的方案进行浇捣,避免产生冷缝所造成的渗水通道。为保证防水砼的密实度,浇筑时必须使用机器振捣,并注意不能漏振,欠振,以确保砼振捣密实。对于目前广泛采用的掺减水剂防水砼,最好采用高频振动器振捣,这样能更有效地排除砼中的大气泡,并使小气泡分布得更均匀,这样对保证砼的抗渗要求更为有利;防水砼浇筑后的养护对其抗渗性能影响极大,特别是早期湿润养护更为重要。在常温下,砼初凝以后,就应浇水养护,并使其表面保持湿润状态,其持续时间不少于14昼夜。另外,地下室混凝土结构模板不宜过早地拆除,否则,极容易造成混凝土结构内伤,形成意想不到的渗水通道,影响抗渗能力。
参考文献
[1]吴霞曦.民用建筑地下防水工程施工方法的探讨[J].中国科技信息,2005,(4).
1.1后浇带留设要求
在地下室工程施工前,需要确定后浇带预案位置,一般后浇带预案位置都是根据建筑结构设计中的实际要求确定的,预留宽度也是按照相关设计规范确定。就一般情况而言,后浇带预留宽度应控制在800mm或者800mm以上。当然在后浇带留设过程中还要全面考虑施工操作的方便性,应尽量将其设置在建筑受力较小且在施工中不易发生变形的位置。
1.2预拌混凝土质量控制
要实现预拌混凝土质量控制,应从五方面入手,第一在保证混凝土能够成功泵送之前,需要合理控制其坍落度;第二施工中所选择的粗骨料应符合连续级配要求,合理控制骨料含量以及骨料的含沙率与细粉料含量,这样能够有效提高混凝土材料的可泵送性,使混凝土本身的收缩率得以控制;第三,施工中所应用的细骨料应满足级配要求,若细骨料的含水率与相关规范不符,可以采用中砂降低细骨料的含水率,从而降低混凝土的收缩值;第四,地下室工程施工对骨料含泥量有严格要求,因为骨料含泥量较大会使混凝土产生收缩,同时还会降低混凝土抗压强度,影响混凝土材料本身的抗裂性能,所以对骨料含泥量进行严格控制尤为必要;第五,要使泵送混凝土满足施工要求,可以在混凝土中适当添加减水剂,减少其用水量,同时在水料配合比保持不变的情况下适当减少水泥用量,以此来降低混凝土材料的收缩率。
2后浇带技术在地下室工程施工中的应用研究
2.1后浇带模板相关操作要求
后浇带技术在地下室施工中的应用主要利用的是快易收口网模板,该模板具有良好的力学性能,且操作简单方便,因此被广泛应用于后浇带技术施工中。快易收口网模板和普通的模板系统可以结合应用于施工操作中。在快易收口网模板安装时可在横向或者纵向使用,对方向没有限制,在模板相接处应利用骨架瓦套进行连接操作,其中紧密相连的模板可以进行重叠搭接,各模板之间的距离应控制在150mm左右,模板具体搭接范围应根据后浇带技术施工实际情况进行确定。若地下室施工中需要异形的预留缝,那么可以将快易收口网模板弯曲,将其变形为合适施工需要的形状作为施工支撑。
2.2混凝土浇筑温度与时间控制
不同类型的后浇带,其所需要的混凝土浇筑时间也不尽相同,因此在地下室后浇筑技术施工中应按照相关设计规范及要求,结合地下室工程实际情况确定混凝土浇筑时间。伸缩性后浇带混凝土浇筑时间应根据浇筑部位的不同以及混凝土收缩稳固实况来确定。不同水料配比、不同的温度条件以及不同型号的水泥材料等因素对混凝土收缩稳固的影响程度也有所区别,通常情况下就在后浇带施工60小时后才能进行混凝土浇筑施工。在混凝土浇筑施工过程中,施工现场温度不宜过高,若当地气温过高会导致已经浇筑的混凝土其体积处于一种膨胀状态,在这种状况下若气温下降,那么混凝土体积则会发生收缩,从而导致混凝土浇筑出现裂缝,影响地下室后浇带技术施工整体质量。
2.3后浇带技术施工保护
地下室施工必须经过施工现场平整、回填土方以及硬底处理之后方可进行下一步施工工序操作,在此过程中为了保证地下室工程整体施工质量,应及时采取切实可行的后浇带技术施工保护措施。例如可以在地下室后浇带部位利用砖砌墙对其进行封闭操作,并利用圈梁压顶,从而形成后浇带施工保护设施。不同部位的后浇带其保护措施也不相同,墙体后浇带应采取胶合板材料进行封闭操作,以免有杂物落入后浇带部位,影响后期施工操作。
2.4地下室墙板、顶板及底板的后浇带前期处理
首先,地下室墙板后浇带前期处理的关键在于墙中与外墙部位,在墙板后浇带位置可以合理配置钢筋,钢筋数量应为地下室原结构配筋截面面积的二分之一左右即可,在墙板中部的一侧可以配置水钢板,从而形成止水带,在地下室的外墙位置应增设一层高分子防水卷材,其宽度应控制为1400mm,同时还应在高分子防水卷材外侧位置利用水泥砂浆砌成一个厚度为半块砖的保护墙。其次,在地下室顶板后浇带施工过程中,应将顶板后浇带与现浇接缝断面进行综合处理,一般在地下室顶板后浇带前期处理中对于后浇带接缝大多都是采用直缝的处理形式,并利用4mmx4mm网眼的钢丝网板作为其模板,与此同时还应在地下室的梁上中下部位增设加强筋,以此来控制混凝土的自由收缩度。再者,地下室底板后浇带前期处理的重点在于板中与板底,在处理过程中应加深垫层厚度,直到其厚度达到100mm,同时还要加深后浇带宽度及范围,其宽度及范围应比地下室后浇带具体宽度的每边放大400mm,并在地下室底部位置增设一层高分子防水卷材,其宽度应控制在1400mm。另外,地下室底板后浇带部位还应该配置加强筋,加强筋数量应为地下室原结构配筋截面面积的一半。
2.5后浇带技术防渗漏施工
抗渗问题是后浇带技术应用于地下室施工中的薄弱环节,若在地下室后浇带施工中不采取科学合理的防水措施,那么日后极有可能出现漏水现象。那么要避免这一现象,可以从三方面入手,首先在后浇带施工中应使用比已经浇筑的混凝土强度等级较高一级的混凝土材料,还应在混凝土中添加一定量的膨胀剂。其次在地下室底板混凝土浇筑施工之前,应在垫层上设置防水层,该防水层应比后浇带两侧防水层的宽度各多出300mm,同时要做好地下室底板的防水层连接,以此来增强地下室的抗渗效果。再者,在地下室墙板防水处理过程中应在外墙的后浇带外侧砌筑厚度为120mm或者240mm的砖墙,将其作为挡水墙,那么要更好的保护地下室后浇带结构,还可在砖墙表面上涂抹防水砂浆。
3总结
在CDIO工程教育模式的引进、消化、吸收和创新的过程中,我国学者重新审视了中国工程教育的现状,总结了我国工程科技人才的培养规律,分析和探讨了CDIO课程大纲和标准,重点研究了CDIO模式下的专业课程教学、一体化课程教学模式、大学生素质教育、创新型人才培养、学业评价、青年教师培养、工程文化教育等方面。典型的有:汕头大学实践了从CDIO到EIP-CDIO工程教育模式;北京交通大学探索并实践了基于CDIO的精英型软件人才培养模式;清华大学开展了联结理论与实践的CDIO工程教育模式;华中科技大学研究和传播了CDIO工程文化教育。然而公共基础课在CDIO工程教育模式下的教育教学研究甚少,其中黑龙江工程学院电子工程系对CDIO教育模式的工科大学物理教学内容改革进行了探讨。
二、大学物理课程概述
大学物理是一门重要的公共基础课程,是研究物质的基本结构、相互作用和物质最基本最普遍的运动形式及其相互转化规律的学科。它的基本理论渗透在自然科学的许多领域,应用于生产技术的各个部门。而大学物理课程除讲授物理学的基本理论外,还着重讲授物理学的研究方法及其在工程技术上的应用,为此大学物理课程在教学过程中应使学生对物理学的基本概念、基本理论和基本方法有比较系统的认识和正确的理解,掌握科学的学习方法,增强科学观察和思维的能力以及分析问题和解决问题的能力,培养学生的探索精神和创新意识。
三、大学物理课程教学现状分析
随着现代化教育事业的快速发展,传统的教育理念和方法已不利于专业发展和人才的培养,现代教育理念要求注重学生实践能力的培养,进而提高教学质量。我校教育不仅注重培养学生的动手能力、实践能力、可持续发展能力,还培养学生良好的团队合作精神和团队协作能力。当前,大学物理课程教学主要存在以下几个问题:(1)学生实践环节相对偏少,对学生实践能力训练不够;(2)教学方法以教师讲授为主学生学习为辅的传统单一的教学模式,以至于学生的学习兴趣和积极性不高;(3)学生的团队合作精神不高,团队协作意识不强。
四、基于CDIO工程教育模式下的大学物理课程教学改革
在全面理解CDIO教育理念的基础上,结合大学物理课程的特点,从教学模式上进行改革,使学生在实际动手能力、独立创新能力、团队合作能力等方面有所提高,以适应社会发展的需要。
1.基于CDIO教育模式下的学习小组设计
在教学过程中,选择2013级机械制造及其自动化专业132班进行试点,将该班同学分成10个小组,每个小组3-4名学生,每个小组自己推荐出组长,负责工作进度、成员的任务安排等领导工作。形成了一个以“以学生为主体,以教师为引导,以技能实训为主线,以职业能力培养为目标”的大学物理课程教学改革思路,利用好现有的教学资源,探索出一条行之有效的CDIO教学模式。
2.基于CDIO教育模式下的大学物理课程教学设计
大学物理课程共设计了六个模块,每个模块设置一个工程项目,利用工程项目为导向驱动教学任务,每一个项目都通过模拟工作的构思、设计、实施、运作4个阶段来实现:(1)构思阶段:根据项目任务书明确任务,即要学生明白自己要设计什么,学生收集相关资料整理资料,该阶段主要培养学生根据项目任务确定工作方案、收集资料的能力(2)设计阶段:小组讨论完成项目的概念性方案设计和初步设计,该阶段主要培养学生根据构思方案及所学知识设计工作方法及确定工作流程的能力;(3)实施阶段:根据设计方案学生自己动手完成项目,本阶段主要培养学生岗位职业能力和团队协作能力;(4)运作阶段:根据完成的效果进行项目评价,根据项目任务书的要求,每个小组成员把自己完成的项目情况做成PPT进行汇报,本组成员进行自评、小组互评和教师评价,指出优点与缺点,并根据考核评价标准给出学生的综合成绩,本阶段主要培养学生评估取舍能力、演说能力。
3.基于CDIO教育模式下的大学物理课程教学方法
改变传统的教学方式,突出学生在教学过程中的主体地位,增加教学实践环节。采用项目引导、任务驱动教学方法:结合生产企业的实际项目,将理论教学与实验教学、课程实训实习、课程设计等实践性环节相结合,阐述基本理论,课堂讨论,案例分析,安排社会调研实习,实践辅导,重点放在教学做合一,课堂理论教学与实训教学合二为一,以实现教学做一体。学做创结合进行,将人才培养置于工程环境中。
4.基于CDIO教育模式下的大学物理课程考核方式
在考核方面,改变单一的笔试考试方式,多种考核方式相结合,突出实践能力的考核。从本学期开始大学物理的考核分为两部分,一部分在教学中进行考核,以每个学习小组为考核单位,根据工程项目进行汇报、答辩,教师最后根据设计方案、效果表现、图纸完整程度、效果表现、汇报材料及提问的回答情况评定学生的综合成绩,每个小组都必须有合格的项目设计方案、设计图纸、文本说明才能通过考核,这种考核方式考核了学生的职业能力。一部分在期末进行笔试考核,考核学生对理论知识的掌握情况。
五、结语