对土木工程施工分析之我见

　　摘要:施工技术无论是在设计阶段还是在施工阶段都具有非常重要的作用，设计者意图的实现往往取决于施工技术；因此，在一定条件下，施工技术的先进与否直接影响到设计者的意图能否实现。
　　关键词:土木工程；基础理论；钻孔；管理体制；内力和位移
　　1．引言
　　国外土木工程施工控制技术的研究和应用较早，其施工控制已纳入常规施工管理工作之中，形成监控、预报、反馈、分析、调整的施工控制系统。国内的施工控制在部分领域已取得一定的成果，但就整个土木工程领域而言，还处于刚刚起步阶段，主要存在以下问题：
　　(1)理论研究还不能适应工程建设的需要，由于施工控制涉及多个学科领域，特别是非线性分析、反馈分析、最优控制、系统识别、材性分析等，目前既有一般性基础理论的研究，又有应用性理论的研究，但缺乏系统的集成和有价值的应用。
　　（2)缺少验收标准与规范。一些领域对施工控制缺乏概念和思维方式，更无标准可言。也有一些领域有一般性的标准，但对大多的创造第一的工程仍缺少足够的科研准备。对于施工控制的标准如何提出，不仅涉及到长期发展问题，也涉及到一个可操作性的问题。但有一点就是要对没有经验借鉴的工程必须全面贯彻施工控制，避免出现重大决策的错误。
　　(3)管理体制问题。主要存在的问题是多头管理，管理责任不能落实。缺乏对施工控制的高度重视，对特大型工程前期研究不够，对工程的解剖不够细致。要想解决这类问题，唯一的办法就是实现设计、施工总承包的管理思想，使管理责任明确并得到落实。强调施工单位应采取主动控制，使责、权、利能够达到系统的统一。
　　2．深基坑支护设计
　　对于建筑的深基坑支护设计，就目前而言，一般并不包括在施工图合同内容中。设计单位根据建筑总平面图所标定的、相邻既有建筑物或构筑物的分布情况，结合基坑侧壁的土质和高度，在旋工图上提出有关支护的原则性意见和建议；具体的工作则由施工单位自行解决或另行委托专项支护设计。
　　据了解，目前已经有专业的计算机应用程序在深基坑支护设计中得到应用，只是相当比例的设计院没有配备，这其中固然有技术风险与经济收益不相称的实际因素。但这种现状与当今深基坑支护技术的发展趋势、以及城市施工现场条件严重背离，对设计人员消化吸收新的支护技术尤其不利。应当引起设计院管理层与设计人员的重视、并尽快加以改进。
　　3．钻孔灌注桩基础
　　高层建筑普遍采用的钻孔灌注桩基础的设计，通常设计人员在施工图上一般对施工机具的选用并未加以明确限定，任由建设单位选择；而建设单位从节省造价的出发点考虑，最终选择的工程桩成孔机具多是涡锥钻，且实质上是以个体单机为单位的涡锥钻。结果导致施工图上标明的工艺指标难以做到严格控制，不可避免地出现较多数量问题桩，桩承载力也不能充分形成；至于工作面的整洁更是无从谈起，烂泥污水充斥基坑，施工进度缓慢。事实上，更加先进的施工工艺一旋挖一已经在本市投人应用：考察西高新技术开发区某些施工现场。由于采用了先进进口旋挖机具，首先，设备和旋工工艺先进、人为不确定因素很少，使成孔质量得到了充分保证，桩孔的垂直度、孔底清渣程度等各项指标非常令人满意。其次，对比于同桩径、同桩长的涡锥成孔桩，单桩极限承载力一般要提高将近百分之四十至五十(静压检验数据)，这足以抵消因机具费用较高而增加的单桩造价；折算成单位极限承载力造价，则两者接近或持平。第三．对比某两个基坑作业面面积相近的工地．两台旋挖机具日成桩数与最大密度排布的涡锥成桩数量相当(均为18根)，而且前者提出的泥土即时可以装车运出工地，综合效率高于后者。第四，施工现场异常整洁．地面无泥，只有少量的清水可很容易地有组织排除。
　　基于以上的对比，本人认为，旋挖成桩工艺的先进性十分明显：设计人员应该在施工图上明确对先进施工机具的选择。同时又因为旋挖成桩单桩成本较高，应注意提出较全面的对比数据，以说服建设单位接受。
　　4．结语及发展展望
　　施工技术无论是在设计阶段还是在施工阶段都具有非常重要的作用，设计者意图的实现往往取决于施工技术；因此，在一定条件下，施工技术的先进与否直接影响到设计者的意图能否实现。就施工本身而言，任何一个工程项目都是一个系统工程，其施工过程受到地质条件、材料性能、气候条件、荷载条件、现场条件、资源状况等因素的制约。同时还存在着理想状态与实际状态的差异。因此，施工控制就是要进行实时识别、调整、预测，最终在允许的误差范围之内实现设计最佳目标。旋工控制就是通过计算机系统模拟施工过程，求解其内力和位移，对预测值与实测值进行比较分析，若两者误差较大则进行调整，直到满足设计要求。施工控制是施工技术的重要组成部分，但实施难度较大，涉及到不同材料、不同体系、理论分析、测试手段和现场组织等多个方面，实施中需要多方配合。协同工作。施工控制是施工阶段宏观质量和施工状态宏观安全的保证。例如跨径548．64m的加拿大魁北克桥施工中两次发生事故．我国宁波某大桥施工过程中发生坍塌事故，上海某基坑因超挖发生坍塌，某大跨空间结构屋安装到位后的屋面成波浪状态，竣工后不久发生漏水。高层建筑的水平构件与竖向过渡之间出现许多裂缝等等，这些工程事故尽管出现问题的原因是多方面的，但是一定程度上反映施工控制在宏观上的失当。因此，施工控制是施工阶段重要的保证，特别是
　　对于大跨度、超高层、超深、复杂的结构则更为重要，必须贯穿于施工的全过程。另外，还对特殊的结构形式和特殊材料组成的结构施工控制具有重要意义，将对今后的施工技术和高质量的工程产品具有巨大的指导作用。
　　通过上述分析应该看到施工过程的分析与传统意义的力学分析存在一定的差异，定义施工力学存在着其发展的必然，也使得施工过程的研究进人一个科学的数字的发展阶段。由于施工过程中的差异，在结构终态中的残余内力和残余变形存在较大的不同。施工控制技术不仅应该考虑机械设备的配置、劳动力、工序的安排，还应该考虑最终完成的结构具有最小的残余内力和变形。因此，施工工序的安排应该综合考虑人、财、物以及结构的施工特征。施工力学的提出不仅解决了长期以来困扰施工过程的诸多问题，而且将为今后的施工技术研究提供依据，为施工目标的最终控制提供保障，将被动控制转化成为主动控制应用于不同的工程领域。
　　施工力学一定程度上可以使设计人员从施工角度考虑设计，也可以使施工人员从受力的角度考虑施工，从而使设计出来的结构内力与变形与实际完成的结构内力和变形尽可能一致，使材料的应用和结构形态更加合理，更加安全。随着国内具有国际水平的超级工程结构的建设不断增多，施工控制及施工力学将不断走向成熟，并将不断应用到工程的建设之中，为工程建设服务。

《对土木工程施工分析之我见》

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