礦山建筑鋼結(jié)構(gòu)樁基基礎(chǔ)施工技術(shù)研究

李洪慶

吉林省第二地質(zhì)探礦工程大隊 吉林吉林 132013

鋼結(jié)構(gòu)具有自重輕、施工簡便、抗震性能優(yōu)良、施工周期短等優(yōu)點，近幾年被廣泛應(yīng)用于礦山建筑與大型礦山建筑的施工建設(shè)，其具有的傳統(tǒng)磚混結(jié)構(gòu)所不具備的優(yōu)勢，對我國礦山建筑行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。在實際工程中，部分礦山建筑單位的鋼結(jié)構(gòu)施工管理模式陳舊落后，存在較多的安全與質(zhì)量管理問題，項目的施工安全與工程質(zhì)量得不到有效保障。

1 當前鋼結(jié)構(gòu)在礦山建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題

1.1 設(shè)計人員缺乏對鋼結(jié)構(gòu)安全性的考慮

目前，我國礦山建筑設(shè)計理念上的變化使鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計體系也產(chǎn)生了變化，但由于國家對部分鋼結(jié)構(gòu)特別是大跨度鋼結(jié)構(gòu)還未設(shè)定專門參考系數(shù)，這容易使鋼結(jié)構(gòu)在施工過程中出現(xiàn)細節(jié)上的安全隱患問題。同時由于部分設(shè)計人員沒有熟練掌握專業(yè)技術(shù)，在設(shè)計中未完全對鋼結(jié)構(gòu)在實際運用中所需參數(shù)及限值做科學詳細研究、試驗，對其受力、變形性、穩(wěn)定性等要進行系統(tǒng)分析，從而導致設(shè)計工作科學性不足，礦山建筑鋼結(jié)構(gòu)安全性能得不到有效保證。

1.2 地基處理方式不合理

結(jié)合《地基處理規(guī)范》（JGJ79-2012）6.3可以了解到，要達到強夯擊能8000kJ，通常情況下，加固強度一般在8.0～8.5m。根據(jù)實際的地勘，本次工程回填中土的厚度為27.7～46.9m，回填厚度有非常大的差距，如果選用單一的表面強夯方式實施處理，不能有效確保地基均勻性。處理強夯時，一般影響的深度區(qū)域都是自上而下形成的，這也會具有一定的差距，為了達到表面強夯需求，應(yīng)在其地表上讓其形成“硬殼層”，如果上部荷載具有較大差別，便更加容易造成“硬殼層”產(chǎn)生斷裂，導致地基沉降。

1.3 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中未考慮到施工難度

由于礦山建筑模式不斷創(chuàng)新，從業(yè)者在設(shè)計上不斷接受挑戰(zhàn)。礦山建筑模式的多樣性也使鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件形式越來越多樣化，造成構(gòu)件橫截面多樣化，這使施工難度不斷加大。鋼結(jié)構(gòu)組合、形式隨著時代需求不斷發(fā)生變化，其中一個重要的變化就是節(jié)點變化。鑄鋼節(jié)點、球鉸節(jié)點、鍛鋼節(jié)點等形式層出不窮，特別是大跨度鋼結(jié)構(gòu)組成需大量構(gòu)件，但現(xiàn)實中部分設(shè)計人員在設(shè)計過程中未進行施工實地調(diào)研，特別是許多重大鋼結(jié)構(gòu)工程采用設(shè)計體系復雜、構(gòu)件異型的全焊接結(jié)構(gòu)，有較多的桿件相較于節(jié)點，不同方向大量的高空對接會導致安裝偏差較大，如設(shè)計人員未對此類情況進行深入的了解，在設(shè)計時就不能充分考慮施工難度，不利于后期真正施工環(huán)節(jié)工作的順利開展。

2 完善相應(yīng)施工建設(shè)策略

2.1 保證礦山建筑的持久性建設(shè)

在對礦山建筑結(jié)構(gòu)進行調(diào)研的過程中發(fā)現(xiàn)，礦山建筑結(jié)構(gòu)的持久性能夠決定整個礦山建筑的存在時間和使用時間，而礦山建筑的建設(shè)又涉及相關(guān)梁柱方面的施工，因此，為保證礦山建筑更具持久性，施工單位對于礦山建筑結(jié)構(gòu)的耐用程度具有非常嚴格的要求，不僅需施工人員在相關(guān)專業(yè)人士的指導下進行施工操作，還需施工人員學習相關(guān)的礦山建筑理論知識，將理論知識應(yīng)用于實際施工中。在進行真正的礦山建筑設(shè)計時，擁有熟練且完善的施工操作和相關(guān)的施工方法，開始以梁柱建設(shè)為基礎(chǔ)，使梁柱結(jié)構(gòu)在施工過程中能夠承受相當一部分的負荷，減輕頂層結(jié)構(gòu)的承重負荷和承重壓力，并根據(jù)梁柱建設(shè)施工的時間進度，對接下來礦山建筑施工的時間進行合理的規(guī)劃。與此同時，對礦山建筑施工的過程進行具體的測量和分析，使施工人員在操作過程中能夠減少施工方面的錯誤測量及錯誤操作等誤差問題，只有對礦山建筑施工在開始時進行有效安排，才能使礦山建筑建設(shè)具有持久性，才能使相關(guān)施工單位和施工人員對礦山建筑的耐用程度有信心，有利于礦山建筑施工行業(yè)的長久發(fā)展[1]。

2.2 做好鋼結(jié)構(gòu)的受力分析

受力水平是鋼結(jié)構(gòu)的一個關(guān)鍵指標，在具體設(shè)計環(huán)節(jié)首要考慮的問題為鋼結(jié)構(gòu)的承重負載能力。通?；诮Y(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計T形或L形鋼結(jié)構(gòu)，以分散整體礦山建筑重量，實現(xiàn)平衡支撐。此外，還需做好鋼結(jié)構(gòu)礦山建筑的靜力分析與動力分析。靜力分析主要指的是在具體設(shè)計過程中，可以通過外力的施加來讓其出現(xiàn)細微形變，基于受力分析來構(gòu)建平衡微分方程，并將水平方向的受力臨界值計算出來。動力分析主要指的是垂直方向的受力分析，在具體設(shè)計環(huán)節(jié)，通過施加外力來讓其垂直方向發(fā)生振動，并對具體振動速度及變形情況進行觀察，隨后將其垂直方向的受力臨界值計算出來。通過受力分析可以對設(shè)計方案進行針對性的調(diào)整與改進，實現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的提高。因為鋼結(jié)構(gòu)的部位不同，其穩(wěn)定性要求以及受力情況也有所差別。如不動支座要防止位移，所以要求其具有較強的支撐能力。對于鋼梁架來說，不但要發(fā)揮縱向支撐的作用，還需在水平方向上避免出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)。所以在設(shè)計過程中需將鋼結(jié)構(gòu)各個部位的受力特征考慮在內(nèi)，防止因為考慮不周全而導致失穩(wěn)。

2.3 礦山建筑樁基沉降應(yīng)對措施

在工程中單樁沉降是較為嚴重的問題，應(yīng)全方位評估其影響。實踐過程中，需要注意豎直工作載荷帶來的一些影響。單樁沉降具有兩部分內(nèi)容：其一，壓縮樁身混凝土彈塑壓縮；其二樁端下的土體樁端沉降。單樁樁頂沉降可表示為樁身壓縮，將其樁身混凝土看成彈性材料，之后運用彈性理論對其展開計算。壓縮樁端下土體時，包括主固、次固變形、鉆孔樁有無樁端沉渣等情況。如樁端融入到土體后，便會產(chǎn)生一些變形情況。針對礦山建筑地基產(chǎn)生的不均勻沉降，可以分別針對地基、上部結(jié)構(gòu)2個方面進行處理、加固。而對于深厚回填土上的地基處理，可以分為淺層、深層處理。選擇的處理方式在對已有礦山建筑基礎(chǔ)加固過程中不能影響到已有礦山建筑的結(jié)構(gòu)、功能[2]。本工程，主要考慮了兩種方式進行處理。淺層處理方式上選擇了注漿加固的方式進行，即將具有一定壓力的水泥漿注入到地基表層中，通過加固地表涂層，使得地基在受力方面具有一定的均勻性，沉降保持一致性。首先，需要在地基梁的四周帷幕注漿，以形成一個閉合形式的空間，然后再在基底中注漿，借助于注漿花管，把水泥漿注入到地基的內(nèi)部，最終達到加固的目的。注漿加固在經(jīng)過了觀察測量以后，發(fā)現(xiàn)地基沉降出現(xiàn)了明顯的減少。與此同時，采用低級深層處理方法，就是在沉降區(qū)域中增加筏板、樁基礎(chǔ)，將地梁進行轉(zhuǎn)換，把其上部結(jié)構(gòu)荷載傳到基巖中，這樣可以使得礦山建筑在后期中的沉降趨近于一致。礦山建筑中的上部結(jié)構(gòu)實際上就是框架結(jié)構(gòu)，其特點是具有較強的協(xié)調(diào)變形能力。該項目，已經(jīng)出現(xiàn)了比較大的不均勻沉降，所以需要防止其出現(xiàn)變形，避免其引發(fā)安全危害。為了使得上部結(jié)構(gòu)剛度得到增加，保證變形的一致性，可以在框架柱上增設(shè)一整片的混凝土墻，但是這增設(shè)的墻體不僅會增加上部結(jié)構(gòu)中的荷載，也會影響到沉降，具有不確定性。為兼顧整體剛性與荷載，可采用對框架間設(shè)置斜撐的方式，以協(xié)調(diào)框架之間變形情況，降低荷載帶來的影響。為了能夠進一步的發(fā)揮出構(gòu)件受力情況，協(xié)調(diào)變形方面需要在加固節(jié)點上按照鉸接的方式來進行考慮。在處理完成對地基以及上部構(gòu)建以后，等到基礎(chǔ)沉降穩(wěn)定，需要加固處理上部結(jié)構(gòu)構(gòu)建變形中所出現(xiàn)的裂縫，在裂縫中注入漿。

2.4 吊裝施工安全管理

首先，項目技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場情況合理規(guī)劃鋼構(gòu)件的吊裝線路，清理線路周邊區(qū)域的障礙物，禁止人員滯留或經(jīng)過，盡量減少外部因素對吊裝施工安全造成的影響，當構(gòu)件傾斜或高處墜落，不會發(fā)生人員傷亡或機械器具損毀等工程事故；其次，吊裝施工前進行必要的試吊作業(yè)。將鋼構(gòu)件起吊至地面上方0.5m處，觀察是否存在鋼構(gòu)件傾斜或失穩(wěn)的情況，根據(jù)試吊情況優(yōu)化或調(diào)整吊裝方案，如增減吊點數(shù)量或調(diào)整吊點位置；再次，嚴格控制構(gòu)件吊運速度。如果鋼構(gòu)件晃動幅度過大，應(yīng)立即懸停，待構(gòu)件恢復穩(wěn)定后再繼續(xù)作業(yè)。同時，在強風等惡劣天氣情況下，禁止實施構(gòu)件吊裝作業(yè)；最后，在作業(yè)面搭建配套的支撐裝置，待鋼構(gòu)件就位后，對構(gòu)件水平位置與朝向角度進行測量調(diào)整，確定無誤后，緩慢下落構(gòu)件，確定構(gòu)件與支撐裝置固定連接后再拆除吊具[3]。

2.5 確保施工材料和施工人員符合標準

做好鋼結(jié)構(gòu)安裝施工的準備工作，首先要確保鋼結(jié)構(gòu)的施工材料符合標準要求，鋼結(jié)構(gòu)安裝施工的材料與鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有直接關(guān)系，因此在選購鋼結(jié)構(gòu)安裝施工材料時，要嚴格按照鋼結(jié)構(gòu)安裝施工設(shè)計方案里面的要求嚴格進行選購，確保材料的質(zhì)量符合要求。鋼結(jié)構(gòu)安裝施工的材料在正式投入鋼結(jié)構(gòu)安裝施工之前，要有專門的質(zhì)檢人員進行檢查，確保材料符合要求之后再投入使用。材料應(yīng)由專門人員監(jiān)督，監(jiān)督人員應(yīng)了解材料的基本屬性，如遇雨水、濕度等不適宜的存放環(huán)境時，應(yīng)及時轉(zhuǎn)移材料，以保證材料的正常使用。其次，還要保證鋼結(jié)構(gòu)安裝施工過程中所用的設(shè)備滿足鋼結(jié)構(gòu)安裝施工過程的需要，定期調(diào)試鋼結(jié)構(gòu)安裝施工設(shè)備，確保其能正常使用，為鋼結(jié)構(gòu)安裝施工打下堅實基礎(chǔ)。另外，施工人員的整體素質(zhì)也是鋼結(jié)構(gòu)安裝施工準備工作又一重要因素，鋼結(jié)構(gòu)安裝施工人員在正式工作之前都要進行培訓，確定其具有上崗資格后再安排崗位。在正式開始施工之前，有必要對所有參與人員進行技術(shù)培訓，確保各項技術(shù)人員都能了解鋼結(jié)構(gòu)安裝施工方案，每位施工人員都能了解鋼結(jié)構(gòu)安裝施工步驟，具備所需的專業(yè)技能，擁有較強的安全意識。鋼結(jié)構(gòu)安裝施工人員在工作時首要考慮的一定要是自身的安全，其次服從上級安排，按時按點地完成自己的工作任務(wù)，其次應(yīng)該定期接受培訓，學習新引進的設(shè)備，對鋼結(jié)構(gòu)安裝施工人員應(yīng)該賞罰分明，對不按照計劃的人員進行懲罰，對完成任務(wù)成績優(yōu)異的給予獎勵。因此，在礦山建筑工程施工中，工作人員應(yīng)該結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)的自身特點，合理選擇應(yīng)用部位，充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)所具有的價值效益，確保鋼結(jié)構(gòu)安裝施工人員的技術(shù)水平以及工作效率符合要求，為后續(xù)的鋼結(jié)構(gòu)安裝施工過程做好準備[4]。

2.6 確保施工周邊環(huán)境的安全性

在選擇建設(shè)礦山建筑時，施工單位及相關(guān)管理部門需對施工區(qū)域的周邊環(huán)境和周邊居住情況進行具體的分析和勘察，在不影響周邊居民正常作息的情況下進行礦山建筑的施工。因為礦山建筑的施工屬于高危施工作業(yè)，所以礦山建筑對于周邊環(huán)境的要求較高，不僅需相關(guān)技術(shù)的大力支持，還需周邊環(huán)境能夠為礦山建筑的建設(shè)提供空曠的施工場地。相關(guān)施工技術(shù)人員對施工地點需進行嚴格的勘測和考量，并制訂合理的施工計劃和施工安排，對周邊環(huán)境的土地質(zhì)量、土地結(jié)構(gòu)以及土地種類進行分析，在保證礦山建筑地基穩(wěn)定的情況完成相應(yīng)的礦山建筑施工，使礦山建筑在受到外力影響時能夠減少危險發(fā)生的頻率和次數(shù)。與此同時，在土地質(zhì)量得到保證的情況下，也需與相應(yīng)的施工技術(shù)有效地結(jié)合，并且此技術(shù)將應(yīng)用于礦山建筑開始建設(shè)時的地質(zhì)層。首先需加深礦山建筑的地基深度，使礦山建筑在遇到風力影響時，基本不發(fā)生變化；其次不斷強化地基深度挖掘技術(shù)，選擇合適的地質(zhì)特點所能適應(yīng)的施工技術(shù)，使地質(zhì)的穩(wěn)定性更加適應(yīng)施工技術(shù)的相關(guān)操作，從而使礦山建筑的工作和任務(wù)能夠順利地進行[5]。

3 結(jié)語

在當前礦山建筑行業(yè)中，鋼結(jié)構(gòu)安裝施工技術(shù)越來越受到人們的青睞，鋼結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定且操作簡便，在礦山建筑工程中的應(yīng)用十分廣泛，是礦山建筑施工過程一個很常見的結(jié)構(gòu)類型。鋼結(jié)構(gòu)是礦山建筑工程常見的結(jié)構(gòu)形式，由于其具有較強的工程優(yōu)勢及適用性，目前在國內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。隨著近幾年礦山建筑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為提升礦山建筑鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性，推動鋼結(jié)構(gòu)工程的進步與發(fā)展。礦山建筑企業(yè)必須提高鋼結(jié)構(gòu)工程的安全管理與質(zhì)量控制力度，落實各項施工管理措施，嚴格控制施工質(zhì)量，準確辨識工程危險源，完善現(xiàn)代礦山建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的施工管理體系。