建筑地基与基础工程的施工质量问题及优化措施思考

王英杰，宋海波

（1.赤峰学院 资源环境与建筑工程学院，内蒙古 赤峰 024000；2.内蒙古中亿建筑有限公司，内蒙古 赤峰 024000）

引言

建筑地基与基础工程的质量直接影响到整个建筑工程的质量，一直以来也是备受关注的重点问题，专业人士也从多个方面对其进行了讨论。巩亚博[1]介绍了常见建筑的地基处理技术，并对不同技术的适用范围及使用优势进行对比分析；钱帅凯[2]提出地基处理方式的选择需结合施工现场条件及建筑特点，并考虑经济性，以使地基处理发挥出最高的综合效益。曹原[3]指出地基处理需重视技术应用并配合结构设计，有效提高天然地基承载力，保障建筑结构安全。王雅诺[4]提出对地基工程施工技术展开体系研究，能够有效提升建筑工程整体的稳定与安全，减少相关事故发生的可能性，进而保障施工人员的安全，并能提高建筑施工展开效率。

很多工程队在实践中为了防止地基在施工时产生缺陷而引发诸多不同类型的安全事故，往往会通过增加造价的方式来提升建筑使用的寿命。但事实证明只有借助真正高效的技术才能够提升施工的质量，保障建筑的安全性。文章在具体分析基础工程中存在的问题之后提出针对性的策略，以期能够切实有效地提升建筑工程的质量。

1 影响建筑地基基础工程施工质量的因素

建筑地基是整个建筑结构设计的重点内容，如果地基基础质量出现问题，将会直接影响整个建筑结构的安全和稳定性。目前，常见的建筑地基与基础工程施工质量主要受到工程设计、工程建设环境以及其他施工现场的不确定性因素影响。

建筑工程的地基基础是所有施工流程的基础和根本，而工程的结构形式会直接影响建筑工程施工质量，设计人员需要结合施工场地勘察资料进行设计，充分考虑地质条件，荷载大小，受力情况等，合理布置结构形式，充分发挥材料性能，保证建筑整体质量，并进行成本控制。因此，建筑工程需要做好精细化设计，科学采用地基施工技术，打好地基基础，提升建筑工程总体质量[4]。

随着建筑工程成本控制越来越严苛，更多的人选择在分析工程经济性的基础上来选择施工方案，但却忽视了地基基础施工中各种不确定性因素。伴随着建筑工程的发展，地质条件也朝着多样化的空间发展，而施工作业现场也变的更加复杂，施工耗费的时间变长，天气因素也会直接影响工程的发展，如果在施工过程中不加注意就容易发生工程事故[5]。此外，地下的环境也朝着多样化方向发展，内部存在的不确定性也会让工程很难被控制。

2 建筑地基基础工程施工中存在的问题

建筑地基基础对建筑物的稳固性起着决定性的作用，而建筑物地基基础施工质量则直接影响建筑基础的质量。建筑地基基础工作在地下进行，施工难度大、施工方法复杂、易受环境影响，这些问题都会直接影响建筑地基基础的施工质量，常见的建筑地基基础施工存在包括“沉降事故多发”“施工人员技术水平不足”和“不合理的施工工序”等几个方面的问题。

2.1 沉降事故多发

建筑地基不均匀沉降在建筑工程中是常见的。如果建筑地基的沉降值超过作答沉降差，会引起建筑墙体的开裂以及楼板的开裂，严重时甚至会导致整个建筑物的倾斜，危及整个建筑的安全。通常情况下地基的不均匀沉降会造成建筑物整体高度的下降和上部结构应力增加。目前地基出现沉降事故的主要原因包括如下三点：第一，技术人员没有对地质情况进行全面地了解，甚至直接忽视了土层分布的现象，而分层土的物理性质不同，对地基承载力产生不良影响，基于此制定的施工方案研究不科学，直接降低工程施工质量。第二，存在不全面施工的问题，导致局部土质差异性较大，诱发坑穴问题，最终导致不均匀沉降的发生。第三，多数地基基础处理方式简单粗暴，控制效果不佳，回填材料处理没能达到使用要求，甚至是不能按照有关规定进行承载力检测。

2.2 施工人员技术水平不足

建筑地基基础施工对施工人员的技术水平要求较高，但很多施工单位的技术力量相对薄弱，施工工作人员素质水平有限，质量控制意识和责任意识薄弱。若施工的过程中不能按照相关的工艺流程和技术规范要求进行施工，施工的管理滞后，在施工过程中出现问题不能及时发现，也不能及时采取相应处理措施，将会严重影响地基基础工程的整体质量。

但是在招聘的过程中无法对所有施工人员自身的素质进行考评，所以需要先借助实践明确每个施工人员的水平，并在之后通过强化培训来提升施工人员的综合素质。

2.3 不合理施工工序

建筑地基基础施工程序缺乏科学性、合理性。如弄错基坑回填的顺序、大面积填土造成填土的不均匀、施工时忽略了高层荷载大的部位先施工，低层荷载小的部位后施工的顺序、在主楼与裙楼同时施工时应该设置沉降缝或者后浇带。

施工过程中用水不当。施工过程中如果地下水位较高，需要抽取地下水，在抽取地下水时，应该采取必要的措施防止对周围建筑物造成影响，如果降水不当也会造成周边建筑物的地基产生不均匀沉降；施工过程用水如不小心流入地下，也会使得地基土破坏造成地基的不均匀沉降；且在施工过程中，现场降水和排水的措施不到位，土方开挖的顺序不合理，坡顶支护深度不够，都会使得支护结构出现包括塌方、位移不稳定、流沙和塌陷等不同类型的问题。

大体积混凝土的基础施工过程，多数施工人员都会采用一次性的浇筑方式。大体积混凝土基础，在其浇筑过程中，由于水泥水化散出大量的热，基础内部散热慢，表面散热快，基础内部和外部存在很大温差，混凝土抗拉强度低，容易产生裂缝。如果基础位于地下水位以下，就会导致基础渗水，进而引发一系列的工程问题，影响工程质量。

3 提升建筑地基基础工质量的策略

可以采用包括“制定合理勘察设计方案”、“提升从业企业和工作人员的技术水平”和“制定合理施工技术方案”这三大策略来更好地提升建筑地基基础工程的施工质量。

3.1 制定合理勘察设计方案

建筑地基工程勘察设计是保证建筑施工质量的前提，因此需要充分分析工程及水文地质条件。施工现场的勘探点必须满足要求，才能够充分了解地基土的类别，土层分布情况，地基土的冻胀和融陷，以及其他引起地基不均匀沉降的因素。根据勘察报告进行方案设计时，要考虑充分地基土壤质量、地下水位变化、地下水对基础的浮力等因素，结合周边已有建筑布局以保证地基的强度、护坡的稳定性，重点让基础构件和耐久性施工能够满足工程建设的需要，才能制定经济合理、技术可行的设计方案。

3.2 提升从业企业和工作人员技术水平

地基的施工质量和施工技术有着一定联系。施工企业需要通过提升自己的施工技术来更好地适应不同项目内部的结构、埋设的深度和地质条件。又因为不同建筑物所处的地质条件存在着很大的不同，所以施工的难度自然会有所不同，多数施工人员一定要采用不同的方式来提升自己的责任心，必要时采取不同的措施来应对周边的环境、天气和施工作业带来的影响。注意在施工中设想可能存在的问题，并针对性地采用措施，同时在重点改善施工方案的基础上来让基础工程内部的各大环节更好地衔接在一起，重点做好隐蔽工程的验收工作。工程技术人员应该认真分析地面荷载以及相邻基础存在的差异和不均匀的沉降来建设地基；仔细分析因为地基软弱引发的偏心荷载来避免地基出现整体滑动的现象；避免因为挡土结构的颠覆而使得边坡变得不太稳定以及地下水位变化而诱发的与流沙、管涌和塌陷等有关的问题；避免因为土体变形过大而使得自身的构件被损坏；同时也需要有效地关注沉降诱发的差异，并根据地基处理和结构的要求从地基处理内容、结构和防水等不同的方面入手来采用真正合适的措施，最终才能够真正提升加固的效果，保证施工质量。

在实践中也可以通过强化部门之间的合作来更好地提升企业内部工作人员的技术水平，可以采用如下几种方式来强化勘察部门和设计部门的业务往来，包括以下几点措施：第一，强化建筑地基勘察和设计部门之间的沟通和交流，并让两者更好地融合在一起，并在互相统一的基础上为建筑地基建设工作提供更加高效的服务；第二，在进行地基勘察和优化的工作人员必须加强不同类型技术的交流和合作，以便更好地提升勘察设计人员的分析能力和测算能力；第三，在进行勘察建筑地基时必须先分析工程建设内部的规律，让各部门都在实践中高效地进行合作，并从多个方面做好技术方面和经济方面的准备工作。

3.3 制定合理施工技术方案

在实践中可以采用包括“重视基坑验槽的方法”“确定合适的支护方案”“科学选择地基处理方式”“保证基坑支护结构的刚度”和“合理选用桩基础”等不同的手段来制定真正合理的施工技术方案，以便更好地提升施工质量。

3.3.1 重视基坑验槽的方法

施工过程中需要采用合理的方式进行地基处理，并在控制基坑支护的基础上检测到位。进行基坑试验时配合土质诊断，现场所有的施工人员都需重视。在验收施工位置时需减少平面尺寸和槽底产生的误差，并配合袖珍贯入仪器来进行检测，避免出现涌砂的现象。如果验槽的结果和岩土的条件确实存在一定的差异则需要在较短的时间内提升勘探的效率，消除地基基础中存在的潜在隐患，确保建筑工程质量安全。

3.3.2 确定合适的支护方案

在开挖和确定基坑深度时应该谨慎确定高质量的支护方案，避免产生地基塌陷的现象，最终才能够让土壤不受到影响。同时注意充分考虑施工时降水的现象，并从多个方面入手做好防水、降水和排水的工作，保证雨季不产生积水的现象，如果被水浸泡过后的土地变得非常松软，则应该在第一时间更换表层的土壤。

3.3.3 科学选择地基处理方式

在建筑地基基础工程施工前综合考虑建筑工程设计方案和施工现场勘查结构以及验槽结果，合理选择地基处理技术；建筑地基的处理对于保证建筑物的整体质量至关重要，实际工作过程中需要结合建筑结构特点和施工现场条件选择地基处理方式方法，才能保证地基强度和荷载能力达标。此外，在选择具体的地基处理方式时，还应兼顾经济性，以帮助降低工程施工成本，缩短施工的周期，使得地基处理发挥最高综合效益。

3.3.4 保证基坑支护结构的刚度

应该严格地计算基坑支护结构的内容，并保证其有足够的刚度和强度，必要时更需要让基坑顶部和梁体连接成一个整体，并一定要让支护的结构达到一定的强度之后才能够进行开挖。开挖前需将地下水位降至基底0.5m以下，并通过降低维护结构侧面压力来避免产生管涌、流沙等不良状况。不能在基坑周围增加支护设备的方式来增加荷载，否则容易产生边坡失修而至基础塌方。认真研究支护结构和周边地面的要求防止相邻的地面出现变形，并对地下水位的运作进行监测，如果确实出现漏水和冒水的现象则应采取相应的防治措施。

3.3.5 合理选用桩基础

桩基础具有良好的整体性、竖向承载力高并且具有有效控制地基成绩的能力，并且能够由风荷载、地震荷载或者堆载引起的水平力，具有较强的抗倾覆能力，因此在很多高层建筑中作为优先选择的基础形式[6,7]。桩基础的应用能够显著改善地基承载力，在实现整个建筑稳定性、安全性的基础上，避免坍塌事故，有助于保证工程的安全，提升建筑工程的质量。桩基有着明显的优势，所以在进行地基基础设计时，可结合工程实际情况，选择桩基础。

3.4 高效运用BIM技术

BIM技术作为近年来广泛应用的一项高新技术，具有可视化、动态化和协同化等特点，已逐渐融入到建筑行业。BIM技术也已经逐步应用到基础设施中，黄为以十四局承建的某新机场三标连接线项目为研究对象，从不同角度探索了BIM技术在基础工程中应用。首先，运用BIM相关软件对项目基本信息，如等高线、坡度、流域、方向等方面进行分析，为后期施工方案设计做好准备。

坡度、等高线、方向、流域等方面进行分析，为后期的方案设计做好准备。在施工过程当中，利用BIM相关软件对工程量进行复核，提升工程统计的准确率和效率。利用BIM软件生成三维施工图，对一些复工作节点进行施工交底，突破工程技术难点。运用BIM技术对模型的细部结构进行调整，提高方案的精确程度。并利用BIM技术指导绿色施工以期能够达到节约建材，节约能量的目的。为类似的施工项目提供一定的经验[8]。

在进行地基基础工作时，可以利用BIM技术，进行基坑支护、土方开挖和地下室结构三维检查来模拟施工的过程，深化节点设计等工作，避免单一地依赖工程现场人员的经验。同时运用科学的方法来指导包括设计、施工和成本控制等不同环节的工作，在控制施工成本的基础上更好地提升工作效率和质量。

4 案例分析

为了更好地配合本次分析，本章在分析杭州地铁站内部坍塌事故的基础上具体分析诱发事故的重要原因，并采用合适的措施解决出现的事故。

4.1 事故再现

早在2008年杭州的地铁湘湖站发生了大面积的坍塌事故。湘湖站是杭州地铁一号线起始站。车站总长934.5米，标准宽度20.5米，南北走向，为12米的宽岛式站台车站。发生事故的是该车站的第2号基坑，该基坑总长107.8米，宽度为21.05米，基坑深15.7～16.3米。基坑原本采用的是“地下连续墙+四道钢管内支撑支护”的支护形式，其中地下连续墙厚度0.8米，嵌入基坑底面以下深度17.3米位置，但其仍处于地下层淤泥质粉质黏土之中[9]。该事故造成萧山风情大道约75米的路面出现了塌陷，道路下放的排污、供电和供水设施直接被破坏，造成21人死亡，24人受伤，直接经济损失更是达到了4961万元。该事故示意图如图1所示。

图1 杭州地铁湘湖站坍塌事故示意图

4.2 事故原因分析

造成这一事故的原因是：第一，施工单位在实践中违规操作，因为采用冒险施工的方法使得基坑严重超挖，内部的支撑体系也存在严重变形的现象。第二，正因为内部的支撑体系存在非常严重的缺陷而使得钢管支撑无法在第一时间发挥作用。第三，也没有采用合适的方法来浇筑垫层，广大施工监理人员在监督时也没有采用强有力的补救措施来处理。第四，施工过程中护臂施工没有与土方开挖配合进行，使得土方挖运的速度过快，造成坑壁存在严重的坍塌隐患。

4.3 事故经验总结

第一，土方开挖必须遵循分层施工、分段对称、平衡施工的原则，严禁超挖，特别是软土地区更应该遵循此原则。第二，软土深厚地区，采用桩支撑作为维护结构，要考虑桩基础的深部稳定性，要用多种方法计算桩的沉降、墙体的沉降以及隆起的高度，在计算不满足条件时，应该增加桩、墙的入土深度。第三，如果采用钢桁架或者钢管作为内支撑，一定要做节点构造连接以及焊接质量的要求，避免在施工过程及使用过程中出现失稳、偏心等情况。第四，抗剪强度的参数选取应与计算目的以及安全系数配套，不能为选取而选取。第五，监理工作应该独立、严格进行，不应受到外界环境的干扰。在各类参数达到警戒值时，要及时预报不能瞒报。并且监理单位工作人员也应熟练掌握岩土工程相关内容，对违规违法的行为严加制止。

5 结束语

建筑地基基础建设对整个建筑工程来说至关重要，能够保证建筑物的稳定。因此在进行设计时，一定要综合考虑工程的要点，结合勘察报告，制定科学的施工方案；并在地基基础施工中采取适当的施工技术，严格遵循设计要求及技术规范，保证施工质量。这不仅可以提升我国工程建筑的建设水平，更可以促进我国建筑行业向前发展。