施工过程中高层建筑防灾减灾

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【摘 要】本文以工程实际和理论为基础,对高层建筑施工过程中的灾害进行识别,分析了灾害因素对高层建筑的基坑工程、脚手架以及垂直运输系统的影响,提出了从技术与工程、管理与组织、社会与政策三个方面来制定防灾减灾措施的理念.

【关 键 词 】高层建筑；防灾减灾；施工过程；处理措施

0 引言

高层建筑提高了土地利用率,在当今城市土地资源稀缺的情况下得到了快速发展,但高层建筑施工过程中也经常发生工程事故,这是因为高层建筑的施工周期长,工程投资巨大,施工人员和机械相对集中,灾害发生的概率大,并引起极为严重后果.随着时间的推移,结构承受的荷载也不断增加,在施工阶段容易发生结构损伤.施工用的附着式垂直起重机,脚手架及模板系统等对自然因素的影响比较敏感.

传统的设计理论通常认为建筑荷载是静态一次成型,但实际施工时,特别是高层建筑,受到的力和变形都是随着施工阶段不断改变的,逐步计算得到的结构受力变形比一次性施加荷载要大很多.结构抗力也是随着时间不断变化,已建好的结构与临时支撑体系及其承载能力和在建建筑也有很大的区别.所以在施工过程中加强防灾减灾措施有很大的必要性.

1.在建高层建筑的灾害识别

1.1 高层建筑施工

高层建筑施工工程量大、工期长、高空作业量大、施工现场狭小,并与深基础有很大关系,对工程项目的管理要求很高.其施工过程与一般多层建筑类似,主要包括基础工程、主体结构以及装饰工程施工三个阶段.基础工程多采用深基坑支护方案,使用大体积混凝土加强基础稳定性.主体结构的主要材料为钢筋混凝土,标准层施工占主要地位,但转换层的施工非常重要,必须严格控制.

高层建筑的施工工艺不断发展,结构体系包括框架结构、框架剪力墙结构、剪力墙结构、筒体结构等.施工方法有现浇式、装配式及装配整体式,模板有大模板工艺、爬升模板工艺、滑升模板工艺及胶合模板工艺等.

1.2 在建高层建筑的灾害

高层建筑施工过程中,由于人为因素或自然因素对有关人员生命安全、工程质量、工程进度、经济等造成不利影响的事件都可以称为在建高层建筑灾害.在建高层建筑灾害具有自然和社会双重属性.自然属性是指由自然运动或自然变异导致的结果；社会属性体现在致灾因素为人的行为、管理、技术过失,最终灾害承受体也是人类社会.灾害的自然属性和社会属性是相互联系和统一的,二者缺一不可.

1.3 施工过程中高层建筑灾害识别与分析

在建高层建筑的主要灾害有地震灾害,主要破坏地表、建筑物、次生与衍生灾害等,具有突发性、破坏性与临时性的特点；风灾,会对工程结构的安全和正常生产施工造成危害；火灾,不受时空限制,发生频率高,发生主要原因为人为因素；洪水灾害,在持续降雨、降雪的影响下,水位迅速上升,造成建筑物地基破坏；人为灾害,是由于人的管理、行为过失造成的各种工程事故,具有可控性,能够通过提高人的素质和认识水平来避免和减小.

2.施工过程中高层建筑灾害影响分析

2.1 致灾因素对基坑工程的影响

基坑工程的特点为基坑支护的体系是临时性的,安全储备小,风险高,与周围环境密切相关,受水文地质条件的影响,具有一定的区域性.涉及多项工程技术知识,综合性强.高层建筑基坑开挖深、面积大、造价高,施工和支护要求高.

基坑工程的失效表现为：基坑整体失稳、基坑底部隆起、支护结构失稳、挡墙结构性破坏、锚撑体系破坏、踢脚破坏、渗流破坏等,会对周围造成建筑沉降和开裂、道路交通破坏、市政管网破坏等.基坑灾害的诱发原因可以从客观与主观两个方面说明.

客观方面：高层建筑的深基坑理论还不够成熟,施工条件的限制不能严格控制支护结构的变形,在支护结构设计方面也存在很大的缺陷,对基坑安全不利,基坑工程综合性强,任何一个环节出问题就可能影响整个工程质量.

主观方面：建设单位管理上存在不重视、思想麻痹的问题,主观主义作风浓厚.工程勘察上资料不详细,态度不端正；设计上盲目,支护结构等选型不当,计算不认真；施工上质量不合格,没有按照操作工程实施；监理上制度不完善,工作不到位,人员素质低等.

2.2 致灾因素对脚手架系统的影响

高层建筑施工中脚手架使用周期长、用量大、受力复杂,技术要求高,发生灾害后会引起严重后果,造成脚手架事故的因素可以分为：外部作用激发失效、功能性失效以及生产过程的操作失效三个方面.引起高层建筑脚手架事故的原因包括人为原因与自然原因,人为原因表现在设计、施工、材料以及管理上的问题.自然原因包括地震、火灾、风灾、雪灾、水灾等.

风荷载对脚手架的影响会随着建筑高度的增加而增大,对脚手架的稳定性和安全性起着决定性作用.在地震作用下脚手架可能失稳,失稳与地震的强度等级、混凝土构件抗力以模板刚度、结构抗震性能登有关.水对脚手架的影响主要为使地基发生不均匀沉降,从而导致脚手架发生沉降,最终倒塌.火灾情况下虽然脚手架不会燃烧,但在高温情况下强度会降低,在荷载不变的情况下,发生内力重分布.另外混凝土结构抗力的时变性,混凝土浇筑路径等也会对模板系统造成很大影响.

2.3 致灾因素对垂直运输体系的影响

高层建筑每天需要的垂直运输量大、费用高,对工期影响大,使用的垂直运输体系包括施工电梯、混凝土泵、塔式起重机、快速提升机等.常见的塔式起重机有附着式与爬升式两种.附着式占地面积小,安装方便,需要墙体作为支撑,对建筑结构产生附加力.爬升式则处于建筑之中,随着建筑高度的增加不断提高,适用于施工场地小的现场.以地震为例,对附着式塔机的影响主要表现在塔身失稳、起重臂摆幅过大折断以及基础破坏等.

3.在建高层建筑防灾减灾对策

3.1 在建高层建筑防灾减灾的基本问题

防灾指防止一定区域灾害对人类造成的不利影响,减灾表现在减少灾害发生的频率计发生后造成的危害程度.基本思路为改善环境,减少致灾因子的产生,降低致灾因子作用的形式,以降低危害程度,加大对灾害承受体的保护.高层建筑的防灾减灾具有很强的系统性和综合性,具体表现在,在建高层建筑结构体系复杂,每个结构类型都包含多个施工阶段,并且在每个施工阶段致灾因素具有多样性,对建筑造成的灾害也是多方面的.所以在建高层建筑防灾减灾根据区域性的不同,包含的内容也不一样,所采取的对策也具有多层面性,既多层次性.

在建高层建筑防灾减灾对策的层次体系构建要分三方面进行,即技术与工程层面上、管理与组织层面上以及社会与政策层面上.

3.2 技术与工程层面上的对策

确保勘察资料的全面、可靠,能够详细实际的对工程地质情况进行描述,保证勘察质量符合要求,合理的选择基坑支护类型,正确选取设计参数,以动态的的设计理念和计算方法得到最为理想的结果.

3.3 管理与组织层面上对策

完善健全各种组织制度,重视对员工的培训与教育,加强质量控制和安全管理,严格遵循工程建设的步骤,制定各种应急预案,时刻关注周围环境及气象变化,加强施工管理,杜绝超载现象等违规事件发生.

3.4 社会与政策层面上对策

提高国民的防灾减灾意识,将在建工程的防灾减灾真正纳入到经济社会的发展规划中来,积极发挥政府的主导作用,制定标准的防灾减灾规范,以完善的法律法规体系来保证对策能够真正的运行起来.

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[责任编辑：汤静]