1我国施工技术现状

《建筑工程新技术新工艺概论》讲座山东建筑大学土木学院[e-mail]杨正凯我国施工技术现状第一讲我国施工技术现状一、我国当代工程技术总体水平的简单展现二、我国施工技术现状的简要回顾三、施工新技术的展望一、我国当代工程技术总体水平的简单展现•近年来，随着国民经济的快速发展，我国建筑业得到快速发展。城市的高层建筑、大型公用工程拔地而起，其数量之多，规模之大，造型之复杂，设计施工之新颖，绝非过去所能比拟。这些工程的相继建成，也标志着我国的施工技术水平和施工能力又上了一个新台阶。一、我国当代工程技术总体水平的简单展现北京建成的西客站北京建成的西客站工程,群体建筑面积70万m2，其中，主站房就有50万m2，铺轨100公里，并设有预埋地铁，总投资63亿元，而工期仅36个月。该工程部分结构采用劲性钢筋、C60混凝土，主站房门楼采用45m跨的预应力钢屋架，用整体提升方法安装就位，施工难度极大。一、我国当代工程技术总体水平的简单展现金茂大厦——金茂大厦总高度为420.5米，是目前世界第三、中国第一高楼(将由上海环球金融中心取代，标高达到423.8米），占地面积2.3万平方米，地上88层，地下3层，裙房6层，总建筑面积29万平方米。塔楼主体结构由四个部分组成：①八角形的钢筋混凝土核心筒；②位于核心筒四周的八根组合巨型柱；③钢结构框架柱梁；④楼板结构。工程设计由美国SOM设计事务所设计，并获得了国际结构设计大奖。新颖的结构体系极大地增加了建筑施工的难度。一、我国当代工程技术总体水平的简单展现上海东方明珠电视塔上海东方明珠电视塔总468m，居亚洲第一，世界第三，局部电梯井部分挖深达20米。施工中采用300m竖向预应力张拉和高强混凝土一次泵送高度达350m及380吨天线榄杆高空安装就位，都创造了施工安装的新纪录。一、我国当代工程技术总体水平的简单展现苏通大桥斜拉桥主跨1088m，主塔高300.4m，最长索577m，最大262根群桩基础（深104m）。四项世界纪录：最大群桩基础最高桥塔最长斜拉索最大主跨一、我国当代工程技术总体水平的简单展现结论：这些工程不仅规模大，技术复杂，而且施工难度也极大，由于施工中采用了许多新技术，有些技术达到或接近当代国际先进水平，才使这些工程能按预定工期保质保量地建成。同时，也反映了当代我国施工技术的总体水平。二、我国施工技术现状的简要回顾（一）地基基础施工技术己接近国际先进水平（二）混凝土技术发展步伐加快（三）粗钢筋连接和高效预应力技术应用日趋扩大（四）化学建材和玻陶石材的应用，使装饰、装修大放异彩（五）防水工程新技术、新材料不断涌现，防水工程质量有所提高（六）新型墙体保温技术的推广应用，促进能源节约和循环经济发展（七）掌握了一些“高、大、精、尖、新”的结构、设备安装和调试技术现状•地基基础的工程造价和工期，一般要占整个建筑物的20%～30%。•我国在研究合理利用天然地基的基础上，已掌握了软土地基加固的成套技术。•目前，桩基仍然是高层和重载结构支撑的主要方式。•地下工程和深基坑支护技术发展较快。（一）地基基础施工技术己接近国际先进水平1、地基加固技术从工程当地的土质、加固材料和工艺条件出发，研究开发了具有我国特色的多种复合地基加固技术。如：石灰、粉煤灰、碎石桩，渣土夯填桩；水泥碎石桩；水泥搅拌桩等，仍较受欢迎。（一）地基基础施工技术己接近国际先进水平1、地基加固技术（一）地基基础施工技术己接近国际先进水平强夯法、排水固结法、预压加固法仍然是开山填谷，围海造地，滩涂洼地大面积提高地基承载力的好方法。强夯法的夯击能量可达12000kN-m，并可用块石、钢渣等作置换材料，是大面积地用于围海造地或处理软弱土层的有效方法，各地都已有广泛的应用。2、桩基仍然是当前应用最广的一种基础形式•现浇灌注桩承载力大，施工对环境的影响比较少，应用比重日益提高，且桩径越来越大，最大已超过了3m，桩长可做到104m，承载力1万kN以上。•预制的混凝土方桩已部分地为预应力管桩所取代。•长桩基础施工设备除少数采用有套筒护壁外，大多仍为泥浆护壁，水下浇灌混凝土。（一）地基基础施工技术己接近国际先进水平•为克服桩底虚土和缩颈的缺陷，应推广桩底、桩侧后注浆技术，并还可以和超声检测技术相结合，形成了具有我国特色的超长灌注桩施工成套技术。•为检验桩基承载力，除静载试验外，动测检测技术发展很快，结合计算机应用，桩基动测技术已基本成熟。（一）地基基础施工技术己接近国际先进水平2、桩基仍然是当前应用最广的一种基础形式三、桩基础的类型•1、按桩的传力和作用性质：端承桩、摩擦桩、中间桩。•2、桩的材料：砂桩、碎石桩、混凝土桩、木桩、钢筋混凝土桩、钢桩。•3、钢筋混凝土桩的施工方法：预制桩、灌注桩。预制桩的沉桩方法：打入法、静力压桩、水冲沉桩、振动沉桩等；灌注桩施工方法：钻孔灌注桩（干作业成孔灌注桩、泥浆护壁成孔灌注桩）、沉管灌注桩、人工挖孔灌注桩、爆破灌注桩等。3、地下工程和深基坑支护技术发展迅速（1）地下工程的开挖我国地下工程起步较晚，初期主要用于隧道、人防等工程，随着城市建设的发展，现已广泛地用于地铁、地下车库、仓库等工程。地下工程的施工曾采用过明挖法、暗挖法、盖挖法、盾构法、沉管法和冻结法等施工方法。上海地铁1号线的18.8公里隧道和11个车站，都是建在高流变、高压缩的软土地层中，车站大多采用多道锚杆的地下连续墙作深基坑边坡支护，而隧道是采用土压平衡式盾构进行顶进施工。（一）地基基础施工技术己接近国际先进水平（2）深基础施工在深基础施工中，逆作法和半逆作法技术虽有所应用，但因造价太高，只有在特殊情况下采用；而目前多数是用做深基坑开挖时的临时支挡，这已成为当前建筑施工中的热点和难点。各地都有不少经验，也有一些教训。（一）地基基础施工技术己接近国际先进水平3、地下工程和深基坑支护技术发展迅速（3）深基坑支护技术深基坑设计既要考虑坑壁土压力、降水隔水技术、开挖时环境的影响，同时又要计算支挡结构的强度和稳定性。•当基坑深度不超过6~7m时，一般采用灌注桩作成的悬臂挡土壁（沿海地下水位高，往往用灌注桩挡土和搅拌桩隔水结合起来使用）。•当基坑深度超过6~7m时，应采用复合式支挡结构（如复合土钉墙）。•基坑深度再增加，上述方法难以奏效，则应设置单支点或多支点的拉锚结构（如预应力锚杆）。（一）地基基础施工技术己接近国际先进水平3、地下工程和深基坑支护技术发展迅速土钉墙是我国近期发展起来的一种用于中浅层基坑支护的方法。适用于地下水位以上或经降水后的杂填土、普通粘性土和非松散砂土层。由于土钉技术简单，操作方便，不占用现场的空间和时间，且费用可较其他方法低10%～30%，故深受使用者的欢迎。（一）地基基础施工技术己接近国际先进水平3、地下工程和深基坑支护技术发展迅速（3）深基坑支护技术（一）钢支撑施工上海冶金大厦钢管内撑（一）钢支撑施工南京火车站广场地下通道支护工程（一）钢支撑施工镇江电信大楼型钢内撑（一）钢支撑施工第四节支护结构施工（一）钢支撑施工（图片）四、内支撑体系施工第四节支护结构施工（二）混凝土支撑施工南京中南国际大厦砼内撑（图片）四、内支撑体系施工第四节支护结构施工（二）混凝土支撑施工南京玄武隧道支护工程（图片）四、内支撑体系施工第四节支护结构施工（二）混凝土支撑施工南京新街口某大厦基坑支护（图片）四、内支撑体系施工第四节支护结构施工（二）混凝土支撑施工（图片）四、内支撑体系施工（1）土层锚杆的构造土壁支撑（支撑系统、土层锚杆支护结构）现状•混凝土仍然是我国工程结构最重要的材料。•混凝土技术进步主要表现在：•材料性能的改善－－（如：高性能混凝土的应用）•平均强度等级的提高－－（如：C30～C60混凝土的应用）•工业化程度的提高－－（如：预拌混凝土的应用）（二）混凝土技术发展步伐加快1、高性能混凝土应用：（1）用于工程结构的混凝土，不仅应具有足够的龄期强度，而且对其早强、缓凝、抗冻、抗渗、体积变化以及泵送性能等还会有不同的要求；（2）预应力混凝土要求高强度、低收缩徐变的性能；（3）基础大体积混凝土要求低发热量、可泵性好等特点。由于水泥混凝土和高性能外加剂技术的进步，有可能按工程使用和施工需要，设计和配制特定性能的混凝土，以满足超高层、大跨度、大体积以及各种特殊性能的要求。（二）混凝土技术发展步伐加快2、混凝土平均强度稳步提高：（1）我国混凝土结构中，平均强度已达到C25，C30以上的混凝土已普遍应用；（2）C50、C60的高强混凝土在一些高层和桥梁工程中应用量已日见提高。（3）C80混凝土已用在预应力管桩构件上。由于混凝土强度等级的提高，使结构截面和自重减少，密实度和耐久性也相应提高。（二）混凝土技术发展步伐加快3、预拌混凝土的发展：预拌混凝土的应用是建筑工业化的重要标志。（1）促进了混凝土搅拌、运输的机械化和工业化搅拌站采用机械上料，计算机控制和管理，并较普通地使用了外加剂和掺和料，搅拌运输车输送，现场大多是用泵（固定泵或泵车）输送入模。目前，混凝土的最大泵送高度已达350m；基础大体积混凝土一次连续浇灌已达24000m3。（二）混凝土技术发展步伐加快（2）为大型项目建设高性能混凝土应用提供了可能。目前，城市建成预拌混凝土搅拌站已较普遍。其中上海、大连、常州等城市的预拌混凝土产量已分别占现浇混凝土总量的60%以上，接近工业发达国家水平。（二）混凝土技术发展步伐加快3、预拌混凝土的发展：预拌混凝土的应用是建筑工业化的重要标志。4、现浇模板的研究与开发：为提高混凝土工程质量，降低工程成本，各地都重视现浇模板的研究与开发，并要求企业做好模板的配板设计。（1）组合钢模板已部分地为中型块体的钢框竹（木）胶合板模板所取代。钢框竹（木）胶合板面积大、重量轻、表面平整，可提高混凝土工程质量和作业效率，使用量逐年提高，大体已占模板总量的10%。（二）混凝土技术发展步伐加快4、现浇模板的研究与开发：（二）混凝土技术发展步伐加快（2）密肋楼盖与曲面构件的模板已较多地应用了塑料和玻璃钢模壳。（3）为加速模板周转，楼板模板已较普遍地应用了快拆脱模体系，有的还推广了小流水段施工。（4）大模、爬模、滑模、台模、筒子模等支模工艺也都有新的改进与提高。（5）碗扣式、门式支架在支模和作业脚手上使用比重日见提高。•1-千斤顶；2-高压油管；3-支承杆；4-提升架；5-上下围圈；6-模板；7-桁架；8-搁栅；9-铺板；10-外吊架；11-内吊架；12-栏杆；13-墙体；14-挑三角架•常用的浇筑方案有以下几种（见图5-4）•（a）全面分层在整个模板内全面分层，浇筑区面积即为基础平面面积，第一层全部浇筑完毕后，再回头浇筑第二层，第二层要在第一层混凝土初凝之前，全部浇筑振捣完毕。采用这种方案，结构的平面尺寸一般不宜太大。（b）分段分层混凝土从底层开始浇筑，进行一定距离后就回头浇第二层，如此向前呈阶梯形推进。当结构的厚度不大，分层较少时，混凝土浇筑到顶后，第一层末端的混凝土还未初凝，又可从第二层依次分层浇筑。适于在结构平面面积较大时采用。（c）斜面分层当结构的长度大大超过厚度三倍时，可采用本方案。振捣工作从浇筑层斜面的下端开始，逐渐上移，以保证混凝土的浇筑质量。全面分层•浇筑强度计算：Q（T1－T2）≥F·hQ≥F·h／（T1－T2）分段分层•浇筑强度计算：)1()(≥)1(≥)(2121nhbTTQlnhlbTTQ斜面分层•浇筑强度计算：2121≥≥)(TThbHQhbHTTQ1、粗钢筋连接技术。《混凝土结构设计规范》明确指出，直径22mm的粗钢筋不宜采用搭接连接。近几年来，粗钢筋连接技术有新的突破，并在高层、大型和公用工程中普遍应用。（1）竖向钢筋电渣压力焊始于80年代，现已成为粗钢筋连接的主要方法。（2）水平钢筋窄间隙电弧焊和气压焊也是粗钢筋连接的可靠方法。（3）套筒挤压连接和螺纹连接属机械连接，应用也较普遍。机械连接具有不受钢筋化学成分、可焊性或气候等条件的影响，接头强度稳定，操作简便，施工速度快等特点。目前，焊接和机械连接已占钢筋接