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建筑業10項新技術(2017版)

時間:2017-11-16 來源: 建工網
建筑業10項新技術(2017版) 各

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建筑業10項新技術(2017版)

各省、自治區住房城鄉建設廳,直轄市建委,新疆生產建設兵團建設局:

為貫徹落實《國務院辦公廳關于促進建筑業持續健康發展的意見》(國辦發[2017]19號),加快促進建筑產業升級,增強產業建造創新能力,我部組織編制了《建筑業10項新技術(2017版)》,現印發給你們,請做好推廣應用工作,全面提升建筑業技術水平。

附件:建筑業10項新技術(2017版)

中華人民共和國住房和城鄉建設部
 2017年10月25日

建筑業10項新技術(2017版)

住房和城鄉建設部
2017年10月

 
前  言
為促進建筑產業升級,加快建筑業技術進步,住房和城鄉建設部工程質量安全監管司組織國內建筑行業百余位專家,對《建筑業10項新技術(2010)》進行了全面修訂。
本文件與2010年版相比主要變化如下:
——將“混凝土技術”和“鋼筋及預應力技術”合并為“鋼筋與混凝土技術”。
——新增裝配式混凝土結構技術。
——將“防水技術”擴充為“防水技術與圍護結構節能”技術。
——升級更新綠色建筑、建筑防災減災、建筑節能、建筑信息化等相關內容。
——適用范圍以建筑工程應用為主,每項技術具有一定適用性、成熟性與可推廣性。
本文件由住房城鄉建設部批準。
本文件的技術主編單位為中國建筑科學研究院,主要參編單位為中國建筑股份有限公司、中國模板腳手架協會、中國建筑業協會建筑防水分會、中國建筑一局(集團)有限公司等。
本文件主要起草人:
總負責人:王清勤、趙基達
地基基礎和地下空間工程技術部分: 高文生、王曙光、王也宜、衡朝陽、李耀良、王理想、陳  輝、陳  馳、黃江川、王佳杰、吳  斌、鄒  峰、盧秀麗、楊宇波
鋼筋與混凝土技術部分:趙基達、馮大斌、冷發光、劉子金、朱愛萍、王曉鋒、王永海
模板腳手架技術部分:高  峰、張良杰、楊少林、石亞明、楊棣柔、吳亞進、黎文方、黃玉林、楊  波、陳  偉、冼漢光、王祥軍、楊秋利、陳鐵磊
裝配式混凝土結構技術部分:王曉鋒、蔣勤儉、田春雨、趙  勇、高志強、錢冠龍、樊  驊、李  浩、谷明旺、汪  力、姜  偉、趙廣軍、張渤鈺、周麗娟
鋼結構技術部分:李景芳、戴立先、韋疆宇、曾志攀、郭滿良、陳志華、李海旺、韓建聰、朱邵輝、余永明、趙宇新、余玉潔、李濃云、李錦麗
機電安裝工程技術部分:吳月華、徐義明、陳  靜、任俊和、王升其、周衛新、王紅靜、馮  凱、嚴文榮、劉  杰、張  勤、芮立平、陳曉文、宋志紅
綠色施工技術部分:單彩杰、楊香福、楊升旗、王  濤、段  愷、石云興、張燕剛、倪  坤、馮大闊、劉嘉茵、楊均英、司金龍、張靜濤、陳  波、郝伶俐
防水技術與圍護結構節能部分:曲  慧、吳小翔、董  宏、李良偉、李光球、黃春生、劉文利、趙  力、李建軍、王曉峰
抗震、加固與監測技術部分:姚秋來、常  樂、聶  祺、唐曹明、李瑞峰、張榮強、韋永斌、趙  偉、曹  振、楊光值、潘鴻寶
信息化技術部分:楊富春、王  靜、譚丁文、王興龍、劉  剛、曾立民、張義平、黃  煒、苑玉平、顏  煒、王劍濤、張臣友、高  峰、黃從治、肖新華、王  威、王文剛、王海濤

顧  問(按姓氏筆劃排列):
毛志兵、葉浩文、馮  躍、李久林、楊健康、張希黔、張  琨、苗啟松、胡德均、龔  劍
秘書組:張靖巖、程  巖、康井紅、趙  海

主編單位:中國建筑科學研究院
參編單位(按章節排序):
          建研地基基礎工程有限責任公司
          上海市基礎工程集團有限公司
          建研科技股份有限公司
          國家建筑工程技術研究中心
          中國模板腳手架協會
          中國建筑股份有限公司技術中心
          北京建筑機械化研究院
          北京預制建筑工程研究院有限公司
          同濟大學
          中國建筑標準設計研究院有限公司
          中冶建筑研究總院有限公司
          寶業集團股份有限公司
          中建一局建設發展有限公司
          深圳現代營造科技有限公司
          建筑工業化產業技術創新戰略聯盟
          中建鋼構有限公司
          北京城建集團有限責任公司
          中國建筑一局(集團)有限公司
          福建省建筑設計研究院
          深圳建筑設計研究總院
          天津大學
          太原理工大學
          中國建筑工程總公司
          中國建筑第八工程局有限公司
          北京中建建筑科研院有限公司
          中國建筑第七工程局有限公司
          中國建筑第二工程局有限公司
          中國建筑業協會建筑防水分會
          蘇州市建筑科學研究院集團股份有限公司
          國家建筑工程質量監督檢驗中心
          北京發研工程技術有限公司
          中國建筑第三工程局有限公司
          中國中鐵股份有限公司
          中國鐵建股份有限公司
          中國電力建設股份有限公司
          廣聯達科技股份有限公司
          建筑信息模型(BIM)產業技術創新戰略聯盟
          用友建筑云服務有限公司


目  錄
1 地基基礎和地下空間工程技術 1
1.1 灌注樁后注漿技術 1
1.2 長螺旋鉆孔壓灌樁技術 1
1.3 水泥土復合樁技術 2
1.4 混凝土樁復合地基技術 3
1.5 真空預壓法組合加固軟基技術 3
1.6 裝配式支護結構施工技術 4
1.7 型鋼水泥土復合攪拌樁支護結構技術 6
1.8 地下連續墻施工技術 8
1.9 逆作法施工技術 9
1.10 超淺埋暗挖施工技術 10
1.11 復雜盾構法施工技術 11
1.12 非開挖埋管施工技術 12
1.13 綜合管廊施工技術 15
2 鋼筋與混凝土技術 18
2.1 高耐久性混凝土技術 18
2.2 高強高性能混凝土技術 19
2.3 自密實混凝土技術 21
2.4 再生骨料混凝土技術 22
2.5 混凝土裂縫控制技術 24
2.6 超高泵送混凝土技術 27
2.7 高強鋼筋應用技術 28
2.8 高強鋼筋直螺紋連接技術 31
2.9 鋼筋焊接網應用技術 33
2.10 預應力技術 34
2.11 建筑用成型鋼筋制品加工與配送技術 35
2.12 鋼筋機械錨固技術 36
3 模板腳手架技術 38
3.1 銷鍵型腳手架及支撐架 38
3.2 集成附著式升降腳手架技術 39
3.3 電動橋式腳手架技術 41
3.4 液壓爬升模板技術 42
3.5 整體爬升鋼平臺技術 44
3.6 組合鋁合金模板施工技術 45
3.7 組合式帶肋塑料模板技術 47
3.8 清水混凝土模板技術 49
3.9 預制節段箱梁模板技術 51
3.10 管廊模板技術 52
3.11 3D打印裝飾造型模板技術 54
4 裝配式混凝土結構技術 56
4.1 裝配式混凝土剪力墻結構技術 56
4.2 裝配式混凝土框架結構技術 57
4.3 混凝土疊合樓板技術 59
4.4 預制混凝土外墻掛板技術 60
4.5 夾心保溫墻板技術 61
4.6 疊合剪力墻結構技術 62
4.7 預制預應力混凝土構件技術 63
4.8 鋼筋套筒灌漿連接技術 64
4.9 裝配式混凝土結構建筑信息模型應用技術 66
4.10 預制構件工廠化生產加工技術 67
5 鋼結構技術 69
5.1 高性能鋼材應用技術 69
5.2 鋼結構深化設計與物聯網應用技術 69
5.3 鋼結構智能測量技術 71
5.4 鋼結構虛擬預拼裝技術 72
5.5 鋼結構高效焊接技術 74
5.6 鋼結構滑移、頂(提)升施工技術 75
5.7 鋼結構防腐防火技術 76
5.8 鋼與混凝土組合結構應用技術 77
5.9 索結構應用技術 79
5.10 鋼結構住宅應用技術 80
6 機電安裝工程技術 83
6.1 基于BIM的管線綜合技術 83
6.2 導線連接器應用技術 84
6.3 可彎曲金屬導管安裝技術 86
6.4 工業化成品支吊架技術 87
6.5 機電管線及設備工廠化預制技術 89
6.6 薄壁金屬管道新型連接安裝施工技術 90
6.7 內保溫金屬風管施工技術 91
6.8 金屬風管預制安裝施工技術 93
6.9 超高層垂直高壓電纜敷設技術 96
6.10 機電消聲減振綜合施工技術 97
6.11 建筑機電系統全過程調試技術 98
7 綠色施工技術 101
7.1 封閉降水及水收集綜合利用技術 101
7.2建筑垃圾減量化與資源化利用技術 102
7.3 施工現場太陽能、空氣能利用技術 103
7.4 施工揚塵控制技術 107
7.5 施工噪聲控制技術 107
7.6 綠色施工在線監測評價技術 108
7.7 工具式定型化臨時設施技術 109
7.8 垃圾管道垂直運輸技術 111
7.9 透水混凝土與植生混凝土應用技術 112
7.10 混凝土樓地面一次成型技術 113
7.11 建筑物墻體免抹灰技術 115
8 防水技術與圍護結構節能 117
8.1 防水卷材機械固定施工技術 117
8.2 地下工程預鋪反粘防水技術 119
8.3 預備注漿系統施工技術 120
8.4 丙烯酸鹽灌漿液防滲施工技術 121
8.5 種植屋面防水施工技術 122
8.6 裝配式建筑密封防水應用技術 123
8.7 高性能外墻保溫技術 124
8.8 高效外墻自保溫技術 126
8.9 高性能門窗技術 127
8.10 一體化遮陽窗 129
9 抗震、加固與監測技術 131
9.1 消能減震技術 131
9.2 建筑隔震技術 131
9.3 結構構件加固技術 132
9.4 建筑移位技術 133
9.5 結構無損性拆除技術 134
9.6 深基坑施工監測技術 135
9.7 大型復雜結構施工安全性監測技術 136
9.8 爆破工程監測技術 137
9.9 受周邊施工影響的建(構)筑物檢測、監測技術 137
9.10 隧道安全監測技術 138
10 信息化技術 140
10.1 基于BIM的現場施工管理信息技術 140
10.2 基于大數據的項目成本分析與控制信息技術 141
10.3 基于云計算的電子商務采購技術 142
10.4 基于互聯網的項目多方協同管理技術 144
10.5 基于移動互聯網的項目動態管理信息技術 145
10.6 基于物聯網的工程總承包項目物資全過程監管技術 145
10.7 基于物聯網的勞務管理信息技術 147
10.8 基于GIS和物聯網的建筑垃圾監管技術 148
10.9 基于智能化的裝配式建筑產品生產與施工管理信息技術 149

 
1 地基基礎和地下空間工程技術
1.1 灌注樁后注漿技術
1.1.1 技術內容
灌注樁后注漿是指在灌注樁成樁后一定時間,通過預設在樁身內的注漿導管及與之相連的樁端、樁側處的注漿閥以壓力注入水泥漿的一種施工工藝。注漿目的一是通過樁底和樁側后注漿加固樁底沉渣(虛土)和樁身泥皮,二是對樁底及樁側一定范圍的土體通過滲入(粗顆粒土)、劈裂(細粒土)和壓密(非飽和松散土)注漿起到加固作用,從而增大樁側阻力和樁端阻力,提高單樁承載力,減少樁基沉降。
在優化注漿工藝參數的前提下,可使單樁豎向承載力提高40%以上,通常情況下粗粒土增幅高于細粒土、樁側樁底復式注漿高于樁底注漿;樁基沉降減小30%左右;預埋于樁身的后注漿鋼導管可以與樁身完整性超聲檢測管合二為一。
1.1.2 技術指標
根據地層性狀、樁長、承載力增幅和樁的使用功能(抗壓、抗拔)等因素,灌注樁后注漿可采用樁底注漿、樁側注漿、樁側樁底復式注漿等形式。主要技術指標為:
(1)漿液水灰比:0.45~0.9;
(2)注漿壓力:0.5~16MPa。
實際工程中,以上參數應根據土的類別、飽和度及樁的尺寸、承載力增幅等因素適當調整,并通過現場試注漿和試樁試驗最終確定。 設計和施工可依據《建筑樁基技術規范》JGJ94的規定 進行。
1.1.3 適用范圍
灌注樁后注漿技術適用于除沉管灌注樁外的各類泥漿護壁和干作業的鉆、挖、沖孔灌注樁。當樁端及樁側有較厚的粗粒土時,后注漿提高單樁承載力的效果更為明顯。
1.1.4 工程案例
目前該技術應用于北京、上海、天津、福州、汕頭、武漢、宜春、杭州、濟南、廊坊、龍海、西寧、西安、德州等地數百項高層、超高層建筑樁基工程中,經濟效益顯著。典型工程如北京首都國際機場T3航站樓、上海中心大廈等。
1.2 長螺旋鉆孔壓灌樁技術
1.2.1 技術內容
長螺旋鉆孔壓灌樁技術是采用長螺旋鉆機鉆孔至設計標高,利用混凝土泵將超流態細石混凝土從鉆頭底壓出,邊壓灌混凝土邊提升鉆頭直至成樁,混凝土灌注至設計標高后,再借助鋼筋籠自重或利用專門振動裝置將鋼筋籠一次插入混凝土樁體至設計標高,形成鋼筋混凝土灌注樁。后插入鋼筋籠的工序應在壓灌混凝土工序后連續進行。與普通水下灌注樁施工工藝相比,長螺旋鉆孔壓灌樁施工,不需要泥漿護壁,無泥皮,無沉渣,無泥漿污染,施工速度快,造價較低。
該工藝還可根據需要在鋼筋籠上綁設樁端后注漿管進行樁端后注漿,以提高樁的承載力。
1.2.2 技術指標
(1)混凝土中可摻加粉煤灰或外加劑,混凝土中粉煤灰摻量宜為 70~90kg/ m3;
(2)混凝土的粗骨料可采用卵石或碎石,最大粒徑不宜大于 20mm;
(3)混凝土塌落度宜為 180~220mm。
設計和施工可依據《建筑樁基技術規范》JGJ94的規定進行。
1.2.3 適用范圍
適用于地下水位較高,易塌孔,且長螺旋鉆孔機可以鉆進的地層。
1.2.4 工程案例
在北京、天津、唐山等地多項工程中應用,經濟效益顯著,具有良好的推廣應用前景。
1.3 水泥土復合樁技術
1.3.1 技術內容
水泥土復合樁是適用于軟土地基的一種新型復合樁,由PHC管樁、鋼管樁等在水泥土初凝前壓入水泥土樁中復合而成的樁基礎,也可將其用作復合地基。水泥土復合樁由芯樁和水泥土組成,芯樁與樁周土之間為水泥土。水泥攪拌樁的施工及芯樁的壓入改善了樁周和樁端土體的物理力學性質及應力場分布,有效地改善了樁的荷載傳遞途徑;樁頂荷載由芯樁傳遞到水泥土樁再傳遞到側壁和樁端的水泥土體,有效地提高了樁的側阻力和端阻力,從而有效地提高了復合樁的承載力,減小樁的沉降。目前常用的施工工藝有植樁法等。
1.3.2 技術指標
(1)水泥土樁直徑宜為500~700mm;
(2)水泥摻量宜為12%~20%;
(3)管樁直徑宜為300~600mm;
(4)樁間距宜取水泥土樁直徑的3~5倍;
(5)樁端應選擇承載力較高的土層。
1.3.3 適用范圍
適用于軟弱粘土地基。在沿江、沿海地區,廣泛分布著含水率較高、強度低、壓縮性較高、垂直滲透系數較低、層厚變化較大的軟粘土,地表下淺層存在有承載力較高的土層。采用傳統的單一的地基處理方式或常規鉆孔灌注樁,往往很難取得理想的技術經濟效果,水泥土復合樁是適用于這種地層的有效方法之一。
1.3.4 工程案例
在上海、天津、江陰、常州等地區的多項工程中應用。
1.4 混凝土樁復合地基技術
1.4.1 技術內容
混凝土樁復合地基是以水泥粉煤灰碎石樁復合地基為代表的高粘結強度樁復合地基,近年來混凝土灌注樁、預制樁作為復合地基增強體的工程越來越多,其工作性狀與水泥粉煤灰碎石樁復合地基接近,可統稱為混凝土樁復合地基。
混凝土樁復合地基通過在基底和樁頂之間設置一定厚度的褥墊層,以保證樁、土共同承擔荷載,使樁、樁間土和褥墊層一起構成復合地基。樁端持力層應選擇承載力相對較高的土層。混凝土樁復合地基具有承載力提高幅度大,地基變形小、適用范圍廣等特點。
1.4.2 技術指標
根據工程實際情況,混凝土樁可選用水泥粉煤灰碎石樁,常用的施工工藝包括長螺旋鉆孔、管內泵壓混合料成樁,振動沉管灌注成樁及鉆孔灌注成樁三種施工工藝。主要技術指標為:
(1)樁徑宜取 350~600mm;
(2)樁端持力層應選擇承載力相對較高的地層;
(3)樁間距宜取 3~5倍樁徑;
(4)樁身混凝土強度滿足設計要求,一般情況下要求混凝土強度大于等于C15;
(5)褥墊層宜用中砂、粗砂、碎石或級配砂石等,不宜選用卵石,最大粒徑不宜大于30mm,厚度 150~300mm,夯填度≤0.9。
實際工程中,以上參數根據場地巖土工程條件、基礎類型、結構類型、地基承載力和變形要求等條件或現場試驗確定。
對于市政、公路、高速公路、鐵路等地基處理工程,當基礎剛度較弱時,宜在樁頂增加樁帽或在樁頂采用碎石+土工格柵、碎石+鋼板網等方式調整樁土荷載分擔比例,以提高樁的承載能力。
設計和施工可依據《建筑地基處理技術規范》JGJ79的規定進行。
1.4.3 適用范圍
適用于處理粘性土、粉土、砂土和已自重固結的素填土等地基。對淤泥質土應按當地經驗或通過現場試驗確定其適用性。就基礎形式而言,既可用于條形基礎、獨立基礎,又可用于箱形基礎、筏形基礎。采取適當技術措施后亦可應用于剛度較弱的基礎以及柔性基礎。
1.4.4 工程案例
在北京、天津、河北、山西、陜西、內蒙古、新疆以及山東、河南、安徽、廣西等地區多層、高層建筑、工業廠房、鐵路地基處理工程中廣泛應用,經濟效益顯著,具有良好的應用前景。在鐵路工程中已用于哈大鐵路客運專線工程、京滬高鐵工程等。
1.5 真空預壓法組合加固軟基技術
1.5.1 技術內容
(1)真空預壓法是在需要加固的軟粘土地基內設置砂井或塑料排水板,然后在地面鋪設砂墊層,其上覆蓋不透氣的密封膜使軟土與大氣隔絕,然后通過埋設于砂墊層中的濾水管,用真空裝置進行抽氣,將膜內空氣排出,因而在膜內外產生一個氣壓差,這部分氣壓差即變成作用于地基上的荷載。地基隨著等向應力的增加而固結。
(2)真空堆載聯合預壓法是在真空預壓的基礎上,在膜下真空度達到設計要求并穩定后,進行分級堆載,并根據地基變形和孔隙水壓力的變化控制堆載速率。堆載預壓施工前,必須在密封膜上覆蓋無紡土工布以及粘土(粉煤灰)等保護層進行保護,然后分層回填并碾壓密實。與單純的堆載預壓相比,加載的速率相對較快。在堆載結束后,進入聯合預壓階段,直到地基變形的速率滿足設計要求,然后停止抽真空,結束真空聯合堆載預壓。
1.5.2 技術指標
(1)真空預壓施工時首先在加固區表面用推土機或人工鋪設砂墊層,層厚約0.5m;
(2)真空管路的連接點應密封,在真空管路中應設置止回閥和閘閥;濾水管應設在排水砂墊層中,其上覆蓋厚度100~200mm的砂層;
(3)密封膜熱合粘結時宜用雙熱合縫的平搭接,搭接寬度應大于15mm且應鋪設二層以上。密封膜的焊接或粘接的粘縫強度不能低于膜本身抗拉強度的60%;
(4)真空預壓的抽氣設備宜采用射流真空泵,空抽時應達到95kPa以上的真空吸力,其數量應根據加固面積和土層性能等確定;
(5)抽真空期間真空管內真空度應大于90kPa,膜下真空度宜大于80kPa;
(6)堆載高度不應小于設計總荷載的折算高度;
(7)對主要以變形控制設計的建筑物地基,地基土經預壓所完成的變形量和平均固結度應滿足設計要求;對以地基承載力或抗滑穩定性控制設計的建筑物地基,地基土經預壓后其強度應滿足建筑物地基承載力或穩定性要求。
主要參考標準:《建筑地基基礎工程施工規范》GB51004、《建筑地基處理技術規范》JGJ79。
1.5.3 適用范圍
該軟土地基加固方法適用于軟弱粘土地基的加固。在我國廣泛存在著海相、湖相及河相沉積的軟弱粘土層,這種土的特點是含水量大、壓縮性高、強度低、透水性差。該類地基在建筑物荷載作用下會產生相當大的變形或變形差。對于該類地基,尤其需大面積處理時,如在該類地基上建造碼頭、機場等,真空預壓法以及真空堆載聯合預壓法是處理這類軟弱粘土地基的較有效方法之一。
1.5.4 工程案例
本技術已用于日照港料場、黃驊港碼頭、深圳福田開發區、天津塘沽開發區、深圳寶安大道、上海迪士尼主題樂園項目、珠海發電廠、汕頭港多用途泊位后方集裝箱堆場、天津臨港產業區等。
1.6 裝配式支護結構施工技術
1.6.1 技術內容
裝配式支護結構是以成型的預制構件為主體,通過各種技術手段在現場裝配成為支護結構。與常規支護手段相比,該支護技術具有造價低、工期短、質量易于控制等特點,從而大大降低了能耗、減少了建筑垃圾,有較高的社會、經濟效益與環保作用。
目前,市場上較為成熟的裝配式支護結構有:預制樁、預制地下連續墻結構、預應力魚腹梁支撐結構、工具式組合內支撐等。
預制樁作為基坑支護結構使用時,主要是采用常規的預制樁施工方法,如靜壓或者錘擊法施工,還可以采用拆入水泥土攪拌樁,TRD攪拌墻或CSM雙輪銑攪拌墻內形成連續的水泥土復合支護結構。預應力預制樁用于支護結構時,應注意防止預應力預制樁發生脆性破壞并確保接頭的施工質量。
預制地下連續墻技術即按照常規的施工方法成槽后,在泥漿中先插入預制墻段、預制樁、型鋼或鋼管等預制構件,然后以自凝泥漿置換成槽用的護壁泥漿,或直接以自凝泥漿護壁成槽插入預制構件,以自凝泥漿的凝固體填塞墻后空隙和防止構件間接縫滲水,形成地下連續墻。采用預制的地下連續墻技術施工的地下墻面光潔、墻體質量好、強度高,并可避免在現場制作鋼筋籠和澆混凝土及處理廢漿。近年來,在常規預制地下連續墻技術的基礎上,又出現一種新型預制連續墻,即不采用昂貴的自凝泥漿而仍用常規的泥漿護壁成槽,成槽后插入預制構件并在構件間采用現澆混凝土將其連成一個完整的墻體。該工藝是一種相對經濟又兼具現澆地下墻和預制地下墻優點的新技術。
預應力魚腹梁支撐技術,由魚腹梁(高強度低松弛的鋼絞線作為上弦構件,H 型鋼作為受力梁,與長短不一的 H 型鋼撐梁等組成)、對撐、角撐、立柱、橫梁、拉桿、三角形節點、預壓頂緊裝置等標準部件組合并施加預應力,形成平面預應力支撐系統與立體結構體系,支撐體系的整體剛度高、穩定性強。本技術能夠提供開闊的施工空間,使挖土、運土及地下結構施工便捷,不僅顯著改善地下工程的施工作業條件,而且大幅減少支護結構的安裝、拆除、土方開挖及主體結構施工的工期和造價。
工具式組合內支撐技術是在混凝土內支撐技術的基礎上發展起來的一種內支撐結構體系, 主要利用組合式鋼結構構件其截面靈活可變、加工方便、適用性廣的特點,可在各種地質情況和復雜周邊環境下使用。該技術具有施工速度快,支撐形式多樣,計算理論成熟,可拆卸重復利用,節省投資等優點。
1.6.2 技術指標
預制地下連續墻:
(1)通常預制墻段厚度較成槽機抓斗厚度小20mm左右,常用的墻厚有580mm、780mm,一般適用于9m以內的基坑;
(2)應根據運輸及起吊設備能力、施工現場道路和堆放場地條件,合理確定分幅和預制件長度,墻體分幅寬度應滿足成槽穩定性要求;
(3)成槽順序宜先施工L形槽段,再施工一字形槽段;
(4)相鄰槽段應連續成槽,幅間接頭宜采用現澆接頭。
預應力魚腹梁支撐:
(1)型鋼立柱的垂直度控制在1/200以內;型鋼立柱與支撐梁托座要用高強螺栓連接;
(2)施工圍檁時,牛腿平整度誤差要控制在2mm以內,且不能下垂,平直度用拉繩和長靠尺或鋼尺檢查,如有誤差則進行校正,校正后采用焊接固定;
(3)整個基坑內的支撐梁要求必須保證水平,并且支撐梁必須能承受架設在其上方的支撐自重和來自上部結構的其他荷載;
(4)預應力魚腹梁支撐的拆除是安裝作業的逆順序。
工具式組合內支撐:
(1)標準組合支撐構件跨度為 8m、9m、12m等;
(2)豎向構件高度為 3m、4m、5m等;
(3)受壓桿件的長細比不應大于 150,受拉桿件的長細比不應大于200;
(4)進行構件內力監測的數量不少于構件總數量的15%;
(5)圍檁構件為1.5m、3m、6m、9m、12m。
主要參考標準:《鋼結構設計規范》GB50017、《建筑基坑支護技術規程》JGJ120。
1.6.3 適用范圍
預制地下連續墻一般僅適用于9m以內的基坑,適用于地鐵車站、周邊環境較為復雜的基坑工程等;預應力魚腹梁支撐適用于市政工程中地鐵車站、地下管溝基坑工程以及各類建筑工程基坑,預應力魚腹梁支撐適用于溫差較小地區的基坑,當溫差較大時應考慮溫度應力的影響。工具式組合內支撐適用于周圍建筑物密集,施工場地狹小,巖土工程條件復雜或軟弱地基等類型的深大基坑。
1.6.4 工程案例
預制地下連續墻技術已成功應用于上海建工活動中心、明天廣場、達安城單建式地下車庫和瑞金醫院單建式地下車庫、華東醫院停車庫等工程。
預應力魚腹梁支撐已成功應用于廣州地鐵網運營管理中心、江陰幸福里老年公寓和商業用房、南京繞城公路地道工程、寧波軌道交通1、2號線鼓樓站車站等工程。
工具式組合內支撐已成功應用于北京國貿中心、上海臨港六院、上海天和錦園、廣東工商行業務大樓、廣東荔灣廣場、廣東金匯大廈、杭州杭政儲住宅、寧波軌交1號線鼓樓站及北京地鐵13號線等。
1.7 型鋼水泥土復合攪拌樁支護結構技術
1.7.1 技術內容
型鋼水泥土復合攪拌樁是指:通過特制的多軸深層攪拌機自上而下將施工場地原位土體切碎,同時從攪拌頭處將水泥漿等固化劑注入土體并與土體攪拌均勻,通過連續的重疊搭接施工,形成水泥土地下連續墻;在水泥土初凝之前,將型鋼(預制混凝土構件)插入墻中,形成型鋼(預制混凝土構件)與水泥土的復合墻體。型鋼水泥土復合攪拌樁支護結構同時具有抵抗側向土水壓力和阻止地下水滲漏的功能。
近幾年水泥土攪拌樁施工工藝在傳統的工法基礎上有了很大的發展,TRD工法、雙輪銑深層攪拌工法(CSM工法)、五軸水泥土攪拌樁、六軸水泥土攪拌樁等施工工藝的出現使型鋼水泥土復合攪拌樁支護結構的使用范圍更加廣泛,施工效率也大大增加。
其中TRD工法(Trench-Cutting& Re-mixing Deep Wall Method)是將滿足設計深度的附有切割鏈條以及刀頭的切割箱插入地下,在進行縱向切割橫向推進成槽的同時,向地基內部注入水泥漿以達到與原狀地基的充分混合攪拌在地下形成等厚度水泥土連續墻的一種施工工藝。該工法具有適應地層廣、墻體連續無接頭、墻體滲透系數低等優點。
雙輪銑深層攪拌工法(CSM工法),是使用兩組銑輪以水平軸向旋轉攪拌方式、形成矩形槽段的改良土體的一種施工工藝。該工法的性能特點有:(1)具有高削掘性能,地層適應性強;(2)高攪拌性能;(3)高削掘精度;(4)可完成較大深度的施工;(5)設備高穩定性;(6)低噪聲和振動;(7)可任意設定插入勁性材料的間距;(8)可靠施工過程數據和高效的施工管理系統;(9)雙輪銑深層攪拌工法(CSM工法)機械均采用履帶式主機,占地面積小,移動靈活。
1.7.2 技術指標
(1)型鋼水泥土攪拌墻的計算與驗算應包括內力和變形計算、整體穩定性驗算、抗傾覆穩定性驗算、坑底抗隆起穩定性驗算、抗滲流穩定性驗算和坑外土體變形估算;
(2)型鋼水泥土攪拌墻中三軸水泥土攪拌樁的直徑宜采用650mm、850mm、1000mm,內插H形鋼或預制混凝土構件;
(3)水泥土復合攪拌樁28d無側限抗壓強度標準值不宜小于0.5MPa;
(4)攪拌樁的入土深度宜比型鋼的插入深度深0.5~1.0m;
(5)攪拌樁體與內插型鋼的垂直度偏差不應大于1/200;
(6)當攪拌樁達到設計強度,且齡期不小于28d后方可進行基坑開挖;
(7)TRD工法等厚度水泥土攪拌墻28d齡期無側限抗壓強度不應小于設計要求且不宜小于0.8MPa;水泥宜采用強度等級不低于P.O 42.5級的普通硅酸鹽水泥,水泥土攪拌墻正式施工之前應通過現場試成墻試驗以確定具體施工參數(材料用量和水灰比等)。
(8)雙輪銑深層攪拌工法(CSM工法)成槽設備在施工過程中采用泥漿護壁來防止槽壁坍塌;膨潤土泥漿的配合比通常為70~90kg/m3(取決于膨潤土的質量),泥漿密度約為1.05kg/cm3,粘度要超過40s(馬氏漏斗粘度)。
主要參照標準:《型鋼水泥土攪拌墻技術規程》JGJ/T199、《建筑基坑支護技術規程》JGJ120等。
1.7.3 適用范圍
該技術主要用于深基坑支護,可在粘性土、粉土、砂礫土使用,目前在國內主要在軟土地區有成功應用。
1.7.4 工程案例
上海靜安寺下沉式廣場、國際會議中心、地鐵陸家嘴車站、地鐵2號線龍東路延伸段、上海梅山大廈、天津地鐵二、三號線工程、天津站交通樞紐工程。TRD工法已在上海、天津、武漢、南昌等多個深大基坑工程中成功應用,超深可達60m;雙輪銑深層攪拌工法(CSM工法)在天津醫院、地鐵2號線紅旗路站聯絡線工程、世紀廣場、華潤紫陽里停車廠等工程中應用。
1.8 地下連續墻施工技術
1.8.1 技術內容
地下連續墻,就是在地面上先構筑導墻,采用專門的成槽設備,沿著支護或深開挖工程的周邊,在特制泥漿護壁條件下,每次開挖一定長度的溝槽至指定深度,清槽后,向槽內吊放鋼筋籠,然后用導管法澆注水下混凝土,混凝土自下而上充滿槽內并把泥漿從槽內置換出來,筑成一個單元槽段,并依此逐段進行,這些相互鄰接的槽段在地下筑成的一道連續的鋼筋混凝土墻體。地下連續墻主要作承重、擋土或截水防滲結構之用。
地下連續墻具有如下優點:(1)施工低噪聲、低震動,對環境的影響小;(2)連續墻剛度大、整體性好,基坑開挖過程中安全性高,支護結構變形較小;(3)墻身具有良好的抗滲能力,坑內降水時對坑外的影響較小;(4)可作為地下室結構的外墻,可配合逆作法施工,縮短工期、降低造價。
隨著城市土地資源日趨緊張,高層和超高層建筑的日益崛起,基坑深度也突破初期的十幾米朝更深的幾十米發展,隨之帶來的是地下連續墻向著超深、超厚發展。目前建筑領域地下連續墻已經超越了110m,隨著技術的進步和城市發展的需求地下連續墻將會向更深的深度發展。例如軟土地區的超深地下連續墻施工,利用成槽機、銑槽機在粘土和砂土環境下各自的優點,以抓銑結合的方法進行成槽,并合理選用泥漿配比,控制槽壁變形,優勢明顯。
由于地下連續墻是由若干個單元槽段分別施工后再通過接頭連成整體,各槽段之間的接頭有多種形式,目前最常用的接頭形式有圓弧形接頭、橡膠帶接頭、工字型鋼接頭、十字鋼板接頭、套銑接頭等。其中橡膠帶接頭是一種相對較新的地下連續墻接頭工藝,通過橫向連續轉折曲線和縱向橡膠防水帶延長了可能出現的地下水滲流路線,接頭的止水效果較以前的各種接頭工藝有大幅改觀。目前超深的地下連續墻多采用套銑接頭,利用銑槽機可直接切削硬巖的能力直接切削已成槽段的混凝土,在不采用鎖口管、接頭箱的情況下形成止水良好、致密的地下連續墻接頭。套銑接頭具有施工設備簡單、接頭水密性良好等優點。
1.8.2 技術指標
地下連續墻根據施工工藝,可分為導墻制作、泥漿制備、成槽施工、混凝土水下澆筑、接頭施工等。主要技術指標為:
(1)新拌制泥漿指標:比重1.03~1.10,粘度22s~35s,膠體率大于98%,失水量小于30ml/30min,泥皮厚度小于1mm,pH值8~9;
(2)循環泥漿指標:比重1.05~1.25,粘度22s~40s,膠體率大于98%,失水量小于30ml/30min,泥皮厚度小于3mm,pH值8~11,含砂率小于7%;
(3)清基后泥漿指標:密度不大于1.20,粘度20s~30s,含砂率小于7%,pH值8~10;
(4)混凝土:坍落度200mm±20mm,抗壓強度和抗滲壓力符合設計要求;
實際工程中,以上參數應根據土的類別、地下連續墻的結構用途、成槽形式等因素適當調整,并通過現場試成槽試驗最終確定。
1.8.3 適用范圍
一般情況下地下連續墻適用于如下條件的基坑工程:
(1)深度較大的基坑工程,一般開挖深度大于10m才有較好的經濟性;
(2)鄰近存在保護要求較高的建(構)筑物,對基坑本身的變形和防水要求較高的工程;
(3)基坑內空間有限,地下室外墻與紅線距離極近,采用其他圍護形式無法滿足留設施工操作空間要求的工程;
(4)圍護結構亦作為主體結構的一部分,且對防水、抗滲有較嚴格要求的工程;
(5)采用逆作法施工,地上和地下同步施工時,一般采用地下連續墻作為圍護墻。
1.8.4 工程案例
上海中心大廈、上海金茂大廈、上海環球金融中心、深圳國貿地鐵車站等等。目前地下連續墻廣泛應用于北京、上海、深圳、南京、蘭州等地的江河湖泊防滲,港口、船塢和污水處理廠、高層建筑的地下室、地下停車場、地鐵甚至于大橋建設中,市場前景廣闊。
1.9 逆作法施工技術
1.9.1 技術內容
逆作法一般是先沿建筑物地下室外墻軸線施工地下連續墻,或沿基坑的周圍施工其他臨時圍護墻,同時在建筑物內部的有關位置澆筑或打下中間支承樁和柱,作為施工期間于底板封底之前承受上部結構自重和施工荷載的支承;然后施工逆作層的梁板結構,作為地下連續墻或其他圍護墻的水平支撐,隨后逐層向下開挖土方和澆筑各層地下結構,直至底板封底;同時,由于逆作層的樓面結構先施工完成,為上部結構的施工創造了條件,因此可以同時向上逐層進行地上結構的施工;如此地面上、下同時進行施工,直至工程結束。
目前逆作法的新技術有:
(1)框架逆作法。利用地下各層鋼筋混凝土肋形樓板中先期澆筑的交叉格形肋梁,對圍護結構形成框格式水平支撐,待土方開挖完成后再二次澆筑肋形樓板。
(2)躍層逆作法。是在適當的地質環境條件下,根據設計計算結果,通過局部樓板加強以及適當的施工措施,在確保安全的前提下實現躍層超挖,即跳過地下一層或兩層結構梁板的施工,實現土方施工的大空間化,提高施工效率。
(3)踏步式逆作法。該法是將周邊若干跨樓板采用逆作法踏步式從上至下施工,余下的中心區域待地下室底板施工完成后逐層向上順作,并與周邊逆作結構銜接完成整個地下室結構。
(4)一柱一樁調垂技術。在逆作施工中,豎向支承樁柱的垂直精度要求是確保逆作工程質量、安全的核心要素,決定著逆作技術的深度和高度。目前,鋼立柱的調垂方法主要有氣囊法、校正架法、調垂盤法、液壓調垂盤法、孔下調垂機構法、孔下液壓調垂法、HDC高精度液壓調垂系統等。
1.9.2 技術指標
(1)豎向支承結構宜采用一柱一樁的形式,立柱長細比不應大于25。立柱采用格構柱時,其邊長不宜小于420mm,采用鋼管混凝土柱時,鋼管直徑不宜小于500mm。立柱及立柱樁的平面位置允許偏差為10mm,立柱的垂直度允許偏差為1/300,立柱樁的垂直度允許偏差為1/200。
(2)主體結構底板施工前,立柱樁之間及立柱樁與地下連續墻之間的差異沉降不宜大于20mm,且不宜大于柱距的1/400。立柱樁采用鉆孔灌注樁時,可采用后注漿措施,以減小立柱樁的沉降。
(3)水平支撐與主體結構水平構件相結合時,同層樓板面存在高差的部位,應驗算該部位構件的受彎、受剪和受扭承載能力,在結構樓板的洞口及車道開口部位,當洞口兩側的梁板不能滿足傳力要求時,應采用設置臨時支撐等措施。
逆作法施工技術應符合《建筑地基基礎設計規范》GB50007、《建筑基坑支護技術規程》JGJ120、《地下建筑工程逆作法技術規程》JGJ165的相關規定。
1.9.3 適用范圍
逆作法適用于如下基坑:
(1)大面積的地下工程;(2)大深度的地下工程,一般地下室層數大于或等于2層的項目更為合理;(3)基坑形狀復雜的地下工程;(4)周邊狀況苛刻,對環境要求很高的地下工程;(5)上部結構工期要求緊迫和地下作業空間較小的地下工程。
目前逆作法已廣泛用于高層建筑地下室、地鐵車站、地下車庫、市政、人防工程等領域。
1.9.4 工程案例
上海中心裙房工程、上海鐵路南站南廣場、南京青奧中心、浙江慈溪財富中心工程、天津富力中心、重慶巴南商業中心、北京地鐵天安門東站、廣州國際銀行中心、南寧永凱大廈等。
1.10 超淺埋暗挖施工技術
1.10.1 技術內容
在下穿城市道路的地下通道施工時,地下通道的覆蓋土厚度與通道跨度之比通常較小,屬于超淺埋通道。為了保障城市道路、地下管線及周邊建(構)筑物正常運用,需采用嚴格控制土體變形的超淺埋暗挖施工技術。一般采用長大管棚超前支護加固地下通道周圍土體,將整個地下通道斷面分為若干個小斷面進行順序錯位短距開挖,及時強力支護并封閉成環,形成平頂直墻交替支護結構條件,進行地下通道或空間主體施工的支護技術方法。施工過程中應加強對施工影響范圍內的城市道路、管線及建(構)筑物的變形監測,及時反饋信息,及時調整支護參數。該技術主要利用鋼管剛度強度大,水平鉆定位精準,型鋼拱架連接加工方便、撐架及時和適用性廣等特點,可以在不阻斷交通、不損傷路面、不改移管線和不影響居民等城市復雜環境下使用,因此具有安全、可靠、快速、環保、節資等優點。
1.10.2 技術指標
(1)地下通道頂部覆蓋土厚度H與其暗挖斷面跨度A(矩形底邊寬度)之比H/A≤0.4;
(2)管棚:鋼管管徑90~1000mm,管壁厚度8、12、14、16mm,長度為24~150m;漿液水灰比宜為0.8~1,當采用雙液注漿時,水泥漿液與水玻璃的比例宜為1:1;
(3)注漿加固滲透系數應不大于1.0×10-6cm/s;
(4)型鋼拱架間距500~750mm;
主要參照標準:《鋼結構設計規范》GB50017。
1.10.3 適用范圍
一般填土、粘土、粉土、砂土、卵石等第四紀地層中修建的地下通道或地下空間。
1.10.4 工程案例
北京首都機場2-3號航站樓聯絡通道、青島膠州市民廣場。
1.11 復雜盾構法施工技術
1.11.1 技術內容
盾構法是一種全機械化的隧道施工方法,通過盾構外殼和管片支承四周圍巖防止發生坍塌。同時在開挖面前方用切削裝置進行土體開挖,通過出土機械外運出洞,靠千斤頂在后部加壓頂進,并拼裝預制混凝土管片,形成隧道結構的一種機械化施工方法。由于盾構施工技術對環境影響很小而被廣泛地采用,得到了迅速的發展。
復雜盾構法施工技術為復雜地層、復雜地面環境條件下的盾構法施工技術,或大斷面圓形(洞徑大于10m)、矩形或雙圓等異形斷面形式的盾構法施工技術。
選擇盾構形式時,除考慮施工區段的圍巖條件、地面情況、斷面尺寸、隧道長度、隧道線路、工期等各種條件外,還應考慮開挖和襯砌等施工問題,必須選擇安全且經濟的盾構形式。盾構施工在遇到復雜地層、復雜環境或者盾構截面異形或者盾構截面大時,可以通過分析地層和環境等情況合理配置刀盤、采用合適的掘進模式和掘進技術參數、盾構姿態控制及糾偏技術、采用合適的注漿方式等各種技術要求來解決以上的復雜問題。盾構法施工是一個系統性很強的工程,其設計和施工技術方案的確定,要從各個方面綜合權衡與比選,最終確定合理可行的實施方案。
盾構機主要是用來開挖土、砂、圍巖的隧道機械,由切口環、支撐環及盾尾三部分組成。就斷面形狀可分為單圓形、復圓形及非圓形盾構。矩形盾構是橫斷面為矩形的盾構機,相比圓形盾構,其作業面小,主要用于距地面較近的工程作業。矩形盾構機的研制難度超過圓形盾構機。目前,我國使用的矩形盾構機主要有2個、4個或6個刀盤聯合工作。
1.11.2 技術指標
(1)承受荷載:設計盾構時需要考慮的荷載,如土壓力、水壓力、自重、上覆荷載的影響、變向荷載、開挖面前方土壓力及其他荷載。
(2)盾構外徑:所謂盾構外徑,是指盾殼的外徑,不考慮超挖刀頭、摩擦旋轉式刀盤、固定翼、壁后注漿用配管等突出部分。
(3)盾構長度:盾構本體長度指殼板長度的最大值,而盾構機長度則指盾構的前端到尾端的長度。盾構總長系指盾構前端至后端長度的最大值。
(4)總推力:盾構的推進阻力組成包括盾構四周外表面和土之間的摩擦力或粘結阻力(F1);推進時,口環刃口前端產生的貫入阻力(F2);開挖面前方阻力(F3);變向阻力(曲線施工、蛇形修正、變向用穩定翼、擋板阻力等)(F4);盾尾內的管片和殼板之間的摩擦力(F5);后方臺車的牽引阻力(F6)。以上各種推進阻力的總和(∑F),須對各種影響因素仔細考慮,留出必要的余量。
1.11.3 適用范圍
(1)適用于各種復雜的工程地質和水文地質條件,從淤泥質土層到中風化和微風化巖層。
(2)盾構法施工隧道應有足夠的埋深,覆土深度不宜小于6m。隧道覆土太淺,盾構法施工難度較大;在水下修建隧道時,覆土太淺盾構施工安全風險較大。
(3)地面上必須有修建用于盾構進出洞和出土進料的工作井位置。
(4)隧道之間或隧道與其他建(構)筑物之間所夾土(巖)體加固處理的最小厚度為水平方向1.0m,豎直方向1.5m。
(5)從經濟角度講,盾構連續施工長度不宜小于300m。
1.11.4 工程案例
盾構法廣泛應用于隧道和地下工程中。上海地鐵、跨江隧道均采用盾構法施工;深圳地鐵5號線的盾構工程穿越復雜地層;南京地鐵四號線盾構區間穿越了上軟下硬地層以及大量廠房民居,地質情況復雜多變、地下水豐富、施工難度大、安全風險高等特點;鄭州中州大道采用6個刀盤聯合工作的矩形盾構機,是我國自主研發的世界最大矩形盾構機。西安地鐵4號線與武漢地鐵11號線都采用了盾構法施工;北京的眾多地鐵線路也采用了盾構法施工,其中16號線首次采用外徑6.4m地鐵管片,使隧道空間明顯增大。
1.12 非開挖埋管施工技術
1.12.1 技術內容
非開挖埋管施工技術應用較多的主要有頂管法、定向鉆進穿越技術以及大斷面矩形通道掘進技術。
(1)頂管法
頂管法是在松軟土層或富水松軟地層中敷設管道的一種施工方法。隨著頂管技術的不斷發展與成熟,已經涌現了一大批超大口徑、超長距離的頂管工程。混凝土頂管管徑最大達到4000mm,一次頂進最長距離也達到2080m。隨著大量超長距離、超大口徑頂管工程的出現,也產生了相應的頂管施工新技術。
1)為維持超長距離頂進時的土壓平衡,采用恒定頂進速度及多級頂進條件下螺旋機智能出土調速施工技術;該新技術結合分析確定的土壓合理波動范圍參數,使頂管機智能的適應土壓變化,避免大的振動。
2)針對超大口徑、超長距離頂進過程中頂力過大問題開發研制了全自動壓漿系統,智能分配注漿量,有效進行局部減阻。
3)超長距離、多曲線頂管自動測量及偏離預報技術是迄今為止最為適合超長距離、曲線頂管的測量系統,該測量系統利用多臺測量機器人聯機跟蹤測量技術,結合歷史數據,對工具管導引的方向及幅度作出預報,極大地提高了頂進效率和頂管管道的質量。
4)預應力鋼筒混凝土管頂管(簡稱JPCCP)拼接技術,利用副軌、副頂、主頂全方位三維立體式進行管節接口姿態調整,能有效解決該種新型復合管材高精度接口的拼接難題。
(2)定向鉆進穿越
根據入土點和出土點設計出穿越曲線,然后根據穿越曲線利用穿越鉆機先鉆出導向孔、再進行擴孔處理,回拖管線之后利用泥漿的護壁及潤滑作用將已預制試壓合格的管段進行回拖,完成管線的敷設施工。其新技術包括:
1)測量鉆頭位置的隨鉆測量系統,隨鉆測量系統的關鍵技術是在保證鉆桿強度的前提下鉆桿本體的密封以及鉆桿內永久電纜連接處的密封。
2)具有孔底馬達的全新旋轉導向鉆進系統,該系統有效解決了定子和軸承的壽命問題以及可以按照設定導向進行旋轉鉆進。
(3)大斷面矩形地下通道掘進施工技術
利用矩形隧道掘進機在前方掘進,而后將分節預制好的混凝土結構件在土層中頂進、拼裝形成地下通道結構的非開挖法施工技術。
矩形隧道掘進機在頂進過程中,通過調節后頂主油缸的推進速度或調節螺旋輸送機的轉速,以控制攪拌艙的壓力,使之與掘進機所處地層的土壓力保持平衡,保證掘進機的順利頂進,并實現上覆土體的低擾動;在刀盤不斷轉動下,開挖面切削下來的泥土進入攪拌艙,被攪拌成軟塑狀態的擾動土;對不能軟化的天然土,則通過加入水、粘土或其他物質使其塑化,攪拌成具有一定塑性和流動性的混合土,由螺旋輸送機排出攪拌艙,再由專用輸送設備排出;隧道掘進機掘進至規定行程,縮回主推油缸,將分節預制好的混凝土管節吊入并拼裝,然后繼續頂進,直至形成整個地下通道結構。
大斷面矩形地下通道掘進施工技術施工機械化程度高,掘進速度快,矩形斷面利用率高,非開挖施工地下通道結構對地面運營設施影響小,能滿足多種截面尺寸的地下通道施工需求。
1.12.2 技術指標
(1)頂管法
1)根據工程實際分析螺旋機在不同壓力及土質條件下的出土能力變化趨勢,設計設定出適應工程的螺旋機智能調速功能,應對不同土層對出土機制的影響;
2)利用帶球閥和有自動開閉的壓漿裝置,結合智能操控平臺,使每個注漿孔都被納入自動控制范圍,遠程操控、設定壓漿參數,合理分配壓漿量,在比較堅硬的卵石土層應設定多分配壓漿量,比較松軟、富水土層少壓漿或可不壓,起到有的放矢的功效;
3)預應力鋼筒混凝土管頂管施工承壓管道,采用特制的中繼環系統,中繼環承插口應按照預應力鋼筒混凝土管承插口精度要求制作,保證與其他管節接口密封性能良好;
4)預應力鋼筒混凝土頂管管節接口拼接施工,利用三維立體式拼接系統時,在承插口距離臨近時,應控制頂進速度0.001m/s,宜慢不宜快。
(2)定向鉆進穿越
1)采用無線傳輸儀器進行隨鉆測量,免除有線傳輸帶來的距離限制,在井眼位置安裝信號接收儀器,及時反饋軌道監測數據以及掌握鉆向動態。
2)根據土層情況設定旋轉鉆頭方向參數以及孔底馬達的動力參數,結合遠程操控平臺智能化進行鉆進穿越施工。
(3)大斷面矩形地下通道掘進施工技術
地下通道最大寬度 6.9m;地下通道最大高度 4.3m。
1.12.3 適用范圍
(1)頂管法
1)特別適用于在具有粘性土、粉性土和砂土的土層中施工,也適用于在具有卵石、碎石和風化殘積土的土層中施工。
2)適用于城區水污染治理的截污管施工,適用于液化氣與天然氣輸送管、油管的施工以及動力電纜、寬頻網、光纖網等電纜工程的管道施工。
3)適用于城市市政地下工程中穿越公路、鐵路、建筑物下的綜合通道及地鐵人行通道施工。
(2)定向鉆進穿越
1)定向鉆進穿越法適合的地層條件為砂土、粉土、粘性土、卵石等地況。
2)在不開挖地表面條件下,可廣泛應用于供水、煤氣、電力、電訊、天然氣、石油等管線鋪設施工。
(3)大斷面矩形地下通道掘進施工技術
能適應 N值在 10以下的各類粘性土、砂性土、粉質土及流砂地層;具有較好的防水性能,最大覆土層深度為 15m;通過隧道掘進機的截面模數組合,可滿足多種截面大小的地下通道施工需求。
1.12.4 工程案例
(1)頂管法
上海南市水廠過江頂管工程頂進直徑為3000mm的鋼管總長度1120m;上海市引水長橋支線頂管工程頂進長度1743m;嘉興市污水處理排海工程頂進2050m超長距離鋼筋混凝土頂管;汕頭市第二過海頂管工程頂進2080m,鋼頂管直徑2m;無錫長江引水工程實現2200mm鋼管雙管同步頂進2500m;上海白龍港污水處理南干線DN4000鋼混凝土頂管工程長距離頂進2039m;上海黃浦江閔奉支線C2標預應力鋼筒混凝土頂管(JPCCP)工程成功頂進874m。
(2)定向鉆進穿越
墨水河定向鉆穿越工程,穿越長度為532m;珠海—中山天然氣管道二期工程的磨刀門水道定向鉆進穿越工程;鄭州南變電站備用電源鄭堯高速地下穿越工程;上海市軌道交通6 號線港城路車輛段33A標工程;上海浦東國際機場擴建工程南區給水泵站工程;上海虹橋綜合交通樞紐市政道路及配套1標段等工程施工都采用了定向鉆進穿越技術。
(3)大斷面矩形地下通道掘進施工技術
上海軌道交通 6 號線浦電路車站、8 號線中山北路車站、4 號線南浦大橋車站等。
1.13 綜合管廊施工技術
1.13.1 技術內容
綜合管廊,也可稱之“共同溝”,是指城市地下管道綜合走廊,它是為實施統一規劃、設計、施工和維護,建于城市地下用于敷設市政公用管線的市政公用設施。采取綜合管廊可實現各種管線以集約化方式敷設,可以使城市的地下空間資源得以綜合利用。
綜合管廊的施工方法主要分為明挖施工和暗挖施工。
明挖施工法主要有:放坡開挖施工;水泥土攪拌樁圍護結構;板樁墻圍護結構以及SMW工法等。明挖管廊的施工可采用現澆施工法與預制拼裝施工法。現澆施工法可以大面積作業,將整個工程分割為多個施工標段,加快施工進度。預制拼裝施工法要求有較大規模的預制廠和大噸位的運輸及起吊設備,施工技術要求高,對接縫處施工處理有嚴格要求。
暗挖施工法主要有盾構法、頂管法等。盾構法和頂管法都是采用專用機械構筑隧道的暗挖施工方法,在隧道的某段的一端建造豎井或基坑,以供機械安裝就位。機械從豎井或基坑壁開孔處出發,沿設計軸線,向另一豎井或基坑的設計孔洞推進、構筑隧道,并有效地控制地面隆降。盾構法、頂管法施工具有自動化程度高,對環境影響小,施工安全,質量可靠,施工進度快等特點。
1.13.2 技術指標
(1)明挖法
1)基礎工程
綜合管廊工程基坑(槽)開挖前,應根據圍護結構的類型、工程水文地質條件、施工工藝和地面荷載等因素制定施工方案。
基坑回填應在綜合管廊結構及防水工程驗收合格后進行。回填材料應符合設計要求及國家現行標準的有關規定。管廊兩側回填應對稱、分層、均勻。管廊頂板上部1000mm范圍內回填材料應采用人工分層夯實,大型碾壓機不得直接在管廊頂板上部施工。綜合管廊回填土壓實度應符合設計要求。
綜合管廊基礎施工及質量驗收應符合《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》GB 50202的有關規定。
2)現澆結構
綜合管廊模板施工前,應根據結構形式、施工工藝、設備和材料供應條件進行模板及支架設計。模板及支撐的強度、剛度及穩定性應滿足受力要求。
混凝土的澆筑應在模板和支架檢驗合格后進行。入模時應防止離析;連續澆筑時,每層澆筑高度應滿足振搗密實的要求;預留孔、預埋管、預埋件及止水帶等周邊混凝土澆筑時,應輔助人工插搗。
混凝土底板和頂板應連續澆筑不得留置施工縫,設計有變形縫時,應按變形縫分倉澆筑。
混凝土施工質量驗收應符合現行國家標準《混凝土結構工程施工質量驗收規范》GB 50204的有關規定。
3)預制拼裝結構
預制拼裝鋼筋混凝土構件的模板,應采用精加工的鋼模板。
構件堆放的場地應平整夯實,并應具有良好的排水措施。構件運輸及吊裝時,混凝土強度應符合設計要求。當設計無要求時,不應低于設計強度的75%。
預制構件安裝前應對其外觀、裂縫等情況應按設計要求及現行國家標準《混凝土結構工程施工質量驗收規范》GB 50204的有關規定進行結構性能檢驗。當構件上有裂縫且寬度超過0.2mm時,應進行鑒定。
預制構件和現澆構件之間、預制構件之間的連接應按設計要求進行施工。預制拼裝綜合管廊結構采用預應力筋連接接頭或螺栓連接接頭時,其拼縫接頭的受彎承載力應滿足設計要求。
螺栓的材質、規格、擰緊力矩應符合設計要求及《鋼結構設計規范》GB 50017和《鋼結構工程施工質量驗收規范》GB 50205的有關規定。
(2)暗挖法
1)盾構法
盾構法的技術指標應符合《盾構法隧道施工與驗收規范》GB 50446的有關規定。
2)頂管法
計算施工頂力時,應綜合考慮管節材質、頂進工作井后背墻結構的允許最大荷載、頂進設備能力、施工技術措施等因素。施工最大頂力應大于頂進阻力,但不得超過管材或工作井后背墻的允許頂力。
一次頂進距離大于100m時,應采取中繼間技術。
頂管法的技術指標應符合《給水排水管道工程施工及驗收規范》GB50268的有關規定。
1.13.3 適用范圍
綜合管廊主要用于城市統一規劃、設計、施工及維護的市政公用設施工程,建于城市地下,用于敷設市政公用管線。
1.13.4 工程案例
北京天安門廣場綜合管廊、上海浦東新區張楊路共同溝、廣州大學城綜合管廊、昆明廣福路和彩云路綜合管廊、中關村(西區)綜合管廊、上海世博園區綜合管廊、武漢光谷綜合管廊、珠海橫琴新區環島綜合管廊、上海安亭新鎮綜合管廊、上海松江新城綜合管廊等。

 


 
2 鋼筋與混凝土技術
2.1 高耐久性混凝土技術
2.1.1 技術內容
高耐久性混凝土是通過對原材料的質量控制、優選及施工工藝的優化控制,合理摻加優質礦物摻合料或復合摻合料,采用高效(高性能)減水劑制成的具有良好工作性、滿足結構所要求的各項力學性能、且耐久性優異的混凝土。
(1)原材料和配合比的要求
1)水膠比(W/B)≤0.38。
2)水泥必須采用符合現行國家標準規定的水泥,如硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥等,不得選用立窯水泥;水泥比表面積宜小于350m2/kg,不應大于380m2/kg。
3)粗骨料的壓碎值≤10%,宜采用分級供料的連續級配,吸水率<1.0%,且無潛在堿骨料反應危害。
4)采用優質礦物摻合料或復合摻合料及高效(高性能)減水劑是配制高耐久性混凝土的特點之一。優質礦物摻合料主要包括硅灰、粉煤灰、磨細礦渣粉及天然沸石粉等,所用的礦物摻合料應符合國家現行有關標準,且宜達到優品級,對于沿海港口、濱海鹽田、鹽漬土地區,可添加防腐阻銹劑、防腐流變劑等。礦物摻合料等量取代水泥的最大量宜為:硅粉≤10%,粉煤灰≤30%,礦渣粉≤50%,天然沸石粉≤10%,復合摻合料≤50%。
5)混凝土配制強度可按以下公式計算:
fcu,0≥fcu,k+1.645σ
式中    fcu,0——混凝土配制強度(MPa);
 ——混凝土立方體抗壓強度標準值(MPa);
σ——強度標準差,無統計數據時,預拌混凝土可按《普通混凝土配合比設計規程》JGJ 55的規定取值。
(2)耐久性設計要求
對處于嚴酷環境的混凝土結構的耐久性,應根據工程所處環境條件,按《混凝土結構耐久性設計規范》GB/T 50467進行耐久性設計,考慮的環境劣化因素及采取措施有:
1)抗凍害耐久性要求:a)根據不同凍害地區確定最大水膠比;b)不同凍害地區的抗凍耐久性指數DF或抗凍等級;c)受除冰鹽凍融循環作用時,應滿足單位面積剝蝕量的要求;d)處于有凍害環境的,應摻入引氣劑,引氣量應達到3%~5%。
2)抗鹽害耐久性要求:a)根據不同鹽害環境確定最大水膠比;b)抗氯離子的滲透性、擴散性,宜以56d齡期電通量或84d氯離子遷移系數來確定。一般情況下,56d電通量宜≤800C,84d氯離子遷移系數宜≤ ;c)混凝土表面裂縫寬度符合規范要求。
3)抗硫酸鹽腐蝕耐久性要求:a)用于硫酸鹽侵蝕較為嚴重的環境,水泥熟料中的C3A不宜超過5%,宜摻加優質的摻合料并降低單位用水量;b)根據不同硫酸鹽腐蝕環境,確定最大水膠比、混凝土抗硫酸鹽侵蝕等級;c)混凝土抗硫酸鹽等級宜不低于KS120。
4)對于腐蝕環境中的水下灌注樁,為解決其耐久性和施工問題,宜摻入具有防腐和流變性能的礦物外加劑,如防腐流變劑等。
5)抑制堿—骨料反應有害膨脹的要求:a)混凝土中堿含量<3.0kg/m3;b)在含堿環境或高濕度條件下,應采用非堿活性骨料;c)對于重要工程,應采取抑制堿骨料反應的技術措施。
2.1.2 技術指標
(1)工作性
根據工程特點和施工條件,確定合適的坍落度或擴展度指標;和易性良好;坍落度經時損失滿足施工要求,具有良好的充填模板和通過鋼筋間隙的性能。
(2)力學及變形性能
混凝土強度等級宜≥C40;體積穩定性好,彈性模量與同強度等級的普通混凝土基本相同。
(3)耐久性
可根據具體工程情況,按照《混凝土結構耐久性設計規范》GB/T 50467、《混凝土耐久性檢驗評定標準》JGJ/T193及上述技術內容中的耐久性技術指標進行控制;對于極端嚴酷環境和重大工程,宜針對性地開展耐久性專題研究。
耐久性試驗方法宜采用《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》GB/T50082和《預防混凝土堿骨料反應技術規范》GB/T 50733規定的方法。
2.1.3 適用范圍
高耐久性混凝土適用于對耐久性要求高的各類混凝土結構工程,如內陸港口與海港、地鐵與隧道、濱海地區鹽漬土環境工程等,包括橋梁及設計使用年限100年的混凝土結構,以及其他嚴酷環境中的工程。
2.1.4 工程案例
天津地鐵、杭州灣大橋、山東東營黃河公路大橋、武漢武昌火車站、廣州珠江新城西塔工程、湖南洞庭湖大橋等。
2.2 高強高性能混凝土技術
2.2.1 技術內容
高強高性能混凝土(簡稱HS-HPC)是具有較高的強度(一般強度等級不低于C60)且具有高工作性、高體積穩定性和高耐久性的混凝土(“四高”混凝土),屬于高性能混凝土(HPC)的一個類別。其特點是不僅具有更高的強度且具有良好的耐久性,多用于超高層建筑底層柱、墻和大跨度梁,可以減小構件截面尺寸增大使用面積和空間,并達到更高的耐久性。
超高性能混凝土(UHPC)是一種超高強(抗壓強度可達150MPa以上)、高韌性(抗折強度可達16MPa以上)、耐久性優異的新型超高強高性能混凝土,是一種組成材料顆粒的級配達到最佳的水泥基復合材料。用其制作的結構構件不僅截面尺寸小,而且單位強度消耗的水泥、砂、石等資源少,具有良好的環境效應。
HS-HPC的水膠比一般不大于0.34,膠凝材料用量一般為480~600kg/m3,硅灰摻量不宜大于10%,其他優質礦物摻合料摻量宜為25%~40%,砂率宜為35%~42%,宜采用聚羧酸系高性能減水劑。
UHPC的水膠比一般不大于0.22,膠凝材料用量一般為700~1000kg/m3。超高性能混凝土宜摻加高強微細鋼纖維,鋼纖維的抗拉強度不宜小于2000MPa,體積摻量不宜小于1.0%,宜采用聚羧酸系高性能減水劑。
2.2.2 技術指標
(1)工作性
新拌HS-HPC最主要的特點是粘度大,為降低混凝土的粘性,宜摻入能夠降低混凝土粘性且對混凝土強度無負面影響的外加劑,如降粘型外加劑、降粘增強劑等。UHPC的水膠比更低,粘性更大,宜摻入能降低混凝土粘性的功能型外加劑,如降粘增強劑等。
混凝土拌合物的技術指標主要是坍落度、擴展度和倒坍落度筒混凝土流下時間(簡稱倒筒時間)等。對于HS-HPC,混凝土坍落度不宜小于220mm,擴展度不宜小于500mm,倒置坍落度筒排空時間宜為5~20s,混凝土經時損失不宜大于30mm/h。
(2)HS-HPC的配制強度可按公式fcu,0≥1.15fcu,k計算;
UHPC的配制強度可按公式 fcu,0≥1.1fcu,k計算;
(3)HS-HPC及UHPC因其內部結構密實,孔結構更加合理,通常具有更好的耐久性,為滿足抗硫酸鹽腐蝕性,宜摻加優質的摻合料,或選擇低C3A含量(<8%)的水泥。
(4)自收縮及其控制
1)自收縮與對策
當HS-HPC澆筑成型并處于絕濕條件下,由于水泥繼續水化,消耗毛細管中的水分,使毛細管失水,產生毛細管張力(負壓),引起混凝土收縮,稱之自收縮。通常水膠比越低,膠凝材料用量越大,自收縮會越嚴重。
對于HS-HPC一般應控制粗細骨料的總量不宜過低,膠凝材料的總量不宜過高;通過摻加鋼纖維可以補償其韌性損失,但在氯鹽環境中,鋼纖維不太適用;采用外摻5%飽水超細沸石粉的方法,或者內摻吸水樹脂類養護劑、外覆蓋養護膜以及其他充分的養護措施等,可以有效的控制HS-HPC的自收縮。
UHPC一般通過摻加鋼纖維等控制收縮,提高韌性;膠凝材料的總量不宜過高。
2)收縮的測定方法
參照《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》GB/T50082進行。
2.2.3 適用范圍
HS-HPC適用于高層與超高層建筑的豎向構件、預應力結構、橋梁結構等混凝土強度要求較高的結構工程。
UHPC由于高強高韌性的特點,可用于裝飾預制構件、人防工程、軍事防爆工程、橋梁工程等。
2.2.4 工程案例
合肥天時廣場、上海中心大廈、天津117大廈、廣州珠江新城西塔項目等國內工程已大量應用HS-HPC,國外超高層建筑及大跨度橋梁也大量應用了HS-HPC。
目前UHPC已成功應用于國內高速鐵路的電纜溝蓋板(RPC蓋板)、長沙橫四路某跨街天橋、馬房北江大橋UHPC橋面鋪裝層等。
2.3 自密實混凝土技術
2.3.1 技術內容
自密實混凝土(Self-Compacting Concrete,簡稱SCC)具有高流動性、均勻性和穩定性,澆筑時無需或僅需輕微外力振搗,能夠在自重作用下流動并能充滿模板空間的混凝土,屬于高性能混凝土的一種。自密實混凝土技術主要包括:自密實混凝土的流動性、填充性、保塑性控制技術;自密實混凝土配合比設計;自密實混凝土早期收縮控制技術。
(1)自密實混凝土流動性、填充性、保塑性控制技術
自密實混凝土拌合物應具有良好的工作性,包括流動性、填充性和保水性等。通過骨料的級配控制、優選摻合料以及高效(高性能)減水劑來實現混凝土的高流動性、高填充性。其測試方法主要有坍落擴展度和擴展時間試驗方法、J環擴展度試驗方法、離析率篩析試驗方法、粗骨料振動離析率跳桌試驗方法等。
(2)配合比設計
自密實混凝土配合比設計與普通混凝土有所不同,有全計算法、固定砂石法等。配合比設計時,應注意以下幾點要求:
1)單方混凝土用水量宜為160kg~180kg;
2)水膠比根據粉體的種類和摻量有所不同,不宜大于0.45;
3)根據單位體積用水量和水膠比計算得到單位體積粉體量,單位體積粉體量宜為0.16~0.23;
4)自密實混凝土單位體積漿體量宜為0.32~0.40。
(3)自密實混凝土自收縮
由于自密實混凝土水膠比較低、膠凝材料用量較高,導致混凝土自收縮較大,應采取優化配合比,加強養護等措施,預防或減少自收縮引起的裂縫。
2.3.2 技術指標
(1)原材料的技術要求
1)膠凝材料
水泥選用較穩定的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥;摻合料是自密實混凝土不可缺少的組分之一。一般常用的摻合料有粉煤灰、磨細礦渣、硅灰、粒化高爐礦渣粉、石灰石粉等,也可摻入復合摻合料,復合摻合料宜滿足《混凝土用復合摻合料》JG/T486中易流型或普通型Ⅰ級的要求。膠凝材料總量宜控制在400 kg/m3 ~550kg/m3。
2)細骨料
細骨料質量控制應符合《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》JGJ52以及《混凝土質量控制標準》GB50164的要求。
3)粗骨料
粗骨料宜采用連續級配或2個及以上單粒級配搭配使用,粗骨料的最大粒徑一般以小于20mm為宜,盡可能選用圓形且不含或少含針、片狀顆粒的骨料;對于配筋密集的豎向構件、復雜形狀的結構以及有特殊要求的工程,粗骨料的最大公稱粒徑不宜大于16mm。
4)外加劑
自密實混凝土具備的高流動性、抗離析性、間隙通過性和填充性這四個方面都需要以外加劑為主的手段來實現。減水劑宜優先采用高性能減水劑。對減水劑的主要要求為:與水泥的相容性好,減水率大,并具有緩凝、保塑的特性。
(2)自密實性能主要技術指標
對于泵送澆筑施工的工程,應根據構件形狀與尺寸、構件的配筋等情況確定混凝土坍落擴展度。對于從頂部澆筑的無配筋或配筋較少的混凝土結構物(如平板)以及無需水平長距離流動的豎向結構物(如承臺和一些深基礎),混凝土坍落擴展度應滿足550~655mm;對于一般的普通鋼筋混凝土結構以及混凝土結構坍落擴展度應滿足660 ~755mm;對于結構截面較小的豎向構件、形狀復雜的結構等,混凝土坍落擴展度應滿足760m~850mm;對于配筋密集的結構或有較高混凝土外觀性能要求的結構,擴展時間T500(s)應不大于2s。其他技術指標應滿足《自密實混凝土應用技術規程》JGJ/T 283的要求。
2.3.3 適用范圍
自密實混凝土適用于澆筑量大,澆筑深度和高度大的工程結構;配筋密集、結構復雜、薄壁、鋼管混凝土等施工空間受限制的工程結構;工程進度緊、環境噪聲受限制或普通混凝土不能實現的工程結構。
2.3.4 工程案例
上海環球金融中心、北京恒基中心過街通道工程、江蘇潤揚長江大橋、廣州珠江新城西塔、蘇通大橋承臺。
2.4 再生骨料混凝土技術
2.4.1 技術內容
摻用再生骨料配制而成的混凝土稱為再生骨料混凝土,簡稱再生混凝土。科學合理地利用建筑廢棄物回收生產的再生骨料以制備再生骨料混凝土,一直是世界各國致力研究的方向,日本等國家已經基本形成完備的產業鏈。隨著我國環境壓力嚴峻、建材資源面臨日益緊張的局勢,如何尋求可用的非常規骨料作為工程建設混凝土用骨料的有效補充已迫在眉睫,再生骨料成為可行選擇之一。
(1)再生骨料質量控制技術
1)再生骨料質量應符合國家標準《混凝土用再生粗骨料》GB/T 25177或《混凝土和砂漿用再生細骨料》GB/T 25176的規定,制備混凝土用再生骨料應同時符合行業標準《再生骨料應用技術規程》JGJ/T240相關規定。
2)由于建筑廢棄物來源的復雜性,各地技術及產業發達程度差異和受加工處理的客觀條件限制,部分再生骨料某些指標可能不能滿足現行國家標準的要求,須經過試配驗證后,可用于配制墊層等非結構混凝土或強度等級較低的結構混凝土。
(2)再生骨料普通混凝土配制技術
設計配制再生骨料普通混凝土時,可參照行業標準《再生骨料應用技術規程》JGJ/T240相關規定進行。
2.4.2 技術指標
(1)再生骨料混凝土的拌合物性能、力學性能、長期性能和耐久性能、強度檢驗評定及耐久性檢驗評定等,應符合現行國家標準《混凝土質量控制標準》GB 50164的規定。
(2)再生骨料普通混凝土進行設計取值時,可參照以下要求進行:
1)再生骨料混凝土的軸心抗壓強度標準值、軸心抗壓強度設計值、軸心抗拉強度標準值、軸心抗拉強度設計值、剪切變形模量和泊松比均可按現行國家標準《混凝土結構設計規范》GB 50010的規定取值。
2)僅摻用Ⅰ類再生粗骨料配制的混凝土,其受壓和受拉彈性模量可按現行國家標準《混凝土結構設計規范》GB 50010的規定取值;其他類別再生骨料配制的再生骨料混凝土,其彈性模量宜通過試驗確定,在缺乏試驗條件或技術資料時,可按表2.1的規定取值。
表2.1 再生骨料普通混凝土彈性模量
強度等級 C15 C20 C25 C30 C35 C40
彈性模量(×104 N/mm2) 1.83 2.08 2.27 2.42 2.53 2.63

3)再生骨料混凝土的溫度線膨脹系數、比熱容和導熱系數宜通過試驗確定。當缺乏試驗條件或技術資料時,可按現行國家標準《混凝土結構設計規范》GB 50010和《民用建筑熱工設計規范》GB 50176的規定取值。
2.4.3 適用范圍
我國目前實際生產應用的再生骨料大部分為II類及以下再生骨料,宜用于配制C40及以下強度等級的非預應力普通混凝土。鼓勵再生骨料混凝土大規模用于墊層等非結構混凝土。
2.4.4 工程案例
北京建筑工程學院實驗6號樓、青島市海逸景園6號工程、邯鄲溫康藥物中間體研發有限公司廠房等。
2.5 混凝土裂縫控制技術
2.5.1 技術內容
混凝土裂縫控制與結構設計、材料選擇和施工工藝等多個環節相關。結構設計主要涉及結構形式、配筋、構造措施及超長混凝土結構的裂縫控制技術等;材料方面主要涉及混凝土原材料控制和優選、配合比設計優化;施工方面主要涉及施工縫與后澆帶、混凝土澆筑、水化熱溫升控制、綜合養護技術等。
(1)結構設計對超長結構混凝土的裂縫控制要求
超長混凝土結構如不在結構設計與工程施工階段采取有效措施,將會引起不可控制的非結構性裂縫,嚴重影響結構外觀、使用功能和結構的耐久性。超長結構產生非結構性裂縫的主要原因是混凝土收縮、環境溫度變化在結構上引起的溫差變形與下部豎向結構的水平約束剛度的影響。
為控制超長結構的裂縫,應在結構設計階段采取有效的技術措施。主要應考慮以下幾點:
1)對超長結構宜進行溫度應力驗算,溫度應力驗算時應考慮下部結構水平剛度對變形的約束作用、結構合攏后的最大溫升與溫降及混凝土收縮帶來的不利影響,并應考慮混凝土結構徐變對減少結構裂縫的有利因素與混凝土開裂對結構截面剛度的折減影響。
2)為有效減少超長結構的裂縫,對大柱網公共建筑可考慮在樓蓋結構與樓板中采用預應力技術,樓蓋結構的框架梁應采用有粘接預應力技術,也可在樓板內配置構造無粘接預應力鋼筋,建立預壓力,以減小由于溫度降溫引起的拉應力,對裂縫進行有效控制。除了施加預應力以外,還可適當加強構造配筋、采用纖維混凝土等用于減小超長結構裂縫的技術措施。
3)設計時應對混凝土結構施工提出要求,如對大面積底板混凝土澆筑時采用分倉法施工、對超長結構采用設置后澆帶與加強帶,以減少混凝土收縮對超長結構裂縫的影響。當大體積混凝土置于巖石地基上時,宜在混凝土墊層上設置滑動層,以達到減少巖石地基對大體積混凝土的約束作用。
(2)原材料要求
1)水泥宜采用符合現行國家標準規定的普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥;大體積混凝土宜采用低熱礦渣硅酸鹽水泥或中、低熱硅酸鹽水泥,也可使用硅酸鹽水泥同時復合大摻量的礦物摻合料。水泥比表面積宜小于350m2/kg,水泥堿含量應小于0.6%;用于生產混凝土的水泥溫度不宜高于60℃,不應使用溫度高于60℃的水泥拌制混凝土。
2)應采用二級或多級級配粗骨料,粗骨料的堆積密度宜大于1500kg/m3,緊密堆積密度的空隙率宜小于40%。骨料不宜直接露天堆放、暴曬,宜分級堆放,堆場上方宜設罩棚。高溫季節,骨料使用溫度不宜高于28℃。
3)根據需要,可摻加短鋼纖維或合成纖維的混凝土裂縫控制技術措施。合成纖維主要是抑制混凝土早期塑性裂縫的發展,鋼纖維的摻入能顯著提高混凝土的抗拉強度、抗彎強度、抗疲勞特性及耐久性;纖維的長度、長徑比、表面性狀、截面性能和力學性能等應符合國家有關標準的規定,并根據工程特點和制備混凝土的性能選擇不同的纖維。
4)宜采用高性能減水劑,并根據不同季節和不同施工工藝分別選用標準型、緩凝型或防凍型產品。高性能減水劑引入混凝土中的堿含量(以Na2O+0.658K2O計)應小于0.3kg/m3;引入混凝土中的氯離子含量應小于0.02kg/m3;引入混凝土中的硫酸鹽含量(以Na2SO4計)應小于0.2kg/m3。
5)采用的粉煤灰礦物摻合料,應符合現行國家標準《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596的規定。粉煤灰的級別不宜低于Ⅱ級,且粉煤灰的需水量比不宜大于100%,燒失量宜小于5%。
6)采用的礦渣粉礦物摻合料,應符合《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》GB/T18046的規定。礦渣粉的比表面積宜小于450m2/kg,流動度比應大于95%,28d活性指數不宜小于95%。
(3)配合比要求
1)混凝土配合比應根據原材料品質、混凝土強度等級、混凝土耐久性以及施工工藝對工作性的要求,通過計算、試配、調整等步驟選定。
2)配合比設計中應控制膠凝材料用量,C60以下混凝土最大膠凝材料用量不宜大于550kg/m3,C60、C65混凝土膠凝材料用量不宜大于560kg/m3,C70、C75、C80混凝土膠凝材料用量不宜大于580kg/m3,自密實混凝土膠凝材料用量不宜大于600kg/m3;混凝土最大水膠比不宜大于0.45。
3)對于大體積混凝土,應采用大摻量礦物摻合料技術,礦渣粉和粉煤灰宜復合使用。
4)纖維混凝土的配合比設計應滿足《纖維混凝土應用技術規程》JGJ/T221的要求。
5)配制的混凝土除滿足抗壓強度、抗滲等級等常規設計指標外,還應考慮滿足抗裂性指標要求。
(4)大體積混凝土設計齡期
大體積混凝土宜采用長齡期強度作為配合比設計、強度評定和驗收的依據。基礎大體積混凝土強度齡期可取為60d(56d)或90d;柱、墻大體積混凝土強度等級不低于C80時,強度齡期可取為60d(56d)。
(5)施工要求
1)大體積混凝土施工前,宜對施工階段混凝土澆筑體的溫度、溫度應力和收縮應力進行計算,確定施工階段混凝土澆筑體的溫升峰值、里表溫差及降溫速率的控制指標,制定相應的溫控技術措施。
一般情況下,溫控指標宜符合下列要求:夏(熱)期施工時,混凝土入模前模板和鋼筋的溫度以及附近的局部氣溫不宜高于40℃,混凝土入模溫度不宜高于30℃,混凝土澆筑體最大溫升值不宜大于50℃;在覆蓋養護期間,混凝土澆筑體的表面以內(40~100mm)位置處溫度與澆筑體表面的溫度差值不應大于25℃;結束覆蓋養護后,混凝土澆筑體表面以內(40-100mm)位置處溫度與環境溫度差值不應大于25℃;澆筑體養護期間內部相鄰二點的溫度差值不應大于25℃;混凝土澆筑體的降溫速率不宜大于2.0℃/d。
基礎大體積混凝土測溫點設置和柱、墻、梁大體積混凝土測溫點設置及測溫要求應符合《混凝土結構工程施工規范》GB 50666的要求。
2)超長混凝土結構施工前,應按設計要求采取減少混凝土收縮的技術措施,當設計無規定時,宜采用下列方法:
分倉法施工:對大面積、大厚度的底板可采用留設施工縫分倉澆筑,分倉區段長度不宜大于40m,地下室側墻分段長度不宜大于16m;分倉澆筑間隔時間不應少于7d,跳倉接縫處按施工縫的要求設置和處理。
后澆帶施工:對超長結構一般應每隔40~60m設一寬度為700~1000mm的后澆帶,縫內鋼筋可采用直通或搭接連接;后澆帶的封閉時間不宜少于45d;后澆帶封閉施工時應清除縫內雜物,采用強度提高一個等級的無收縮或微膨脹混凝土進行澆筑。
3)在高溫季節澆筑混凝土時,混凝土入模溫度應低于30℃,應避免模板和新澆筑的混凝土直接受陽光照射;混凝土入模前模板和鋼筋的溫度以及附近的局部氣溫均不應超過40℃;混凝土成型后應及時覆蓋,并應盡可能避開炎熱的白天澆筑混凝土。
4)在相對濕度較小、風速較大的環境下澆筑混凝土時,應采取適當擋風措施,防止混凝土表面失水過快,此時應避免澆筑有較大暴露面積的構件;雨期施工時,必須有防雨措施。
6)混凝土的拆模時間除考慮拆模時的混凝土強度外,還應考慮拆模時的混凝土溫度不能過高,以免混凝土表面接觸空氣時降溫過快而開裂,更不能在此時澆涼水養護;混凝土內部開始降溫以前以及混凝土內部溫度最高時不得拆模。
一般情況下,結構或構件混凝土的里表溫差大于25℃、混凝土表面與大氣溫差大于20℃時不宜拆模;大風或氣溫急劇變化時不宜拆模;在炎熱和大風干燥季節,應采取逐段拆模、邊拆邊蓋的拆模工藝。
7)混凝土綜合養護技術措施。對于高強混凝土,由于水膠比較低,可采用混凝土內摻養護劑的技術措施;對于豎向等結構,為避免間斷澆水導致混凝土表面干濕交替對混凝土的不利影響,可采取外包節水養護膜的技術措施,保證混凝土表面的持續濕潤。
8)纖維混凝土的施工應滿足《纖維混凝土應用技術規程》JGJ/T221的規定。
2.5.2 技術指標
混凝土的工作性、強度、耐久性等應滿足設計要求,關于混凝土抗裂性能的檢測評價方法主要方法如下:
(1)圓環抗裂試驗,見《混凝土結構耐久性設計與施工指南》CCES01附錄A1;
(2)平板誘導試驗,見《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》GB/T50082;
(3)混凝土收縮試驗,見《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》GB/T50082。
2.5.3 適用范圍
適用于各種混凝土結構工程,特別是超長混凝土結構,如工業與民用建筑、隧道、碼頭、橋梁及高層、超高層混凝土結構等。
2.5.4 工程案例
北京地鐵、天津地鐵、中央電視臺新辦公樓、紅沿河核電站安全殼、潤揚長江大橋等。
2.6 超高泵送混凝土技術
2.6.1 技術內容
超高泵送混凝土技術,一般是指泵送高度超過200m的現代混凝土泵送技術。近年來,隨著經濟和社會發展,超高泵送混凝土的建筑工程越來越多,因而超高泵送混凝土技術已成為現代建筑施工中的關鍵技術之一。超高泵送混凝土技術是一項綜合技術,包含混凝土制備技術、泵送參數計算、泵送設備選定與調試、泵管布設和泵送過程控制等內容。
(1)原材料的選擇
宜選擇C2S含量高的水泥,對于提高混凝土的流動性和減少坍落度損失有顯著的效果;粗骨料宜選用連續級配,應控制針片狀含量,而且要考慮最大粒徑與泵送管徑之比,對于高強混凝土,應控制最大粒徑范圍;細骨料宜選用中砂,因為細砂會使混凝土變得粘稠,而粗砂容易使混凝土離析;采用性能優良的礦物摻合料,如礦粉、Ⅰ級粉煤灰、Ⅰ級復合摻合料或易流型復合摻合料、硅灰等,高強泵送混凝土宜優先選用能降低混凝土粘性的礦物外加劑和化學外加劑,礦物外加劑可選用降粘增強劑等,化學外加劑可選用降粘型減水劑,可使混凝土獲得良好的工作性;減水劑應優先選用減水率高、保塑時間長的聚羧酸系減水劑,必要時摻加引氣劑,減水劑應與水泥和摻合料有良好的相容性。
(2)混凝土的制備
通過原材料優選、配合比優化設計和工藝措施,使制備的混凝土具有較好的和易性,流動性高,雖粘度較小,但無離析泌水現象,因而有較小的流動阻力,易于泵送。
(3)泵送設備的選擇和泵管的布設
泵送設備的選定應參照《混凝土泵送施工技術規程》JGJ/T10中規定的技術要求,首先要進行泵送參數的驗算,包括混凝土輸送泵的型號和泵送能力,水平管壓力損失、垂直管壓力損失、特殊管的壓力損失和泵送效率等。對泵送設備與泵管的要求為:
1)宜選用大功率、超高壓的S閥結構混凝土泵,其混凝土出口壓力滿足超高層混凝土泵送阻力要求;
2)應選配耐高壓、高耐磨的混凝土輸送管道;
3)應選配耐高壓管卡及其密封件;
4)應采用高耐磨的S管閥與眼鏡板等配件;
5)混凝土泵基礎必須澆筑堅固并固定牢固,以承受巨大的反作用力,混凝土出口布管應有利于減輕泵頭承載;
6)輸送泵管的地面水平管折算長度不宜小于垂直管長度的1/5,且不宜小于15m;
7)輸送泵管應采用承托支架固定,承托支架必須與結構牢固連接,下部高壓區應設置專門支架或混凝土結構以承受管道重量及泵送時的沖擊力;
8)在泵機出口附近設置耐高壓的液壓或電動截止閥。
(4)泵送施工的過程控制
應對到場的混凝土進行坍落度、擴展度和含氣量的檢測,根據需要對混凝土入泵溫度和環境溫度進行監測,如出現不正常情況,及時采取應對措施;泵送過程中,要實時檢查泵車的壓力變化、泵管有無滲水、漏漿情況以及各連接件的狀況等,發現問題及時處理。泵送施工控制要求為:
1)合理組織,連續施工,避免中斷;
2)嚴格控制混凝土流動性及其經時變化值;
3)根據泵送高度適當延長初凝時間;
4)嚴格控制高壓條件下的混凝土泌水率;
5)采取保溫或冷卻措施控制管道溫度,防止混凝土摩擦、日照等因素引起管道過熱;
6)彎道等易磨損部位應設置加強安全措施;
7)泵管清洗時應妥善回收管內混凝土,避免污染或材料浪費。泵送和清洗過程中產生的廢棄混凝土,應按預先確定的處理方法和場所,及時進行妥善處理,并不得將其用于澆筑結構構件。
2.6.2 技術指標
(1)混凝土拌合物的工作性良好,無離析泌水,坍落度宜大于180mm,混凝土坍落度損失不應影響混凝土的正常施工,經時損失不宜大于30mm/h,混凝土倒置坍落筒排空時間宜小于10s。泵送高度超過300m的,擴展度宜大于550mm;泵送高度超過400m的,擴展度宜大于600mm;泵送高度超過500m的,擴展度宜大于650mm;泵送高度超過600m的,擴展度宜大于700mm。
(2)硬化混凝土物理力學性能符合設計要求。
(3)混凝土的輸送排量、輸送壓力和泵管的布設要依據準確的計算,并制定詳細的實施方案,進行模擬高程泵送試驗。
(4)其他技術指標應符合《混凝土泵送施工技術規程》JGJ/T 10和《混凝土結構工程施工規范》GB50666的規定。
2.6.3 適用范圍
超高泵送混凝土技術適用于泵送高度大于200m的各種超高層建筑混凝土泵送作業,長距離混凝土泵送作業參照超高泵送混凝土技術。
2.6.4 工程案例
上海中心大廈,天津117大廈,廣州珠江新城西塔工程。
2.7 高強鋼筋應用技術
2.7.1 熱軋高強鋼筋應用技術
2.7.1.1 技術內容
高強鋼筋是指國家標準《鋼筋混凝土用鋼 第 2 部分:熱軋帶肋鋼筋》GB 1499.2 中規定的屈服強度為 400MPa 和 500MPa 級的普通熱軋帶肋鋼筋(HRB) 以及細晶粒熱軋帶肋鋼筋(HRBF)。
通過加釩(V)、鈮(Nb)等合金元素微合金化的其牌號為HRB;通過控軋和控冷工藝,使鋼筋金相組織的晶粒細化的其牌號為HRBF;還有通過余熱淬水處理的其牌號為RRB。這三種高強鋼筋,在材料力學性能、施工適應性以及可焊性方面,以微合金化鋼筋(HRB)為最可靠;細晶粒鋼筋(HRBF)其強度指標與延性性能都能滿足要求,可焊性一般;而余熱處理鋼筋其延性較差,可焊性差,加工適應性也較差。
經對各類結構應用高強鋼筋的比對與測算,通過推廣應用高強鋼筋,在考慮構造等因素后,平均可減少鋼筋用量約12%~18%,具有很好的節材作用。按房屋建筑中鋼筋工程節約的鋼筋用量考慮,土建工程每平方米可節約25~38元。因此,推廣與應用高強鋼筋的經濟效益也十分巨大。
高強鋼筋的應用可以明顯提高結構構件的配筋效率。在大型公共建筑中,普遍采用大柱網與大跨度框架梁,若對這些大跨度梁采用400MPa、500MPa級高強鋼筋,可有效減少配筋數量,有效提高配筋效率,并方便施工。
在梁柱構件設計中,有時由于受配置鋼筋數量的影響,為保證鋼筋間的合適間距,不得不加大構件的截面寬度,導致梁柱截面混凝土用量增加。若采用高強鋼筋,可顯著減少配筋根數,使梁柱截面尺寸得到合理優化。

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