建築業10項新技術(2017版)-(1)

建築業10項新技術(2017版)-(1)


建築業10項新技術

(2017版)


住房和城鄉建設部

2017年10月


前 言

為促進建築產業升級,加快建築業技術進步,住房和城鄉建設部工程質量安全監管司組織國內建築行業百餘位專家,對《建築業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”合併為“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。

——升級更新綠色建築、建築防災減災、建築節能、建築信息化等相關內容。

——適用範圍以建築工程應用為主,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准。

本文件的技術主編單位為中國建築科學研究院,主要參編單位為中國建築股份有限公司、中國模板腳手架協會、中國建築業協會建築防水分會、中國建築一局(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、王佳傑、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、張良傑、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、餘永明、趙宇新、餘玉潔、李濃雲、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 傑、張 勤、芮立平、陳曉文、宋志紅

綠色施工技術部分:單彩傑、楊香福、楊升旗、王 濤、段 愷、石雲興、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:中國建築科學研究院

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

國家建築工程技術研究中心

中國模板腳手架協會

中國建築股份有限公司技術中心

北京建築機械化研究院

北京預製建築工程研究院有限公司

同濟大學

中國建築標準設計研究院有限公司

中冶建築研究總院有限公司

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

建築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

中國建築一局(集團)有限公司

福建省建築設計研究院

深圳建築設計研究總院

天津大學

太原理工大學

中國建築工程總公司

中國建築第八工程局有限公司

北京中建建築科研院有限公司

中國建築第七工程局有限公司

中國建築第二工程局有限公司

中國建築業協會建築防水分會

蘇州市建築科學研究院集團股份有限公司

國家建築工程質量監督檢驗中心

北京發研工程技術有限公司

中國建築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

建築信息模型(BIM)產業技術創新戰略聯盟

用友建築雲服務有限公司

目 錄

1 地基基礎和地下空間工程技術................................................................................................. 1

1.1 灌注樁後注漿技術...................................................................................................... 1

1.2 長螺旋鑽孔壓灌樁技術............................................................................................... 1

1.3 水泥土複合樁技術...................................................................................................... 2

1.4 混凝土樁複合地基技術............................................................................................... 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 型鋼水泥土複合攪拌樁支護結構技術.......................................................................... 6

1.8 地下連續牆施工技術................................................................................................... 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 複雜盾構法施工技術............................................................................................... 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 建築用成型鋼筋製品加工與配送技術....................................................................... 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 預製節段箱梁模板技術............................................................................................. 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 裝配式混凝土剪力牆結構技術................................................................................... 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 預製混凝土外牆掛板技術.......................................................................................... 60

4.5 夾心保溫牆板技術.................................................................................................... 61

4.6 疊合剪力牆結構技術................................................................................................. 62

4.7 預製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築信息模型應用技術................................................................. 66

4.10 預製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 基於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製技術............................................................................... 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 金屬風管預製安裝施工技術...................................................................................... 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 建築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建築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 建築物牆體免抹灰技術.......................................................................................... 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 預備註漿系統施工技術............................................................................................ 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 裝配式建築密封防水應用技術................................................................................. 123

8.7 高性能外牆保溫技術............................................................................................... 124

8.8 高效外牆自保溫技術............................................................................................... 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 建築隔震技術.......................................................................................................... 131

9.3 結構構件加固技術................................................................................................... 132

9.4 建築移位技術.......................................................................................................... 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 大型複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)築物檢測、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 基於BIM的現場施工管理信息技術....................................................................... 140

10.2 基於大數據的項目成本分析與控制信息技術.......................................................... 141

10.3 基於雲計算的電子商務採購技術............................................................................ 142

10.4 基於互聯網的項目多方協同管理技術..................................................................... 144

10.5 基於移動互聯網的項目動態管理信息技術.............................................................. 145

10.6 基於物聯網的工程總承包項目物資全過程監管技術................................................ 145

10.7 基於物聯網的勞務管理信息技術............................................................................ 147

10.8 基於GIS和物聯網的建築垃圾監管技術................................................................. 148

10.9 基於智能化的裝配式建築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 灌注樁後注漿技術

1.1.1 技術內容

灌注樁後注漿是指在灌注樁成樁後一定時間,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後注漿加固樁底沉渣(虛土)和樁身泥皮,二是對樁底及樁側一定範圍的土體通過滲入(粗顆粒土)、劈裂(細粒土)和壓密(非飽和鬆散土)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於細粒土、樁側樁底複式注漿高於樁底注漿;樁基沉降減小30%左右;預埋於樁身的後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,灌注樁後注漿可採用樁底注漿、樁側注漿、樁側樁底複式注漿等形式。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,並通過現場試注漿和試樁試驗最終確定。 設計和施工可依據《建築樁基技術規範》JGJ94的規定 進行。

1.1.3 適用範圍

灌注樁後注漿技術適用於除沉管灌注樁外的各類泥漿護壁和幹作業的鑽、挖、衝孔灌注樁。當樁端及樁側有較厚的粗粒土時,後注漿提高單樁承載力的效果更為明顯。

1.1.4 工程案例

目前該技術應用於北京、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、超高層建築樁基工程中,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 長螺旋鑽孔壓灌樁技術

1.2.1 技術內容

長螺旋鑽孔壓灌樁技術是採用長螺旋鑽機鑽孔至設計標高,利用混凝土泵將超流態細石混凝土從鑽頭底壓出,邊壓灌混凝土邊提升鑽頭直至成樁,混凝土灌注至設計標高後,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。後插入鋼筋籠的工序應在壓灌混凝土工序後連續進行。與普通水下灌注樁施工工藝相比,長螺旋鑽孔壓灌樁施工,不需要泥漿護壁,無泥皮,無沉渣,無泥漿汙染,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後注漿管進行樁端後注漿,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)混凝土的粗骨料可採用卵石或碎石,最大粒徑不宜大於 20mm;

(3)混凝土塌落度宜為 180~220mm。

設計和施工可依據《建築樁基技術規範》JGJ94的規定進行。

1.2.3 適用範圍

適用於地下水位較高,易塌孔,且長螺旋鑽孔機可以鑽進的地層。

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 水泥土複合樁技術

1.3.1 技術內容

水泥土複合樁是適用於軟土地基的一種新型複合樁,由PHC管樁、鋼管樁等在水泥土初凝前壓入水泥土樁中複合而成的樁基礎,也可將其用作複合地基。水泥土複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佈,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,從而有效地提高了複合樁的承載力,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 適用範圍

適用於軟弱粘土地基。在沿江、沿海地區,廣泛分佈著含水率較高、強度低、壓縮性較高、垂直滲透係數較低、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。採用傳統的單一的地基處理方式或常規鑽孔灌注樁,往往很難取得理想的技術經濟效果,水泥土複合樁是適用於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 混凝土樁複合地基技術

1.4.1 技術內容

混凝土樁複合地基是以水泥粉煤灰碎石樁複合地基為代表的高粘結強度樁複合地基,近年來混凝土灌注樁、預製樁作為複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複合地基接近,可統稱為混凝土樁複合地基。

混凝土樁複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複合地基。樁端持力層應選擇承載力相對較高的土層。混凝土樁複合地基具有承載力提高幅度大,地基變形小、適用範圍廣等特點。

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鑽孔、管內泵壓混合料成樁,振動沉管灌注成樁及鑽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於等於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,最大粒徑不宜大於30mm,厚度 150~300mm,夯填度≤0.9。

實際工程中,以上參數根據場地岩土工程條件、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。

對於市政、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採用碎石+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《建築地基處理技術規範》JGJ79的規定進行。

1.4.3 適用範圍

適用於處理粘性土、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,既可用於條形基礎、獨立基礎,又可用於箱形基礎、筏形基礎。採取適當技術措施後亦可應用於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、陝西、內蒙古、新疆以及山東、河南、安徽、廣西等地區多層、高層建築、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。在鐵路工程中已用於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,然後在地面鋪設砂墊層,其上覆蓋不透氣的密封膜使軟土與大氣隔絕,然後通過埋設於砂墊層中的濾水管,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於地基上的荷載。地基隨著等嚮應力的增加而固結。

(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並穩定後,進行分級堆載,並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,然後分層回填並碾壓密實。與單純的堆載預壓相比,加載的速率相對較快。在堆載結束後,進入聯合預壓階段,直到地基變形的速率滿足設計要求,然後停止抽真空,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,搭接寬度應大於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於膜本身抗拉強度的60%;

(4)真空預壓的抽氣設備宜採用射流真空泵,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於90kPa,膜下真空度宜大於80kPa;

(6)堆載高度不應小於設計總荷載的折算高度;

(7)對主要以變形控制設計的建築物地基,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築物地基,地基土經預壓後其強度應滿足建築物地基承載力或穩定性要求。

主要參考標準:《建築地基基礎工程施工規範》GB51004、《建築地基處理技術規範》JGJ79。

1.5.3 適用範圍

該軟土地基加固方法適用於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。該類地基在建築物荷載作用下會產生相當大的變形或變形差。對於該類地基,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

本技術已用於日照港料場、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、汕頭港多用途泊位後方集裝箱堆場、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製構件為主體,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、質量易於控制等特點,從而大大降低了能耗、減少了建築垃圾,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:預製樁、預製地下連續牆結構、預應力魚腹梁支撐結構、工具式組合內支撐等。

預製樁作為基坑支護結構使用時,主要是採用常規的預製樁施工方法,如靜壓或者錘擊法施工,還可以採用拆入水泥土攪拌樁,TRD攪拌牆或CSM雙輪銑攪拌牆內形成連續的水泥土複合支護結構。預應力預製樁用於支護結構時,應注意防止預應力預製樁發生脆性破壞並確保接頭的施工質量。

預製地下連續牆技術即按照常規的施工方法成槽後,在泥漿中先插入預製牆段、預製樁、型鋼或鋼管等預製構件,然後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製構件,以自凝泥漿的凝固體填塞牆後空隙和防止構件間接縫滲水,形成地下連續牆。採用預製的地下連續牆技術施工的地下牆面光潔、牆體質量好、強度高,並可避免在現場製作鋼筋籠和澆混凝土及處理廢漿。近年來,在常規預製地下連續牆技術的基礎上,又出現一種新型預製連續牆,即不採用昂貴的自凝泥漿而仍用常規的泥漿護壁成槽,成槽後插入預製構件並在構件間採用現澆混凝土將其連成一個完整的牆體。該工藝是一種相對經濟又兼具現澆地下牆和預製地下牆優點的新技術。

預應力魚腹梁支撐技術,由魚腹梁(高強度低鬆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、橫樑、拉桿、三角形節點、預壓頂緊裝置等標準部件組合並施加預應力,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複雜周邊環境下使用。該技術具有施工速度快,支撐形式多樣,計算理論成熟,可拆卸重複利用,節省投資等優點。

1.6.2 技術指標

預製地下連續牆:

(1)通常預製牆段厚度較成槽機抓鬥厚度小20mm左右,常用的牆厚有580mm、780mm,一般適用於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,合理確定分幅和預製件長度,牆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,幅間接頭宜採用現澆接頭。

預應力魚腹梁支撐:

(1)型鋼立柱的垂直度控制在1/200以內;型鋼立柱與支撐梁託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,校正後採用焊接固定;

(3)整個基坑內的支撐梁要求必須保證水平,並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於 150,受拉桿件的長細比不應大於200;

(4)進行構件內力監測的數量不少於構件總數量的15%;

(5)圍檁構件為1.5m、3m、6m、9m、12m。

主要參考標準:《鋼結構設計規範》GB50017、《建築基坑支護技術規程》JGJ120。

1.6.3 適用範圍

預製地下連續牆一般僅適用於9m以內的基坑,適用於地鐵車站、周邊環境較為複雜的基坑工程等;預應力魚腹梁支撐適用於市政工程中地鐵車站、地下管溝基坑工程以及各類建築工程基坑,預應力魚腹梁支撐適用於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於周圍建築物密集,施工場地狹小,岩土工程條件複雜或軟弱地基等類型的深大基坑。

1.6.4 工程案例

預製地下連續牆技術已成功應用於上海建工活動中心、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於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於北京國貿中心、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 型鋼水泥土複合攪拌樁支護結構技術

1.7.1 技術內容

型鋼水泥土複合攪拌樁是指:通過特製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並與土體攪拌均勻,通過連續的重疊搭接施工,形成水泥土地下連續牆;在水泥土初凝之前,將型鋼(預製混凝土構件)插入牆中,形成型鋼(預製混凝土構件)與水泥土的複合牆體。型鋼水泥土複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複合攪拌樁支護結構的使用範圍更加廣泛,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牆的一種施工工藝。該工法具有適應地層廣、牆體連續無接頭、牆體滲透係數低等優點。

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)機械均採用履帶式主機,佔地面積小,移動靈活。

1.7.2 技術指標

(1)型鋼水泥土攪拌牆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)型鋼水泥土攪拌牆中三軸水泥土攪拌樁的直徑宜採用650mm、850mm、1000mm,內插H形鋼或預製混凝土構件;

(3)水泥土複合攪拌樁28d無側限抗壓強度標準值不宜小於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於1/200;

(6)當攪拌樁達到設計強度,且齡期不小於28d後方可進行基坑開挖;

(7)TRD工法等厚度水泥土攪拌牆28d齡期無側限抗壓強度不應小於設計要求且不宜小於0.8MPa;水泥宜採用強度等級不低於P.O 42.5級的普通硅酸鹽水泥,水泥土攪拌牆正式施工之前應通過現場試成牆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採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(取決於膨潤土的質量),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:《型鋼水泥土攪拌牆技術規程》JGJ/T199、《建築基坑支護技術規程》JGJ120等。

1.7.3 適用範圍

該技術主要用於深基坑支護,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、華潤紫陽裡停車廠等工程中應用。

1.8 地下連續牆施工技術

1.8.1 技術內容

地下連續牆,就是在地面上先構築導牆,採用專門的成槽設備,沿著支護或深開挖工程的周邊,在特製泥漿護壁條件下,每次開挖一定長度的溝槽至指定深度,清槽後,向槽內吊放鋼筋籠,然後用導管法澆注水下混凝土,混凝土自下而上充滿槽內並把泥漿從槽內置換出來,築成一個單元槽段,並依此逐段進行,這些相互鄰接的槽段在地下築成的一道連續的鋼筋混凝土牆體。地下連續牆主要作承重、擋土或截水防滲結構之用。

地下連續牆具有如下優點:(1)施工低噪聲、低震動,對環境的影響小;(2)連續牆剛度大、整體性好,基坑開挖過程中安全性高,支護結構變形較小;(3)牆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牆,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,高層和超高層建築的日益崛起,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牆向著超深、超厚發展。目前建築領域地下連續牆已經超越了110m,隨著技術的進步和城市發展的需求地下連續牆將會向更深的深度發展。例如軟土地區的超深地下連續牆施工,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,併合理選用泥漿配比,控制槽壁變形,優勢明顯。

由於地下連續牆是由若干個單元槽段分別施工後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牆接頭工藝,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牆多采用套銑接頭,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,在不採用鎖口管、接頭箱的情況下形成止水良好、緻密的地下連續牆接頭。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

地下連續牆根據施工工藝,可分為導牆製作、泥漿製備、成槽施工、混凝土水下澆築、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,膠體率大於98%,失水量小於30ml/30min,泥皮厚度小於1mm,pH值8~9;

(2)循環泥漿指標:比重1.05~1.25,粘度22s~40s,膠體率大於98%,失水量小於30ml/30min,泥皮厚度小於3mm,pH值8~11,含砂率小於7%;

(3)清基後泥漿指標:密度不大於1.20,粘度20s~30s,含砂率小於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、地下連續牆的結構用途、成槽形式等因素適當調整,並通過現場試成槽試驗最終確定。

1.8.3 適用範圍

一般情況下地下連續牆適用於如下條件的基坑工程:

(1)深度較大的基坑工程,一般開挖深度大於10m才有較好的經濟性;

(2)鄰近存在保護要求較高的建(構)築物,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,地下室外牆與紅線距離極近,採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)採用逆作法施工,地上和地下同步施工時,一般採用地下連續牆作為圍護牆。

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。目前地下連續牆廣泛應用於北京、上海、深圳、南京、蘭州等地的江河湖泊防滲,港口、船塢和汙水處理廠、高層建築的地下室、地下停車場、地鐵甚至於大橋建設中,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築物地下室外牆軸線施工地下連續牆,或沿基坑的周圍施工其他臨時圍護牆,同時在建築物內部的有關位置澆築或打下中間支承樁和柱,作為施工期間於底板封底之前承受上部結構自重和施工荷載的支承;然後施工逆作層的梁板結構,作為地下連續牆或其他圍護牆的水平支撐,隨後逐層向下開挖土方和澆築各層地下結構,直至底板封底;同時,由於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築的交叉格形肋梁,對圍護結構形成框格式水平支撐,待土方開挖完成後再二次澆築肋形樓板。

(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採用逆作法踏步式從上至下施工,餘下的中心區域待地下室底板施工完成後逐層向上順作,並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)豎向支承結構宜採用一柱一樁的形式,立柱長細比不應大於25。立柱採用格構柱時,其邊長不宜小於420mm,採用鋼管混凝土柱時,鋼管直徑不宜小於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牆之間的差異沉降不宜大於20mm,且不宜大於柱距的1/400。立柱樁採用鑽孔灌注樁時,可採用後注漿措施,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,應採用設置臨時支撐等措施。

逆作法施工技術應符合《建築地基基礎設計規範》GB50007、《建築基坑支護技術規程》JGJ120、《地下建築工程逆作法技術規程》JGJ165的相關規定。

1.9.3 適用範圍

逆作法適用於如下基坑:

(1)大面積的地下工程;(2)大深度的地下工程,一般地下室層數大於或等於2層的項目更為合理;(3)基坑形狀複雜的地下工程;(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於高層建築地下室、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,屬於超淺埋通道。為了保障城市道路、地下管線及周邊建(構)築物正常運用,需採用嚴格控制土體變形的超淺埋暗挖施工技術。一般採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,及時強力支護並封閉成環,形成平頂直牆交替支護結構條件,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範圍內的城市道路、管線及建(構)築物的變形監測,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,水平鑽定位精準,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複雜環境下使用,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,當採用雙液注漿時,水泥漿液與水玻璃的比例宜為1:1;

(3)注漿加固滲透係數應不大於1.0×10-6cm/s;

(4)型鋼拱架間距500~750mm;

主要參照標準:《鋼結構設計規範》GB50017。

1.10.3 適用範圍

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 複雜盾構法施工技術

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,靠千斤頂在後部加壓頂進,並拼裝預製混凝土管片,形成隧道結構的一種機械化施工方法。由於盾構施工技術對環境影響很小而被廣泛地採用,得到了迅速的發展。

複雜盾構法施工技術為複雜地層、複雜地面環境條件下的盾構法施工技術,或大斷面圓形(洞徑大於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。盾構施工在遇到複雜地層、複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、採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、採用合適的注漿方式等各種技術要求來解決以上的複雜問題。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,主要用於距地面較近的工程作業。矩形盾構機的研製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、壁後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。盾構總長係指盾構前端至後端長度的最大值。

(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);後方臺車的牽引阻力(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,留出必要的餘量。

1.11.3 適用範圍

(1)適用於各種複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岩層。

(2)盾構法施工隧道應有足夠的埋深,覆土深度不宜小於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於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)築物之間所夾土(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於300m。

1.11.4 工程案例

盾構法廣泛應用於隧道和地下工程中。上海地鐵、跨江隧道均採用盾構法施工;深圳地鐵5號線的盾構工程穿越複雜地層;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,地質情況複雜多變、地下水豐富、施工難度大、安全風險高等特點;鄭州中州大道採用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號線都採用了盾構法施工;北京的眾多地鐵線路也採用了盾構法施工,其中16號線首次採用外徑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、定向鑽進穿越技術以及大斷面矩形通道掘進技術。

(1)頂管法

頂管法是在鬆軟土層或富水鬆軟地層中敷設管道的一種施工方法。隨著頂管技術的不斷髮展與成熟,已經湧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,採用恆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範圍參數,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製了全自動壓漿系統,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複合管材高精度接口的拼接難題。

(2)定向鑽進穿越

根據入土點和出土點設計出穿越曲線,然後根據穿越曲線利用穿越鑽機先鑽出導向孔、再進行擴孔處理,回拖管線之後利用泥漿的護壁及潤滑作用將已預製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)測量鑽頭位置的隨鑽測量系統,隨鑽測量系統的關鍵技術是在保證鑽桿強度的前提下鑽桿本體的密封以及鑽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鑽進系統,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鑽進。

(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,而後將分節預製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,通過調節後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,並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,將分節預製好的混凝土管節吊入並拼裝,然後繼續頂進,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範圍,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,比較鬆軟、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,採用特製的中繼環系統,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製作,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)定向鑽進穿越

1)採用無線傳輸儀器進行隨鑽測量,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鑽向動態。

2)根據土層情況設定旋轉鑽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鑽進穿越施工。

(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 適用範圍

(1)頂管法

1)特別適用於在具有粘性土、粉性土和砂土的土層中施工,也適用於在具有卵石、碎石和風化殘積土的土層中施工。

2)適用於城區水汙染治理的截汙管施工,適用於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)適用於城市市政地下工程中穿越公路、鐵路、建築物下的綜合通道及地鐵人行通道施工。

(2)定向鑽進穿越

1)定向鑽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)在不開挖地表麵條件下,可廣泛應用於供水、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;嘉興市汙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;上海白龍港汙水處理南幹線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)定向鑽進穿越

墨水河定向鑽穿越工程,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鑽進穿越工程;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標段等工程施工都採用了定向鑽進穿越技術。

(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,建於城市地下用於敷設市政公用管線的市政公用設施。採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;板樁牆圍護結構以及SMW工法等。明挖管廊的施工可採用現澆施工法與預製拼裝施工法。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。預製拼裝施工法要求有較大規模的預製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採用專用機械構築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、構築隧道,並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後進行。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範圍內回填材料應採用人工分層夯實,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《建築地基基礎工程施工質量驗收規範》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。

混凝土的澆築應在模板和支架檢驗合格後進行。入模時應防止離析;連續澆築時,每層澆築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築時,應輔助人工插搗。

混凝土底板和頂板應連續澆築不得留置施工縫,設計有變形縫時,應按變形縫分倉澆築。

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範》GB 50204的有關規定。

3)預製拼裝結構

預製拼裝鋼筋混凝土構件的模板,應採用精加工的鋼模板。

構件堆放的場地應平整夯實,並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,不應低於設計強度的75%。

預製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範》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,應進行鑑定。

預製構件和現澆構件之間、預製構件之間的連接應按設計要求進行施工。預製拼裝綜合管廊結構採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《鋼結構設計規範》GB 50017和《鋼結構工程施工質量驗收規範》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範》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、頂進工作井後背牆結構的允許最大荷載、頂進設備能力、施工技術措施等因素。施工最大頂力應大於頂進阻力,但不得超過管材或工作井後背牆的允許頂力。

一次頂進距離大於100m時,應採取中繼間技術。

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範》GB50268的有關規定。

1.13.3 適用範圍

綜合管廊主要用於城市統一規劃、設計、施工及維護的市政公用設施工程,建於城市地下,用於敷設市政公用管線。

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、昆明廣福路和彩雲路綜合管廊、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。


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