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075建筑材料2021-07-18 12:09:38
1 編制背景
為推進(jìn)建筑業(yè)技術(shù)進(jìn)步,提高行業(yè)整體技術(shù)水平,原建設(shè)部于1994年首次頒布了《建筑業(yè)10項新技術(shù)》,并在1998年、2005年、2010年分別對其進(jìn)行了3次修訂,使其內(nèi)容得到了持續(xù)的提升和擴(kuò)展?!督ㄖI(yè)10項新技術(shù)(2010)》在2005版的基礎(chǔ)上進(jìn)行了修訂,其中有些技術(shù)已處于世界領(lǐng)先水平,很多應(yīng)用10項新技術(shù)的高、大、精、尖工程成為世界級的標(biāo)志性工程,新技術(shù)的推廣應(yīng)用對行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步起到了有力的推動作用。
近年來,我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速增長及城市化進(jìn)程的加快,給巖土工程帶來了新的需求,同時也帶來了新問題。例如:由于城市建設(shè)中建設(shè)用地緊張的矛盾日益突出,高層建筑越來越多,對地基(包括樁基)承載力及變形控制的要求越來越高;隨著地下空間的開發(fā)利用導(dǎo)致基礎(chǔ)面積越來越大,基礎(chǔ)埋置深度越來越深,周邊環(huán)境越來越復(fù)雜,基坑開挖對周邊環(huán)境的影響日漸突出;建筑物對資源的消耗越來越大,資源的不可再生,與可持續(xù)發(fā)展和建設(shè)節(jié)約型社會的矛盾日益突出;傳統(tǒng)的巖土工程施工工藝對環(huán)境的污染,以及施工對周邊環(huán)境造成的損害,與建設(shè)環(huán)境友好型社會的矛盾日益凸顯。要滿足城市發(fā)展需求,解決上述這些問題都需要技術(shù)創(chuàng)新。經(jīng)過近幾年的發(fā)展,已納入《建筑業(yè)10項新技術(shù)(2010)》的相關(guān)技術(shù),有些在應(yīng)用過程中不斷得到改進(jìn)和創(chuàng)新,其技術(shù)內(nèi)涵也已經(jīng)發(fā)生變化,技術(shù)指標(biāo)得到一定提高,使用范圍也得到擴(kuò)展,亟需改版升級;有些技術(shù)已充分普及或應(yīng)用不多,另外還涌現(xiàn)出其他一些先進(jìn)的技術(shù)。因此亟需對《建筑業(yè)10項新技術(shù)(2010)》進(jìn)行修訂。
2 本次修訂的主要變化
本次修訂,在《建筑業(yè)10項新技術(shù)(2010)》的基礎(chǔ)上,貫徹“四節(jié)一環(huán)保”的理念,根據(jù)行業(yè)的技術(shù)發(fā)展,著眼于目前城市建設(shè)中地基基礎(chǔ)及地下空間領(lǐng)域亟待解決的新問題,對地基基礎(chǔ)與地下空間工程技術(shù)部分做了大量的調(diào)整(表1)。
(1)保留調(diào)整了9項技術(shù),分別是:灌注樁后注漿技術(shù)、長螺旋鉆孔壓灌樁技術(shù)、混凝土樁復(fù)合地基技術(shù)(對原水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)復(fù)合地基技術(shù)進(jìn)行了調(diào)整)、真空預(yù)壓法組合加固軟基技術(shù)、裝配式支護(hù)結(jié)構(gòu)施工技術(shù)(對原工具式組合內(nèi)支撐技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)充)、型鋼水泥土復(fù)合攪拌樁支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)、逆作法施工技術(shù)、復(fù)雜盾構(gòu)法施工技術(shù)和非開挖埋管施工技術(shù)(大斷面矩形地下通道掘進(jìn)施工技術(shù)并入到非開挖埋管技術(shù))。
(2)新增了4項技術(shù),分別是:水泥土復(fù)合樁技術(shù)、地下連續(xù)墻施工技術(shù)、超淺埋暗挖施工技術(shù)和綜合管廊施工技術(shù)。
(3)刪減了2010版中的6項技術(shù),分別是:土工合成材料應(yīng)用技術(shù)、復(fù)合土釘墻支護(hù)技術(shù)、爆破擠淤法技術(shù)、高邊坡防護(hù)技術(shù)、智能化氣壓沉箱施工技術(shù)和雙聚能預(yù)裂與光面爆破綜合技術(shù)。
3 主要技術(shù)內(nèi)容
3.1 灌注樁后注漿技術(shù)
灌注樁后注漿技術(shù)是指在灌注樁成樁后一定時間,通過預(yù)設(shè)在樁身內(nèi)的注漿導(dǎo)管及與之相連的樁端、樁側(cè)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(cè)后注漿加固樁底沉渣(虛土)和樁身泥皮;二是對樁底及樁側(cè)一定范圍的土體通過滲入(粗顆粒土)、劈裂(細(xì)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(cè)阻力和樁端阻力,提高單樁承載力,減少樁基沉降。由此可見,采用該技術(shù)不但能提高建筑物的安全度,還能有效地減少工程樁的混凝土及鋼筋用量,起到節(jié)材節(jié)能的作用,符合建設(shè)節(jié)約型社會的產(chǎn)業(yè)政策。
灌注樁后注漿技術(shù)適用于除沉管灌注樁外的各類泥漿護(hù)壁和干作業(yè)的鉆、挖、沖孔灌注樁。在優(yōu)化注漿工藝參數(shù)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(xì)粒土,樁側(cè)樁底復(fù)式注漿高于樁底注漿;樁基沉降減小30%左右。
目前,灌注樁后注漿技術(shù)在國內(nèi)一些地區(qū)得到廣泛應(yīng)用,尤其是近年來的一些超高層建筑,如上海中心大廈、天津117大廈等,均采用了灌注樁后注漿技術(shù),并取得了很好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。隨著我國中西部經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,高層和超高層建筑越來越多,采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)的建筑也越來越多,灌注樁后注漿技術(shù)還有廣闊的應(yīng)用前景。但灌注樁后注漿技術(shù)的具體工藝方法上還有較大差異,施工及驗收標(biāo)準(zhǔn)也不統(tǒng)一,該技術(shù)的應(yīng)用有待進(jìn)一步規(guī)范化管理。
3.2 長螺旋鉆孔壓灌樁技術(shù)
長螺旋鉆孔壓灌樁技術(shù)是采用長螺旋鉆機(jī)鉆孔至設(shè)計標(biāo)高,利用混凝土泵將超流態(tài)細(xì)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(shè)計標(biāo)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(shè)計標(biāo)高,形成鋼筋混凝土灌注樁,后插入鋼筋籠的工序應(yīng)在壓灌混凝土工序后連續(xù)進(jìn)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(hù)壁,無泥皮,無沉渣,無泥漿污染,施工速度快,造價較低。該工法施工的單樁承載力高于普通的泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁,成樁質(zhì)量穩(wěn)定,與泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁相比,工效成倍提高。由此可見,該項技術(shù)有利于保護(hù)環(huán)境,還可節(jié)材節(jié)能,而且可提高工效、節(jié)約工期,因此該技術(shù)有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
長螺旋鉆孔壓灌樁技術(shù)適用于長螺旋鉆孔機(jī)可以鉆進(jìn)的粘性土、粉土、砂土、卵石、素填土等地基,特別是地下水位較高、易塌孔的地層;可在一定程度上替代泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁,應(yīng)用前景廣闊。該技術(shù)在應(yīng)用的過程中應(yīng)注意其適用范圍和質(zhì)量控制。
3.3 水泥土復(fù)合樁技術(shù)
水泥土復(fù)合樁是由PHC管樁、鋼管樁等在水泥土初凝前壓入水泥土樁中復(fù)合而成的樁基礎(chǔ),也可將其用作復(fù)合地基。水泥土復(fù)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(xué)性質(zhì)及應(yīng)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(cè)壁和樁端的水泥土體,有效地提高了樁的側(cè)阻力和端阻力,從而有效地提高了復(fù)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。
水泥土復(fù)合樁技術(shù)的適用范圍比較廣泛,可針對不同地質(zhì)條件采用不同施工工藝。水泥土復(fù)合樁技術(shù)的施工適用性主要取決于水泥土樁的施工工藝的適用性,對于水泥土攪拌樁,適用于軟弱粘土地基。在沿江、沿海地區(qū),廣泛分布著含水率較高,強(qiáng)度低,壓縮性較高,垂直滲透系數(shù)較低,層厚變化較大的軟粘土,地表下淺層存在承載力較高的土層。采用傳統(tǒng)單一的地基處理方式或常規(guī)鉆孔灌注樁,往往很難取得理想的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果。水泥土復(fù)合樁技術(shù)是適用于這種地層的有效方法之一。對于高壓旋噴樁,適用于粉土和砂土地層。高壓旋噴樁在砂土地層得到的樁身強(qiáng)度較高,采用剛性樁作為芯樁的水泥土復(fù)合樁,可有效提高單樁承載力,節(jié)省工程造價。
目前,各種水泥土復(fù)合樁的專利很多,水泥土復(fù)合樁的形式多種多樣,適用的場地條件也各不相同,由于其單樁承載力高,施工污染小,可節(jié)約工程造價,應(yīng)用前景廣闊。但各種水泥土復(fù)合樁的具體工藝方法上差異較大,施工及驗收標(biāo)準(zhǔn)也不統(tǒng)一,尤其是水泥土樁的施工質(zhì)量對水泥土復(fù)合樁承載力的影響較大,應(yīng)加強(qiáng)質(zhì)量控制。
3.4 混凝土樁復(fù)合地基技術(shù)
混凝土樁復(fù)合地基是以水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基為代表的高粘結(jié)強(qiáng)度樁復(fù)合地基。水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基技術(shù)是將碎石樁地基處理技術(shù)加以改造形成的。水泥粉煤灰碎石樁(簡稱CFG樁)是在碎石樁樁體中摻加適量石屑、粉煤灰、水泥和砂,加水拌和,形成一種高粘結(jié)強(qiáng)度的樁體。通過在建筑物基礎(chǔ)和樁頂之間設(shè)置一定厚度的褥墊層,保證樁、樁間土共同承擔(dān)荷載,使樁、樁間土和褥墊層一起構(gòu)成復(fù)合地基。通過十幾年的工程實踐,水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基技術(shù)從最初應(yīng)用于多層建筑發(fā)展到廣泛應(yīng)用于高層和超高層建筑地基基礎(chǔ)。近年來除水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基外,混凝土灌注樁、預(yù)制樁等作為復(fù)合地基增強(qiáng)體的工程也越來越多,其工作性狀與水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基接近,因此本次修訂將原水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基技術(shù)的內(nèi)容進(jìn)行了拓展,將該技術(shù)的名稱修改為混凝土樁復(fù)合地基技術(shù)。
混凝土樁復(fù)合地基技術(shù)適用于處理粘性土、粉土、砂土和已自重固結(jié)的素填土等地基。對淤泥質(zhì)土應(yīng)按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗或通過現(xiàn)場試驗確定其適用性。就基礎(chǔ)形式而言,既可用于條形基礎(chǔ)、獨立基礎(chǔ),又可用于箱形基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)。采取適當(dāng)技術(shù)措施后亦可用于剛度較弱的基礎(chǔ)及柔性基礎(chǔ)。目前水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基也應(yīng)用于路橋等柔性基礎(chǔ),但由于水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基承載性能受基礎(chǔ)剛度影響很大,柔性基礎(chǔ)下承載性能及樁土荷載分擔(dān)比例宜通過試驗確定。
混凝土樁復(fù)合地基技術(shù)不僅可發(fā)揮樁體材料的潛力,充分利用天然地基承載力,且能因地制宜地利用當(dāng)?shù)夭牧希捎行Ч?jié)約樁基混凝土用量,由于樁身不配置鋼筋,因此節(jié)材效果明顯,且該技術(shù)施工工效高,節(jié)約工期,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。目前,混凝土樁復(fù)合地基技術(shù)在國內(nèi)一些地區(qū)得到廣泛應(yīng)用,隨著我國中西部經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,該技術(shù)在中西部將會有廣闊的應(yīng)用前景。該技術(shù)在應(yīng)用的過程中應(yīng)注意其適應(yīng)范圍和質(zhì)量控制。
3.5 真空預(yù)壓法組合加固軟基技術(shù)
在我國廣泛存在著海相、湖相及河相沉積的軟弱粘土層及吹填土,這種土的特點是含水量大,壓縮性高,強(qiáng)度低,透水性差等。該類地基在建筑物荷載作用下會產(chǎn)生相當(dāng)大的變形或變形差。對于該類地基,尤其需大面積處理時,預(yù)壓法是處理這類軟弱粘土地基的較有效方法之一。預(yù)壓法分為堆載預(yù)壓法、真空預(yù)壓法和真空堆載聯(lián)合預(yù)壓法3類。
堆載預(yù)壓法由于荷載需分級施加,工期相對較長,土體會產(chǎn)生部分側(cè)向變形,且需要堆載土源,因此目前單純采用堆載預(yù)壓的工程相對較少。
真空預(yù)壓法是在需加固的軟粘土地基內(nèi)設(shè)置砂井或塑料排水板,然后在地面鋪設(shè)砂墊層,其上覆蓋不透氣的密封膜使軟土與大氣隔絕,通過埋設(shè)于砂墊層中的濾水管,用真空裝置進(jìn)行抽氣,將膜內(nèi)空氣排出,因而在膜內(nèi)外產(chǎn)生一個氣壓差,這部分氣壓差即變成作用于地基上的荷載,地基隨等向應(yīng)力的增加而固結(jié)。由于抽真空產(chǎn)生負(fù)壓,增加的是球向應(yīng)力,土體向內(nèi)收縮變形。其優(yōu)點是抽真空可一次到位,無需分級施加,地基不會出現(xiàn)穩(wěn)定性問題;缺點是技術(shù)要求復(fù)雜,受到抽真空效果影響,土體沉降速率不穩(wěn)定,且最大真空度僅能達(dá)到80kPa,處理深度一般不大于8m。
當(dāng)設(shè)計地基預(yù)壓荷載大于80kPa,且進(jìn)行真空預(yù)壓處理地基不能滿足設(shè)計要求時,可采用真空堆載聯(lián)合預(yù)壓地基處理。真空堆載聯(lián)合預(yù)壓法是在真空預(yù)壓的基礎(chǔ)上,在膜下真空度達(dá)到設(shè)計要求并穩(wěn)定后,進(jìn)行分級堆載,并根據(jù)地基變形和孔隙水壓力的變化控制堆載速率,與單純的堆載預(yù)壓相比,加載的速率相對較快。在堆載結(jié)束后,進(jìn)入聯(lián)合預(yù)壓階段,直到地基變形的速率滿足設(shè)計要求,停止抽真空,結(jié)束真空聯(lián)合堆載預(yù)壓。
隨著真空預(yù)壓法施工技術(shù)和工藝的成熟及人們對加固機(jī)理認(rèn)識的加深,其應(yīng)用范圍也越來越大,成為目前加固軟土地基的一個行之有效且常規(guī)實用的方法。真空預(yù)壓法及真空堆載聯(lián)合預(yù)壓法廣泛應(yīng)用于港口、機(jī)場和工業(yè)與民用建筑等工程的地基加固中,在吹填土軟基處理方面更是得到了大量應(yīng)用。
3.6 裝配式支護(hù)結(jié)構(gòu)施工技術(shù)
裝配式支護(hù)結(jié)構(gòu)是以成型的預(yù)制構(gòu)件為主體,通過各種技術(shù)手段在現(xiàn)場裝配成為支護(hù)結(jié)構(gòu)。與常規(guī)支護(hù)手段相比,該支護(hù)技術(shù)具有造價低、工期短、質(zhì)量易于控制等特點,大幅降低了能耗,減少了建筑垃圾,有較高的社會、經(jīng)濟(jì)效益及環(huán)保作用。《建筑業(yè)10項新技術(shù)(2010)》僅列入了工具式組合內(nèi)支撐技術(shù)。目前市場上較為成熟的裝配式支護(hù)結(jié)構(gòu)有:預(yù)制樁、預(yù)制地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力魚腹梁支撐結(jié)構(gòu)和工具式組合內(nèi)支撐等,其施工技術(shù)的內(nèi)容有了較大幅度的擴(kuò)展。
預(yù)制樁作為基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)使用時,主要采用常規(guī)的預(yù)制樁施工方法,如靜壓或錘擊法施工,還可采用插入水泥土攪拌樁,TRD攪拌墻或CSM雙輪銑攪拌墻內(nèi)形成連續(xù)的水泥土復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)。
預(yù)制地下連續(xù)墻技術(shù)即按常規(guī)施工方法成槽后,在泥漿中先插入預(yù)制墻段、預(yù)制樁、型鋼或鋼管等預(yù)制構(gòu)件,然后以自凝泥漿置換成槽用的護(hù)壁泥漿,或直接以自凝泥漿護(hù)壁成槽插入預(yù)制構(gòu)件,以自凝泥漿的凝固體填塞墻后空隙和防止構(gòu)件間接縫滲水,形成地下連續(xù)墻。采用預(yù)制地下連續(xù)墻技術(shù)施工的地下墻面光潔,墻體質(zhì)量好,強(qiáng)度高,并可避免在現(xiàn)場制作鋼筋籠、澆筑混凝土及處理廢漿。近年來,在常規(guī)預(yù)制地下連續(xù)墻技術(shù)的基礎(chǔ)上,又出現(xiàn)了一種新型預(yù)制連續(xù)墻,即不采用昂貴的自凝泥漿而仍用常規(guī)的泥漿護(hù)壁成槽,成槽后插入預(yù)制構(gòu)件并在構(gòu)件間采用現(xiàn)澆混凝土將其連成一個完整的墻體。該工藝是一種相對經(jīng)濟(jì)又兼具現(xiàn)澆地下墻和預(yù)制地下墻優(yōu)點的新技術(shù)。
預(yù)應(yīng)力魚腹梁支撐技術(shù),由高強(qiáng)度低松弛的鋼絞線作為上弦構(gòu)件,H型鋼作為受力梁,與長短不一的H型鋼撐梁等組成的魚腹梁與對撐、角撐、立柱、橫梁、拉桿、三角形節(jié)點、預(yù)壓頂緊裝置等標(biāo)準(zhǔn)部件組合并施加預(yù)應(yīng)力,形成平面預(yù)應(yīng)力支撐系統(tǒng)與立體結(jié)構(gòu)體系,支撐體系的整體剛度高,穩(wěn)定性強(qiáng)。本技術(shù)能提供開闊的施工空間,使挖土、運(yùn)土及地下結(jié)構(gòu)施工便捷,不僅顯著改善地下工程的施工作業(yè)條件,且大幅減少支護(hù)結(jié)構(gòu)的安裝、拆除、土方開挖及主體結(jié)構(gòu)施工的工期和造價。
工具式組合內(nèi)支撐技術(shù)是在混凝土內(nèi)支撐技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)體系,主要利用組合式鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件本身截面靈活可變,加工方便,適用性廣的特點,可在各種地質(zhì)情況和復(fù)雜周邊環(huán)境下使用。該技術(shù)具有施工速度快,支撐形式多樣,計算理論成熟,可拆卸重復(fù)利用,節(jié)省投資等優(yōu)點。
裝配式支護(hù)結(jié)構(gòu)施工技術(shù)可實現(xiàn)構(gòu)件的工廠化生產(chǎn),提高了構(gòu)件的質(zhì)量,節(jié)約工期,支撐結(jié)構(gòu)可拆卸、可重復(fù)利用,符合節(jié)能環(huán)保的產(chǎn)業(yè)政策。
3.7 型鋼水泥土復(fù)合攪拌樁支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)
型鋼水泥土復(fù)合攪拌樁支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)是指通過特制的多軸深層攪拌機(jī),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(xù)的重疊搭接施工形成水泥土地下連續(xù)墻;在水泥土初凝前將型鋼(預(yù)制混凝土構(gòu)件)插入墻中,形成型鋼(預(yù)制混凝土構(gòu)件)與水泥土的復(fù)合墻體。型鋼水泥土復(fù)合攪拌樁支護(hù)結(jié)構(gòu)同時具有抵抗側(cè)向土水壓力和阻止地下水滲漏的功能。
《建筑業(yè)10項新技術(shù)(2010)》中的型鋼水泥土復(fù)合攪拌樁支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)還僅限于三軸水泥土攪拌樁中插入H型鋼技術(shù)(SMW工法),近幾年水泥土攪拌樁施工工藝在傳統(tǒng)的工法基礎(chǔ)上有了很大的發(fā)展,渠式切割水泥土連續(xù)墻技術(shù)(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(xiàn),使型鋼水泥土復(fù)合攪拌樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的使用范圍更加廣泛,施工效率也大幅增加。
渠式切割水泥土連續(xù)墻技術(shù)(TRD工法)是將滿足設(shè)計深度的附有切割鏈條及刀頭的切割箱插入地下,在進(jìn)行縱向切割橫向推進(jìn)成槽的同時,向地基內(nèi)部注入水泥漿以達(dá)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(xù)墻的一種施工工藝。該工法具有適應(yīng)地層廣,墻體連續(xù)無接頭,墻體滲透系數(shù)低等優(yōu)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(zhuǎn)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(yīng)性強(qiáng);(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(shè)備高穩(wěn)定性;(6)低噪聲和振動;(7)可任意設(shè)定插入勁性材料的間距;(8)可靠的施工過程數(shù)據(jù)和高效的施工管理系統(tǒng);(9)機(jī)械均采用履帶式主機(jī),占地面積小,移動靈活。
型鋼水泥土復(fù)合攪拌樁支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)主要用于深基坑支護(hù),可在粘性土、粉土、砂礫土等巖土層中使用,該技術(shù)止水效果好,型鋼可回收重復(fù)利用,符合節(jié)能環(huán)保的產(chǎn)業(yè)政策,應(yīng)用前景廣闊。
3.8 地下連續(xù)墻施工技術(shù)
地下連續(xù)墻施工技術(shù)是在地面上先構(gòu)筑導(dǎo)墻,采用專門的成槽設(shè)備,沿著支護(hù)或深開挖工程的周邊,在特制泥漿護(hù)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(nèi)吊放鋼筋籠,然后用導(dǎo)管法澆筑水下混凝土,混凝土自下而上充滿槽內(nèi)并把泥漿從槽內(nèi)置換出來,筑成一個單元槽段,并依此逐段進(jìn)行,使這些相互鄰接的槽段在地下筑成一道連續(xù)的鋼筋混凝土墻體。地下連續(xù)墻主要作承重、擋土或截水防滲結(jié)構(gòu)之用。
地下連續(xù)墻具有如下優(yōu)點:(1)施工低噪聲,低震動,對環(huán)境的影響??;(2)連續(xù)墻剛度大,整體性好,基坑開挖過程中安全性高,支護(hù)結(jié)構(gòu)變形較小;(3)墻身具有良好的抗?jié)B能力,坑內(nèi)降水時對坑外的影響較?。唬?)可作為地下室結(jié)構(gòu)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(fā)展,隨之帶來的是地下連續(xù)墻向著超深、超厚發(fā)展。目前建筑領(lǐng)域地下連續(xù)墻已經(jīng)超越了110m,隨著技術(shù)的進(jìn)步和城市發(fā)展的需求,地下連續(xù)墻將會向更深的深度發(fā)展。如軟土地區(qū)的超深地下連續(xù)墻施工就是利用成槽機(jī)、銑槽機(jī)在粘土和砂土環(huán)境下各自的優(yōu)點,以抓銑結(jié)合的方法進(jìn)行成槽,并合理選用泥漿配比,控制槽壁變形,優(yōu)勢明顯。
由于地下連續(xù)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、工字形鋼接頭、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(xù)墻接頭工藝,通過橫向連續(xù)轉(zhuǎn)折曲線和縱向橡膠防水帶延長了可能出現(xiàn)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(xù)墻多采用套銑接頭,利用銑槽機(jī)可直接切削硬巖的能力直接切削已成槽段的混凝土,在不采用鎖口管和接頭箱的情況下形成止水良好,致密的地下連續(xù)墻接頭。套銑接頭具有施工設(shè)備簡單,接頭水密性良好等優(yōu)點。
一般情況下地下連續(xù)墻適用于如下條件的基坑工程:(1)深度較大的基坑工程;(2)鄰近存在保護(hù)要求較高的建(構(gòu))筑物,對基坑本身的變形和防水要求較高的工程;(3)基坑內(nèi)空間有限,地下室外墻與紅線距離極近,采用其他圍護(hù)形式無法滿足留設(shè)施工操作空間要求的工程;(4)圍護(hù)結(jié)構(gòu)亦作為主體結(jié)構(gòu)的一部分,且對防水、抗?jié)B有較嚴(yán)格要求的工程;(5)采用逆作法施工,地上地下同步施工時,一般采用地下連續(xù)墻作為圍護(hù)墻。地下連續(xù)墻集承重、擋土或截水防滲作用于一體,可有效地保護(hù)周邊環(huán)境,配合逆作法施工,可縮短工期,降低造價。目前城市核心區(qū)的基礎(chǔ)埋置深度越來越大,周邊環(huán)境越來越復(fù)雜,基坑開挖對周邊環(huán)境的保護(hù)問題越來越突出,地下連續(xù)墻解決此類問題的優(yōu)勢明顯,應(yīng)用也越來越廣泛。
3.9 逆作法施工技術(shù)
逆作法一般是先沿建筑物地下室外墻軸線施工地下連續(xù)墻,或沿基坑的周圍施工其他臨時圍護(hù)墻,同時在建筑物內(nèi)部的有關(guān)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前承受上部結(jié)構(gòu)自重和施工荷載的支承;然后施工逆作層的梁板結(jié)構(gòu),作為地下連續(xù)墻或其他圍護(hù)墻的水平支撐,隨后逐層向下開挖土方和澆筑各層地下結(jié)構(gòu),直至底板封底;同時,由于逆作層的樓面結(jié)構(gòu)先施工完成,為上部結(jié)構(gòu)的施工創(chuàng)造了條件,因此可同時向上逐層進(jìn)行地上結(jié)構(gòu)的施工;如此地面上、下同時進(jìn)行施工,直至工程結(jié)束。
目前逆作法的新技術(shù)如下。
(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(hù)結(jié)構(gòu)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。在適當(dāng)?shù)牡刭|(zhì)環(huán)境條件下,根據(jù)設(shè)計計算結(jié)果,通過局部樓板加強(qiáng)及適當(dāng)?shù)氖┕ご胧?,在確保安全的前提下實現(xiàn)躍層超挖,即跳過地下一層或兩層結(jié)構(gòu)梁板的施工,實現(xiàn)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(qū)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(jié)構(gòu)銜接完成整個地下室結(jié)構(gòu)。
(4)一柱一樁調(diào)垂技術(shù)。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(zhì)量和安全的核心要素,決定著逆作技術(shù)的深度和高度。目前,鋼立柱的調(diào)垂方法主要有氣囊法、校正架法、調(diào)垂盤法、液壓調(diào)垂盤法、孔下調(diào)垂機(jī)構(gòu)法、孔下液壓調(diào)垂法和HDC高精度液壓調(diào)垂系統(tǒng)等。
逆作法適用于如下基坑:大面積的地下工程;大深度的地下工程;基坑形狀復(fù)雜的地下工程;周邊狀況苛刻,對環(huán)境要求很高的地下工程;上部結(jié)構(gòu)工期要求緊迫及地下作業(yè)空間較小的地下工程。逆作法基坑開挖對周邊環(huán)境的影響較小,有利于對周邊環(huán)境的保護(hù),而且先期施工的地下結(jié)構(gòu)頂板可以作為材料堆場,解決了施工工作面緊張的問題,對于城市核心區(qū)周邊環(huán)境復(fù)雜、施工用地緊張、上部結(jié)構(gòu)工期要求緊的工程比較適用,是一種節(jié)能、省地的施工技術(shù)。
3.10 超淺埋暗挖施工技術(shù)
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(gòu))筑物正常運(yùn)用,需采用嚴(yán)格控制土體變形的超淺埋暗挖施工技術(shù)。一般采用長大管棚超前支護(hù)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(jìn)行順序錯位短距開挖,及時強(qiáng)力支護(hù)并封閉成環(huán),形成平頂直墻交替支護(hù)結(jié)構(gòu)條件,進(jìn)行地下通道或空間主體施工的支護(hù)技術(shù)方法。施工過程中應(yīng)加強(qiáng)對施工影響范圍內(nèi)的城市道路、管線及建(構(gòu))筑物的變形監(jiān)測,及時反饋信息,調(diào)整支護(hù)參數(shù)。該技術(shù)主要利用鋼管剛度強(qiáng)度大,水平鉆定位精準(zhǔn),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(fù)雜環(huán)境下使用,因此具有安全、可靠、快速、環(huán)保、節(jié)資等優(yōu)點。
超淺埋暗挖施工技術(shù),是我國近十年來在面臨城市交通擁堵無法斷路,地下管線眾多難以改移,鐵路、機(jī)場跑道不可停用,霧霾嚴(yán)重不宜明挖等嚴(yán)峻現(xiàn)實條件下,隨著精確制導(dǎo)管棚施工技術(shù)的出現(xiàn),與淺埋暗挖技術(shù)有機(jī)結(jié)合,形成大斷面矩形地下通道的開挖技術(shù),并應(yīng)用于城市地下通道下穿繁忙道路、鐵路、機(jī)場跑道、水渠或地下停車場修建等領(lǐng)域的一種新型地下工程暗挖施工技術(shù)。該技術(shù)有利于環(huán)境保護(hù),節(jié)省施工占地,適用于下穿城市道路的超淺埋地下通道工程。
3.11 復(fù)雜盾構(gòu)法施工技術(shù)
盾構(gòu)法是一種全機(jī)械化的隧道施工方法,通過盾構(gòu)外殼和管片支承四周圍巖防止發(fā)生坍塌;同時在開挖面前方用切削裝置進(jìn)行土體開挖,通過出土機(jī)械外運(yùn)出洞,靠千斤頂在后部加壓頂進(jìn),并拼裝預(yù)制混凝土管片,形成隧道結(jié)構(gòu)的一種機(jī)械化施工方法。由于盾構(gòu)施工技術(shù)對環(huán)境影響很小而被廣泛采用,得到了迅速的發(fā)展。近年來針對復(fù)雜地層、復(fù)雜地面環(huán)境條件下的盾構(gòu)法施工技術(shù),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(gòu)法施工技術(shù)的應(yīng)用也越來越多,統(tǒng)稱為復(fù)雜盾構(gòu)法施工技術(shù)。
選擇盾構(gòu)形式時,除考慮施工區(qū)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(yīng)考慮開挖和襯砌等施工問題,必須選擇安全且經(jīng)濟(jì)的盾構(gòu)形式。盾構(gòu)施工在遇到復(fù)雜地層、復(fù)雜環(huán)境或者盾構(gòu)截面異形或盾構(gòu)截面大時,可通過分析地層和環(huán)境等情況合理配置刀盤,采用合適的掘進(jìn)模式和掘進(jìn)技術(shù)參數(shù)、盾構(gòu)姿態(tài)控制及糾偏技術(shù)、采用合適的注漿方式等各種技術(shù)要求來解決以上的復(fù)雜問題。盾構(gòu)法施工是一個系統(tǒng)性很強(qiáng)的工程,其設(shè)計和施工技術(shù)方案的確定應(yīng)從各個方面綜合權(quán)衡與比選,最終確定合理可行的實施方案。
盾構(gòu)機(jī)主要是用來開挖土、砂、圍巖的隧道機(jī)械,由切口環(huán)、支撐環(huán)及盾尾3部分組成,就斷面形狀可分為單圓形、復(fù)圓形及非圓形盾構(gòu)。矩形盾構(gòu)是橫斷面為矩形的盾構(gòu)機(jī),相比圓形盾構(gòu),其作業(yè)面小,主要用于距地面較近的工程作業(yè)。矩形盾構(gòu)機(jī)的研制難度超過圓形盾構(gòu)機(jī)。目前,我國使用的矩形盾構(gòu)機(jī)主要有2個、4個或6個刀盤聯(lián)合工作。
盾構(gòu)法施工技術(shù),尤其是復(fù)雜盾構(gòu)法施工技術(shù),有利于環(huán)境保護(hù),從目前來看,我國的盾構(gòu)施工技術(shù)已經(jīng)取得較為顯著的進(jìn)步,對盾構(gòu)施工的應(yīng)用起到了推動作用,帶來了良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。
3.12 非開挖埋管施工技術(shù)
傳統(tǒng)的管道埋設(shè)通常采用明挖方式,對周邊環(huán)境影響較大,在很多情況下考慮對周邊環(huán)境的影響不允許采用明挖的方式,需要采用非開挖埋管施工技術(shù)?!督ㄖI(yè)10項新技術(shù)(2010)》列入了頂管法和定向鉆進(jìn)穿越技術(shù),將大斷面矩形地下通道掘進(jìn)施工技術(shù)單獨列為一項技術(shù),本次修訂時考慮到大斷面矩形地下通道掘進(jìn)施工技術(shù)的原理和施工方法與非開挖埋管技術(shù)類似,可將其列為非開挖埋管施工技術(shù)。
頂管法是在松軟土層或富水松軟地層中敷設(shè)管道的一種施工方法。目前,頂管法廣泛應(yīng)用于城區(qū)水污染治理的截污管施工及動力電纜、寬頻網(wǎng)、光纖網(wǎng)等電纜的管道施工及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中。
定向鉆進(jìn)穿越技術(shù)是根據(jù)入土點和出土點設(shè)計出穿越曲線,然后按照穿越曲線利用穿越鉆機(jī)先鉆出導(dǎo)向孔、再進(jìn)行擴(kuò)孔處理,回拖管線之后利用泥漿的護(hù)壁及潤滑作用將已預(yù)制試壓合格的管段進(jìn)行回拖,完成管線的敷設(shè)施工。在不開挖地表面條件下,可廣泛應(yīng)用于供水、煤氣、電力、電訊、天然氣、石油等管線敷設(shè)施工。
大斷面矩形地下通道掘進(jìn)施工技術(shù)是利用矩形隧道掘進(jìn)機(jī)在前方掘進(jìn),而后將分節(jié)預(yù)制好的混凝土結(jié)構(gòu)在土層中頂進(jìn)、拼裝形成地下通道結(jié)構(gòu)的非開挖法施工技術(shù)。大斷面矩形地下通道掘進(jìn)施工技術(shù)施工機(jī)械化程度高,掘進(jìn)速度快,矩形斷面利用率高,非開挖施工地下通道結(jié)構(gòu)對地面運(yùn)營設(shè)施影響小,能滿足多種截面尺寸的地下通道施工需求。
頂管法、定向鉆進(jìn)穿越技術(shù)、大斷面矩形地下通道掘進(jìn)施工技術(shù)很好地解決城市中地下管線及地下通道施工問題,有利于保護(hù)環(huán)境,有很好的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和應(yīng)用前景。
3.13 綜合管廊施工技術(shù)
綜合管廊可稱之為“共同溝”,是指城市地下管道綜合走廊,是為實施統(tǒng)一規(guī)劃、設(shè)計、施工和維護(hù),建于城市地下用于敷設(shè)市政公用管線的市政公用設(shè)施。采取綜合管廊可實現(xiàn)各種管線以集約化方式敷設(shè),可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(hù)結(jié)構(gòu)、板樁墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)及SMW工法等。明挖管廊的施工可采用現(xiàn)澆施工法與預(yù)制拼裝施工法?,F(xiàn)澆施工法可大面積作業(yè),將整個工程分割為多個施工標(biāo)段,加快施工進(jìn)度。預(yù)制拼裝施工法要求有較大規(guī)模的預(yù)制廠和大噸位的運(yùn)輸及起吊設(shè)備,施工技術(shù)要求高,對接縫處施工處理有嚴(yán)格要求。
暗挖施工法主要有盾構(gòu)法和頂管法等。盾構(gòu)法和頂管法均是采用專用機(jī)械構(gòu)筑隧道的暗挖施工方法,在隧道某段的一端建造豎井或基坑,以供機(jī)械安裝就位。機(jī)械從豎井或基坑壁開孔處出發(fā),沿設(shè)計軸線向另一豎井或基坑的設(shè)計孔洞推進(jìn)、構(gòu)筑隧道,并有效地控制地面隆降。盾構(gòu)法和頂管法施工具有自動化程度高,對環(huán)境影響小,施工安全,質(zhì)量可靠,施工進(jìn)度快等特點。
綜合管廊主要用于城市統(tǒng)一規(guī)劃、設(shè)計、施工及維護(hù)的市政公用設(shè)施工程,建于城市地下,用于敷設(shè)市政公用管線。綜合管廊不僅解決了反復(fù)開挖對城市交通等的干擾,有效地利用地下空間,美化了城市環(huán)境,還極大地方便了城市市政設(shè)施的維護(hù)和檢修,且能起到一定的防震減災(zāi)作用,符合國家節(jié)能減排、綠色環(huán)保的產(chǎn)業(yè)政策,應(yīng)用前景廣闊。
4 結(jié)束語
《建筑業(yè)10項新技術(shù)(2010)》的推廣應(yīng)用對行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步起到了有力的推動作用。近年來其中有些技術(shù)在應(yīng)用過程中不斷改進(jìn)創(chuàng)新,技術(shù)指標(biāo)得到一定提高,使用范圍也得到擴(kuò)展,亟需改版升級,而有些技術(shù)已充分普及或應(yīng)用已不多,另外還涌現(xiàn)出其他先進(jìn)技術(shù)。
本次修訂,在《建筑業(yè)10項新技術(shù)(2010)》的基礎(chǔ)上,根據(jù)行業(yè)的技術(shù)發(fā)展,對地基基礎(chǔ)與地下空間工程技術(shù)部分做了大量的調(diào)整,刪減了7項技術(shù),保留了9項技術(shù),新增了4項技術(shù)。本次地基基礎(chǔ)與地下空間新技術(shù)的修訂,著眼于目前城市建設(shè)中地基基礎(chǔ)及地下空間領(lǐng)域亟待解決的新問題,貫徹了四節(jié)一環(huán)保的理念,符合節(jié)能減排、綠色環(huán)保的產(chǎn)業(yè)政策,更好地為行業(yè)服務(wù),并進(jìn)一步推動行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。
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