在住房和城鄉建設部工程質量安全監管司的組織和指導下,由中國建筑科學研究院牽頭編制的《建筑業10項新技術(2017版)》(以下簡稱“2017版”)10月25日正式頒布。2017版共包括10個大項、107項技術。這也是繼1994版、1998版、2005版和2010版之后的第五次改版升級。

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。
附件:建筑業10項新技術(2017版)





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(詞條“上海中心”由行業大百科提供)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(詞條“設計標”由行業大百科提供)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(詞條“高層建筑”由行業大百科提供)、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(詞條“排水”由行業大百科提供)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(詞條“焊接”由行業大百科提供)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(詞條“構件”由行業大百科提供)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(詞條“節點”由行業大百科提供)、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(詞條“標準組合”由行業大百科提供)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(詞條“溫度應力”由行業大百科提供)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-mixingDeep 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(詞條“強度標準值”由行業大百科提供)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(詞條“粘度”由行業大百科提供)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(詞條“橡膠”由行業大百科提供)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(詞條“銑槽”由行業大百科提供)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(詞條“水密性”由行業大百科提供)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(詞條“支承結構”由行業大百科提供)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(詞條“鋼管混凝土”由行業大百科提供)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(詞條“支架”由行業大百科提供)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(詞條“變形縫”由行業大百科提供)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(詞條“比表面”由行業大百科提供)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(詞條“復合材料”由行業大百科提供)。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(詞條“張力”由行業大百科提供)(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(詞條“比熱容”由行業大百科提供)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(詞條“抗彎強度”由行業大百科提供)、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(詞條“連接件”由行業大百科提供)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。
2.7.1.2 技術指標
400MPa和500MPa 級高強鋼筋的技術指標應符合國家標準 GB1499.2 的規定,鋼筋設計強度及施工應用指標應符合《混凝土結構設計規范》GB50010、《混凝土結構工程施工質量驗收規范》GB50204、《混凝土結構工程施工規范》GB50666及其他相關標準。
按《混凝土結構設計規范》GB50010規定,400MPa和500MPa級高強鋼筋的直徑為6~50mm;400MPa級鋼筋的屈服強度標準值為400 N/mm2,抗拉強度標準值為540 N/mm2,抗拉與抗壓強度設計值為360 N/mm2;500MPa 級鋼筋的屈服強度標準值為 500 N/mm2,抗拉強度標準值為 630 N/mm2;抗拉與抗壓強度設計值為435N/mm2。
對有抗震設防要求結構,并用于按一、二、三級抗震等級設計的框架和斜撐構件,其縱向受力普通鋼筋對強屈比、屈服強度超強比與鋼筋的延性有更進一步的要求,規范規定應滿足下列要求:
鋼筋的抗拉強度實測值與屈服強度實測值的比值不應小于1.25;
鋼筋的屈服強度實測值與屈服強度標準值的比值不應大于1.30;
鋼筋最大拉力下的總伸長率實測值不應小于9%。
為保證鋼筋材料符合抗震性能指標,建議采用帶后綴“E”的熱軋帶肋鋼筋。
2.7.1.3 適用范圍
應優先使用400MPa級高強鋼筋,將其作為混凝土結構的主力配筋,并主要應用于梁與柱的縱向受力鋼筋、高層剪力墻(詞條“剪力墻”由行業大百科提供)或大開間樓板的配筋。充分發揮400MPa級鋼筋高強度、延性好的特性,在保證與提高結構安全性能的同時比335MPa級鋼筋明顯減少配筋量。
對于500MPa級高強鋼筋應積極推廣,并主要應用于高層建筑柱、大柱網或重荷載梁的縱向鋼筋,也可用于超高層建筑的結構轉換層與大型基礎筏板等構件,以取得更好的減少鋼筋用量效果。
用HPB300鋼筋取代HPB235鋼筋,并以300(335)MPa級鋼筋作為輔助配筋。就是要在構件的構造配筋、一般梁柱的箍筋、普通跨度樓板的配筋、墻的分布鋼筋等采用300(335)MPa級鋼筋。其中HPB300光圓鋼筋比較適宜用于小構件梁柱的箍筋及樓板與墻的焊接網片。對于生產工藝簡單、價格便宜的余熱處理工藝的高強鋼筋,如RRB400鋼筋,因其延性、可焊性、機械連接的加工性能都較差,《混凝土結構設計規范》GB 50010建議用于對于鋼筋延性較低的結構構件與部位,如大體積混凝土的基礎底板、樓板及次要的結構構件中,做到物盡其用。
2.7.1.4 工程案例
400MPa級鋼筋在國內高層建筑、大型公共建筑等得到大量應用。比較典型的工程有: 北京奧運工程、上海世博工程、蘇通長江公路大橋等。500MPa 級鋼筋應用于中國建筑科學研究院新科研大樓、鄭州華林都市家園、河北建設服務中心等多項工程。
2.7.2 高強冷軋帶肋鋼筋應用技術
2.7.2.1 技術內容
CRB600H高強冷軋帶肋鋼筋(簡稱“CRB600H高強鋼筋”)是國內近年來開發的新型冷軋帶肋鋼筋。CRB600H高強鋼筋是在傳統CRB550冷軋帶肋鋼筋的基礎上,經過多項技術改進,從產品性能、產品質量、生產效率、經濟效益等多方面均有顯著提升。CRB600H高強鋼筋的最大優勢是以普通Q235盤條為原材,在不添加任何微合金元素的情況下,通過冷軋、在線熱處理、在線性能控制等工藝生產,生產線實現了自動化、連續化、高速化作業。
CRB600H高強鋼筋與HRB400鋼筋售價相當,但其強度更高,應用后可節約鋼材(詞條“鋼材”由行業大百科提供)達10%;噸鋼應用可節約合金19kg,節約9.7kg標準煤。目前CRB600H高強鋼筋在河南、河北、湖北、湖南、安徽、山東、重慶等十幾個省市建筑工程中廣泛應用,節材及綜合經濟效果十分顯著。
2.7.2.2 技術指標
CRB600H高強鋼筋的技術指標應符合現行行業標準《高延性冷軋帶肋鋼筋》YB/T4260和國標《冷軋帶肋鋼筋》GB 13788的規定,設計、施工及驗收應符合現行行業標準《冷軋帶肋鋼筋混凝土結構技術規程》JGJ95-2011的規定。中國工程建設協會標準《CRB600H鋼筋應用技術規程》、《高強鋼筋應用技術導則》及河南、河北、山東等地的地方標準已完成編制。
CRB600H高強鋼筋的直徑范圍為5~12mm,抗拉強度標準值為600N/mm2,屈服強度標準值為520N/mm2,斷后伸長率14%,最大力均勻伸長率5%,強度設計值為415N/mm2(比HRB400鋼筋的360N/mm2提高15%)。
2.7.2.3 適用范圍
CRB600H高強鋼筋適用于工業與民用房屋和一般構筑物中,具體范圍為:板類構件中的受力鋼筋(強度設計值取415N/mm2);剪力墻豎向、橫向分布鋼筋及邊緣構件中的箍筋,不包括邊緣構件的縱向鋼筋;梁柱箍筋。由于CRB600H鋼筋的直徑范圍為5~12mm,且強度設計值較高,其在各類板、墻類構件中應用具有較好的經濟效益。
2.7.2.4 工程案例
主要應用于各類公共建筑、住宅及高鐵項目中。比較典型的工程有:河北工程大學新校區、武漢光谷之星城市綜合體、宜昌新華園住宅區、鄭州河醫大一附院綜合樓、新鄭港區民航國際馨苑大型住宅區、安陽城綜合商住區等住宅和公共建筑;鄭徐客專、滬昆客專、寶蘭客專、西成客專等高鐵項目中的軌道板中。
2.8 高強鋼筋直螺紋連接(詞條“螺紋連接”由行業大百科提供)技術
2.8.1 技術內容
直螺紋機械連接是高強鋼筋連接采用的主要方式,按照鋼筋直螺紋加工成型方式分為剝肋滾軋直螺紋、直接滾軋直螺紋和鐓粗直螺紋,其中剝肋滾軋直螺紋、直接滾軋直螺紋屬于無切削螺紋加工,鐓粗直螺紋屬于切削螺紋加工。鋼筋直螺紋加工設備按照直螺紋成型工藝主要分為剝肋滾軋直螺紋成型機、直接滾軋直螺紋成型機、鋼筋端頭鐓粗機和鋼筋直螺紋加工機,并已研發了鋼筋直螺紋自動化加工生產線;按照連接套筒型式主要分為標準型套筒、加長絲扣型套筒、變徑型套筒、正反絲扣型套筒;按照連接接頭型式主要分為標準型直螺紋接頭、變徑型直螺紋接頭、正反絲扣型直螺紋接頭、加長絲扣型直螺紋接頭、可焊直螺紋套筒接頭和分體直螺紋套筒接頭。高強鋼筋直螺紋連接應執行行業標準《鋼筋機械連接技術規程》JGJ107的有關規定,鋼筋連接套筒應執行行業標準《鋼筋機械連接用套筒》JG/T163的有關規定。
高強鋼筋直螺紋連接主要技術內容包括:
(1)鋼筋直螺紋絲頭加工。鋼筋螺紋加工工藝流程是首先將鋼筋端部用砂輪鋸、專用圓弧切斷機或鋸切機平切,使鋼筋端頭平面與鋼筋中心線基本垂直;其次用鋼筋直螺紋成型機直接加工鋼筋端頭直螺紋,或者使用鐓粗機對鋼筋端部鐓粗后用直螺紋加工機加工鐓粗直螺紋;直螺紋加工完成后用環通規和環止規檢驗絲頭直徑是否符合要求;最后用鋼筋螺紋保護帽對檢驗合格的直螺紋絲頭進行保護。
(2)直螺紋連接套筒設計、加工和檢驗驗收應符合行業標準《鋼筋機械連接用套筒》JG/T163的有關規定。
(3)鋼筋直螺紋連接。高強鋼筋直螺紋連接工藝流程是用連接套筒先將帶有直螺紋絲頭的兩根待連接鋼筋使用管鉗或安裝扳手施加一定擰緊力矩旋擰在一起,然后用專用扭矩扳手校核擰緊力矩,使其達到行業標準《鋼筋機械連接技術規程》JGJ107規定的各規格接頭最小擰緊力矩值的要求,并且使鋼筋絲頭在套筒中央位置相互頂緊,標準型、正反絲型、異徑型接頭安裝后的單側外露螺紋不宜超過 2P,對無法對頂的其他直螺紋接頭,應附加鎖緊螺母(詞條“螺母”由行業大百科提供)、頂緊凸臺等措施緊固。
(4)鋼筋直螺紋加工設備應符合行業標準《鋼筋直螺紋成型機》JG/T 146的有關規定。
(5)鋼筋直螺紋接頭應用、接頭性能、試驗方法、型式檢驗和施工檢驗驗收,應符合行業標準《鋼筋機械連接技術規程》JGJ107的有關規定。
2.8.2 技術指標
高強鋼筋直螺紋連接接頭的技術性能指標應符合行業標準《鋼筋機械連接技術規程》JGJ107和《鋼筋機械連接用套筒》JG/T163的規定。其主要技術指標如下。
(1)接頭設計應滿足強度及變形性能的要求。
(2)接頭性能應包括單向拉伸、高應力反復拉壓、大變形反復拉壓和疲勞性能;應根據接頭的性能等級和應用場合選擇相應的檢驗項目。
(3)接頭應根據極限抗拉強度、殘余變形、最大力下總伸長率以及高應力和大變形條件下反復拉壓性能,分為Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級三個等級,其性能應分別符合行業標準《鋼筋機械連接技術規程》JGJ107的規定。
(4)對直接承受重復荷載的結構構件,設計應根據鋼筋應力幅提出接頭的抗疲勞性能要求。當設計無專門要求時,剝肋滾軋直螺紋鋼筋接頭、鐓粗直螺紋鋼筋接頭和帶肋鋼筋套筒擠壓接頭的疲勞應力幅限值不應小于現行國家標準《混凝土結構設計規范》GB 50010 中普通鋼筋疲勞應力幅限值的 80%。
(5)套筒實測受拉承載力不應小于被連接鋼筋受拉承載力標準值的1.1倍。套筒用于有疲勞性能要求的鋼筋接頭時,其抗疲勞性能應符合JGJ 107的規定。
(6)套筒原材料宜采用牌號為45號的圓鋼、結構用無縫鋼管,其外觀及力學性能應符合現行國家標準《優質碳素結構鋼》GB/T 699、《用于機械和一般工程用途的無縫鋼管》GB/T 8162、《無縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差》GB/T 17395的規定。
(7)套筒原材料采用45號鋼冷拔或冷軋精密無縫鋼管時,應進行退火處理,并應符合現行國家標準《冷拔或冷軋精密無縫鋼管》GB/T 3639的相關規定,其抗拉強度不應大于800MPa,斷后伸長率δ5不宜小于14%。冷拔或冷軋精密無縫鋼管的原材料應采用牌號為45號管坯鋼,并符合行業標準《優質碳素結構鋼熱軋和鍛制圓管坯》YB/T 5222 的規定。
(8)采用各類冷加工工藝成型的套筒,宜進行退火處理,且不得利用冷加工提高的強度。需要與型鋼等鋼材焊接的套筒,其原材料應滿足可焊性的要求。
2.8.3 適用范圍
高強鋼筋直螺紋連接可廣泛適用于直徑12~50mm HRB400、HRB500鋼筋各種方位的同異徑連接,如粗直徑、不同直徑鋼筋水平、豎向、環向連接,彎折鋼筋、超長水平鋼筋的連接,兩根或多根固定鋼筋之間的對接,鋼結構型鋼柱與混凝土梁主筋的連接等。
2.8.4 工程案例
鋼筋直螺紋連接已應用于超高層建筑、市政工程、核電工程、軌道交通等各種工程中,如武漢綠地中心、上海中心、北京中國尊、北京首都機場、紅沿河核電站、陽江核電站、臺山核電站、北京地鐵等。
2.9 鋼筋焊接網應用技術
2.9.1 技術內容
鋼筋焊接網是將具有相同或不同直徑的縱向和橫向鋼筋分別以一定間距垂直排列,全部交叉點均用電阻點焊焊在一起的鋼筋網,分為定型、定制和開口鋼筋焊接網三種。鋼筋焊接網生產主要采用鋼筋焊接網生產線,并采用計算機自動控制的多頭焊網機焊接成型,焊接前后鋼筋的力學性能幾乎沒有變化,其優點是鋼筋網成型速度快、網片質量穩定、橫縱向鋼筋間距均勻、交叉點處連接牢固。
應用鋼筋焊接網可顯著提高鋼筋工程質量和施工速度,增強混凝土抗裂能力,具有很好綜合經濟效益。廣泛應用于建筑工程中樓板、屋蓋、墻體與預制構件的配筋也廣泛應用于道橋工程的混凝土路面與橋面配筋,及水工結構、高鐵無砟軌道板、機場跑道等。
鋼筋焊接網生產線是將盤條或直條鋼筋通過電阻焊方式自動焊接成型為鋼筋焊接網的設備,按上料方式主要分為盤條上料、直條上料、混合上料(縱筋盤條上料、橫筋直條上料)三種生產線;按橫筋落料方式分為人工落料和自動化落料;按焊接網片制品分類,主要分為標準網焊接生產線和柔性網焊接生產線,柔性網焊接生產線不僅可以生產標準網,還可以生產帶門窗孔洞的定制網片。鋼筋焊接網生產線可用于建筑、公路、防護、隔離等網片生產,還可以用于PC構件廠內墻、外墻、疊合板等網片的生產。
目前主要采用 CRB550 、CRB600H級冷軋帶肋鋼筋和 HRB400 、HRB500級熱軋鋼筋制作焊接網,焊接網工程應用較多、技術成熟。主要包括鋼筋調直切斷技術、鋼筋網制作配送技術、布網設計及施工安裝技術等。
采用焊接網可顯著提高鋼筋工程質量,大量降低現場鋼筋安裝工時,縮短工期,適當節省鋼材,具有較好的綜合經濟效益,特別適用于大面積混凝土工程。
2.9.2 技術指標
鋼筋焊接網技術指標應符合國家標準《鋼筋混凝土用鋼筋焊接網》GB/T1499.3 和行業標準《鋼筋焊接網混凝土結構技術規程》JGJ114 的規定。冷軋帶肋鋼筋的直徑宜采用5~12mm,CRB550 、CRB600H的強度標準值分別為500N/mm2、520N/mm2,強度設計值分別為400N/mm2、415N/mm2;熱軋鋼筋的直徑宜為 6~18mm,HRB400、HRB500屈服強度標準值分別為 400 N/mm2、500N/mm2,強度設計值分別為360N/mm2、435N/mm2。焊接網制作方向的鋼筋間距宜為100、150、200mm,也可采用125mm或175mm;與制作方向垂直的鋼筋間距宜為100~400mm,且宜為10mm的整倍數,焊接網的最大長度不宜超過 12m,最大寬度不宜超過3.3m。焊點抗剪力不應小于試件受拉鋼筋規定屈服力值的0.3 倍。
2.9.3 適用范圍
鋼筋焊接網廣泛適用于現澆鋼筋混凝土結構和預制構件的配筋,特別適用于房屋的樓板、屋面板(詞條“屋面板”由行業大百科提供)、地坪、墻體、梁柱箍筋籠以及橋梁的橋面鋪裝和橋墩防裂網。高速鐵路中的無砟軌道底座配筋、軌道板底座及箱梁頂面鋪裝層配筋。此外可用于隧洞襯砌、輸水管道、海港碼頭、樁等的配筋。
HRB400級鋼筋焊接網由于鋼筋延性較好,除用于一般鋼筋混凝土板類結構外,更適于抗震設防要求較高的構件(如剪力墻底部加強區)配筋。
2.9.4 工程案例
國內應用焊接網的各類工程數量較多,應用較多地區為珠江三角洲、長江下游(含上海)和京津等地。如北京百榮世貿商城、深圳市市民中心工程、陽左高速公路、夏汾高速公路、京滬高鐵、武廣客專等。
2.10 預應力技術
2.10.1 技術內容
預應力技術分為先張法預應力和后張法預應力,先張法預應力技術是指通過臺座或模板的支撐張拉預應力筋,然后綁扎鋼筋澆筑混凝土,待混凝土達到強度后放張預應力筋,從而給構件混凝土施加預應力的方法,該技術目前在構件廠中用于生產預制預應力混凝土構件;后張法預應力技術是先在構件截面內采用預埋預應力管道或配置無粘接、緩粘接預應力筋,再澆筑混凝土,在構件或結構混凝土達到強度后,在結構上直接張拉預應力筋從而對混凝土施加預應力的方法,后張法可以通過有粘結、無粘結、緩粘結等工藝技術實現,也可采用體外束預應力技術。為發揮預應力技術高效的特點,可采用強度為1860MPa級以上的預應力筋,通過張拉建立初始應力,預應力筋設計強度可發揮到1000~1320MPa,該技術可顯著節約材料、提高結構性能、減少結構撓度、控制結構裂縫并延長結構壽命。先張法預應力混凝土構件,也常用1570MPa的預應力鋼絲。預應力技術內容主要包括材料、預應力計算與設計技術、安裝及張拉技術、預應力筋及錨頭保護技術等。
2.10.2 技術指標
預應力技術用于混凝土結構樓蓋,可實現較小的結構高度跨越較大跨度。對平板及夾心板,其結構適用跨度為7~15m,高跨比為1/40~1/50;對密肋樓蓋或扁梁樓蓋,其適用跨度為8~18m,高跨比為1/20~1/30;對框架梁、連續梁結構,其適用跨度為12~40m,高跨比為1/18~1/25。在高層或超高層建筑的樓蓋結構中采用該技術可有效降低樓蓋結構高度,實現大跨度,并在保證凈高的條件下,降低建筑層高,降低總建筑高度;或在建筑總限高不變條件下,可有效增加建筑層數,具有節省材料和造價,提供靈活空間等優點。在多層大跨度樓蓋中采用該技術可提高結構性能、節省鋼筋和混凝土材料、簡化梁板施工工藝、加快施工速度、降低建筑造價。目前常用預應力筋強度為1860MPa級鋼絞線,施工張拉應力不超過預應力筋公稱強度的0.75。詳細技術指標參見現行國家標準《混凝土結構設計規范》GB50010、《無粘結預應力混凝土結構技術規程》JGJ92等標準。
2.10.3 適用范圍
該技術可用于多、高層房屋建筑的樓面梁板、轉換層、基礎底板、地下室墻板等,以抵抗大跨度、重荷載或超長混凝土結構在荷載、溫度或收縮等效應下產生的裂縫,提高結構與構件的性能,降低造價;也可用于筒倉、電視塔、核電站安全殼、水池等特種工程結構;還廣泛用于各類大跨度混凝土橋梁結構。
2.10.4 工程案例
首都國際機場、上海浦東國際機場、深圳寶安機場等多座航站樓;上海虹橋交通樞紐、西安北站、鄭州北站等多座高鐵城鐵車站站房;百度、京東、上海臨港物流園等大面積多層建筑;上海虹橋國家會展中心、深圳會展、青島會展等大跨會展建筑;北京頤德家園、寧波浙海大廈、長沙國金大廈等高層建筑;還有福建福清、廣東臺山、海南昌江核電站安全殼等特種工程和大量橋梁工程。
2.11 建筑用成型鋼筋制品加工與配送技術
2.11.1 技術內容
建筑用成型鋼筋制品加工與配送技術(簡稱“成型鋼筋加工配送技術”)是指由具有信息化生產管理系統的專業化鋼筋加工機構進行鋼筋大規模工廠化與專業化生產、商品化配送具有現代建筑工業化特點的一種鋼筋加工方式。主要采用成套自動化鋼筋加工設備,經過合理的工藝流程,在固定的加工場所集中將鋼筋加工成為工程所需成型鋼筋制品,按照客戶要求將其進行包裝或組配,運送到指定地點的鋼筋加工組織方式。信息化管理系統、專業化鋼筋加工機構和成套自動化鋼筋加工設備三要素的有機結合是成型鋼筋加工配送區別于傳統場內或場外鋼筋加工模式的重要標志。成型鋼筋加工配送技術執行行業標準《混凝土結構成型鋼筋應用技術規程》JGJ366的有關規定。成型鋼筋加工配送技術主要包括內容如下。
(1)信息化生產管理技術:從鋼筋原材料采購、鋼筋成品設計規格與參數生成、加工任務分解、鋼筋下料優化套裁、鋼筋與成品加工、產品質量檢驗、產品捆扎包裝,到成型鋼筋配送、成型鋼筋進場檢驗驗收、合同結算等全過程的計算機信息化管理。
(2)鋼筋專業化加工技術:采用成套自動化鋼筋加工設備,經過合理的工藝流程,在固定的加工場所集中將鋼筋加工成為工程所需的各種成型鋼筋制品,主要分為線材鋼筋加工、棒材鋼筋加工和組合成型鋼筋制品加工。線材鋼筋加工是指鋼筋強化加工、鋼筋矯直(詞條“矯直”由行業大百科提供)切斷、箍筋加工成型等;棒材鋼筋加工是指直條鋼筋定尺切斷、鋼筋彎曲成型、鋼筋直螺紋加工成型等;組合成型鋼筋制品加工是指鋼筋焊接網、鋼筋籠、鋼筋桁架、梁柱鋼筋成型加工等。
(3)自動化鋼筋加工設備技術:自動化鋼筋加工設備是建筑用成型鋼筋制品加工的硬件支撐,是指具備強化鋼筋、自動調直、定尺切斷、彎曲、焊接、螺紋加工等單一或組合功能的鋼筋加工機械,包括鋼筋強化機械、自動調直切斷機械、數控(詞條“數控”由行業大百科提供)彎箍機械、自動切斷機械、自動彎曲機械、自動彎曲切斷機械、自動焊網機械、柔性自動焊網機械、自動彎網機械、自動焊籠機械、三角桁架自動焊接機械、梁柱鋼筋骨架自動焊接機械、封閉箍筋自動焊接機械、箍筋籠自動成型機械、螺紋自動加工機械等。
(4)成型鋼筋配送技術:按照客戶要求與客戶的施工計劃將已加工的成型鋼筋以梁、柱、板構件序號進行包裝或組配,運送到指定地點。
2.11.2 技術指標
建筑用成型鋼筋制品加工與配送技術指標應符合行標《混凝土結構成型鋼筋應用技術規程》JGJ366和國標《混凝土結構用成型鋼筋制品》GB29733的有關規定。具體要求如下。
(1)鋼筋進廠時,加工配送企業應按國家現行相關標準的規定抽取試件作屈服強度、抗拉強度、伸長率、彎曲性能和重量偏差檢驗,檢驗結果應符合國家現行相關標準的規定。
(2)盤卷鋼筋調直應采用無延伸功能的鋼筋調直切斷機進行,鋼筋調直過程中對于平行輥式調直切斷機調直前后鋼筋的質量損耗不應大于0.5%,對于轉轂式和復合式調直切斷機調直前后鋼筋的質量損耗不應大于1.2%。調直后的鋼筋直線度每米不應大于4mm,總直線度不應大于鋼筋總長度的0.4%,且不應有局部彎折。
(3)鋼筋單位長度允許重量偏差、鋼筋的工藝性能參數、單件成型鋼筋加工的尺寸形狀允許偏差、組合成型鋼筋加工的尺寸形狀允許偏差應分別符合行標《混凝土結構成型鋼筋應用技術規程》JGJ366的規定。
(4)成型鋼筋進場時,應抽取試件作屈服強度、抗拉強度、伸長率和重量偏差檢驗,檢驗結果應符合國家現行相關標準的規定;對由熱軋鋼筋制成的成型鋼筋,當有施工單位或監理單位的代表駐廠監督生產過程,并提供原材鋼筋力學性能第三方檢驗報告時,可僅進行重量偏差檢驗。
2.11.3 適用范圍
該項技術可廣泛適用于各種現澆混凝土結構的鋼筋加工、預制裝配建筑混凝土構件鋼筋加工,特別適用于大型工程的鋼筋量大集中加工,是綠色施工、建筑工業化和施工裝配化的重要組成部分。該項技術是伴隨著鋼筋機械、鋼筋加工工藝的技術進步而不斷發展的,其主要技術特點是: 加工效率高、質量好;降低加工和管理綜合成本;加快施工進度,提高鋼筋工程施工質量;節材節地、綠色環保;有利于高新技術推廣應用和安全文明工地創建。
2.11.4 工程案例
成型鋼筋加工配送成套技術已推廣應用于多項大型工程,已在陽江核電站、防城港核電站、紅沿河核電站、臺山核電站等核電工程,天津117大廈、北京中國尊、武漢綠地中心、天津周大福金融中心等地標建筑,北京二機場、港珠澳大橋等重點工程大量應用。
2.12 鋼筋機械錨固技術
2.12.1 技術內容
鋼筋機械錨固技術是將螺帽與墊板(詞條“墊板”由行業大百科提供)合二為一的錨固板通過螺紋與鋼筋端部相連形成的錨固裝置。其作用機理為:鋼筋的錨固力全部由錨固板承擔或由錨固板和鋼筋的粘結力共同承擔,從而減少鋼筋的錨固長度,節省鋼筋用量。在復雜節點采用鋼筋機械錨固技術還可簡化鋼筋工程施工,減少鋼筋密集擁堵綁扎困難,改善節點受力性能,提高混凝土澆筑質量。該項技術的主要內容包括:部分錨固板鋼筋的設計應用技術、全錨固板鋼筋的設計應用技術、錨固板鋼筋現場加工及安裝技術等。詳細技術內容見行標《鋼筋錨固板應用技術規程》JGJ256。
2.12.2 技術指標
部分錨固板鋼筋由鋼筋的粘結段和錨固板共同承擔鋼筋的錨固力,此時錨固板承壓面積不應小于鋼筋公稱面積的4.5倍,鋼筋粘結段長度不宜小于0.4lab;全錨固板鋼筋由錨固板承擔全部鋼筋的錨固力,此時錨固板承壓面積不應小于鋼筋公稱面積的9倍。錨固板與鋼筋的連接強度不應小于被連接鋼筋極限強度標準值,錨固板鋼筋在混凝土中的實際錨固強度不應小于鋼筋極限強度標準值,詳細技術指標見行標《鋼筋錨固板應用技術規程》JGJ256。
相比傳統的鋼筋錨固技術,在混凝土結構中應用鋼筋機械錨固技術,可減少鋼筋錨固長度40%以上,節約錨固鋼筋40%以上。
2.12.3 適用范圍
該技術適用于混凝土結構中鋼筋的機械錨固,主要適用范圍有:用錨固板鋼筋代替傳統彎筋,用于框架結構梁柱節點;代替傳統彎筋和直鋼筋錨固,用于簡支梁支座、梁或板的抗剪鋼筋;可廣泛應用于建筑工程以及橋梁、水工結構、地鐵、隧道、核電站等各類混凝土結構工程的鋼筋錨固還可用作鋼筋錨桿(或拉桿)的緊固件等。
2.12.4 工程案例
該項鋼筋機械錨固技術已在核電工程、水利水電、房屋建筑等工程領域得到較為廣泛地應用,典型的核電工程,如:福建寧德、浙江三門、山東海陽、秦山二期擴建、方家山等核電站;典型的水利水電工程如:溪洛渡水電站;典型的房屋建筑,如:太原博物館、深圳萬科第五園工程等項目。
3 模板腳手架技術
3.1 銷鍵型腳手架及支撐架
銷鍵型鋼管腳手架及支撐架是我國目前推廣應用最多、效果最好的新型腳手架及支撐架。其中包括:盤銷式鋼管腳手架、鍵槽式鋼管支架、插接式鋼管腳手架等。銷鍵型鋼管腳手架分為
φ60系列重型支撐架和φ48系列輕型腳手架兩大類。銷鍵型鋼管腳手架安全可靠、穩定性好、承載力高;全部桿件系列化、標準化、搭拆快、易管理、適應性強;除搭設常規腳手架及支撐架外,由于有斜拉桿的連接,銷鍵型腳手架還可搭設懸挑結構、跨空結構架體,可整體移動、整體吊裝和拆卸。
3.1.1 技術內容
(1)銷鍵型鋼管腳手架支撐架的立桿上每隔一定距離都焊有連接盤、鍵槽連接座或其他連接件,橫桿、斜拉桿兩端焊有連接接頭,通過敲擊楔形插銷或鍵槽接頭,將橫桿、斜拉桿的接頭與立桿上的連接盤、鍵槽連接座或連接件鎖緊。
(2)銷鍵型鋼管腳手架支撐架分為φ60系列重型支撐架和φ48系列輕型腳手架兩大類:
1)φ60系列重型支撐架的立桿為φ60×3.2焊管制成(材質為Q345);立桿規格有:0.5m、1m、1.5m、2m、2.5m、3m,每隔0.5m焊有一個連接盤或鍵槽連接座;橫桿及斜拉桿均采用φ48×2.5焊管制成,兩端焊有插頭并配有楔形插銷,搭設時每隔1.5 m搭設一步橫桿。
2)φ48系列輕型腳手架的立桿為φ48×3.2焊管制成(材質為Q345);立桿規格有:0.5m、1m、1.5m、2m、2.5m、3m,每隔0.5m焊有一個連接盤或鍵槽連接座;橫桿采用φ48×2.5 ,斜桿采用φ42×2.5、φ33×2.3焊管制成,兩端焊有插頭并配有楔形插銷(鍵槽式鋼管支架采用楔形槽插頭),搭設時每隔1.5~2m設一步橫桿(根據搭設形式確定)。
3)銷鍵型鋼管腳手架支撐架一般與可調底座、可調托座以及連墻撐等多種輔助件配套使用。
4)銷鍵型鋼管腳手架支撐架施工前應進行相關計算,編制安全專項施工方案,確保架體穩定和安全。
(3)銷鍵型鋼管腳手架支撐架的主要特點:
1)安全可靠。立桿上的連接盤或鍵槽連接座與焊接在橫桿或斜拉桿上的插頭鎖緊,接頭傳力可靠;立桿與立桿的連接為同軸心承插;各桿件軸心交于一點。架體受力以軸心受壓為主,由于有斜拉桿的連接,使得架體的每個單元形成格構柱,因而承載力高,不易發生失穩。
2)搭拆快、易管理,橫桿、斜拉桿與立桿連接,用一把鐵錘敲擊楔型銷即可完成搭設與拆除,速度快,功效高。全部桿件系列化、標準化,便于倉儲、運輸和堆放。
3)適應性強,除搭設一些常規架體外,由于有斜拉桿的連接,盤銷式腳手架還可搭設懸挑結構、跨空結構、整體移動、整體吊裝、拆卸的架體。
4)節省材料、綠色環保,由于采用低合金結構鋼為主要材料,在表面熱浸鍍鋅處理后,與鋼管扣件腳手架、碗扣式鋼管腳手架相比,在同等荷載情況下,材料可以節省約1/3左右,節省材料費和相應的運輸費、搭拆人工費、管理費、材料損耗等費用,產品壽命長,綠色環保,技術經濟效益明顯。
3.1.2 技術指標
(1)銷鍵型鋼管腳手架支撐架按驗算立桿允許荷載確定搭設尺寸;
(2)腳手架支撐架安裝后的垂直偏差應控制在1/500以內;
(3)底座絲杠外露尺寸不得大于相關標準規定要求;
(4)應對節點承載力進行校核,確保節點滿足承載力要求,保證結構安全;
(5)表面處理:熱鍍鋅。
3.1.3 適用范圍
(1)φ60系列重型支撐架可廣泛應用于公路、鐵路的跨河橋、跨線橋、高架橋中的現澆蓋梁及箱梁的施工,用作水平模板的承重支撐架。
(2)φ48系列輕型腳手架適用于直接搭設各類房屋建筑的外墻腳手架,梁板模板支撐架,船舶維修、大壩、核電站施工用的腳手架,各類鋼結構施工現場拼裝的承重架,各類演出用的舞臺架、燈光架、臨時看臺、臨時過街天橋等。
3.1.4 工程案例
南京祿口機場、安徽蕪湖火車站高支模、上海會展中心、京滬高鐵支撐架、無錫萬科魅力之城D4(詞條“D4”由行業大百科提供)組團建筑外架、長沙黃花機場大道延長線高架橋、長沙國際金融中心、長沙湘江新區綜合交通樞紐工程、湖南日報報業大廈、武廣高鐵長沙站、北京衛星通信大廈、成都銀泰廣場、首都新機場航站樓和北京市行政副中心等工程。
3.2 集成附著式升降腳手架技術
集成附著式升降腳手架是指搭設一定高度并附著于工程結構上,依靠自身的升降設備和裝置,可隨工程結構逐層爬升或下降,具有防傾覆、防墜落裝置的外腳手架;附著升降腳手架主要由集成化的附著升降腳手架架體結構、附著支座、防傾裝置、防墜落裝置、升降機構及控制裝置等構成。
3.2.1 技術內容
(1)集成附著式升降腳手架設計
1)集成附著式升降腳手架主要由架體系統、附墻系統、爬升系統三部分組成。
2)架體系統由豎向主框架、水平承力桁架、架體構架、護欄網等組成。
3)附墻系統由預埋螺栓(詞條“預埋螺栓”由行業大百科提供)、連墻裝置、導向裝置等組成。
4)爬升系統由控制系統、爬升動力設備、附墻承力裝置,架體承力裝置等組成。控制系統采用三種控制方式:計算機控制、手動控制和遙控器控制,并可以通過計算機作為人機交互界面,全中文菜單,簡單直觀,控制狀態一目了然,更適合建筑工地的操作環境。控制系統具有超載、失載自動報警與停機功能。
5)爬升動力設備可以采用電動葫蘆或液壓千斤頂。
6)集成附著式升降腳手架有可靠的防墜落裝置,能夠在提升動力失效時迅速將架體系統鎖定在導軌或其他附墻點上。
7)集成附著式升降腳手架有可靠的防傾導向裝置。
8)集成附著式升降腳手架有可靠的荷載控制系統或同步控制系統,并采用無線控制技術。
(2)集成附著式升降腳手架施工
1)應根據工程結構設計圖、塔吊附壁位置、施工流水段等確定附著升降腳手架的平面布置,編制施工組織設計及施工圖。
2)根據提升點處的具體結構形式確定附墻方式。
3)制定確保質量和安全施工等有關措施。
4)制定集成附著式升降腳手架施工工藝流程和工藝要點。
5)根據專項施工方案計算所需材料。
3.2.2 技術指標
(1)架體高度不應大于5倍樓層高,架體寬度不應大于1.2m。
(2)兩提升點直線跨度不應大于7m,曲線或折線不應大于5.4m。
(3)架體全高與支承跨度的乘積不應大于110m2 。
(4)架體懸臂高度不應大于6m和2/5架體高度。
(5)每點的額定提升荷載為100kN。
3.2.3 適用范圍
集成附著式升降腳手架適用于高層或超高層建筑的結構施工和裝修作業;對于16 層以上,結構平面外檐變化較小的高層或超高層建筑施工推廣應用附著升降腳手架;附著升降腳手架也適用橋梁高墩、特種結構高聳構筑物施工的外腳手架。
3.2.4 工程案例
中山國際燈飾商城、華南港航服務中心、莆田萬科城項目、馬來西亞住宅項目、中山小欖海港城等工程。
3.3 電動橋式腳手架技術
電動橋式腳手架是一種導架爬升式工作平臺,沿附著在建筑物上的三角立柱支架通過齒輪齒條傳動方式實現平臺升降。電動橋式腳手架可替代普通腳手架及電動吊籃,平臺運行平穩,使用安全可靠,且可節省大量材料。用于建筑工程施工,特別適合裝修作業。
3.3.1 技術內容
(1)電動橋式腳手架設計技術
1)電動橋式腳手架由驅動系統、附著立柱系統、作業平臺系統三部分組成。
2)驅動系統由電動機、防墜器、齒輪驅動組、導輪組、智能控制器等組成。
3)附著立柱系統由帶齒條的立柱標準節、限位立柱節和附墻件等組成。
4)作業平臺由三角格構式橫梁節、腳手板、防護欄、加寬挑梁等組成。
5)在每根立柱的驅動器上安裝兩臺驅動電機,負責電動施工平臺上升和下降。
6)在每一個驅動單元上都安裝了獨立的防墜裝置,當平臺下降速度超過額定值時,能阻止施工平臺繼續下墜,同時啟動防墜限位開關切斷電源。
7)當平臺沿兩個立柱同時升降時,附著式電動施工平臺配有智能水平同步控制系統,控制平臺同步升降。
8)電動橋式腳手架還有最高自動限位、最低自動限位、超越應急限位等智能控制。
(2)電動橋式腳手架施工技術
1)采用電動橋式腳手架應根據工程結構圖進行配置設計,繪制工程施工圖,合理確定電動橋式腳手架的平面布置和立柱附墻方法,編制施工組織設計并計算出所需的立柱、平臺等部件的規格與數量。
2)根據現場基礎情況確定合理的基礎加固措施。
3)制定確保質量和安全施工等有關措施。
4)在整個機械使用期間嚴格按維修使用手冊要求執行,如果出售、租賃機器,必須將維修使用手冊轉交給新的用戶。
5)電動橋式腳手架維修人員需獲得專業認證資格。
3.3.2 技術指標
(1)平臺最大長度:雙柱型為30.1m,單柱型為9.8m;
(2)最大高度為260m,當超過120m時需采取卸荷措施;
(3)額定荷載:雙柱型為36kN,單柱型為15kN;
(4)平臺工作面寬度為1.35m,可伸長加寬0.9m;
(5)立柱附墻間距為6m;
(6)升降速度為6m/min。
3.3.3適用范圍
電動橋式腳手架主要用于各種建筑結構外立面裝修作業,已建工程的外飾面翻新,為工人提供穩定舒適的施工作業面。
二次結構施工中圍護結構砌體砌筑、飾面石材和預制構件安裝,施工安全防護。
玻璃幕墻施工、清潔、維護等。
電動橋式腳手架也適用橋梁高墩、特種結構高聳構筑物施工的外腳手架。
3.3.4 工程案例
北京奧運會游泳館工程、合肥濱湖世紀城、國務院第二招待所改擴建項目、常州大名城、云南省云路中心、三元橋遠洋公館、江蘇省鎮江新區港南路公租房小區、福建省福州市名城港灣五區、北京方莊芳星園舊樓改造項目、三亞魯能山海天酒店三期項目、浙江中煙聯合工房、神木新村產業服務中心、鄭州玉蘭苑、北京最高檢察院582工程、哈爾濱富力江灣新城12號樓、哈爾濱萬達旅游城產業綜合體A座等工程。
3.4 液壓爬升模板技術
爬模裝置通過承載體附著或支承在混凝土結構上,當新澆筑的混凝土脫模后,以液壓油缸為動力,以導軌為爬升軌道,將爬模裝置向上爬升一層,反復循環作業的施工工藝,簡稱爬模。目前我國的爬模技術在工程質量、安全生產、施工進度、降低成本、提高工效和經濟效益等方面均有良好的效果。
3.4.1 技術內容
(1)爬模設計
1)采用液壓爬升模板施工的工程,必須編制爬模安全專項施工方案,進行爬模裝置設計與工作荷載計算。
2)爬模裝置由模板系統、架體與操作平臺系統、液壓爬升系統、智能控制系統四部分組成。
3)根據工程具體情況,爬模技術可以實現墻體外爬、外爬內吊、內爬外吊、內爬內吊、外爬內支等爬升施工。
4)模板可采用組拼式全鋼大模板及成套模板配件,也可根據工程具體情況,采用鋁合金模板、組合式帶肋塑料模板、重型鋁框塑料板模板、木工字梁膠合板模板等;模板的高度為標準層層高。
5)模板采用水平油缸合模、脫模,也可采用吊桿滑輪合模、脫模,操作方便安全;鋼模板上還可帶有脫模器,確保模板順利脫模。
6)爬模裝置全部金屬化,確保防火安全。
7)爬模機位同步控制、操作平臺荷載控制、風荷載(詞條“風荷載”由行業大百科提供)控制等均采用智能控制,做到超過升差、超載、失載的聲光報警。
(2)爬模施工
1)爬模組裝一般需從已施工2層以上的結構開始,樓板需要滯后4~5層施工。
2)液壓系統安裝完成后應進行系統調試和加壓試驗,確保施工過程中所有接頭和密封處無滲漏。
3)混凝土澆筑宜采用布料機均勻布料,分層澆筑、分層振搗;在混凝土養護期間綁扎上層鋼筋;當混凝土脫模后,將爬模裝置向上爬升一層。
4)一項工程完成后,模板、爬模裝置及液壓設備可繼續在其他工程通用,周轉使用次數多。
5)爬模可節省模板堆放場地,對于在城市中心施工場地狹窄的項目有明顯的優越性。爬模的施工現場文明,在工程質量、安全生產、施工進度和經濟效益等方面均有良好的保證。
3.4.2 技術指標
(1)液壓油缸額定荷載50kN、100kN、150kN,工作行程150~600mm。
(2)油缸機位間距不宜超過5m,當機位間距內采用梁模板時,間距不宜超過6m。
(3)油缸布置數量需根據爬模裝置自重及施工荷載計算確定,根據《液壓爬升模板工程技術規程》JGJ195規定,油缸的工作荷載應不大于額定荷載的1/2。
(4)爬模裝置爬升時,承載體受力處的混凝土強度必須大于10MPa,并應滿足爬模設計要求。
3.4.3 適用范圍
適用于高層、超高層建筑剪力墻結構、框架結構核心筒(詞條“核心筒”由行業大百科提供)、橋墩、橋塔、高聳構筑物等現澆鋼筋混凝土結構工程的液壓爬升模板施工。
3.4.4 工程案例
廣州S8地塊項目工程(32層)、廣州珠江城(71層)、北京LG大廈(31層)、北京財富中心二期工程(55層)、蘇通大橋(300m高橋塔)、上海環球中心(97層)、外灘中信城(47層)等。
3.5 整體爬升鋼平臺技術
整體爬升鋼平臺技術是采用由整體爬升的全封閉式鋼平臺和腳手架組成一體化的模板腳手架體系進行建筑高空鋼筋模板工程施工的技術。該技術通過支撐系統或爬升系統將所承受的荷載傳遞給混凝土結構,由動力設備驅動,運用支撐系統與爬升系統交替支撐進行模板腳手架體系爬升,實現模板工程高效安全作業,保證結構施工質量,滿足復雜多變混凝土結構工程施工的要求。
3.5.1 技術內容
整體爬升鋼平臺系統主要由鋼平臺系統、腳手架系統、支撐系統、爬升系統、模板系統構成。
(1)鋼平臺系統位于頂部,可由鋼框架、鋼桁架、蓋板、圍擋板等部件通過組合連接形成整體結構,具有大承載力的特點,滿足施工材料和施工機具的停放以及承受腳手架和支撐系統等部件同步作業荷載傳遞的需要,鋼平臺系統是地面運往高空物料機具的中轉堆放場所。
(2)腳手架系統為混凝土結構施工提供高空立體作業空間,通常連接在鋼平臺系統下方,側向及底部采用全封閉狀態防止高空墜物,滿足高空安全施工需要。
(3)支撐系統為整體爬升鋼平臺提供支承作用,并將承受的荷載傳遞至混凝土結構;支撐系統可與腳手架系統一體化設計,協同實現腳手架功能;支撐系統與混凝土結構可通過接觸支承、螺拴連接、焊接連接等方式傳遞荷載。
(4)爬升系統由動力設備和爬升結構部件組合而成,動力設備采用液壓控制驅動的雙作用液壓缸或電動機控制驅動的蝸輪蝸桿提升機等;柱式爬升結構部件由鋼格構柱或鋼格構柱與爬升靴等組成,墻式爬升部件由鋼梁等構件組成;爬升系統的支撐通過接觸支承、螺拴連接、焊接連接等方式將荷載傳遞到混凝土結構。
(5)模板系統用于現澆混凝土結構成型,隨整體爬升鋼平臺系統提升,模板采用大鋼模、鋼框木模、鋁合金框木模等。整體爬升鋼平臺系統各工作面均設置有人員上下的安全樓梯通道以及臨邊安全作業防護設施等。
整體爬升鋼平臺根據現澆混凝土結構體型特征以及混凝土結構勁性柱、伸臂桁架、剪力鋼板的布置等進行設計,采用單層或雙層施工作業模式,選擇適用的爬升系統和支撐系統,分別驗算平臺爬升作業工況和平臺非爬升施工作業工況荷載承受能力;可根據工程需要在鋼平臺系統上設置布料機、塔機、人貨電梯等施工設備,實現整體爬升鋼平臺與施工機械一體化協同施工;整體爬升鋼平臺采用標準模塊化設計方法,通過信息化自動控制技術實現智能化控制施工。
3.5.2 技術指標
(1)雙作用液壓缸可采用短行程、中行程、長行程方式,液壓油缸工作行程范圍通常為350~6000mm,額定荷載通常為400~4000kN,速度80~100mm/min。
(2)蝸輪蝸桿提升機螺桿行程范圍通常為3500~4500mm,螺桿直經通常為40mm,額定荷載通常為100~200kN,速度通常為30~80mm/min。
(3)雙作用液壓缸通過液控與電控協同工作,各油缸同步運行誤差通常控制不大于5mm。
(4)蝸輪蝸桿提升機通過電控工作,各提升機同步運行誤差通常控制不大于15mm。
(5)鋼平臺系統施工活荷載通常取值為3.0~6.0kN/m2,腳手架和支撐系統通道活荷載通常取值為1.0~3.0kN/m2。
(6)爬升時按對應8級風速的風荷載取值計算,非爬升施工作業時按對應12級風速的風荷載取值計算,非爬升施工作業超過12級風速時采取構造措施與混凝土結構連接牢固。
(7)整體爬升鋼平臺支撐于混凝土結構時,混凝土實體強度等級應滿足混凝土結構設計要求,且不應小于10MPa。
(8)整體爬升鋼平臺防雷接地電阻不應大于4Ω。
3.5.3 適用范圍
主要應用于高層和超高層建筑鋼筋混凝土結構核心筒工程施工,也可應用于類似結構工程。
3.5.4 工程案例
上海東方明珠電視塔、金茂大廈、上海世茂國際廣場、上海環球金融中心、廣州塔、南京紫峰大廈、廣州珠江新城西塔、深圳京基金融中心、蘇州東方之門、上海中心大廈、天津117大廈、武漢中心大廈、廣州東塔、上海白玉蘭廣場、武漢綠地中心、北京中國尊、上海靜安大中里、南京金鷹國際廣場等工程。
3.6 組合鋁合金模板施工技術
鋁合金模板是一種具有自重輕、強度高、加工精度高、單塊幅面大、拼縫少、施工方便的特點;同時模板周轉使用次數多、攤銷費用低、回收價值高,有較好的綜合經濟效益;并具有應用范圍廣、可墻頂同時澆筑、成型混凝土表面質量高、建筑垃圾少的技術優勢。鋁合金模板符合建筑工業化、環保節能要求。
3.6.1 技術內容
(1)組合鋁合金模板設計
1)組合鋁合金模板由鋁合金帶肋面板、端板、主次肋焊接而成,是用于現澆混凝土結構施工的一種組合模板。
2)組合鋁合金模板分為平面模板、平模調節模板、陰角模板、陰角轉角模板、陽角模板、陽角調節模板、鋁梁、支撐頭和專用模板。
3)鋁合金水平模板采用獨立支撐,獨立支撐的支撐頭分為板底支撐頭、梁底支撐頭,板底支撐頭與單斜鋁梁和雙斜鋁梁連接。鋁合金水平模板與獨立支撐形成的支撐系統可實現模板早拆,模板和支撐系統一次投入量大大減少,節省了裝拆用工和垂直運輸用工,降低了工程成本,施工現場文明整潔。
4)每項工程采用鋁合金模板應進行配模設計,優先使用標準模板和標準角模,剩余部分配置一定的鑲嵌模板。對于異形模板,宜采用角鋁膠合板模板、木方膠合板或塑料板模板補缺,力求減少非標準模板比例。
5)每項工程出廠前,進行預拼裝,以檢查設計和加工質量,確保工地施工時一次安裝成功。
6)采用鋁合金模板施工,可配備一層模板和三層支撐,對構件截面變化采用調節板局部調整。
(2)組合鋁合金模板施工
1)編制組合鋁合金模板專項施工方案,確定施工流水段的劃分,繪制配模平面圖,計算所需的模板規格與數量。
2)模板安裝前需要進行測量放線和樓面抄平,必要時在模板底邊范圍內做好找平層抹灰帶,局部不平可臨時加墊片,進行砂漿勾縫處理。
3)綁扎墻體鋼筋時,對偏離墻體邊線的下層插筋進行校正處理;在墻角、墻中及墻高度上、中、下位置設置控制墻面截面尺寸的混凝土撐。
4)安裝門窗洞口模板,預埋木盒、鐵件、電器管線、接線盒、開關盒等,合模前必須通過隱蔽工程驗收。
5)鋁模板就位安裝按照配模圖對號入座,模板之間采用插銷及銷片連接;模板經靠尺檢查并調整垂直后,緊固對拉螺栓或對拉片。
6)獨立支撐及斜撐的布置需嚴格按相關規范和模板施工方案進行。
7)可采取墻柱梁板一起支模、一起澆筑混凝土的施工方法,要求混凝土施工時分層澆筑、分層振搗。在混凝土達到拆模設計強度后,按規范要求有序進行模板拆除。
8)拆除后的模板由下層到上層的運輸采取在樓板上預留洞口,由人工倒運,拆除后的模板應及時清理和涂刷隔離劑。
3.6.2 技術指標
(1)鋁合金帶肋面板、各類型材及板材應選用6061-T6、6082-T6或不低于上述牌號的力學性能;
(2)平面模板規格:寬度100~600mm,長度600~3000mm,厚度65mm;
(3)陰角模板規格:100×100mm、100×125mm、100×150mm、110×150mm、120×150mm、130×150mm、140×150mm、150×150mm,長度600~3000mm;
(4)陽角模板規格:65×65mm;
(5)獨立支撐常用可調長度:1900~3500mm;
(6)墻體模板支點間距為800mm,在模板上加垂直均布荷載為30kN/m2時,最大撓度不應超過2mm;在模板上加垂直均布荷載到45kN/m2,保荷時間大于2h時,應不發生局部破壞或折曲,卸荷后殘余變形不超過0.2mm,所有焊點無裂紋或撕裂;樓板模板支點間距1200mm,支點設在模板兩端,最大撓度不應超過1/400,且不應超過2mm。
3.6.3 適用范圍
鋁合金模板適用于墻、柱、梁、板等混凝土結構支模施工、豎向結構外墻爬模與內墻及梁板支模同步施工,目前在國內住宅標準層得到廣泛推廣和應用。
3.6.4 工程案例
萬科的多個住宅項目(萬科城、金色城市、金域藍灣、大都會等),華潤萬象城、南寧九州國際、貴陽飯店、松日總部大廈、惠州城杰國際、佛山萬科廣場項目、珠海萬科城市花園項目、杭州萬科北辰之光項目、福建萬科莆田萬科城項目、寧波萬科金域傳奇項目、溫州萬科留園生態園項目、上海萬科馬橋基地項目、南昌地鐵萬科項目、南寧海天凱旋一號項目等。
3.7 組合式帶肋塑料模板技術
塑料模板具有表面光滑、易于脫模、重量輕、耐腐蝕性好、模板周轉次數多、可回收利用的特點,有利于環境保護,符合國家節能環保要求。塑料模板分為夾芯塑料模板、空腹塑料模板和帶肋塑料模板,其中帶肋塑料模板在靜曲強度、彈性模量等指標方面最好。
3.7.1 技術內容
(1)組合式帶肋塑料模板的邊肋分為實腹型邊肋和空腹型邊肋兩種,模板之間連接分別采用回形銷或塑料銷連接。
(2)組合式帶肋塑料模板分為平面模板、陰角模板、陽角模板,其中平面模板適用于支設墻、柱、梁、板、門窗洞口、樓梯頂模,陰角模板適用于墻體陰角、墻板陰角、墻梁陰角,陽角模板適用于外墻陽角、柱陽角、門窗洞口陽角。
(3)組合式帶肋塑料模板的墻柱模采用鋼背楞,水平模板采用獨立支撐、早拆頭或鋼梁組成的支撐系統,能實現模板早拆,施工方便、安全可靠。
(4)組合式帶肋塑料模板宜采取墻柱梁板一起支模、一起澆筑混凝土,要求混凝土施工時分層澆筑、分層振搗。在梁板混凝土達到拆模設計強度后,保留部分獨立支撐和鋼梁,按規定要求有序進行模板拆除。
(5)組合式帶肋塑料模板表面光潔、不粘混凝土,易于清理,不用涂刷或很少涂刷脫模劑,不污染環境,符合環保要求。
(6)組合式帶肋塑料模板施工技術
1)根據工程結構設計圖,分別對墻、柱、梁、板進行配模設計,計算所需的塑料模板和配件的規格與數量;
2)編制模板工程專項施工方案,制定模板安裝、拆除方案及施工工藝流程;
3)對模板和支撐系統的剛度、強度和穩定性進行驗算;確定保留養護支撐的位置及數量;
4)制定確保組合式帶肋塑料模板工程質量、施工安全和模板管理等有關措施。
3.7.2 技術指標
(1)組合式帶肋塑料模板寬度為100~600mm,長度為100mm、300 mm、600 mm、900 mm、1200 mm、1500mm,厚度50mm;
(2)組拼式陰角模寬度為100mm、150mm、200mm,長度為200 mm、250 mm、300 mm、600 mm、1200 mm、1500mm;
(3)矩形鋼管采用2根30mm×60mm×2.5mm或2根40mm×60mm×2.5mm;
(4)組合式帶肋塑料模板可以周轉使用60~80次;
(5)組合式帶肋塑料模板物理力學性能指標見下表:
表3.1組合式帶肋塑料模板物理力學性能指標
3.7.3 適用范圍
組合式帶肋塑料模板被廣泛應用在多層及高層建筑的墻、柱、梁、板結構、橋墩、橋塔、現澆箱形梁、管廊、電纜溝及各類構筑物等現澆鋼筋混凝土結構工程上。
3.7.4 工程案例
浙江省臺州市溫嶺銀泰城、臺州市溫嶺建設大廈、石家莊市宋營沿街商業樓、貴州省貴陽龍洞堡國際機場航站樓、江西省吉安市城南安置房、上海金山新城G5地塊配套商品房、安徽省蕪湖市萬科海上傳奇花園、浙江省杭州市蕭山區萬科金辰之光、柳州市柳工頤華城、中鐵大橋局帕德瑪大橋、西寧市地下綜合管廊工程、北京市豐臺區海格通訊大廈工程、廣州市廣東省建工集團辦公樓工程、廣州市珠江新城地下車庫工程、廣州市廣鋼博會工程、珠海市中國人民銀行辦公綜合樓工程、東莞市糧油項目工程等。
3.8 清水混凝土模板技術
清水混凝土是直接利用混凝土成型后的自然質感作為飾面效果的混凝土(詳見圖3.7-1),清水混凝土模板是按照清水混凝土要求進行設計加工的模板技術。根據結構外形尺寸要求及外觀質量要求,清水混凝土模板可采用大鋼模板、鋼木模板、組合式帶肋塑料模板、鋁合金模板及聚氨酯內襯模板技術等。
3.8.1 技術內容
(1)清水混凝土特點
清水混凝土可分為普通清水混凝土、飾面清水混凝土和裝飾清水混凝土。清水混凝土在配合比設計、制備與運輸、澆筑、養護、表面處理、成品保護、質量驗收方面都應按《清水混凝土應用技術規程》JGJ169的相關規定處理。
(2)清水混凝土模板特點
1)清水混凝土是直接利用混凝土成型后的自然質感作為飾面效果的混凝土工程,清水混凝土表面質量的最終效果主要取決于清水混凝土模板的設計、加工、安裝和節點細部處理。
2)由于對模板應有平整度、光潔度、拼縫、孔眼、線條與裝飾圖案的要求,根據清水混凝土的飾面要求和質量要求,清水混凝土模板更應重視模板選型、模板分塊、面板分割、對拉螺栓的排列和模板表面平整度等技術指標。
(3)清水混凝土模板設計
1)模板設計前應對清水混凝土工程進行全面深化設計,妥善解決好對飾面效果產生影響的關鍵問題,如:明縫、蟬縫、對拉螺栓孔眼、施工縫的處理、后澆帶的處理等。
2)模板體系選擇:選取能夠滿足清水混凝土外觀質量要求的模板體系,具有足夠的強度、剛度和穩定性;模板體系要求拼縫嚴密、規格尺寸準確、便于組裝和拆除,能確保周轉使用次數要求。
3)模板分塊原則:在起重荷載允許的范圍內,根據蟬縫、明縫分布設計分塊,同時兼顧分塊的定型化、整體化、模數化和通用化。
4)面板分割原則:應按照模板蟬縫和明縫位置分割,必須保證蟬縫和明縫水平交圈、豎向垂直。裝飾清水混凝土的內襯模板,其面板的分割應保證裝飾圖案的連續性及施工的可操作性。
5)對拉螺栓孔眼排布:應達到規律性和對稱性的裝飾效果,同時還應滿足模板受力要求。
6)節點處理:根據工程設計要求和工程特點合理設計模板節點。
(4)清水混凝土模板施工特點
模板安裝時遵循先內側、后外側,先橫墻、后縱墻,先角模、后墻模的原則;吊裝時注意對面板保護,保證明縫、蟬縫的垂直度及交圈;模板配件緊固要用力均勻,保證相鄰模板配件受力大小一致,避免模板產生不均勻變形;施工中注意不撞擊模板,施工后及時清理模板,涂刷隔離劑,并保護好清水混凝土成品。
3.8.2 技術指標
(1)飾面清水混凝土模板表面平整度2mm;
(2)普通清水混凝土模板表面平整度3mm;
(3)飾面清水混凝土模板相鄰面板拼縫高低差≤0.5mm;
(4)相鄰面板拼縫間隙≤0.8mm;
(5)飾面清水混凝土模板安裝截面尺寸±3mm;
(6)飾面清水混凝土模板安裝垂直度(層高不大于5m)3mm。
3.8.3 適用范圍
體育場館、候機樓、車站、碼頭、劇場、展覽館、寫字樓、住宅樓、科研樓、學校等,橋梁、筒倉、高聳構筑物等。




