摘要:当前,我国建筑施工技术取得了突飞猛进的发展,已有一大批单项施工技术赶上或超过了发达国家,在总体上也正在接近发达国家水平。本文较为详细的分析了我国建筑施工技术的现状及发展趋势,并提出一些建议,以供参考。
关键词:建筑工程 桩基混泥土 模板 施工技术
1前 言
中国建筑业经过几十年的奋斗和发展,近几年来以前所未有的规模和速度发展,建成了一大批规模宏大、结构新颖、技术难度大的建筑物,取得了显著的成绩和突破性进展,充分显示了我国建筑技术的实力。特别是超高层建(构)筑物和新型钢结构建筑的兴起对我国建设工程技术进步产生了巨大的推动力,促使我国建筑施工水平再上新台阶,有些已达到国际先进水平。本文在分析我国施工技术现状的同时,也阐述了国内施工技术的发展趋势。
2 基础工程施工技术
2.1 桩基技术
混凝土灌注桩具有适用于任何土层、承载力大、对周围环境影响小等特点,因而发展最快。目前已施工的混凝土灌注桩桩径达3m、孔深达104m。在灌注桩施工中国内还研究应用了后压浆技术,即成桩后通过预埋的注浆管用一定压力将水泥浆压入桩底和桩侧,使之对桩侧底泥皮、桩身和桩端底沉渣、桩周底土层生充填胶结、加筋、固化效应。采用后压浆技术后,可减少桩体积40%,成本降低效果显著。
(1)沉管灌注桩
在振动、锤击沉管灌注桩基础上,研究了新的桩型,如新工艺的沉管桩、沉管扩底桩(静压沉管夯扩灌注桩和锤击振动沉管扩底灌注桩)、直径500mm以上的大直径沉管桩等。先张法预应力混凝土管桩逐步扩大应用范围,在防止由于起吊不当、偏打、打桩应力过高、挤土、超静水压力等原因而产生的施工裂缝方面,研究出了有效地措施。
(2)挖孔桩
近年来已可开挖直径3.4m、扩大头直径达6m的超大直径挖孔桩。在一些复杂地质条件下,亦可施工深60m的超深人工挖孔桩。
(3)大直径钢管桩
在建筑物密集地区高层建筑中应用较多,在防止挤土桩沉桩时对周围环境影响的技术方面达到了较高的水平。
(4)CFG桩复合地基技术
CFG桩复合地基是一种采用长螺旋钻成孔管内泵压水泥粉煤灰碎石桩、桩间土和褥垫层组成的一种新型复合地基形式,适用于饱和及非饱和的粉土、粘性土、砂土、淤泥质土等地质条件。同等条件下CFG桩复合地基的综合造价仅为灌注桩的50% ～70%左右。
(5)桩检测技术
桩的检测包括成孔后检测和成桩后检测。后者主要是动力检测,我国桩基动力检测的软硬件系统正在赶上或达到国际水平。已编制了“桩基低应变动力检测规程”和“高应变动力试桩规程”等,对桩的检测和验收起了指导作用。
2.2 深基坑支护技术
为适应不同坑深和环境保护要求,在支护墙方面发展了土钉墙、水泥土墙、排桩和地下连续墙等。
(1)土钉墙
费用低、施工方便,适宜于深度不大于15m、周围环境保护要求不十分严格的工程,因此,土钉墙和复合土钉墙近年来发展十分迅速,在软土地区得到应用。
(2)地下连续墙
宜用于基坑较深、环境保护要求严格的深基坑工程。近年在北京中银大厦施工中,基础外墙采用封闭式三合一型(防水、护坡、承重)800mm厚的地下连续墙,深度达3O米,在施工中要采取实施可拆式锚杆等特殊措施,与锚杆,降水,土方同步进行,解决了地下连续墙的锚固问题。
预应力地下连续墙作为一个新趋势,也得到了研究与应用。预应力地下连续墙可提高支护墙的刚度30%以上,墙厚度可减薄,内支撑的数量可减少。由于曲线布筋张拉后产生反拱作用,可减少支护墙地变形,支护墙裂缝少,提高了抗渗性。因此,在解决了设计和施工工艺之后,预应力地下连续墙会得到一定地发展。
(3)内支撑
H型钢、钢管、混凝土支撑皆有应用,布置方式根据基坑形状有对撑、角撑、桁(框)架式、圆环式等,还可多种布置方式混合使用。圆环式支撑受力合理、能为挖土提高较大的空间。
深、大基坑土方开挖目前多采用反铲挖土机下坑,以分层、分块、对称、限时的方式开挖土方,以减少时空效应的影响,限制支护墙的变形。
(4)逆作法施工工艺
在有多层地下室地深基坑工程中应用逆作法或半逆作法能有效地降低施工费用、加快整个工程地施工进度,还能较好地控制周围环境地变形,可用于施工地铁车站、高层建筑多层地下室、构筑物的深基础和车站广场人防工程等。在软土地区解决了中柱桩承载不足,防止中柱桩过多的问题。
3 混凝土工程施工技术
混凝土是我国结构工程中应用最多的材料,对其生产、施工和性能改进等方面的研究也最为充分。
3.1 预拌混凝土和混凝土泵送技术
3.1.1预拌混凝土技术
商品混凝土的应用数量和比例标志着一个国家的混凝土工业生产的水平。随着预拌混凝土的发展,我国的混凝土泵送技术提高很快,泵送高度在上海金茂大厦达到382.5m,在世界上已名列前茅。
3.1.2混凝土外加剂技术
商品混凝土产量的增大,极大地推动了混凝土外加剂(特别是各种减水剂)的发展。如自流平混凝土、水下混凝土施工技术、喷射混凝土、商品混凝土和泵送混凝土。
3.1.3预防混凝土碱集料反应的措施我国许多地方存在混凝土碱一集料反应,给结构带来严重危害。必须采用相应的技术措施,保证混凝土安全,延长结构使用寿命。要解决混凝土碱一集料反应,重点在选用的低碱水泥、砂石料、外加剂和低碱活性集料等,选用高品质减水剂、膨胀剂,严格控制砂石料的含泥量及其级配,混凝土试配时首先考虑使用低碱活性集料以及优选低碱水泥(碱含当量0.6%以下)、掺加矿粉掺和料及低碱、无碱外加剂。
3.2 高强高性能混凝土
目前我国已利用多种地方材料(磨细砂渣、无机超细粉、粉煤灰、硅粉等)和超塑化剂在工业化生产水平C60的高强混凝土,C80高强混凝土在一些大城市开始用于工程实践,也已基本掌握了配置1 00M~高强混凝土的技术,并在国家大剧院工程中应用。此外,一些特种混凝土如纤维混凝土、水下不分散混凝土、特细砂混凝土等,亦成功配制和应用。
3.3 大体积混凝土浇筑
我国在高层建筑的桩基承台或箱基底板大体积混凝土浇筑方面达到很高水平。据了解,拟建的中央电视台主楼工程基础底板厚度约为7.5m,电梯井区域最厚处达到了13.55m,我国施工技术水平面临新的挑战和发展机遇。 一般可采取以下措施保证大体积混凝土施工质量:
(1)进行混凝土试配。
(2)根据混凝土用量,组织商品混凝土供应站、现场泵车、备用电源、混凝土罐车确保现场混凝土供应的连续性。
(3)混凝土采用斜面推进、大斜面分层下料,分层振筑。
(4)现场测温设备采用“大体积混凝土温度微机自动测试仪”,对混凝土内外温差进行适时监控。
3.4 预应力混凝土技术
新Ⅲ级钢筋和低松弛高强度钢绞线的推广,以及开发研究的新型预应力锚夹具的应用,都为推广预应力混凝土创造了条件。目前大跨度预应力框架和高层建筑大开间的无粘结预应力楼板应用较为普遍,后者能减少板厚、减低高度、减轻建筑物自重,优越性显著。在构筑物中如压力管道、水池、贮罐、核电站、电视塔应用更普遍,如天津电视塔采用了最长束达310m的竖向预应力筋,其预应力束长度为国内之最。
3.5 钢筋技术
在粗钢筋连接方面,除广泛应用的电渣压力焊外,机械连接(套筒挤压连接、锥螺纹连接、直螺纹连接)不受钢筋化学成分、可焊性及气候影响,质量稳定,无明火,操作简单,施工速度快。尤其是直螺纹连接,可确保接头强度不低于母材强度,连接套筒通用Ⅱ、Ⅲ级钢筋,该技术正得到国内广泛推广。
3.6 模板工程施工技术
3.6.1 模板脚手架体系的发展
近20年来,竖向模板经历了小钢模一钢框竹胶合板一一全钢组合大模板,目前市场的主流体系除组合钢模板外,木胶合板模板使用量也比较大。水平模板体系一直难以工具化,国内主要采用木胶合板模板和竹胶合板模板体系(欧美多采用铝木结合)。全钢大模板具有拼缝少,施工过程中混凝土不易漏浆;刚度大,能承受混凝土侧压力达60KN/m2,构件不易变形、鼓肚;周转次数多;模板表面平整光洁,成型质量好,能很好保证清水混凝土质量的优点。
3.6.2 模板脚手架技术
随着经济飞速发展,国内许多专利系统模板被应用,很多新型模板技术工法及已使用。如:50墙体模板体系、柱模体系、井筒模体系;早拆体系;滑模、爬升模板体系;预应力圆孔、大型屋面、异型(楼梯模、门窗洞口模等)多向新型模板系统;路、桥梁、隧道模板体系;饰面混凝土模板系统;竹胶合板及高强人造板模板;钢框胶合板模板及其支撑系统;铝制、玻璃钢模壳及其它材质的新型结构模板系统等。
在脚手架技术方面,扣件式钢管脚手架、碗扣式钢管脚手架、门式钢管脚手架以及爬、挑、挂脚手架得到广泛应用,此外还有一些特殊脚手架,如:吊脚手架(吊篮)桥式脚手架塔式脚手架,而木、竹脚手架则因为成本低廉,在高度较低建筑物施工中使用。
超高层建筑的发展,促进了高层建筑模板体系的系统研究,目前已有模板CAD辅助设计软件。高层建筑施工用附着升降式脚手架亦日益完善。
3.7 清水饰面混凝土施工技术
近几年在我国,一些建筑物和构筑物率先采用清水饰面混凝土,如联想集团北京研发基地,它的兴起说明了我国建筑业的整体施工水平在提高。
清水饰面混凝土的饰面效果通过明缝、禅缝设计,对拉螺栓的设计,金属装饰片的设计,模板的设计与施工来完成。
明缝布置要根据建筑物高度确定,分块大小要与建筑物协调,水平明缝与楼层施工缝结合考虑;竖向明缝根据构件形式确定,一般设置在构件中部。
禅缝设计必须根据建筑物的结构形式、模板的规格、施工安排、饰面效果综合进行考虑,既要保证整栋建筑的禅缝水平交圈,竖向的垂直成线,又能使模板充分利用。
对拉螺栓孔沿建筑物高度和水平方向均等间距均匀排列,外露直径统一,且配套的堵头和套筒能定型加工,截面精度好控制,堵头和套筒有足够的刚度和硬度,混凝土成型后的效果好。
金属装饰片的尺寸与明缝、禅缝的分块大小相协调。金属片安装采用先在清水饰面混凝土表面预留安装槽而后安装的方法,安装槽的深度及尺寸必须与金属片相符。
4钢结构安装技术
除原钢板箱形柱焊接技术、高强螺栓施工技术和钢结构安装技术继续发展、提高外,在钢结构预应力技术方面发展很快。20世纪90年代以后我国大跨度公共建筑兴建较多,预应力技术在空间钢结构中得到较广泛的应用,创造出多种空间钢结构的新体系,如预应力网架与网壳、索网、索拱、索膜、斜拉体系等,充分发挥受拉杆件的强度潜力,结构轻盈,时代感强。在空间钢结构预应力是施工中也创造了许多新颖的施加预应力的方法,有张拉整体下压整体顶升等多种,工艺简易、经济而且可靠。
5 建筑防水技术
近年,我国建筑防水材料应用量稳步增长,特别是新型防水材料增长很快。到2010年,按原国家建材局“新型建材及制品导向目录”要求及市场走势,SBS、APP改性沥青防水卷材仍是主导产品,将大力发展;高分子防水卷材重点发展EPDM、PVC(P型)两种产品,并积极开发TPO产品;防水涂料着重发展前景看好的聚氨酯、丙烯酸酯类防水涂料;密封材料仍重点发展硅酮、聚氨酯、丙烯酸酯密封膏,尽快开发防水保温一体材料;刚性防水材料、渗透结晶型防水材料、金属屋面材料、沥青油毡瓦、水泥瓦、土工材料应有一定的发展。
6建筑装饰施工技术
我国建筑装饰行业兴起是改革开放政策带来的并保持了2O年高速持续发展的行业,建筑装饰行业的施工技术、部品制造技术也有了很大的进步,尤其幕墙专业已经接近国际水平,有的工种已经进行了彻底的改变,建筑装饰行业常用的各种电动工具已经在全行业得到了普及。有的企业已经开始走装饰配件生产工厂化、现场施工装配化的路子,这种应用全新生产方式的示范工程已经显示出工期短、质量好、无污染等特点,是当前通常施工方式无法比拟的。
背栓系列、石材干挂技术、组合式单体幕墙技术、点式幕墙技术、金属幕墙技术、微晶玻璃与陶瓷复合技术、木制品部品集成技术、石材毛面铺设整体研磨等有较大发展。
7信息化管理技术
以工程项目管理信息化为突破口提高企业信息化建设水平:工程项目是施工企业生存与发展的基础,企业的效益来源于工程项目。因此,以工程项目管理信息化为突破口,是提高企业的经济效益和经营水平、提升企业核心竞争力,从而提高企业信息化建设水平的捷径。
建立工程项目管理信息系统可坚持总体规划、系统设计、分步实施的原则,分阶段逐步实现工程项目管理信息的高度共享,提高工程项目管理的现代化和信息化水平。
目前在组织管理方面,计算机辅助管理及多媒体技术已用于工程概预算、工程投标书编制、网络计划编制和优化、工程成本管理、工程质量管理、文档管理、劳动力管理、工程集成管理等。还有的企业为使其管理水平符合国际惯例,提升在国际市场中的竞争力,还开始应用国际互联网、施工现场远程监控技术的工程管理技术进行工程项目管理。
在施工工艺方面,计算机辅助施工已用于施工工艺的优化和控制、模板和脚手架CAD设计、钢筋优化下料、大体积混凝土测温、混凝土搅拌站自动控制、深基坑支护结构设计、试验数据自动采集、高层建筑垂直量偏差控制、设计图纸CAD放样等。
8结语:
近几年来我国的建筑技术在许多方面取得了飞速发展,建筑技术上了一个新的台阶,有些领域已达到了国际水平。随着科学技术的发展和建筑结构分析的进步,各建筑行业要不断总结经验,努力开拓技术新领域,积极吸取国内外新的建筑技术和管理手段,为推动我国建筑技术作出新的贡献。