建筑业10项新技术(2014年版)(3)

2019-05-17 14:19

头来控制钻孔方向。通过钻机调整钻进参数,来控制钻头按设计轨迹钻进。

3)将导向孔孔径扩大至所铺设的管径以上,减少敷设管线时的阻力。

4)用分动器将要敷设的管线与回扩头进行连接,在钻杆旋转回拉牵引下,将管线回拖入已成型的轨迹孔洞。 2.技术指标

(1)顶管法的技术指标应符合《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268、《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》JC/T640的规定。

(2)定向钻进穿越技术中,控制点的位置确定、钻机拖拉力的计算和钻机的选择按规范《油气输送管道穿越工程施工规范》GB50424的要求执行。

3.适用范围

(1)顶管法适用于直接在松软土层或富水松软地层中敷设中、小型管道。

(2)定向钻进穿越法适合的地层条件为岩石、砂土、粉土、黏性土。对仅在出土点或入土点侧含有卵砾石等不适和定向钻施工的地层条件时,在采取得当措施后也可进行定向钻进穿越施工。

4.已应用的典型工程

浙江镇海穿越甬江的顶管工程、上海穿越黄浦江的顶管工程、西气东输穿越黄河顶管工程等。

1.13大断面矩形地下通道掘进施工技术

1.主要技术内容

大断面矩形地下通道掘进施工技术是利用矩形隧道掘进机在前方掘进,而后将分节预制好的混凝土结构在土层中顶进、拼装形成地下通道结构的非开挖法施工技术。

矩形隧道掘进机在顶进过程中,通过调节后顶主油缸的推进速度或调节螺旋输送机的转速,以控制搅拌舱的压力,使之与掘进机所处地层的土压力保持平衡,保证掘进机的顺利顶进,并实现上覆土体的低扰动;在刀盘不断转动下,开挖面切削下来的泥土进入搅拌舱,被搅拌成软塑状态的扰动土;对不能软化的天然土,则通过加入水、粘土或其他物质使其塑化,搅拌成具有一定塑性和流动性的混合土,由螺旋输送机排出搅拌舱,再由专用输送设备排出;隧道掘进机掘进至规定行程,缩回主推油缸,将分节预制好的混凝土管节吊入并拼装,然后继续顶进,直至形成整个地下通道结构。

大断面矩形地下通道掘进施工技术施工机械化程度高,掘进速度快,矩形断面利用率高,非开挖施工地下通道结构对地面运营设施影响小,能满足多种截面尺寸的地下通道施工需求。

2.技术指标

地下通道最大宽度6.9m;地下通道最大高度4.3m。 3.适用范围

能适应N值在10以下的各类黏性土、砂性土、粉质土及流砂地层;具有较好的防水性能,最大覆土层深度为15m;通过隧道掘进机的截面模数组合,可满足多种截面大小的地下通道施工需求。

4.已应用的典型工程

上海轨道交通6号线浦电路车站、8号线中山北路车站、4号线南浦大桥车站等。

1.14复杂盾构法施工技术

1.主要技术内容

复杂盾构法施工技术为复杂地层、复杂地面条件下的盾构法施工技术,或大断面(洞径大于10m)、异型断面形式(非单圆形)的盾构法施工技术。

“盾”是指保持开挖面稳定性的刀盘和压力舱、支护围岩的盾型钢壳,“构”是指构成隧道衬砌的管片和壁后注浆体。由于盾构施工技术对环境影响很小而被广泛的采用,得到了迅速的发展。盾构机主要是用来开挖土砂围岩的隧道机械,由切口环、支撑环及盾尾三部分组成。就断面形状可分为单圆形、双圆形及异型盾构。所谓盾构施工技术,是指使用盾构机,一边控制开挖面及围岩不发生坍塌失稳,一边进行隧道掘进、出渣,并在盾构机内拼装管片形成衬砌、实施壁后注浆,从而在不扰动围岩的基础上修筑地下工程的方法。

选择盾构型式时,除考虑施工区段的围岩条件、地面情况、断面尺寸、隧道长度、随到线路、工期等各种条件外,还应考虑开挖和衬砌等施工问题,必须选择能够安全而且经济地进行施工的盾构型式。根据盾构头部的结构,

可将其大致分为闭胸式和敞开式。闭胸式盾构与可分为土压平衡式盾构和泥水加压式盾构;敞开式盾构又可分为全面敞开式和部分敞开式盾构。

2.技术指标 (1)承受荷载

设计盾构时需要考虑的荷载如:垂直和水平土压力、水压力、自重、上覆荷载的影响、变向荷载、开挖面前方土压力及其他荷载。

(2)盾构外径

所谓盾构外径,是指盾壳的外径,不考虑超挖刀头、摩擦旋转式刀盘、固定翼、壁后注浆用配管等突出部分。 (3)盾构长度

盾构本体长度指壳板长度的最大值,而盾构机长度则指盾构的前端到尾端的长度。盾构总长系指盾构前端至后端长度的最大值。

(4)刀盘扭矩

刀盘扭矩可进行简便计算:

T?a?D3

式中:T——装备扭矩(KN2m); D——盾构外径(m);

a——扭矩系数(土压平衡式盾构a=8~3;泥水加压式盾构a=9~5)。 (5)总推力

盾构的推进阻力组成包括:盾构四周外表面和土之间的摩擦力或粘结阻力(F1);推进时,口环刃口前端产生的贯入阻力(F2);开挖面前方阻力(F3);变向阻力(曲线施工、蛇形修正、变向用稳定翼、挡板阻力等)(F4);盾尾内的管片和壳板之间的摩擦力(F5);后方台车的牵引阻力(F6)。以上各种推进阻力的总和(∑F),须对各种影响因素仔细考虑,要留出必要的富余量。

3.适用范围

适用于各类土层或松软岩层中隧道的施工。 4.已应用的典型工程

2006年北京地铁10号线在穿越三元桥临楼地段,盾构双线调至净距1.70m;2010年北京地铁9号线军一东区间盾构机在湖泊下砾岩层中掘进;2003年上海率先采用双圆形盾构机施工M8线地铁区间;上海外滩观光隧道实现了城市复杂地层近距离叠交隧道施工。

1.15能化气压沉箱施工技术

1.主要技术内容

智能化气压沉箱施工技术是指在沉箱下部设置一个气密性高的钢筋混凝土结构工作室,并向工作室内注入压力与刃口处地下水压力相等的压缩空气,使在无水的环境下进行无人化远程遥控挖土排土,箱体在本身自重以及上部荷载的作用下下沉到指定深度后,在沉箱结构面底部浇筑混凝土底板,形成地下沉箱结构的新型施工技术。

智能化气压沉箱在施工中,利用气体压力平衡箱体外水压力,沉箱底土体在无水状态下进行无人化远程遥控开挖,通过远程监视系统,沉箱在下沉过程中可以直接辩别并较方便地处理地下障碍物,同时避免了坑底隆起和流砂管涌现象。相比常规的沉井施工方法,智能化气压沉箱施工方法由于气压反力的作用,箱体容易纠偏和控制下沉速度,可以防止突沉、超沉,且周边地层沉降小,对环境影响小;相比地下连续墙施工方法,可显著减少围护结构的插入深度,具有可观的经济性。

2.技术指标

3

(1)无排气环保螺旋机出土速度:16m/h。

3

(2)远程遥控自动挖掘机,铲斗容量0.15~0.2m,并配有专门的远程监视系统。

3

(3)减摩泥浆:钠基膨润土、纯碱、CMC,密度1.05~1.08g/cm,黏度30~40S。 (4)配有专门的人员生命保障系统(包括医疗舱、减压舱等),工作室在有人状态下氧气含量保持19%~23%,气压小于0.4MPa,人员在高压常压环境之间转换有专门操作规程并有各种故障的应急预案,防止减压病的发生。

3.适用范围

智能化气压沉箱施工技术可适用于软土、黏土、砂性土和碎(卵)石类土及软硬岩等各种地质条件,适合在城市建筑密集区,周边环境复杂,地表沉降要求高,对周边建筑保护力度大的区域进行深基坑建设,以及旧城改造区域障碍物较多时采用,并可以向大深度、大面积的方向发展,满足城市地下空间的开发需求。目前开挖深度可达40m。

4.已应用典型工程

智能化气压沉箱施工技术在上海市轨道交通7号线工程12A标(浦江南浦站~浦江耀华站)区间中间风井工程得到应用。风井结构为全埋地下四层结构,平面尺寸为25.24m315.6m,深度约29m,地下一层设外挂风道。沉箱施工过程中采用无人化智能化新技术和新设备使整个挖土、出土流程实现了无人化遥控施工,有效地控制周围地基的沉降,保护了周边建筑物的安全,而且坑底无隆起和流砂管涌,工程质量良好。

1.16双聚能预裂与光面爆破综合技术

1.主要技术内容

双聚能预裂与光面爆破综合技术是将聚能爆破应用于预裂爆破和光面爆破的最新爆破技术。该项新技术能最大限度提高药柱爆炸的成缝能量,比普通预裂与光面爆破扩大孔距2~3倍,同时也减小了对保留岩体的爆破危害并提高了保留岩体的稳定性和安全度,提高了半孔残留率,爆后没有爆破再生裂隙。该项新技术不仅节能环保还可以降低施工成本50%以上。

2.技术指标

(1)采用双聚能预裂与光面爆破综合技术施工宜使用双聚能预裂与光面爆破专用装置。可按《双聚能预裂与光面爆破综合技术施工工法》(国家一级工法)施工。

(2)采用“双聚能预裂与光面爆破综合技术”可以达到以下技术指标:

1)根据爆破岩石的力学特性和岩石的结构构造预裂或者光面爆破孔距可以增大2~3倍。 2)保留岩体的建基面以下40cm范围内,爆后波速最大衰减只有4%,远低于国家规范要求。 3)半孔残留率远高于国家规范要求并且爆后残留半孔没有爆破再生裂隙。 4)施工成本降低50%以上。

5)节省能源消耗50~60%、造孔矽尘大量减少有利于环境保护。 3.适用范围

适用于水利水电、矿山、交通、房屋建筑、风电、核电等建筑行业各种岩性岩石的轮廓控制爆破设计与施工。 4.已应用的典型工程

在水利水电行业应用广泛,并且取得良好经济效益和社会效益。

2混凝土技术

2.1高耐久性混凝土

高耐久性混凝土是通过对原材料的质量控制和生产工艺的优化,并采用优质矿物微细粉和高效减水剂作为必要组分来生产的具有良好施工性能,满足结构所要求的各项力学性能,耐久性非常优良的混凝土。

1.主要技术内容

(1)原材料和配合比的要求 1)水胶比(W/B)≤0.38。

2)水泥必须采用符合现行国家标准规定的水泥,如硅酸盐水泥,普硅硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥,不得选用立窑水泥。

3)粗骨料的压碎指标值≤10%,Dmax≤25mm,采用15~25mm和5~15mm二级配合,饱和吸水率<2.0%,且无碱活性。

4)采用优质矿物微细粉和高效减水剂是高耐久性混凝土的特点。矿物微细粉宜采用硅粉、粉煤灰、磨细矿渣及天然沸石粉等,所用的矿物微细粉应符合国家有关标准,且宜达到优品级。矿物微细粉等量取代水泥的最大量一般为,硅粉≤10%,粉煤灰≤30%,矿渣≤50%,天然沸石粉≤10%,复合微细粉≤50%。

5)配合比设计强度应符合以下公式:

fcu,o>fcu,k?1.645?

式中:fcu,o——混凝土配置强度(MPa); ; fcu,k——混凝土强度标准值(MPa)

?σ——强度标准差,无统计数据时,商品混凝土可取5.5~6.5MPa。

(2)耐久性设计的要求

1)处于常规环境的混凝土结构,满足所处的环境条件下服役年限提出的要求。 如抗碳化耐久性要求

?5.83C?W/B≤??38.3?%

?a?t?式中:W/B——水胶比;

C——钢筋保护层厚度(cm);

a——碳化区分系数,室内1.7,室外1.0; t——结构设计使用年限。

2)对于处于严酷环境的混凝土结构的耐久性,应根据工程所处环境条件,应按《混凝土结构耐久性设计规范》GB50467进行耐久性设计,考虑的环境劣化因素有:

①抗冻害耐久性要求:a)根据不同冻害地区确定最大水胶比;b)不同冻害地区的耐久性指数k;c)受除冰盐冻融循环作用时,应满足单位剥蚀量的要求;d)处于有冻害环境的,必须掺入引气剂,引气量应达到4%~5%。

-②抗盐害的耐久性要求:a)根据不同盐害环境确定最大水胶比;b)抗Cl的渗透性、扩散性,应以56d龄期,6h总导电量(库仑)确定,一般情况下,氯离子渗透性应属非常低范围(≤800库仑);c)混凝土表面裂缝宽度符合规范要求。

③抗硫酸盐腐蚀的耐久性要求:a)用于硫酸盐侵蚀较为严重的环境,水泥中的C3A<5%;C3S<50%;b)根据不同硫酸盐腐蚀环境,确定最大水胶比;c)胶砂试件的膨胀率<0.34%。

3

④抑制碱—骨料反应有害膨胀的要求:a)混凝土中碱含量<3.0㎏/m;b)在含碱环境下,要采用非碱活性骨料。

2.技术指标 (1)工作性

坍落度≥200mm;扩展度≥550mm;倒筒时间≤15s;无离析泌水现象;黏聚性良好;2h坍落度损失小于30%,具有良好的充填模板和钢筋通过性能。

(2)力学性能

抗压强度等级≥C40;体积稳定高,收缩小,弹性模量与同强度等级的普通混凝土基本相同。 (3)耐久性

按主要技术内容中的耐久性技术指标控制,结合工程情况也可参照《混凝土耐久性检验评定标准》JGJ/T193中提出的指标进行控制;耐久性试验方法可采用《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082规定的方法,主要有:

盐冻试验方法;

抗氯离子渗透性试验方法; 抗硫酸盐腐蚀试验方法; 碱含量计算方法; 骨料碱活性检验方法;

骨料碱——碳酸盐反应活性检验方法;

矿物微细粉抑制碱——硅反应效果检验方法。

也可参考中国工程建设标准化协会标准《高性能混凝土应用技术规程》CECS207。 3.适用范围

高性能高耐久性混凝土适用于各种混凝土结构工程,如港口、海港、码头、桥梁及高层、超高层混凝土结构。

4.已应用的典型工程

杭州湾大桥、山东东营黄河公路大桥、武汉武昌火车站、广州珠江新城西塔工程、湖南洞庭湖大桥等。

2.2高强高性能混凝土

本节高强高性能混凝土(简称HS-HPC)是强度等级超过C80的HPC,其特点是具有更高的强度和耐久性,用于超高层建筑底层柱和梁,与普通混凝土结构具有相同的配筋率,可以显著地缩小结构断面,增大使用面积和空间,并达到更高的耐久性。

1.主要技术内容

333

HS-HPC的水胶比≤28%,用水量≥200kg/m,胶凝材料用量650~700kg/m,其中水泥用量450~500kg/m,硅

333

粉及矿物微细粉用量150~200kg/m,粗骨料用量900~950kg/m,细骨料用量750~800kg/m,采用聚羧酸高效减水剂或氨基磺酸高效减水剂。HS-HPC用于钢筋混凝土结构还需要掺入体积含量2.0~2.5%的纤维,如聚丙烯纤维、钢纤维等。

2.技术指标

(1)工作性:新拌HS-HPC混凝土的工作性直接影响该混凝土的施工性能。其最主要的特点是粘度大,流动性慢,不利于超高泵送施工。

混凝土拌合物的技术指标主要是坍落度、扩展度和倒坍落度筒混凝土流下时间(简称倒筒时间),坍落度≥240mm,扩展度≥600mm,倒筒时间≤10s,同时不得有离析泌水现象。

(2)HS-HPC的配比设计强度应符合以下公式:

fcu,o?1.15fcu,k

(3)HS-HPC应具有更高的耐久性,因其内部结构密实,孔结构更加合理。

HS-HPC的抗冻性、碳化等方面的耐久性可以免检,如按照《高性能混凝土应用技术规程》CECS207标准检验,导电量应在500库仑以下;为满足抗硫酸盐腐蚀性应选择低C3A含量(<5%)的水泥;如存在潜在碱骨料反应的情况下,应选择非碱活性骨料。

(4)HS-HPC自收缩及其控制 1)自收缩与对策

当HS-HPC浇筑成型并处于密闭条件下,到初凝之后,由于水泥继续水化,吸取毛细管中的水分,使毛细管失水,产生毛细管张力,如果此张力大于该时的混凝土抗拉强度,混凝土将发生开裂,称之自收缩开裂。水灰比越低,自收缩会越严重。

一般可以控制粗细骨料的总量不要过低,胶凝材料的总量不要过高;通过掺加钢纤维可以补偿其韧性损失,但在侵蚀环境中,钢纤维不适用;需要掺入有机纤维,如聚丙烯纤维或其他纤维;采用外掺5%饱水超细沸石粉的方法,以及充分地养护等技术措施可以有效的控制HS-HPC的自收缩和自收缩开裂。

2)自收缩的测定方法

参照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082和中国工程建设标准化协会标准《高性能混凝土应用技术规程》CECS207进行。

HS-HPC的早期开裂、自收缩开裂及长期开裂的总宽度要低于0.2mm。普通混凝土的应变达到3‰时,其承载能力仍保持一半以上。若HS-HPC的应变也处于3‰时,实际承载力已近于0,这就意味着在这种情况下,在HS-HPC中只观察到裂缝形成,然后是迅速的破坏。

3.适用范围

适用于对混凝土强度要求较高的结构工程。 4.已应用的典型工程

国内广州珠江新城西塔项目工程已大量应用HS-HPC,国外超高层建筑及大跨度桥梁也大量应用了HS-HPC。

2.3自密实混凝土技术

1.主要技术内容

自密实混凝土(Self-Compacting Concrete,简称SCC),指混凝土拌合物不需要振捣仅依靠自重即能充满模板、


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