1、土木工程概論近三年來(lái)土木工程施工的新技術(shù)09土木（z1）0904530120付明雨南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院土木工程學(xué)院摘要應(yīng)該說(shuō)大部分土木工程技術(shù)是改革開放后為了適應(yīng)工程建設(shè)發(fā)展的需要而引進(jìn)的。目前筆者經(jīng)過(guò)總結(jié)，認(rèn)為近三年來(lái)有如下幾項(xiàng)新技術(shù)：1、地下工程與深基礎(chǔ)施工技術(shù)，特別是深基坑的邊坡支護(hù)和信息化施工技術(shù)，同時(shí)還有特種地基（包括軟土地基）的加固處理技術(shù)。2、高層建筑成套施工技術(shù)。特別是超高層鋼結(jié)構(gòu)、勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用技術(shù)。3、小型混凝土砌塊建筑和框架輕墻建筑體系技術(shù)，用于改進(jìn)與提高多層建筑功能質(zhì)量。4、建筑節(jié)能、環(huán)保與生態(tài)建設(shè)技術(shù)。5、開發(fā)智能建筑技術(shù)，研究解決施工安

2、裝與調(diào)試中的問(wèn)題。6、建筑施工中的現(xiàn)代信息技術(shù)。7、復(fù)雜結(jié)構(gòu)定位測(cè)控技術(shù)。8、建筑企業(yè)的現(xiàn)代管理和計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)。關(guān)鍵詞加固處理建筑節(jié)能環(huán)保信息化智能建筑等引言目前，我國(guó)已經(jīng)開始大規(guī)模地利用地下空間進(jìn)行地下鐵道、地下停車場(chǎng)、地下倉(cāng)庫(kù)、地下商場(chǎng)等地下結(jié)構(gòu)的建設(shè)及熱力管道、電力管道、通信電纜、給排水管道、燃?xì)夤艿栏鞣N管道的鋪設(shè)。在地下空間的開發(fā)利用過(guò)程中，地下結(jié)構(gòu)技術(shù)也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。以下主要對(duì)各種新型的地下空間結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)作了簡(jiǎn)單的介紹。隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，城市建設(shè)快速發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市人口急劇膨脹，許多城市都不同程度地出現(xiàn)了建筑用地緊張、生存空間擁擠、交通阻塞、基礎(chǔ)設(shè)施落后

3、、生態(tài)失衡、環(huán)境惡化等疾病，給人們的居住生活帶來(lái)了很大影響，也嚴(yán)重制約了城市經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展，成為我國(guó)現(xiàn)代城市可持續(xù)發(fā)展的障礙。因此，地下空間在城市可持續(xù)發(fā)展中的作用與地位日益突出，越來(lái)越得到人們的重視。在國(guó)際上，1991年，東京宣言提出“21世紀(jì)是人類地下空間開發(fā)利用的世紀(jì)”的口號(hào)?，F(xiàn)代土木工程技術(shù)是伴隨現(xiàn)代化建設(shè)而發(fā)展的。土木工程功能化，交通高速化，城市建設(shè)立體化，綜合改飛善人居環(huán)境已成為現(xiàn)代土木工程的特征。近3年以來(lái)土木工程新技術(shù)不斷發(fā)展，為此筆者為您介紹具體土木工程的技術(shù)應(yīng)用新情況。部分新技術(shù)的應(yīng)用情況1、地基處理綜合應(yīng)用新技術(shù)近幾年，多種地基處理技術(shù)的綜合應(yīng)用得到重視和發(fā)展，比

4、如在澳門國(guó)際機(jī)場(chǎng)人工島建設(shè)中綜合應(yīng)用了換填法、排水固結(jié)法、振沖密實(shí)法和表層壓密法等多種地基處理方法，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。多種地基處理技術(shù)的綜合應(yīng)用是很重要的方向，下面簡(jiǎn)單介紹我公司在浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)三跑道地基處理的情況：三跑道是上海航空樞紐港的重要組成部分，總體規(guī)劃將其定位為一跑道的近距跑道，位于現(xiàn)有一跑道西側(cè)，與一跑道平行相距460nl三跑道按照4F標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，跑道長(zhǎng)3400m道面寬60m兩側(cè)道肩各寬7.5m。同時(shí)設(shè)置東（西）兩條平行滑行道、六條快速出口滑行道、六條穿越滑行道和西貨運(yùn)機(jī)坪等。（1）三跑道場(chǎng)區(qū)內(nèi)主要工程地質(zhì)問(wèn)題：通過(guò)工程地質(zhì)條件和沉降計(jì)算分析情況，可以認(rèn)為，三跑道場(chǎng)區(qū)主要

5、存在兩個(gè)工程地質(zhì)問(wèn)題：沉降變形問(wèn)題和淺層土不均勻及低強(qiáng)度問(wèn)題。1）沉降變形問(wèn)題：淺部土層沉降變形中部土層沉降變形不均勻沉降變形2）淺部土層不均勻和低強(qiáng)度問(wèn)題：淺部土層的最大特征是不均勻性。在淺部土層厚度不大的范圍內(nèi)，物理力學(xué)性能差異較大，容易產(chǎn)生不均勻變形；其次，對(duì)于同一土層的不同位置，其物理力學(xué)性能也有較大的差異。3）、地基處理的目標(biāo)分析和確定：工后沉降問(wèn)題越來(lái)越引起人們的關(guān)注，一方面因?yàn)樵谲浲恋貐^(qū)已經(jīng)建成的機(jī)場(chǎng)都發(fā)生了或多或少的工后沉降量，并且工后沉降已大于原有設(shè)計(jì)的沉降控制指標(biāo)，比如浦東機(jī)場(chǎng)一跑道、寧波橋社機(jī)場(chǎng)、溫州永強(qiáng)機(jī)場(chǎng)、杭州蕭山機(jī)場(chǎng)、珠海機(jī)場(chǎng)、深圳機(jī)場(chǎng)以及濟(jì)南機(jī)場(chǎng)等；另一方面因?yàn)楸M

6、管客觀上發(fā)生了一定程度的工后沉降，所有這些機(jī)場(chǎng)經(jīng)歷了時(shí)間的考驗(yàn)，目前都處于正常、安全和高效的運(yùn)行狀態(tài)，沒(méi)有發(fā)生工后沉降問(wèn)題所導(dǎo)致的飛行安全問(wèn)題；再一方面因?yàn)閲?guó)際民航組織亦未制定出明確的工后沉降相關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，而目前國(guó)內(nèi)外軟土地區(qū)機(jī)場(chǎng)由于工后沉降控制問(wèn)題所涉及到的問(wèn)題較多，其取值直接影響到工程造價(jià)及道面的今后使用狀態(tài)，人們對(duì)這個(gè)問(wèn)題的看法及看問(wèn)題的角度仍不一致。根據(jù)大量的事實(shí)和數(shù)據(jù)，目前比較一致的看法是重點(diǎn)控制工后差異沉降。鑒于以上分析，提出“全范圍淺層處理+古河道深層處理”方案，從技術(shù)上來(lái)說(shuō)，該方案的設(shè)計(jì)原則是允許工后沉降的均勻發(fā)生，但控制差異沉降坡度在1%以內(nèi)。從施工工期而言，”全范圍淺層處

7、理+古河道深層處理”方案施工時(shí)間可以控制在6個(gè)月以內(nèi)，并且通過(guò)增加施工設(shè)備和作業(yè)面等手段，易于全場(chǎng)區(qū)掌控施工周期。同時(shí)，大面積淺層處理的工程費(fèi)用將大大減少，三跑道地基處理面積115萬(wàn)mZ大面積淺層處理可節(jié)省費(fèi)用約1.8億元。4）、三跑道地基處理方案：一直以來(lái)，地基處理就是浦東機(jī)場(chǎng)場(chǎng)道工程建設(shè)的重要步驟和環(huán)節(jié)。合理的地基處理措施可以為跑道提供穩(wěn)定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為今后跑道的正常運(yùn)營(yíng)和維護(hù)發(fā)揮潛在的作用；合理的地基處理措施不僅要求技術(shù)先進(jìn)，還要求經(jīng)濟(jì)合理。針對(duì)三跑道存在淺層土不均勻、低強(qiáng)度和差異沉降變形等主要工程地質(zhì)問(wèn)題，在經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，上海機(jī)場(chǎng)建設(shè)指揮部于2005年8月底組織召開了三跑道大面積地

8、基處理方案專家研討會(huì)，確定了全范圍“井點(diǎn)降水+墊層+沖擊碾壓”淺層處理結(jié)合古河道區(qū)域“真空預(yù)壓”深層處理的方案。該地基處理方案原則上允許工后沉降的均勻發(fā)生，但解決了大家關(guān)注的工后差異沉降和道槽基礎(chǔ)強(qiáng)度等問(wèn)題，達(dá)到了技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、縮短工期的目標(biāo)?！熬c(diǎn)降水+墊層+沖擊碾壓”淺層處理方案和“真空預(yù)壓”深層處理方案屬于在國(guó)內(nèi)機(jī)場(chǎng)首次大面積成功應(yīng)用,不僅節(jié)省了近億元的投資，還縮短了2個(gè)月的工期，也為沿海軟土地區(qū)的機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)地基處理方式提供了有益借鑒。1）淺層地基處理方案確定的理由：淺層地基處理有很多種工藝，比如沖擊碾壓、強(qiáng)夯、重型機(jī)械壓實(shí)、振沖擠密、換填和排水擊密法等。根據(jù)三跑道的場(chǎng)地條件和工程

9、地質(zhì)條件，確定三跑道淺層地基處理采用以下兩種方案之一：“井點(diǎn)降水+墊層+沖擊碾壓”方案和“井點(diǎn)降水十強(qiáng)夯+墊層+沖擊碾壓”方案，在兩種方案的比選中，在同樣能達(dá)到淺層地基處理目的的前提下專家認(rèn)為，“井點(diǎn)降水+墊層+沖擊碾壓”方案是三跑道經(jīng)濟(jì)而有效的淺層地基處理方案。這也是三跑道系統(tǒng)真正的設(shè)計(jì)革命，反映出民航設(shè)計(jì)總院和民航華東設(shè)計(jì)院的博弈中以華東院勝出而告終。2）深層地基處理方案確定的理由：預(yù)壓法是深層地基處理常用的經(jīng)濟(jì)而有效的方法，根據(jù)場(chǎng)區(qū)實(shí)際情況，提出了“堆載預(yù)壓”和“真空預(yù)壓”兩個(gè)方法并進(jìn)行比選。真空預(yù)壓法和堆載預(yù)壓法都屬于預(yù)壓法，對(duì)深層軟弱土基處理效果顯著，通過(guò)在預(yù)壓期內(nèi)基本或部分完成工程

10、荷載作用下的預(yù)期沉降，從而減少工后沉降的發(fā)生，同時(shí)提高地基的承載力和穩(wěn)定性。針對(duì)三跑道，真空預(yù)壓法和堆載預(yù)壓法相比具有更適用的特點(diǎn)：三跑道的古河道區(qū)域深層地基處理采用真空預(yù)壓法。（4）、三跑道地基處理施工工藝創(chuàng)新點(diǎn)：三跑道場(chǎng)地屬河口、砂嘴、砂島地貌，為百年前新淤積而成的濱海平原，地基土質(zhì)總體上具有高含水量、高壓縮性、低強(qiáng)度的工程特征。通過(guò)工程地質(zhì)條件和沉降計(jì)算分析認(rèn)為，三跑道場(chǎng)區(qū)主要存在兩個(gè)工程地質(zhì)問(wèn)題：沉降變形問(wèn)題（主要是在古河道區(qū)域與兩側(cè)引起的差異沉降變形）和淺層土不均勻及低強(qiáng)度問(wèn)題。如何有效解決上述問(wèn)題是本次地基處理工程的一大難題。針對(duì)三跑道存在的主要工程地質(zhì)問(wèn)題，提出了全范圍采用“高真

11、空降水+山皮石墊層+沖擊碾壓”淺層加固處理，古河道區(qū)域采用“真空預(yù)壓+山皮石墊層+沖擊碾壓”深、淺結(jié)合處理，以達(dá)到減少差異沉降的目的。無(wú)論是真空預(yù)壓還是沖擊碾壓，在如此大面積的機(jī)場(chǎng)場(chǎng)道地基處理中都是首次采用。雖然沖擊碾壓在二跑道地基處理時(shí)已經(jīng)作為代替滿夯的措施開始使用，但三跑道第一次將其作為單獨(dú)的地基處理手段本身就是一種大膽的嘗試。真空預(yù)壓與沖擊碾壓相結(jié)合的地基處理方式的成功運(yùn)用，不僅為三跑道地基處理節(jié)約了投資，縮短了工期，同時(shí)也為類似工程提供了有益的借鑒。（5）、沉降分析和容許沉降量的計(jì)算：工程荷載：對(duì)三跑道天然地基而言，其主要工程荷載包括道面結(jié)構(gòu)荷載和填土荷載。其中，道面結(jié)構(gòu)荷載為20.5

12、kPa,填土荷載為8.6kPa。工程總荷載為29.1kPa。沉降變形計(jì)算式：地基沉降變形計(jì)算采用建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50007-2002）的分層總和法,沉降變形計(jì)算結(jié)果：在工程荷載（道面結(jié)構(gòu)荷載和填土荷載）作用下，跑道中線處天然地基的沉降為34.7cm（正常區(qū)域）和43.5cm（古河道區(qū)域）。（6）、三跑道系統(tǒng)地基處理方案的實(shí)施：1）真空預(yù)壓地基處理：真空預(yù)壓技術(shù)是一個(gè)組合工藝，完成過(guò)程也需要其他的地基處理方法配合實(shí)現(xiàn)，如深層攪拌樁和塑料排水板的技術(shù)，設(shè)計(jì)技術(shù)要求如下：排水墊層材料采用砂礫石（上部10cm厚可采用中粗砂，以利于保護(hù)真空密封膜），墊層厚度為50cm,砂礫石墊層要求有良好的滲

13、透性，滲透系數(shù)不低于10-2cm/s,含泥量不超過(guò)3%塑料排水板采用C型，寬度10cm,厚度不小于4.5mm塑料排水板呈等邊三角形平面布置，間距為1.5m。塑料排水板入土深度以穿透第淤泥質(zhì)粘土層為準(zhǔn)，約為20m真空預(yù)壓的膜下真空度應(yīng)保持在650mmHgZ上。密封帷幕采用水泥攪拌樁。水泥攪拌樁的滲透系數(shù)檢測(cè)采用原位注水滲透檢測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)成樁7天后取芯進(jìn)行注水試驗(yàn)，要求樁體的滲透系數(shù)小于1X10-6cm/so卸載標(biāo)準(zhǔn)：真空預(yù)壓累計(jì)時(shí)間為60天，各真空預(yù)壓分區(qū)完成累計(jì)沉降平均值為25cm2）真空預(yù)壓地基處理監(jiān)測(cè)、檢測(cè)內(nèi)容：、孔隙水壓力監(jiān)測(cè)、地下水位監(jiān)測(cè)、膜下真空度監(jiān)測(cè)、地面沉降監(jiān)測(cè)、分層沉降監(jiān)測(cè)、深層位

14、移監(jiān)測(cè)、原位十字板剪切試驗(yàn)3）真空預(yù)壓施工工藝：真空預(yù)壓標(biāo)準(zhǔn)化施工是從施工準(zhǔn)備、砂礫墊層施工工藝、塑料排水板施工工藝、水泥攪拌樁施工工藝、真空預(yù)壓工藝共5個(gè)施工工藝方面進(jìn)行明確的規(guī)范和統(tǒng)一。塑料排水板的施工。水泥攪拌樁密封墻的應(yīng)用：主要是解決砂質(zhì)粉土地層滲透系數(shù)過(guò)高的問(wèn)題，該區(qū)域?yàn)?.947.71Xl0-4cm/s,施工過(guò)程中如果不采取密封措施將難以達(dá)到設(shè)計(jì)的真空度。因此，在周邊采用水泥攪拌樁密封墻，增強(qiáng)密封效果和降低維護(hù)真空的成本，降低土體的滲透性。真空預(yù)壓階段的施工：真空預(yù)壓工藝主要施工流程包括場(chǎng)地準(zhǔn)備、真空設(shè)備及安裝、密封薄膜及密封溝、抽真空、成品保護(hù)等5個(gè)工藝。真空預(yù)壓施工的主要成果和

15、達(dá)到的指標(biāo)如下：經(jīng)過(guò)90天真空預(yù)壓，試驗(yàn)區(qū)平均沉降量為21.8cm,最大沉降量達(dá)到27.3cm第層淤泥質(zhì)粘土的分層沉降量約占總沉降量的60流右,其十字板不排水抗剪強(qiáng)度提高29.4%,靜探比貫入阻力Ps提高18.5%;可見(jiàn)，真空預(yù)壓工藝達(dá)到了有效處理深部軟弱土層的目的。水泥攪拌樁作為第2砂質(zhì)粉土的氣密性措施，效果明顯，能夠使膜下真空度長(zhǎng)期保持在80kPa以上。4）高真空降水施工:高真空降水處理影響質(zhì)量的關(guān)鍵在于其降水設(shè)備和井點(diǎn)管的布置方案，施工中必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的要求和方案組織施工。高真空降水設(shè)備：為帶平衡裝置的可調(diào)高真空系統(tǒng)，系統(tǒng)包含高真空泵、平衡器、射流泵等，井點(diǎn)管布置：高真空降水井點(diǎn)管按照

16、如下方案布置：井點(diǎn)管的布置為深層4mx8m入土深度6m淺層4mx4m,入土深度3m成井工藝基本要求：孔徑150mm井點(diǎn)管直徑450mm濾水管長(zhǎng)度41.2m。井點(diǎn)降水管平面布置圖5）沖擊碾壓施工及工藝流程:原理及流程：沖擊碾壓是利用三邊形或五邊形重輪來(lái)產(chǎn)生集中沖擊能量對(duì)土基進(jìn)行壓實(shí)。這兩種機(jī)型工作中振幅不同，頻率不同，組合作用時(shí)土層產(chǎn)生不同振幅，不同頻率的振動(dòng)響應(yīng)，不易導(dǎo)致液化傾向。與傳統(tǒng)的振動(dòng)壓路機(jī)相比，沖擊碾壓將一般碾壓機(jī)具的高頻率、低振幅振動(dòng)改為低頻率、高振幅振動(dòng)，壓實(shí)沖擊能量可增加10倍（以25kJ三邊形沖擊壓實(shí)機(jī)為例），壓實(shí)影響深度可達(dá)5m在3-4m深度內(nèi)壓實(shí)效果明顯，對(duì)土基強(qiáng)度的提高

17、有顯著作用，而且沖擊碾壓速度提高12倍，工作效率高。沖擊式壓實(shí)機(jī)械參數(shù)表機(jī)型機(jī)重t壓實(shí)輪重t振幅cm頻率擊/秒行駛速度Km/h勢(shì)能KJ動(dòng)能KJ沖擊力tLICP32712221.7121525200250LICP52410202.6121520130200三跑道沖擊碾壓地基處理后檢測(cè)綜合結(jié)果:項(xiàng)目大小、比貫入阻力當(dāng)量值(MPa)標(biāo)準(zhǔn)貫入當(dāng)量值(擊)地基反應(yīng)模量(MPa/m3)平均值4.059.8375.95最大值7.5514.0148.90最小值3.107.460.30備注檢測(cè)點(diǎn)220點(diǎn)檢測(cè)點(diǎn)數(shù)220點(diǎn)檢測(cè)點(diǎn)數(shù)185點(diǎn)比貫入阻力(MPa)比貫入阻力頻度分布圖標(biāo)貫擊數(shù)(N)標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)頻度分布圖

18、3地基反應(yīng)模量(MN/m)道面區(qū)地基反應(yīng)模量頻度分布圖2、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)（1）工程概況上海臨港燃?xì)獯髲B，位于上海市南匯區(qū)臨港新城中心區(qū)一環(huán)帶內(nèi)，規(guī)劃WSW-Al-81地塊。北至規(guī)劃SG-6路，西至環(huán)湖西二路，南至SG-5路。用地面積約6180m，總建筑面積26695m。本基坑工程開挖深度為9.6m10.5m,局部集水井、電梯井落深區(qū)開挖11m-12.7m?；訃o(hù)采用SWM：法十二道碎圓環(huán)支撐相結(jié)合的圍護(hù)形式本工程場(chǎng)地地貌類型屬河口、砂嘴、砂島地貌，原地面標(biāo)高為3.78m4.62m之間，場(chǎng)地高差0.84m。（2）場(chǎng)地概況基地周邊地下管線情況為：云鵑路管線排設(shè)情況，云鵑路西側(cè)由基地紅線向外分別為；上水（200mm平面距紅線1.5米左右，埋深1.0-1.5米左右；信息（15孔）平面距紅線2米左右，埋深0.8米左右；污水（600mm平面距紅線5.5米左右，埋深4.5-5.5米左右。云鵑路東側(cè)電力排管（15孔）平面距紅線26米左右，埋深2.0米左右；燃?xì)夤芫€（159mm平面距紅線25米左右，埋深1.5米左右最近的上水管線離基地紅線距離約為1.5米。沿環(huán)湖西二路上東側(cè)管線排設(shè)情況，由基地向外分別排設(shè)為供排水（要搬遷）；電力排管（15孔）平面距新做圍墻1米左右，埋深2.0米左右；污水（600mm平面距新做圍墻2.5米左右，埋深4.5-5.5米左右、信息（15孔）平面