1、,国家游泳中心又被称为“水立方”（Water Cube），位于北京奥林匹克公园内，是北京为2008年夏季奥运会修建的主游泳馆，也是2008年北京奥运会标志性建筑物之一。它的设计方案，是经全球设计竞赛产生的“水的立方”（H2O3）方案。2003年12月24开工，在2008年1月28日竣工。其与国家体育场(俗称鸟巢)分列于北京城市中轴线北端的两侧，共同形成相对完整的北京历史文化名城形象。国家游泳中心规划建设用地62950平方米，总建筑面积65000-80000平方米，其中地下部分的建筑面积不少于15000平方米，长宽高分别为 177m 177m 30m。到目前，来自101个国家和地区的35万多港澳
2、台同胞及海外侨胞共捐献了8.5亿人民币。其中郑裕彤、郑家纯父子及属下企业曾捐赠五千万元人民币。 投资：约为10.2亿(各界捐献约8.5亿人民币) 建筑面积（）：79532平方米 座席数：永久座席为4000个，临时性座席11000个,大桥总投资预计超过140亿人民币，其中大桥36公里，118亿；北岸连接线29.1公里，17亿；南岸连接线55.3公里，34亿。来自民间的资本占了总资本的一半，包括雅戈尔、方太厨具、海通集团等民营企业都参与了对大桥的投资。大桥收费年限为30年，收费标准预计为55元/辆。 杭州湾跨海大桥按双向六车道高速公路设计，设计时速100km/h，设计使用年限100年，总投资约11
3、8亿元。大桥设南、北两个航道，其中北航道桥为主跨448的钻石型双塔双索面钢箱梁斜拉桥，通航标准35000吨；南航道桥为主跨318的A型单塔双索面钢箱梁斜拉桥，通航标准3000吨。除南、北航道桥外其余引桥采用3080不等的预应力混凝土连续箱梁结构。杭州湾跨海大桥是目前世界上已建或在建的最长的跨海大桥，大桥主体工程确保2003年内顺利开工建设，2008年建成通车。,东海大桥工程是我国第一座真正意义上的跨海大桥。东海大桥全长约32.5公里，其中陆上段约3.7公里，芦潮港新大堤至大乌龟岛之间的海上段约25.3公里，大乌龟岛至小洋山岛之间的港桥连接段约3.5公里。大桥按双向六车道加紧急停车带的高速公路标
4、准设计，桥宽31.5米，设计车速每小时80公里，设计荷载按集装箱重车密排进行校验，可抗12级台风、七级烈度地震，设计基准期为100年。,上海长江隧道,长江隧道工程。隧道起于浦东新区五好沟，穿越南港水域在长兴岛西南方登陆，全长8.95公里，其中穿越水域部分达7.5公里。隧道整体断面设计为上下的双管隧道，两单管间净距约为16 米，沿其纵向每隔800米左右设一条横向人行联络通道。单管外径为1500厘米，内径为1370厘米，内设三条（33.75米）车道，双向即六车道，设计车速为80公里/小时。隧道在浦东侧及长兴岛侧均设有敞开断矩形暗埋段及2248米深约25米的工作井。两台直径为1543厘米泥水加气平衡
5、盾构，从浦东侧工作井由南向北一次掘进至长兴岛侧工作井实现隧道贯通。隧道工程共用混凝土819100立方米，使用钢筋152214吨。,长江大桥工程。大桥起于隧道长兴岛登陆点，沿地面横穿长兴岛，由长兴岛东北部跨越长江口北港水域至崇明岛陈家镇，工程全长16.65公里（其中接线道路6.68公里，跨江桥梁9.97公里，设计车速100公里/小时）。为沟通岛内交通，长兴岛潘园公路及崇明陈家镇各设有一座互通式立交。跨江桥梁总共154跨，其间设有满足远期3万吨级集装箱及5万吨级散货船的主通航孔及满足3000吨级船舶通行的辅通航孔。主通航孔其结构形式为主跨730米双人字形塔柱，分离式钢箱斜拉桥；辅通航孔为80米+1
6、40米+140米+80米预应力钢筋混凝土连续箱梁，其余桥跨分别为30米、50米、60米、70米预应力钢筋混凝土连续箱梁及105米钢混凝土组合箱梁。全桥累计浇筑混凝土798284立方米，钢筋100952吨，预应力钢束12912吨，钢材122106吨，填土方686202立方米。,武汉长江隧道2004年11月28日开工。隧道总建筑长度3630米，分左、右两条隧洞，其中东线隧道长3295米，西线隧道长3303.6米，每线各设2车道，宽7米，车道净高4.5米 ，设计车速50公里/小时。 2006年3月开始采用盾构设备掘进，日掘进8 -10米，到武昌江边时入地深度可达30 -40米。2008年4月19日，
7、武汉长江隧道双线成功贯通。2008年12月28日进行试通车，调试运行期3个月，每天运行18个小时，2009年3月至2010年3月为试运行期，2010年4月正式通车。,巫山长江大桥又名巫峡长江大桥，公路桥，是一座钢管中承式拱桥，项目总投资1.96亿元。大桥全长612.2米，桥面净宽19米，双向4车道，主跨492米。大桥引道全长7.4千米，路基宽812米，为山岭重丘二级路。它被称为“渝东门户桥”、“渝东第一桥”。2001年12月28日，重庆巫山长江大桥开工建设。2003年4月17日大桥钢管主拱合龙，2004年4月底大桥实现初通。2005年1月8日，正式竣工通车。 巫山长江大桥在建设中创造了当时桥梁
8、建设的5项世界第一。巫山大桥属中承式钢管拱桥，主跨跨径492米，居同类型桥梁世界第一；大桥创下组合跨径、每节段绳索吊装重量、吊塔距离、拱圈管道直径和吊装高度5个世界第一。,重庆朝天门大桥2004年底动工，设计为公轨双层桥面，上层桥面为双向六车道，下层桥面中间为双线城市轻轨轨道交通，两侧为单向双车道汽车交通，大桥全长1.741公里。该桥主桥为全长932米的中承式钢桁连续系杆拱桥，主跨552米，比世界著名拱桥澳大利亚悉尼大桥的主跨还要长，成为“世界第一拱桥”。主桥采用大吨位球形铸钢铰支座的支承体系，中间支座最大承载力达145000吨，是目前国内所采用的承载力最大的支座。,未来4年内，我市主城外环线
9、内将新建10座跨江大桥，长江和嘉陵江上各建5座。昨日，我市城市交通规划研究所透露了主城交通建设规划详案：5年挖掘6座穿山隧道，再建22座立交、21个公交站场、20个换乘枢纽实现零距离换乘，主城拓展区人口15年后将达到600万。,四、 现代施工技术的展望,施工技术的发展 施工技术的展望施工规范体系施工工艺，工法信息化施工技术,1 降低地下水与基坑土方开挖,1降低地下水降水方法：集水井降水、井点降水 集水井降水：在开挖基坑时沿坑底周围开挖排水沟（最小纵向坡度为0.2%0.5%，每隔一定距离（最大3040m）设集水井，使基坑内挖土时渗出的水经排水沟流向集水井，然后用水泵排出基坑。排水沟和集水井的截面
10、尺寸取决于基坑的涌水量。若基坑开挖深度较大，地下水的动水压力和土的组成有可能引起流砂、管涌、坑底隆起和边坡失稳。,井点降水： 我国于1952年用于实际工程，目前技术手段已较为完善。 井点降水方法有：轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点、深井井点。 管井井点是围绕开挖的基坑每隔一定距离（2050m）设置一个管井，每个管井单独用一台水泵（离心泵、潜水泵）进行抽水，以降低地下水位，适用于渗透系数较大（K=20200m/d）、地下水量大的土层中。 深井井点是在管井内设置深井泵，可以降水位降低到更深的深度，若采用带真空设备的深井泵，在渗透系数较小的淤泥质粘土中亦能使用。 降水方法和设备的选择，取决于降
11、水深度、土的渗透系数、工程特点和技术经济指标。,一、地下水流的基本性质 （一）动水压力和流砂 地下水的类型：潜水和层间水（图1-1）从水的流动方向取一柱状土体A1A2作为脱离体，其横截面面积为F、Z1、Z2为A1、A2在基准面以上的高程。,由于H1H2,存在压力差,水从A1流向A2,作用于脱离体A1A2上的力有: wh1F A1 处的总水压力,其方向与水流方向一致; wh2F A2处的总水压力,其方向与水流方向相反; nwLFcos 水柱重量在水流方向的分力(n为土的孔隙率); (1-n)wLFcos 土骨架重力在水流方向的分力; LFT 土骨架对水流的阻力(T为单位阻力); 由静力平衡条件:
12、,设水在土中渗流时，对单位土体的压力为GD，有牛顿第三定律得：通常工程上将GD称为动水压力，动水压力GD与水力坡度成正比，即水位差愈大动水压力愈大；渗流路线愈长，动水压力愈小。动水压力的作用方向与水流方向相同。当水流在水位差作用下对土颗粒产生向上的压力时，动水压力不但使土颗粒受到水的浮力，而且还使土颗粒受到向上的压力，当动水压力等于或大于土的浸水重度时，即：则土颗粒失去自重，处于悬浮状态，土的抗剪强度等于零，土颗粒能随着渗流的水一起流动，此现象被称为流砂。,（二）渗透系数 达西定律：v=KI 当水力坡度I等于1时的渗透速度即为渗透系数K。其常用单位m/d、m/s。 土的渗透性取决于土的形成条件
13、、颗粒级配、胶体颗粒含量和土的结构等因素。一般用稳定流的裘布依（Dupuit)公式计算渗透系数。,二、轻型井点 （一）轻型井点设备 轻型井点设备包括：滤管、井管、集水总管、连接管、水泵和动力装置。,滤管为进水设备，通常采用长11.5m，直径38mm或51mm的无缝钢管，管壁钻有直径为12 19mm的滤孔。骨架外面包以两层孔径不同的生丝布或塑料布滤网。在骨架与滤网之间用塑料管或梯形钢丝隔开，塑料管沿骨架绕成螺旋形。滤网外再绕一层粗钢丝保护网。 井点管为直径38mm或51mm、长57m的无缝钢管，井点管上端用弯管与总管相连。 集水总管为直径100127mm的无缝钢管，每段长4m，其上装有与井点管连
14、接的短接头，间距0.8或1.2m。 抽水设备根据水泵及动力设备不同，有干式真空泵、射流泵及隔膜泵等，其抽吸深度与总管负荷有关。常用W5、W6型干式真空泵，其抽吸深度为57m，最大负荷长度分别为100m和120m。,（二）轻型井点布置与计算 井点系统布置应根据水文地质资料、工程要求和设备条件等综合确定。 布置与计算的步骤为：平面布置高程布置计算井点管数量调整设计。 1.平面布置 单排布置：适用于基坑宽度小 于6m，且降水深度不超过5m 的情况。 双排布置：适用于基坑宽度大 于6m或土质不良的情况。 环形布置：适用于大面积基坑。 U形布置：便于土方施工机械 进出基坑。,2.高程布置 高程布置即确定
15、井点管的埋深。可按下式计算：式中 h井点管埋深（m）；h1总管埋设面至基底的距离（m）；h基底至降水后的地下水位线的距离（m）；i水力坡度；L井点管至水井中心的距离，当井点管为单排布置时，L为 井点管至边坡脚的水平距离（m）。,计算结果应满足下式：式中 hpmax抽水设备的最大抽吸深度。 在上述公式中的有关参数按下述取值： （1） h一般取0.51m。 （2）i的取值：单排布置，1/41/5；双排布置，1/7；环形布置1/10。 （3）L为井点管至基坑中心的水平距离，当基坑井点管为环形布置时，L取短边方向的长度。 （4）井点管布置应离坑边一定距离（0.71m），以防止边坡塌土而引起局部漏气。,
16、3.井点系统涌水量的计算 根据地下水有无压力井点系统分为有压井和无压井，根据井点管是否抵达不透水层井点系统分为完整井和非完整井。,水井计算简图,（1）无压完整井 设不透水层基底为X轴，取井中心轴为Y轴，将距井轴X处水流断面近似地看作一垂直的圆柱面，其面积为：由达西定律得裘布依单井涌水量计算式：水位降落曲线在x=r处，y=l；在x=R处，y=H，有：又l=H-S群井涌水量计算公式为,（2）无压非完整井（3）承压完整井（4）承压非完整井,上述公式中基本参数的确定 1）基坑假想圆半径x0，对于矩形基坑其长宽比不大于5时，式中 F基坑井点管所包围的面积。 2）抽水影响半径R式中 K的单位为m/s。 3
17、）抽水影响深度H0,4.单根井管的抽水能力式中 q单根井管的极限涌水量（m3/d）d滤管的直径（m）K土的渗透系数（m/d） 5.井管的数量6.井管的平均间距式中 L、B矩形井点系统的长度和宽度,三、喷射井点 （一）工作原理 喷射井点为深层降水，其一层井点可把地下水位降低820m，甚至超过20m。其工作原理如图所示。,（二）构造设计 在渗透系数大于50m/d的土层中，主要解决单井抽水能力增大问题；在渗透系数大于50m/d的土层中，主要解决将地下水从土层中更快的聚集到井点管中的问题。 喷射井点管单井的抽水、抽气能力，主要取决于喷嘴直径大小、喷嘴直径与混合室直径之比、混合室的长度等。 构造设计的步
18、骤： 1.首先根据基坑涌水量计算结果和井点的布置，确定喷射井点所需的单井排水量Q0和喷射井点所需的扬程H； 2.根据所需扬程，计算喷射井点的工作水压力P1；式中 b 扬程与工作水压力之比，按表取值。,3.确定喷射井点的工作水流量Q1;式中 a 吸入水流量与工作水流量之比，按表取值。 4.确定喷嘴直径其中5.确定混合室直径、混合室长度M为混合室直径与喷嘴直径之比,6.扩散室长度式中 d3 喷射井内管直径d2 混合室直径 7.确定喷射井点内管两侧进水孔的高度L1式中 a 两侧进水孔宽度，v取1.52m/s。 8.喷嘴颈缩部分长度L2及喷嘴圆柱形部分长度L1L2=2.5d1L3=(1.01.5)d1
19、 式中 d1 喷嘴直径,9.喷射井点内管直径d3和外管直径d4式中 Q0喷射井点的单井排水量（m3/h)Q1 喷射井点的工作水流量（m3/h)v 工作水允许的最大流速（m/s),（三）使用与布置 1.布置当基坑宽度小于10m可单排布置，大于10m则双排布置；当基坑面积较大时，宜环状布置。井点间距一般为23m，埋设时充孔直径约为400600mm，深度应大于滤管底1m以上。 2.使用 （1）扬水装置的加工质量和精度非常重要，否则会增大工作水流，影响抽水效果；如果喷嘴、混合室和扩散室的轴线不重合，则会降低真空度。 （2）工作水要干净，不得含泥砂和其他杂物。 （3）为防止工作水反灌，应在滤管下端增设逆
20、止水阀。 （4）主要使用的为2.5型喷射井点。,四、电渗井点 电渗井点是在降水井点管的内侧打入金属棒（钢筋、钢管等），连以导线。以便井点管为阴极，金属棒为阳极，通入直流电后，土料自阴极向阳极移动，称为电泳现象，使土体固结；地下水自阳极向阴极移动，称电渗现象，使软土地基易于排水，如图示。电渗井点以轻型井点管或喷射井点管作阴极，2025的钢筋或 5075的钢管作为阳极，埋设在井点管的内侧，与阴极并列或交错排列。当用轻型井点管时，两者的距离为0.81.0m；当用喷射井点时则为1.21.5m。阳极入土深度应比井点管深500mm，露出地面200400mm。工作电压不宜大于60V，土中通电的电流密度宜为0
21、.51.0A/m2。通电时，为了消除由于电解作用产生的气体聚集在电极的附近，使土体电阻增大，加大电能消耗，宜采用间隔通电法，即每通电24h，停电23h。,五、真空深井井点 每一个井点由井管和滤管组成，并单独配备一台电机和一台真空泵。开动后达到一定的真空度，则可达到深层降水的目的。适用于渗透系数较小的粘性土或淤泥质粘性土。 施工程序：钻孔清孔沉管安装真空泵及电机 注意事项：由于井管较长，挖土至一定深度后，自由端较长，井管应与附近的支护结构相连，并予以固定。在挖土过程中，要注意保护深井泵，避免挖土机碰撞。 每台泵的降水服务范围约200 m2 。,六、井点降水预防周围地面沉降的措施 因降水引起的地面
22、沉降，在理论上可按下式计算：式中 su(x)离降水设备x距离处的地面沉降值；Esui 第i层土的压缩模量；u(x)i 离降水设备x处，第i层土内降水前后孔隙水压力的变化量；hi 第i层土的厚度。 （一）回灌井点技术，如图示。 （二）砂沟、砂井回灌 （三）使降水速度减缓 （四）防止将土粒带出,2 边坡稳定,基坑开挖后，如果边坡中土体的剪应力大于土的抗剪强度，则边坡就会滑动失稳。 边坡稳定的研究方法： 第一类方法：利用弹性、塑性或弹塑性理论确定土体的应力状态。此法对于边界条件比较复杂的土坡难以得到精确解。通常采用有限元法求解。 第二类方法：假定土体沿着一定的滑动面而进行极限平衡分析。在极限平衡法中
23、，条分法由于能适应复杂的几何形状、各种土质和孔隙水压力，因而成为最常用的方法。,一、瑞典圆弧滑动面条分法（Fellenius法） （一）基本原理 假定滑动面以上的土体分成n个垂直土条，对作用于各土条上的力进行力和力矩平衡分析，求出在极限平衡状态下土体稳定的安全系数。该法忽略了土条之间的相互作用力的影响。 边坡稳定安全系数：式中 滑动圆弧的长度 滑动面上的平均抗剪强度R滑动圆弧的半径W滑动土体的重量d W作用线对滑动圆心O的距离A滑动面积 如K1.0，边坡稳定；K= 1.0，边坡处于极限平衡状态； K1.0，边坡稳定处于不稳定状态。,确定滑动圆心O 1.内摩擦角f=0的高塑性粘土 （1）由表根据
24、坡角a查出坡底角b1和坡顶角b2（2）在坡底和坡顶分别画出坡底角和坡顶角，两线的交点O，即为最危险滑动圆弧的滑动圆心。 2.内摩擦角f0的土,(1)按上述步骤求出O点; (2)由A点垂直向下量一高度,该高度等于边坡的高度H,得C点,由C点水平向右量一距离,使其等于4.5倍H而得D点,连接DO; (3)在DO延长线上找若干点,作为滑动圆的圆心,画出坡角圆,试算出K值较小的E点; (4)于E点画出DO延长线的垂线,再于此垂线上找出若干点作为滑动圆圆心,试算K值,直到找出K值最小的O点,则O点即为最危险滑动圆心.,（二）圆弧滑动面条分法计算方法ci分条的内聚力； bi 分条宽度； li分条的圆弧长度
25、； hi 分条高度（平均值）； fi 分条土的内摩擦角； ai 分条的坡角 gi 分条土的重力密度；,二、比肖夫（Bishop）法 与Fellenius法的不同之处在于考虑了竖面上的法向力和切向力。 有效内聚力； 有效法向应力； 有效内摩擦角计算安全系数应采用逐次逼近法；若假定(T1-T2)tgf=0，则计算简化。首先假定一个K值，然后将其与c、f、u和a值带入计算式中，算出一个K值，若计算值与假定值相差满足要求，则计算终止，否则继续计算。,三、泰勒（Taylor）法 在总应力基础之上，假定内聚力不随深度变化。根据理论计算结果绘制图表，利用图表分析简单边坡的稳定。式中 g土的重度（KN/m3）
26、c 土的内聚力（kpa）Hc 边坡的临界高度(m) 已知b及土的c、f、g，求H 已知H及土的c、f、g，求b 已知H、b及土的c、f、g，求安全系数K,四、极限分析法 两条定理： 1.如果能断定平衡外荷的应力是均衡分布的,而且不违反包括内聚力和内摩擦角在内的屈服准则，则土体不会破坏，或处于濒临破坏的瞬间。 2.如果外荷所作的功率超过了内能耗散率而产生任何塑性变形,则土体将破坏。 外功率：沿破坏面的内能耗散率：保持稳定的土坡高度,3 基坑土方开挖,一、开挖前的准备工作 1.了解土的种类; 2.地下设施埋设情况; 3.土方工程的施工工期质量条件及施工条件; 4.土方运输出口; 5.施工区域的地形
27、、水文及周围环境; 6.场地清理、排除地面水和测量放线工作。,二、开挖方法 多采用反铲挖土机和抓斗、拉铲挖土机开挖。 1.反铲挖土机 可开挖停机面以下的土，一次开挖深度取决于其最大挖掘深度的技术参数，反铲挖土机的开行方式有沟端开行和沟侧开行两种。,2.抓斗、拉铲挖土机 开挖停机面以下的土，开挖深度和宽度较大，在潮湿地区甚至水下都可开挖。其开行方式与反铲挖土机相同。,三、工程实例 1.北京西苑饭店 24+3层，建筑面积61367m2，地上93m，地下-12m，箱基底板厚0.7m。采用反铲挖土机开挖，分三层进行。 2.北京长城饭店 18+4层，建筑面积82458m2，地上82.85m，地下-12m
28、，箱基底板厚1.00.8m。采用反铲挖土机两台、拉铲一台，分两层开挖。 3.上海希尔顿酒店 43层，143.6m，地下-4.5m。反铲挖土机为主，配以抓斗和人工挖土。,四、高层建筑深基坑土方开挖应注意事项 （一）防止深基坑开挖后土体回弹变形 深基坑土体开挖后，地基卸载，土体压力减小，土的回弹效应将使基坑底面产生一定的回弹变形。回弹变形量的大小与土的种类、是否浸水、基坑深度、基坑面积、暴露时间及开挖顺序等因素有关。 措施：在基坑开挖过程中和开挖后，均应保证井点降水正常进行，并在挖至设计标高后，尽快浇筑垫层和底板，必要时，可对基础结构下部进行加固。 （二）防止边坡失稳 应重视挖土深度与边坡坡度的关系，同时，应注意坡顶堆载增加边坡附加荷载的验算。 （三）防止桩位移和倾斜 沉桩后应待应力释放基本完成后，才可开挖。 （四）配合深基坑支护结构施工 采用中心岛式开挖。,
