1、绪 论,一、建筑业及土木工程施工的特点建筑业成为社会进步的标志性产业。目前，我国建筑业在国民经济五大物质生产部门中，年产值仅低于工业、农业，而高于运输业和商业，位居第三。,建筑业的从业人数从1989年的2407万人增加到2005年的4000万人，占全社会从业人数的5.3。在对外工程承包、劳务合作与设计咨询方面也取得了可喜成绩。对外承包合同额从1989年的22.12亿美元增加到2005年实际完成217.6亿美元，年均递增17%以上。据美国工程新闻纪录（ENR）评选出的“2005年全球最大225家国际承包商”中，中国已有49家入围排行榜。 建筑业已成为我国社会支柱性的产业。建筑业的产品是庞大的建筑
2、物。因此，建筑业产品与工业产品相比，具有迥然不同的特殊性。,1、建筑产品的单一性 2、建筑产品的固定性 3、建筑产品体形庞大 4、建筑产品施工复杂,建筑产品的特点,所谓的土木施工也就是施工技术加施工管理.其中施工技术一般就是指完成一个主要工序或分项工程的单项技术，施工管理则是优化组合单项技术，科学地实施物料与劳动的结合，最终形成建筑产品。技术是生产力，管理也是生产力，二者是同样重要的。因为没有科学的组织管理，技术效果不能发挥；而没有先进技术，管理也就没有了基础，两者是相辅构成的。,二、现代施工技术概述 上海东方明珠电视塔高468米，居世界第三 上海金茂大厦88层，高420.5米,世界最大公铁两
3、用桥 武汉天兴洲大桥正桥全长46571米。桥上铁路为四线设计（双向同时可跑4列火车），其中两条为客运专线，第三、四线为I级铁路，设计时速200公里；公路为双向6车道。主跨为双塔三索面斜拉桥，全长1092米。,中央电视台 总建筑面积 约55万平方 米，最高建 筑约230米， 工程总投资 约50亿 元人民币。,国家体育场“鸟巢”夜景,作为2008年北 京奥运会的主 体育场，“鸟巢” 总建筑面积25.8 万平方米，占地 20.4公顷，地上 高度69.21米。 整个建筑造型 呈椭圆形马鞍形， 混凝土结构主体 分地下一层，地 上七层，组成三 层碗状斜看台， 可容纳观众9.1万人。,国家体育场“鸟巢”全景
4、效果图,(一)基础工程施工技术 1.人工地基施工技术 (1)地基加固：有换土、预压、强夯、水泥土旋喷、深层搅拌技术等。 (2)承载桩：有渣土桩、水泥土桩、木桩、混凝土桩(混凝土预制桩、预应力管桩、现浇灌注桩)、钢桩(钢管桩、H形钢桩)、特殊桩(成槽机施工的巨形桩、扩头桩)等。 1)目前我国施工的灌注桩最大直径达3M，深度达104m，工艺上可加注浆。国外有的更大，还可以扩大头部；如果用连续墙成槽机做巨型现浇灌注桩，还可以做更大更深，例如日本的水平多轴式回转钻机(EM型)，成桩壁厚12003200mm，深度达到170m。 2)钢管桩：一般钢管桩直径约600900mm，在上海常用深度达到约5060m
5、，而上海金茂大厦管桩深度达83m，直径900mm，最大桩锤30t。,2.基坑支护技术 基坑支护广义上包括挡土结构、防水帷幕、支撑技术、降水技术及环境保护技术等方面。 (1)挡土结构 1）重力坝式：用深层搅拌、旋喷等工艺形成的水泥土重力坝形式，作为挡土、隔水，可不用支撑，上海博物馆工程基坑就采用该类型拌土结构，深度达到98m。 2)各种板桩：有木板桩、钢筋混凝土板桩、钢板桩，主要作挡土用，同时也起一定的隔水作用。 3）钢筋混凝土地下连续墙：这种工艺已有50年历史，可以挡土和隔水，有现场浇筑与成槽后插入预制地下墙两种。对于现场浇筑地下墙，我国已做到深度60m。,4）就地灌注排桩：用人工开挖就地灌注
6、成桩，并做成连续排桩，可起到地下连续墙一样的作用，但由于接槎不可能密贴，只能起挡土作用。 5）劲性水泥土桩（SMW工法）：在水泥土排桩内插入型钢，以型钢受力，水泥土作为隔水帷幕。 （2）隔水帷幕 有水泥土排桩、注浆帷幕、薄型地下连续墙等。,（ 3）支撑技术 1）钢支撑：传统采用型钢支撑。 2）钢筋混凝土支撑：为适应不规则基坑的体形并使挖土有较大空间，在我国待别是在上海地区创造与发展了一种钢筋混凝土支撑体系，有对撑、角撑、排撑及拱形、环圈形支撑。 优点：一次性投入少、适应性强。 缺点：只能一次性使用社会资源浪费大，爆破拆除时对环境有影响。 3）土锚杆(土钉)拉锚：在挡土结构处侧向向基坑外土体深部
7、打入锚杆，可以加预应力，以达到锚桩挡土的目的。这种方法一般适用于土质较好的大型深基坑。,（4）降水技术 较深的基坑都需要采取降水措施，常用的有： 轻型井点：可深至3-7m； 喷射井点：可深至715m； 深井及加真空深井：可深至10m以下； 大口径明排水管井；在土质好的北京等地区常有应用。,(5)环境保护技术 1)井点回灌技术：目的是控制基坑外的水位，防止坑外管线、道路、建筑物产生固结沉降。 2)堵漏技术：目的是控制向基坑内渗水，有各种即时堵漏及注浆技术。 3)信息监测与信息化施工技术：基坑支护的应力应变计算往往由于参数选取不准，有时计算值只能是一个参考值。为保护环境，须在工程进行中监测即时变形
8、，并采取可靠的即时加固措施，以防事故发生。,3、大体积混凝土施工技术 建筑构件三个方向的最小尺寸超过800mm的混凝土施工，称为大体积混凝土施工。由于水泥在水化过程中发热，引起混凝土构件在升、降温过程中，因各部位温差应力加上混凝土本身的收缩等因素，易产生危机结构安全的裂缝。 目前上海地区大体积混凝土施工水平为：最大基础厚度6m；最高的混凝土强度等级C50；最大一次浇捣混凝土量为24000立方米；最高浇筑强度 。上海虹桥世贸商城工程共启用20辆泵车、200辆搅拌输送车、10个集中搅拌站同时供应商品混凝土，其规模与水平为世界之最。,4、逆作法施工技术 逆作法是基础与上部结构同时施工的先进工艺，有减
9、少和取消临时支护措施，降低成本及大大加快施工速度等优点，70年代前后被一些发达国家采用。我国于80年代进行研究试验，90年代在广州、上海等地应用。上海地铁工程曾在淮海路3个车站采用半逆作法施工，1995-1997年进行的恒积大厦工程地下4层、地上4层同时完成，为全逆作法施工典型。,（二）上部结构施工技术 结构施工技术范围很广，包括砖结构、木结构、钢结构、钢筋混凝土结构及其他持种结构，下面仅介绍当前钢筋混凝土结构中的模板、钢筋、混凝土以及结构吊装的先进水平及先进工艺技术。 1钢筋混凝土工程模板技术 我国自70年代开始引进口本钢管脚手架与组合钢模板技术，80年代后期逐步发展成自己的型钢骨架加大型贴
10、面模板。各种新型的平面模板体系，有传统的支架模板以及改进了的台模、飞模、排架式快拆模体系、独塔式快拆模体系等。,（1）爬模体系：利用模板与爬架交替支撑在结构上，并用简易起重设备交替上升安装支架与模板。 （2）滑模体系：滑模是相对成熟和比较老的施工技术，在烟囱等筒体上早有应用，以后又在高层建筑的剪力墙、框架上应用。滑模又分直接滑模浇捣与滑框倒模等工艺，上海康乐路高居住宅、徐家汇漕溪路9幢高层住宅均为早期的滑模施工建筑。北京、天津电视塔为滑模最高的筒体结构；武汉国贸大厦是墙柱梁整体滑升的最大滑模工程，平台面积达2300，结构高度为200m。,（3）液压整体提升模板体系：滑模的缺点是每次只能滑升若干
11、厘米，混凝土要连续浇捣，混凝土结构体与模板一直在相对运动，所以混凝土表面容易出现横条纹甚至被拉裂，施工安排也比较繁琐。近年来在原滑模技术的基础上有所改进，原滑模动力体系仅作为提升设备，并加强支柱的力量，将模板做成整体，从而使模板可每层一次整体提升到位，混凝土分层浇筑。此法克服了原滑模的缺点，在环球广场与浦东金融大厦工程中应用取得了成功。,（4）分块提升式大模板 ：作为一种专用模板体系，如德国的PERI，在国外使用很多，该模板体系支承在已完成的结构上，由专用液压机进行自升，技术较先进，但价格较贵，马来西亚吉隆坡双塔大厦工程就应用了该项技术。 (5)升板机整体式提升模板脚手体系：这是利用升板机较大
12、的提升能力，借助结构自身强度，提升钢制平台，而模板与脚手架就悬挂在钢平台上，随结构的上升而上升，是一种比较经济高效的模板体系。70年代，上海五建公司就曾在江湾冷库工程上采用，以后在陆家觜沪办大楼、东方明珠电视塔、88层金茂大厦等工程广采用，最高速度达一个月13层，这种体系快速、安全、经济，其成本仅是德国PERI液压提升模板的十分之一。,2.钢筋施工技术 (1)钢筋点焊网片 由钢筋工厂生产焊接卷网，在施工现场进行钢筋焊接骨架整体安装。 (2)钢筋接头 有长度搭接、绑条焊接、对焊、电渣焊、压力焊接、套筒冷压接、套筒斜螺纹连接、可调螺纹连接等多种方式。这里特别要提出的是直螺纹等强接头，它利用加工过程
13、使钢筋螺纹接头强度提高，可以保证接头强度超过母材，使接头位置与数量不受限制。,(3)预应力技术 预应力技术早在30年代已有方案提出，到50年代在世界上开始推广。此项技术使钢筋与混凝土充分发挥各自特性达到结构的最佳组合，以提高结构刚度和抗裂件能，减小结构物断面。i现在在一些大型大跨度的钢筋混凝土结构工程上几乎均采用预应力技术。按预应力施加时间分，可分为先张法与后张法；按混凝土的连接程度分有粘结和无粘结两种；按预应力施加程度分为预应力结构及部分预应力结构。上海东方明珠电视塔竖向预应力连续长度为300m，南浦大桥大梁的水平方向预应力一次张拉长达100m，上海国际航运大厦基础地下室采用了无粘结钢绞线预
14、应力结构等。,3混凝土技术 近百年来，混凝土结构主宰了土木建筑业，没有一个重大工程可以离开混凝土。混凝土技术随建筑业的发展而发展，特别是近年发展得更快。 (1)混凝土组分的发展 混凝土已在一般的水泥(胶凝料)、砂子(细骨科)、石子（粗骨料）上，增加了很多新的品种。 1)增加掺合料：粉煤灰(可改善混凝土性能)、磨细矿渣粉（可提高强度，改善性能)； 2)掺加化学外加剂：可适应减水、快硬、增塑、增稠、缓凝、抗冻、可泵送、自密实等功能的要求。,（3）掺加各种纤维纤维：如玻璃纤维、钢纤维、塑料纤维、碳纤维等，以提高混凝土强度与抗裂性。 (2)混凝土强度的发展 50年代以前，我国主要以1：2：4和1：3：
15、6体积配比的混凝土为主；50年代主要为110号、 140号、170号、210号混凝土； 60-70年代主要为150号、300号混凝土；80年代主要为200号、300号、400号混凝土；90年代发展为C20C80级高强混凝土。如上海杨浦大桥采用C50混凝土；东方明珠电视塔采用C60混凝土；新上海国际大厦第21层试点采用C80混凝土；辽宁物产大厦下部柱采用C80混凝土；北京静安中心大厦地下三层柱采用C80混凝土等。,我国已能在实验室配制C100级以上混凝土，但在实际应用中最高的是C80 级混凝土，如上海明天广场是较大量应用C80混凝土的工程。 在国外，如美国ACJ在1984年确定C50以上为高强混
16、凝土，马来西亚吉隆坡双塔大厦底层受压结构采用C80混凝土；美国西雅图双联大厦3m直径的钢管混凝土采用C130混凝土。虽然理论上可以配制C200以上的混凝土，只是由于强度太高带来的脆性问题尚未根本解决，因此目前在使用高强混凝土方面仍有一定的限度。,（3）商品混凝土及泵送混凝土 商品混凝土发展很快，发达国家的一些大城市几乎都采用商品混凝土，占总量达60-80。我国近十年来发展也很快，1996年全国预拌混凝土已接近300万立方米 ，仅上海一地已达1000万立方米。泵送混凝土是与商品混凝土一起发展起来的，与此同时，泵送技术也有了很大提高。如上海一次泵送C60混凝土达到350m高度，已在东方明珠电视塔与
17、金茂大厦工程上实践成功。,(4)高性能混凝土及其发展 高性能混凝土(即HPC)，国际上提出这个名词尚不过10年，但不少发达国家都在这方面大做文章，因为社会发展对建筑结构功能的要求越来越高，而混凝土可以利用掺合料的变化，实现符合多种要求的持殊功能，如高强、耐久、耐油、抗裂。,目前世界各国都有许多研究与实施计划，如日本1998年提出新P.C计划，并在明石海峡大桥的2个桥墩上分别实现24万与15万不用振捣的自密实混凝土；英国北海油田海上平台的混凝土28d抗压强度达100MPa，可在海水中耐久100年；法国也提出了“混凝土新法”，着重解决混凝土的耐久性问题。现在看来，我国混凝土的耐久性也存在极大问题，
18、需要在高性能混凝土(HPC)上下大力气研究。,4.结构吊装技术 （1）整体提升吊装 1）卷扬机整体提升：如上海体育馆采用整体提升技术。 2）计算机控制、钢绞线承重、液压整体提升。 （2）平面滑行安装技术 当安装机具无施工位置时，利用已安装的结构单体进行平面滑行安装，也是非常实用的方法。如日本博多饭店大楼就采用此法施工；上海浦东国际机场候机楼由于形状复杂、长度跨度又大，也采用此法施工。,5房屋工厂的设想与实践 由于房屋建筑的固定与庞大的特性，所以房屋生产没有工厂与流水线，建筑工人露天作业的状况沿袭至今。日本一家建筑公司设想改变这种状况，其方案是：在建造高层建筑时，先用一个带各种机具与控制设备的顶
19、盖，套在建设中的房屋结构上，在往上进行房屋结构施工的同时，大屋盖也跟着往上提升，成为一个全天候建筑施工的工厂，目前已由五洋建设与大成建设联合体进行实践。已建成一幢地下2层、地上20层的商住大楼，高85m，钢结构，内部大部分采用装配式的构配件，此种方法成本很高，即使试验成功，也难以推广，这里的介绍，只是在施工方法上给人以启示。,(三)特殊施工技术 现代建筑施工中，建筑与土木实际上是不分家的，因此不少大型建筑企业都从事桥梁、隧道等土木工程施工。下面仅将隧道桥梁列为特殊施工技术进行简要介绍。 1.地下长距离管沟、隧道施工技术 (1)盾构法是一种在地下进行机械化暗挖作业的隧道施工方法，它靠盾构头部掘土
20、，或用大刀盘切削土体，然后拼装预制的混凝土管片建成隧道环。边前进边建环，环环相接，最终形成长距离的隧道，施工既快速又安全。,(2)顶管法施工技术 顶管法是用千斤顶将预制的钢筋混凝土管道分节顶进，并利用最前面的工具头进行挖土的一项地下掘进技术。以往对地下直径较小的管道可采用顶管法施工，目前随着技术进步，直径较大的管道也可以用顶管法施工，甚至可与盾构法媲美。目前国外顶管技术最先进的国家是德国，最高记录为1987年完成的西柏林供热水管管道，内径4.1m、外径5m的钢筋混凝土管道一次顶进l088m，工程管道总长度3607m。,(3)沉管法施工技术 沉管法是在船坞内或大型驳船上先预制钢筋混凝土管段或全钢
21、管段，将其两头密封，然后浮运到指定的水域，再进水沉埋到设计位置固定，建成需要的过江管道或大型水下空间。 (4)冻结法施工技术 冻结法是在含水土层内先钻孔打入钢管，导入循环的液氮，使用边的地层冻结，形成坚硬的冻土壳。它不仅能保证地层稳定，还能起隔水作用，可以进行深基坑的挖土。我国一些煤矿井筒工程中用此法施工较多，已有300多个井用此法完成，最长达500m。近年来，此法已推广到建筑与土木工程中。北京70年代地铁施工中，遇流砂曾用冻结法解决；90年代上海延安东路越江隧道盾构在浦西段出口处，遇有大量城市管网，也采用冻结法保护周边环境及施工安全。但目前该法因为造价高而较少使用。,2.桥梁施工技术 (1)
22、斜拉桥这种形式大桥的主桥分两大部分：桥塔及索拉桥面。桥塔的施工与建筑工程相同，但有的呈斜面，施工有一定困难。在采用斜爬模施工技术后，取得了比较经济和快速的效果。 由于斜拉桥桥面材料有不同的组合，可分为钢、钢与混凝土叠合桥及钢筋混凝土桥。上海杨浦大桥主跨为602m，在叠合桥中跨度为世界第一，而目前世界最长斜拉桥为日本的多多罗桥(桥长890m)和法国的诺曼底桥(桥长856m)。,(2)悬索桥是世界上较早出现的桥型之一，跨度可以达到1km以上，世界上较著名的为美国旧金山大桥，施工方法是先建锚墩与桥塔，再在锚墩与桥塔之间拉上工作索；在工作索下设操作平台，并装上机具，然后安装主索，主索分散安装。钢索安装
23、校正后，即可将分段预制的桥面从船上用钢索吊起固定。 目前世界上最大跨度的该类桥梁是日本明石大桥，主跨为1990m，桥塔高297m，主索直径达1.2m。我国江阴长江大桥主跨1385m，桥塔高200m，主索直径0.9m，钢索169股，每股中有钢丝127根，北锚锭立方体为69m x 51m x 58m。,三、对施工技术发展的看法 (一)对当前施工技术水平的认识 随着经济与建筑业的发展，施工技术在近几十年有了巨大的发展，国内外许多大工程都是靠先进高效的施工技术建造起来的。但是从横向比较，我国的施工技术又大大落后于通讯、机电、汽车、纺织等其他产业的制造技术，其原因如下：,(1)建筑施工至今仍以手工、半机
24、械或机械作业为主体，很少有电脑控制的多机自动作业，劳动效率大大低于其他产业，因而还是一个劳动密集型的产业。 (2)施工技术中的现代高科技含量较低。目前正在快速发展的信息技术是渗透到各个产业的革命性技术，而在施工技术中，运用遥感、通讯、智能和控制这样的信息技术少得可怜，对复合材料技术、微处理技术等还很少研究，更谈不上将这些成果运用到施工技术中去。 (3)专项施工技术的专业化程度低。在全国各地发展极不平衡，已有的技术成果也没有很好的应用。,(二)对我国施工技术下一步发展的看法 以历史的眼光看，施工技术会随着工程规模的扩大及现代科技的发展而发展，但首先应当从不自觉进步到自觉，才能有较快的发展，逐步赶
25、上其他行业，所以，就建筑行业自身而言，必须做到以下几点。 （1）充分利用现有施工技术成果，如推广建设部10项新技术，建立技术总结与工法制度。改变目前存在的大量新技术自生自灭的状况，以充分利用经实践证明的行之有效的新技术成果，进一步扩大技术积累，促进其转化为生产力。,(2)建立与完善专业技术分包公司，使专项技术得到不断优化，精益求精，并与现代新科技相结合。 (3)按照国家有关技术政策，开发新一轮的专项技术，尤其是大型施工企业及国家工程研究中心，应当有适当的科技投入，要针对我国建筑业技术政策总的发展思路，相对集中人力、物力与财力，不断开发新的施工技术。如开发大规模的地下空间逆作法技术、施工机器人技
26、术、复合材料技术、信息自动化，以及地下、水下、高空作业安全技术等。,(4)要做到设计与施工一体化，尤其在特殊结构或特大型结构工程中，设计与施工要紧密结合，共同开发，以期在施工技术上有新的突破。(5)大力发展与运用集合技术，使现代管理与现代施工技术有机地结合起来，创出建筑业技术发展的新模式，最终实现我国建筑业的现代化。,金门大桥,【建筑简况】金门大桥的北端连接北加利福尼亚，南端连接旧金山半岛。当船只驶进旧金山，从甲板上举目远望，首先映入眼帘的就是大桥的巨形钢塔。钢塔耸立在大桥南北两侧，高342米，其中高出水面部分为227米，相当于一座70层高的建筑物。塔的顶端用两根直径各为92.7厘米、重2.4
27、5万吨的钢缆相连，钢缆中点下垂，几乎接近桥身，钢缆和桥身之间用一根根细钢绳连接起来。钢缆两端伸延到岸上锚定于岩石中。大桥桥体凭借桥两侧两根钢缆所产生的巨大拉力高悬在半空之中。钢塔之间的大桥跨度达1280米，为世界所建大桥中罕见的单孔长跨距大吊桥之一。从海面到桥中心部的高度约60米，又宽又高，所以即使涨潮时，大型船只也能畅通无阻。,金门大桥包括从钢塔两端延伸出去的部分，全长达2000米，为此，又分别在两侧修建了两座辅助钢塔，使桥形更加壮观。大桥的桥面宽27.4米，有6条车行道和两条宽敞的人行道。大桥的设计者是工程师约瑟夫斯特劳斯，人们为纪念他对美国作出的贡献，把他的全身铜像安放在桥畔。铜像形象生
28、动，神情自若。 金门大桥于1933年动工，1937年5月竣工，用了4年时间和10万多吨钢材，耗资达3550万美元。整个大桥造型宏伟壮观、朴素无华。桥身呈朱红色，横卧于碧海白浪之上，华灯初放，如巨龙凌空，使旧金山市的夜空景色更加壮丽。,多多罗大桥 多多罗大桥是位于日本濑户内海的斜拉桥，也是现今世界上最长的，连接广岛县的生口岛及爱媛县的大三岛之间。 大桥于1999年5月1日启用，主跨长890米，连引道全长为1480米，四线行车，并设行人及自行车专用通道，属于日本国道317号的一部分。 香港的昂船洲大桥，全长1600米，于2007年启用，它打破多多罗大桥的纪录，成为世界上最长的斜拉桥。,多多罗大桥是
29、本四连络桥项目总长59.4公里中尾道-今治线上的一部分，连接着生口岛和大三岛。1990年，该桥首先确定将设计成聚散形拉索体系桥梁，同时为了避免按悬索桥设计时所需的大型锚墩，最终采用了主跨890m的流线型加劲钢箱梁斜拉桥方案。工程于1992年4月开工，1999年4月建成通车，是目前世界最长的斜拉桥。倒Y字型钢塔上部的狭缝是应景观性和力学性要求特别设计的。加劲梁主要采用流线型钢箱梁结构，受过渡桥墩支承的端部梁则采用了预应力混凝土结构，以平衡主跨重量。主缆采用平行索股法编制而成，其中最粗的由379根直径7mm的钢丝组成，外部有PE热挤套防护。从气动力学性能的角度考虑，特将PE索套表面设计为带坑点的粗糙形状。,
