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关键词:地下结构;抗震设计方法;动力反应特性;对策
Abstract: our most areas are located in areas where earthquakes are, however, so far, our country doesn't specify a complete, perfect the structure of underground seismic design standards. This paper mainly to the underground structure seismic design method on the deep discussion and analysis, and combined with underground structure dynamic response characteristics, and Suggestions on raising the underground structure seismic ability of effective measures.
Keywords: underground structure; Seismic design method; Dynamic response characteristics; countermeasures
中图分类号:TU973+.31 文献标识码:A文章编号:
1前言
近些年,我国国民经济得到了快速发展,同时城市人口的数量也越来越多,再加上,环境污染非常严重,其地面结构已经无法再满足当前的交通与商业需求。所以,为大大减少地面交通量,降低能源危机所产生的诸多影响,我国将建设目标转为了地下。近几十年,除修建城市地铁外,同时在国内各大城市建设了近上千平发米的地下工程,并都得到了合理的利用,解决了地上难以容纳的服务,例如:停车场、地下商场等,上述这些地下工程在环境城市矛盾等方面发挥了巨大作用。然而,我国处于地震带,因此,地震活动较多,其中6级地震防震区面积占总面积的三分之二,超过一半的城市都处于7级地震区,例如:北京、西安、唐山等都位于高强度的地震带。由此看来,在设计地下工程时,应该全面考虑抗震问题。
2地下室的结构优化设计
(1)地下室结构平面设计
在设计高层建筑的地下室时,需要考虑防火、排水、人防、通风、采光等因素。比如设计的地下室长度与规定长度不符时,需要配合结构专业,确定是不是可以用变形缝。设计师也可以靠后浇带或者地上设缝的方式替代地下设缝,因为地下设缝会使得处理防水问题时变得很复杂。荣国很难解决设置后浇带的问题,可以将地下室进行分割,变成一个个小的地下室中间再有管道来连接,在管道相连的地方设置变形缝。另外在结构设计时为了通风和采光的需要,还要设计通风采光井,通风采光井必须合理设计,如果位置不当会地下室丧失整个建筑结构稳定的功能,不能讲地上的风力和地震传到地下及侧面,不符合建筑物深埋的要求。
(2)地下室顶板的结构优化
地下室的顶板是地上整个高层建筑的水平约束支座,要想对地上结构有足够的约束作用,就必须有足够大的刚度。所以,在设计地下室时,对顶板有严格的要求,顶板的厚度要大于等于160mm,这样才能取得足够大的刚度。
(3)地下室外墙的结构设计
第一,荷载。地下室的外墙所能够承受的荷载包括水平荷载,竖直荷载。水平荷载又包括地面荷载和人防等荷载。竖向荷载包括地上部分和地下室的传重和自重。在设计工程中,竖向荷载和风荷载以及由于地震产生的内力一般起不到控制作用。墙体的配筋由竖直墙面的水平荷载产生的弯矩决定。
第二,静止土的压力系数。静止土压力应该通过实验来确定,如果没有条件实验,沙土的压力在0.34到0.45之间,粘性土的压力在0.5到0.7之间。
第三,地下室外墙的配筋。在实际的设计中,外墙的配筋不是根据扶壁柱的尺寸来计算,而是按照双向板来计算。在计算配筋时,对整个高层建筑的外框架的配筋要按照双向板计算,其他的部分按照单向板计算。外墙的扶壁柱竖向荷载很小,内外侧的主筋应该适当加强。计算地下室的外墙是底部为固定的支架,底部的弯矩和侧底部的相等,侧壁抗弯能力必须大于底板的抗弯能力。地下车道是这方面设计的典型。
(4)地下室的抗震设计。抗震设计师地下室设计最常见的问题,如果地下室的设计存在缺陷,就会对对整个高层建筑的抗震性能产生很大的影响。多层建筑中地下室的埋深必须大于地下室上地面总的高度,这样才能不计算层数,总的高度才能够从室外地面开始算。上部分结构的墙柱应该的地下室的墙柱结构相一致。地下室的顶板板面标高有变化的,如果形成错层,超过了梁高的范围,则必须采取适当的措施处理,否侧将影响地下室的设计。地下室的设计规范指出,上部结构的地下室的楼层的顶层,盖应当用梁板的结构。机构计算应向下,直到地下室的楼层或者楼板。
(5)地下室的人防设计。人防有特殊的要求,作为高层建筑,地下室用作人防。普通建筑的人防地下室一般是五六级的等级,与非人防的地下室相比,人防地下室由于增加了辐射和核爆动的要求,在材料的强度、荷载、内力计算以及构造等方面都有特殊的要求。当人防地下室属于主体结构时,人防地板起控制作用的是平时荷载。当人防地下室时纯地下室时,如果地下室仅有一层并且顶部有覆土,起控制作用的一般是战时荷载。如果两层及以上的地下室且顶部有覆土,起控制作用的是平时荷载。
(6)地下室的抗浮和抗渗设计及控制措施。在设计地下室抗渗抗浮时常见的问题有:地下水位没有按照勘测的报告确定,勘测报告没有提供地下水位,斜坡道没有进行抗浮的验算,或者抗浮验算不符合要求等。
抗浮设计时必须依据地下水位及变动幅度,在实际情况下,抗浮设计时仅考虑正常使用的状态,忽视了施工过程还有洪水来临时的情况,这样就因为抗浮不够而造成地下室出现局部破坏。另一个方面,一个大面积的地下室上面往往建有很多高层的底层建筑,地下室形状不规则再加上面积大,且地下室上方的局部往往没有建筑,抗浮设计就存在很大的难度。需要谨慎分析,精细计算然后再做处理。除了抗浮设计,抗渗设计也是一个重点。由于钢筋混凝土的架构通常都存在裂缝,如果到达到抗渗的目的就必须采取一定的措施,比如补偿收缩混凝土、设置膨胀带、加固后浇带以及提升钢筋混凝土的抗拉能力等。在混凝土中掺入一定比例的膨胀剂,一次来抵消混凝土本身的收缩值,当两者的差值大于或者等于混凝土的拉伸极限时,课控制裂缝。混凝土中加入的膨胀剂在早期并不能完全补偿混凝土的收缩,此时应该加固膨胀带实现无缝施工。在采取以上措施时,要考虑混凝土的养护。
(7)优化选型。建筑物的结构设计除了有足够的承受力,还要使结构具有足够抵抗侧力的刚度,使结构产生的侧向移动在合理的规定的范围内。结构选型不单单是结构的问题,它是一个综合的复杂的过程,除了考虑地基的承受能力和结构的安全性,还要考虑成本问题。
(8)地下室保护层和垫层厚度。按照《地下工程防水技术规范》的要求,防水混凝土的底层不能小于C15,厚度不能小于100mm,软土层的厚度不能小于150mm。混凝土防水的结构厚度不能小于250mm,防水工程的迎水面混凝土钢筋保护层厚度不能小于50mm。实践证明,如果结构的厚度小于规范的要求,会经常出现漏水渗水现象。所以,规范在修订以后对相应的数值作了提高,在施工时应当注意,以防因为数值不符合规范而使得工程质量出现问题。
3提高地下结构抗震能力的有效对策
提高地下结构抗震能力具体可以做到以下几点:首先,地下结构必须建立在稳定性较高的地基中,应该避免靠近山体的地段。其次,在地质条件相同的情况下,尽可能要选择埋深大的线路。再次,在施工过程中,尽可能采用暗挖法。最后,地下结构的梁、柱的节点,最好选用弹性节点。
4小结
总体来说,近些年,我国国民经济得到了快速发展,同时城市人口的数量也越来越多,再加上,环境污染非常严重,其地面结构已经无法再满足当前的交通与商业需求,进而我们将目标转为了地下。然而,当前并没有明确的抗震设计规范要求,即使对地下结构的设计有一定的要求,但是,往往存在很多的不足,不利于地震频繁带地下结构建筑的发展。近年来,我国地下结构建设规模越来越大,然而,这些建设又都处于地震设防地段,但是,却缺少规范的地下结构抗震设计标准,这样一来,我们对地下结构抗震设计的研究越来越重要。
参考文献:
[1]梁文锋.浅谈建筑地下室结构设计[J].科技资讯,2008(12).
[2]张剑峰.高层建筑地下室结构设计浅析[J].城市建设,2010(28).
[3]刘凯.建筑工程中地下室结构设计[J].中国科技纵横,2011(10).
关键词:顶管、沉井。
中图分类号:U443.13+1文献标识码: A
1工程概况
宿迁市七堡引水枢纽工程从骆马湖水库引水到西民便河和古黄河,设计引水流量为10m3/s;工程位于江苏省宿迁市宿豫区皂河镇七堡村;其主要功能是调水引流,改善水环境。枢纽由进水口渠道、倒虹吸枢纽、出口箱涵及明渠组成;本文主要介绍倒虹吸枢纽的顶管和沉井。骆马湖至古黄河采用顶管方式穿越中运河和古黄河(以下简称穿河顶管),古黄河至西民便河的陆地也采用顶管(以下简称陆地顶管),为了顶管的施工需要,倒虹吸枢纽沿线设置4座沉井。倒虹吸枢纽由1号沉井、穿河顶管、2号沉井、古黄河引水泵闸、陆地顶管、3号沉井、4号沉井组成。
2.2设计基本资料
2.2.1水文
(1)特征水位
骆马湖水库、西民便河、中运河、古黄河特征水位。特征水位值见表2.2-1。
表2.2-1特征水位表
2.2.2工程地质
2.2.2.1地形地貌
工程区位于徐淮黄泛平原区,地形开阔平坦,水系较为发育,工程场地地势起伏较大,顶管沿线地形呈中间高两头低的特征,地形大致可分为三段。顶管进口段(靠近古黄河)长度约280m,地面高程为24.80~26.50m;顶管中间段长度约2241m,地面高程在26.50~29.00m之间,绝大部分高程在28.00m左右;顶管出口段(靠近西民便河)长度约260m,地面高程在23.00~25.50m,两岸民房比较集中。沿线多为农田,南端有民宅。
2.2.2.2地层岩性
工程区第四系地层广泛分布,厚度较大,根据区域地质资料,本区第四系覆盖层厚度大于80m,就勘探深度范围内所揭示的土层按其成因类型及土的性状自上而下可分为九层,现分层描述如下:
①层:填土。岸上钻孔中该层为以壤土或砂壤土为主的素填土,表层含植物根须;水中钻孔该层为淤泥。
②层:重粉质砂壤土或粉砂(局部粘性大或夹流塑或软塑状壤土),暗黄色或灰色,中密状(局部稍密状),湿,无光泽,干强度低、韧性低,摇振反应迅速。
②-1层:重粉质壤土。黄色、暗黄色或灰色,软塑-可塑状,含铁质粉末,稍有光泽,干强度及韧性中-低,无摇振反应。
③层:重粉质壤土。暗黄色或灰色,软塑-可塑状,稍有光泽,干强度及韧性中-低,无摇振反应。含腐植物。
④层:重粉质砂壤土夹粉砂:暗黄色或灰色,中密-密实状,湿,无光泽,干强度低、韧性低,摇振反应迅速。
⑤层:粉质粘土或壤土(局部夹砂粒)。灰色或暗黄色,可塑状,有光泽,干强度及韧性中-高,无摇振反应,夹铁锰结核,偶含腐植物及螺壳。
⑥层:粉砂或细砂(局部夹砂壤土):黄色或灰色,中密状,湿,主要成份以石英、长石为主,有水平向层理。
⑦层:粉质粘土。褐黄色(局部为灰色),硬塑状,有光泽,干强度及韧性高,无摇振反应,夹铁锰结核,混较多礓结石。
⑧层:细砂或粉砂(局部夹中粗砂)。黄色,密实状,湿,以石英、长石为主,无明显层理,混礓结石。
⑧-1层:粘土。褐黄色,硬塑状,有光泽,干强度及韧性高,无摇振反应,夹铁锰结核。
⑨层:粘土。褐黄色,硬塑状,有光泽,干强度及韧性高,无摇振反应,夹铁锰结核,混较多礓结石。钻孔未揭穿此层。
工程场地各建筑物段土层分布情况参见工程地质剖面图。
2.2.2.3地震及评价
本区历史上曾发生过8级以上的特大地震,是我国强烈地震带之一,地震活动的强度和频度较高。根据《中国地震动参数区划图》GB18306-2001,场地区地震动峰值加速度为0.30g,相应地震基本烈度为Ⅷ度。
据《水利水电工程地质勘察规范》(GB50487-2008)附录P中的有关规定,判别勘察深度内②层、④层重粉质砂壤土为可液化土层,⑥层粉砂、⑧层细砂均为不液化土层。
2.3工程布置及建筑物
2.3.1工程级别和设计标准
宿迁市七堡引水枢纽由进水口渠道、倒虹吸枢纽、出口明渠组成。倒虹吸枢纽由1号沉井及进水闸、穿河顶管、2号沉井、古黄河引水泵闸、陆地顶管、3号沉井、4号沉井组成。根据《防洪标准》、《水利水电工程等级划分及洪水标准》、《堤防工程设计规范》,确定本工程穿堤建筑物(包括1号沉井、穿河顶管、2号沉井、古黄河引水泵闸及箱涵)级别为2级,其他建筑物(进水口渠道、陆地顶管、3号沉井、4号沉井、出口明渠)为3级。
拟建场地区的地震动峰值加速度值为0.30g,相应的地震基本烈度为Ⅷ度。根据《水工建筑物抗震设计规范》,本工程倒虹吸建筑物按抗震设计烈度为8度进行抗震设计计算;根据《堤防工程设计规范》的规定,本工程进水口渠道、出口明渠堤防可不进行抗震设计。
2.3.2 工程布置及建筑物
2.3.2.1工程布置
进水口渠道底宽18.50m,底高程20.33m,两侧边坡1:3。
倒虹吸枢纽包括穿河顶管、古黄河引水泵闸和陆地顶管及4个沉井。倒虹吸枢纽各建筑物中心线沿引水线路中心线呈直线布置,自北向南依次布置1号沉井及进水闸、穿河顶管、2号沉井、陆地顶管、3号沉井、陆地顶管、4号沉井,总长为3240.80m。1号沉井及进水闸布置在骆马湖水库堤防以北的骆马湖水库之中,穿河顶管穿越中运河和古黄河,2号沉井布置在古黄河以南的农田内,3号沉井布置在古黄河至西民便河中部,4号沉井布置在牛角塘附近。
2.3.2.2 主要建筑物设计
(1)1号沉井布置
依据顶管施工需要,1号沉井底部净长7.00m、净宽7.5m,采用钢筋混凝土矩形沉井结构,布置在骆马湖水库堤防以北35m处。1号沉井既作为倒虹吸的引水进口竖井,又作为钢筋混凝土顶管的接收井。沉井外形轮廓尺寸长9.80m,宽10.30,沉井顶高程27.70m,沉井底面高程1.30m,刃脚底高程-2.30m。沉井高度达30.00m,壁厚尺寸需要分段设计,沉井分上、中、下三部分,上部沉井高程15.00~27.70m段井壁厚度为1.00m;中部沉井高程7.50~15.00m段井壁厚度为1.20m;下部沉井高程-1.10~7.50m段井壁厚度为1.40m;刃脚在高程-2.30~-1.10m,厚度为0.40~1.40m。沉井下沉采用不排水下沉方式施工,底板钢筋混凝土厚度1.40m,其下封底混凝土厚度为1.20m。靠近骆马湖水库堤防侧在中心高程4.05m处设置顶管圆形接收孔,孔直径为4.56m。
(2)穿河顶管
穿河顶管布置在骆马湖至古黄河段,以顶管方式穿越中运河和古黄河。采用钢筋混凝土圆形管,根据布置,顶管中心线高程为4.05m,长度615m,内径3.50m,考虑到顶管在施工期和检修期会承受约20m深地下水压力及最高25.5m的土压力,顶管壁厚0.33m,则外径为4.16m。
为穿河顶管进、出洞口的防渗需要,在顶进洞口及接收洞口设置联排φ700mm的高压旋喷桩,处理范围为长10m、宽4.2m、高12m。
(3)2号沉井
依据穿河顶管施工需要,2号沉井底部净长9.20m、净宽7.50m,采用钢筋混凝土矩形沉井结构,布置在古黄河堤防以南的农田内。沉井既作为倒虹吸枢纽穿河顶管的引水出口竖井,又作为穿河顶管的顶进工作井,同时也是陆地顶管的接收井。沉井外形轮廓尺寸长12.40m、宽10.70,沉井顶高程26.50m,沉井底面高程1.30m,沉井刃脚底高程-2.70m。沉井高度达29.20m,井壁厚度需要分段设计,沉井分上部、中部、下部三部分,上部沉井高程17.20~26.50m段井壁厚度为1.00m;中部沉井高程7.50~17.20m段井壁厚度为1.40m;下部沉井高程-1.27~7.50m段井壁厚度为1.60m;刃脚在高程-1.27~-2.70m,厚度为0.40~1.60m。沉井下沉采用不排水下沉方式施工,底板钢筋混凝土厚度1.40m,其下封底混凝土厚度为2.60m。北侧中心高程4.05m,设置顶管圆形顶进孔,孔直径为4.36m。南侧中心高程13.80m,设置顶管圆形接收孔,孔直径为4.62m。
(4)陆地顶管
从古黄河至西民便河的陆地顶管长度为2580m,在陆地顶管中部设置一个工作井,即3号沉井。2号沉井至3号沉井之间的陆地顶管长度为1280m,3号沉井至4号沉井之间的陆地顶管长度为1300m,顶管中心线高程为13.80m,内径3.50m,考虑到顶管在施工期和检修期会承受约13m深地下水压力及最高约15m的土压力,顶管壁厚0.33m,则外径为4.16m。
(6)3号沉井
依据顶管施工需要,3号沉井底部净长9.20m,净宽7.5m,采用钢筋混凝土矩形沉井结构,布置在古黄河至西民便河中部。3号沉井既是陆地顶管的顶进工作井,又作为陆地顶管的接收井。沉井外形轮廓尺寸长12.00m、宽10.30,沉井顶高程28.50m,沉井底面高程11.10m,刃脚底高程7.80m。沉井高度达20.7m,壁厚尺寸需要分段设计,沉井分上、下两部分,上部沉井高程20.50m~28.50m段井壁厚度为1.00m;下部沉井高程8.99m~20.5m段井壁厚度为1.40m;刃脚在高程7.80m~8.99m,厚度为0.40~1.40m。沉井下沉采用不排水下沉方式施工,底板钢筋混凝土厚度1.20m,封底混凝土厚度2.30m。北侧中心高程13.80m设置顶管圆形顶进孔,孔直径为4.36m; 南侧中心高程13.80m设置顶管圆形接收孔,孔直径为4.62m。
(7) 4号沉井
依据陆地顶管施工需要,4号沉井底部净长9.20m,净宽7.5m,采用钢筋混凝土矩形沉井结构,布置在牛角塘附近。4号沉井是陆地顶管的顶进工作井。沉井外形轮廓尺寸长11.60m,宽9.90m,沉井顶高程25.50m,沉井底面高程11.10m,刃脚底高程8.40m。沉井高度为17.10m,井壁厚度需要分段确定,高程17.00~25.50井壁厚度为1.00m;高程9.35~17.00井壁厚度为1.20m,刃脚在高程,8.40m~9.35m,厚度为0.40~1.20m。考虑到4号沉井高度不大,为了增加顶进工作井的顶力,在沉井后背土体采用高压旋喷桩加固土体;本工程采用直径为0.70m的单头高压旋喷桩,桩长12.00m,置换率约30%,水泥参入量暂定为15%。高压旋喷桩范围为整个沉井9.90m宽、长度为10m。
沉井底部为⑥层粉砂,如采用排水下沉,容易发现流沙,并引起该沉井附近民房因地基排水下沉而开裂,选择不排水下沉施工,水下封底混凝土厚度2.00m、底板钢筋混凝土厚度1.00m。北侧中心高程13.80m处设置顶管圆形顶进孔,孔直径为4.36m;南侧底高程17.83m处设置矩形出水孔两孔,孔高2.00m、孔宽2.50m。
为了陆地顶管的检修需要,在4号沉井内设置检修门槽,检修门净宽2.50m,闸底板顶高程17.83m,闸顶高程23.50m,闸底板采用长度为2.00m的悬臂式底板、厚度为1.00m~1.50m,闸墩厚1.05m。
3顶管与沉井设计计算
3.1顶管设计计算
穿河顶管要求顶管上部覆土厚度应不小于顶管外径的两倍,并对施工期的顶管进行抗浮安全性计算,抗浮稳定安全系数应大于1.10。顶管上作用的土压力按《给水排水工程顶管技术规程》(CECS246-2008)有关公式进行计算;水压力按当地地下水位进行考虑。计算工况包括施工期(空管)、运行期(满管)的受力计算对管道进行结构内力计算;按偏心受压构件进行顶管的配筋分析。考虑到顶管受到比较大的顶力,要求顶管混凝土标号不低于C50,按顶管规程计算顶管本身的最大允许顶力。
3.2沉井设计计算
根据《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》(CECS137-2002)的有关规定,沉井的稳定计算主要包括:下沉、下沉稳定性及抗浮验算,必要时尚应进行沉井结构的抗滑、抗倾稳定计算。沉井的结构计算,沿水平方向不同高程截取相应的断面,按闭合框架进行钢筋混凝土沉井的内力分析得出轴力、弯矩、剪力,再按偏心受压构件进行沉井的配筋计算,对沉井的刃角也要进行结构计算;对于工作井的底板按三边简支和顶力作用边为固端进行计算,对于接受井的底板按四边简支进行计算。沉井的顶力作用边为了承受较大的顶力,要求沉井上设置插筋与底板钢筋焊接,使底板与沉井顶力边形成固端。通过沉井的稳定计算、沉井壁的抗剪计算结果,取小值作为顶管施工中沉井允许最大顶力。
关键词:土建工程;施工技术;创新途径
我国目前在土建施工问题上存在很多缺陷,不能够满足国家要求的质量水平,很多工程事故频发,给人民的生命财产安全造成了巨大的威胁。土建工程引发的环境问题也是不容忽视的,希望本研究提供的措施能够使土建工程的施工问题得到解决,强化土建工程技术创新。
一、土建工程项目施工技术存在的主要问题
1、混凝土施工技术
在土建工程项目施工中,混凝土施工是较为重要的环节之一,一旦混凝土施工质量出现问题势必会导致工程整体质量问题,可见,混凝土施工在土建工程项目中的重要性。现有的混凝土施工技术一般都先准备浇筑设备、混凝土运输工具、振捣机械等,然后按照预先制定的施工组织方案来进行施工。然而,在混凝土施工中,却常常出现裂缝,这严重影响了工程整体质量,想要进一步防止混凝土裂缝的产生,就必须设计好混凝土的配合比,并采取合理的施工工艺。
2、防水工程施工技术
为了防止渗漏水影响工程项目的整体质量,一般都会采取相应的防水技术来进行防水工程施工。但由于目前的防水技术有很多不足之处,加之防水材料的质量也不过关,从而使得施工质量问题频发,这直接影响了整个土建工程的质量,也给工程投入使用后带来了很多问题。为此,必须在防水工程施工中,采用新型的防水材料和防水工艺,以此来确保防水质量,避免渗漏的问题发生。
3、钢筋工程施工技术
在土建工程项目建设中,安全事故的发生几率不断增大,导致这一问题的根本原因是钢筋连接及焊接的质量不过关,大量工程中内部钢筋的连接都没有达到相关标准的要求,钢筋连接的施工技术直接影响着钢筋的整体连接质量,而想要有效地确保钢筋工程的质量,就必须采取行之有效的施工技术,只有这样,才能确保工程的安全性,进而避免安全事故的发生。
二、土建工程项目施工技术的创新措施
1.加强混凝土裂缝的控制
合理、科学的设计混凝土的配合比通常情况下,在混合混凝土材料的时候,一定要确保混凝土自身特性的发挥。在满足设计要求的基础上,尽量减少单位混凝土的用水量,并且对砂率、水灰比以及坍落度等方面进行有效的控制。同时,在混凝土中加入适当的高粉煤灰,严格按照相关设计准则与标准进行配制。这样才可以确保生产出来的混凝土质量满足设计要求,具有高强度、高抗裂性、低热度的特点。加强对混凝土施工过程的控制首先,进行混凝土的二次振捣是防治混凝土裂缝的有效措施。一般情况下,机械振捣产生的收缩要比手工振捣小,振捣的时间也是由机械性能决定。可以有效的消除钢筋以及粗骨料之下的水膜,减小收缩量。其次,采取二次抹压技术可以有效消除干缩、塑性收缩等导致的混凝土裂缝。此种裂缝的产生主要是由于混凝土表面失水,发生在加水到混凝土初凝的过程中,可以采取多次提浆、抹平的操作予以消除,利用机械抹光机展开抹压操作,在一定程度上增强了混凝土表面的强度与平整度。最后,有效的控制混凝土内外之间的温度差异、表面与外界环境之间的温度差异,避免混凝土表面出现急剧冷却现象。加强施工养护,在进行混凝土振捣施工的时候,一定要确保其振捣的密实程度达到设计标准。并且在完成相应的拆模操作之后一定要展开相应的养护工作,比如铺草、洒水等。在工程施工过程中,新浇筑混凝土非常容易受到外界干扰而出现损伤,要对其展开相应的养护。
2.加强工程防渗透、防水处理
外墙浇筑,地下室的墙体需进行分层浇筑,各层的浇筑时间要确保在水泥的初凝时间内。为了确保钢筋保护层,钢筋应该按照设计的相应要求相应的设置高标号的砂浆垫块。在混凝土初凝后,为了进一步预防外墙混凝土由于温差和干缩形成裂缝,要在墙顶加草袋进行养护,可在养护两周后拆除模板。底板浇筑,混凝土底板厚度尺寸、土量大,在浇筑过程中容易出现施工缝,所以应该对底板一端的两侧同时进行浇筑。应该严格控制好浇筑的间隔时间,不得超过水泥的初凝时间。采用二次振捣以降低面层的混凝土收缩量,在振捣工序过后,对底板的表面应进行抹实、找平、压光。在初凝后,应进行不少于两周的养护。为了防止混凝土因温差和干缩出现裂缝,在拆模时要确保混凝土表面温度与外界温度相差不超过15℃。
3.施工缝处理技术
施工缝是防水的一个重要薄弱点,我也将其称为冷接缝。如果没有处理好施工缝,那么不仅会对结构的耐久性和强度造成影响,同时还会导致混凝土漏水和裂缝问题,对工程的正常使用有着非常不利的影响。所以必须连续对混凝土底板进行浇筑,确保没有施工缝留置。一般情况下,地下室外墙只允许水平施工缝留置,位置应该在高于底板20cm的外墙上。在对施工缝进行浇筑时,应该先将接缝刷毛,扫刷干净,清除浮浆,冲洗湿润。之后,在表面涂刷混凝土处理剂或铺设3―5cm厚1:1水泥浆。然后及时浇筑,并进行振捣。如果在施工过程之中必须要留置垂直施工缝,那么应该将垂直施工缝留置在后浇带或者变形缝位置。
4.新型结构振动控制技术
结构振动控制技术属于结构动力学中的一个新兴分支,其现已被广泛应用于各个领域当中,而土建工程施工的应用仅仅是诸多应用领域中的一个。该技术主要是通过在建筑结构上附加人造控制装置来减轻建筑自身的结构振动,进而达到提高建筑的抗风压和抗震性等目的。为此,该技术在高层建筑中的应用较为广泛。
5.新型抗震技术
虽然我国地大物博、幅员辽阔,但是这也给土建施工增添了一定的难度,究其根本原因是土建工程施工中常常会遇到一些地震频发地带,这就需要应用一些先进的抗震技术来确保建筑结构的整体安全性和稳定性,抗震技术的研究也是土建工程施工技术创新的一个主要方向。在地震高发的区域上进行土建施工时,可以采用复杂结构抗震设计,这样便可以将抗震、隔震与消能这三个结构有机地结合到一起,进而达到降低建筑结构自振周期增强抗扭性能、提升结构安全性的目的。
6、新型高分子材料
1)高性能混凝土技术。该技术在土建工程项目施工的应用进一步改善了混凝土自身的性质,显著提升了建筑的整体坚固性,其抗震性能也随获得有效提升。目前该技术已经在高层建筑以及大跨度建筑结构的施工当中获得了非常广泛的应用,高性能混凝土较为常见的种类包括聚合物混凝土、浸渍高分子混凝土、高性能混凝土、碳纤维复合型混凝土等等。
2)土工复合物。这种材料最主要的作用是能够对土体起到保护的作用,并且还可以进一步提高土体自身的强度和改善土体的特性,通过该材料的应用能够明显改善土体的排水性能和承载能力,该材料现已在大量土建工程施工中获得广泛应用。
3)高分子化学灌浆材料。这是一项最近年里新兴的技术,其在土建工程施工中的应用时间相对较短,然而由于这种材料在化学性能方面具有显著的优势,故此其对建筑物尤其是水利工程建筑的加固和防渗漏都有着良好的效果。目前,较为常见的灌浆材料主要包括环氧树脂类、聚氨酯类和甲基丙烯酸酯类等。
结语
随着建筑行业的发展,新工艺、新材料的运用,土建工程施工技术就越来越复杂,土建工程施工技术也在不断创新。因此,我们就要加大对土建工程施工技术的管理,把土建工程建设做得更好。
参考文献
一、关于可靠度设计理论可靠度理论是分析结构安全性的一种有效手段。
我国已颁布统一标准,要求结构设计规范按可靠度理论设计。70年代的我国混凝土结构、木结构和钢结构设计规范分别采用不同的设计方法体系,在安全度的表达形式上互不相同,给设计或教学都造成不便,80年代用可靠度理论率先加以统一。但是,对规范采用可靠度理论,以及这一理论能否将各种结构的安全度都统一在同一体系中,专家们持不同意见:
1、认为我国规范采用了先进的可靠度理论,用失效概率度量结构的可靠性,通过将抗力和作用效应相互独立。将随机过程化为随机变量并以经验为校准点,成功地将这一理论用于建筑结构设计规范中,这是我国规范先进性的一种表现。工程设计采用可靠度理论为国际标准组织(ISO)所提倡,是国际上大势所趋;多次国际安全度会议也倾向于采纳ISO提出的在设计规范中采用可靠度理论的原则。可靠度理论一样重视经验,可靠度取值用校准法确定。
2、认为可靠度理论是分析和度量结构安全性的一种先进手段,但在应用上还有其局限性,理论本身也有一些方面未能突破,比如结构可靠度分析的三个约束条件:将抗力与作用效应分离,将随机过程变为随机变量,以及将截面承载力的安全指标β作为结构的可靠指标,随着认识的发展都值得质疑。用概率可靠度理论需要进行大量数据统计,但不论荷载统计或抗力统计都还存在一些问题,规范安全度还需考虑将来可能出现的荷载变化。概率可靠度理论会有意或无意地简化、忽略本应考虑但又无法用这一理论处理的因素,如一定程度的人为失误以及社会。经济因素等。可靠度理论强调三个正常,即正常设计。正常施工和正常使用,但正常和不正常有时不易界定。匆忙地将可靠度理论推广于各种规范,会带来一些不必要麻烦,比如地基基础规范中,地基承载力强度的设计值竟比标准值还高,抗震设计规范中不得不引入调整系数。又如地下结构的荷载与其作用效应高度耦合,其不确定性远大于荷载本身的不确定性、结构构件尺寸的不确定性。以及材料强度不确定性的总和,而前者又难以估计,这时勉强采用可靠度设计往往徒有形式而无实效。有的专家指出,水工结构的大坝设计目前只有苏联用可靠度理论,其它国家都用安全系数k大坝在不同工作条件下的温度。渗透压力很难用统计确定,影响坝基稳定的地基软弱夹层及其分布也很难凭少数钻孔取样确定其统计特性,所以用可靠度理论估计不了坝体的安全度。将可靠度理论用于铁路工程结构规范要确定火车的荷载谱,现在花了很大力气已取得上万条荷载谱,统计出了50年最大可能荷载,可是今后铁路上的火车荷载及其变化,更多地由铁路部门指令所确定,与那些统计多不相关。
3、认为分项多安全系数设计方法要比可靠度方法更为灵活实用。在确定安全系数时,同样可以利用可靠度理论一起作分析,最后选定合适的系数值。鉴于现行建筑结构设计规范已经采用了可靠度理论,不足之处可继续改进,而其设计公式的表达形式又与分项多安全系数基本相似,所以也不必再回到老路上去。现行可靠度设计规范中的分项系数,其含义可以模糊些,考虑更多的经验因素,这在可靠度理论中也是说得过去的。规范采用可靠度理论应采取实事求是的态度,能用的尽量用,尚不成熟的将来再用,不宜用行政手段一刀切去追求“统一”。
4、认为可靠度理论是美国专家于40年代最早提出的,这方面的研究工作和成果也远远超过我们,可是到现在为止,他们大部分的重要规范都还没有用可靠度方法。在西方,主张可靠度理论用于规范的主要是可靠度理论家们的观点,搞工程实践的人多持反对或怀疑态度。所请国际标准《结构可靠性总原则》,主要也是一些理论工作者提出的、是参考性的,并无约束力。前不久,曾长期担任过美国混凝上设计规范ACI-318委员会主席的国际著名学者Siess教授,就在《Concretelnternational》杂志上谈了为什么不用可靠度设计理论的见解。可靠度理论是否己完善到可以用于规范的程度,这个问题在国际上是有争论的。确定工程的安全度在一定程度上需以概率和统计为基础,但更多的须依靠经验、工程判断及综合考虑。所以在可靠度用于规范这一点上,我们大可不必去争天下先。建筑结构设计规范还是用安全系数方法好,对于工程设计人员来说用分项安全系数表达安全度要比可靠指标β更直观。更明白。可靠指标虽然有一个相应的失效概率,可是这个所谓的失效概率其实也不是真实的,但在一定程度上可用于相对比较。
二、提高建筑结构设计安全度的若干意见
1、当前的建筑物安全事故,与结构设计安全度无关
50年代的结构设计方法,与现在近似,当时所用的混凝土强度很低,只有110~140号,比现在的C15还低。50年代初期施工手段也很落后,混凝土用体积配合比,人工搅拌,没有振捣器……而当时施工发生安全事故的较少。有一些建筑物,如王府井百货大楼、北京饭店等,使用至今已逾45年,而且经过了唐山地震影响的考验。因此可以说,现在的安全事故,与结构设计安全度是没有连带关系的。
2、结构设计,仍宜提倡节约
关于节约钢材的问题。作为一个结构设计工程师,重要职责之一,就是以较少的材料去完成建筑物各种功能的要求。如果将构件截面任意加大,材料用量任意增多,这个工作,建筑师也能做。
在发达国家,节约材料也是工程师所追求的。1998年美国《商业周刊》登载由美国建筑师学会(AIA)举办的最佳建筑设计竞赛,"节省材料"是该次竞赛的主题之一。纽约时报新印刷厂的设计,因采用规则的矩形平面和常规材料,节约五千万美元而获奖:又如香港中国银行(贝聿铭设计)因其结构方案布置得当,比同样高度的其他结构大量节约钢材,所以若干个杂志上都发表文章加以表扬。
3、我国规范中的构造规定,并非都比别国低
我国规范规定的是最低用钢量,设计者一般根据结构重要性,予以适当提高,所以下能以此来判定我们在工程中的材料用量,更不能以我们的最低值来与人家比。我国规范规定的柱子最小含钢量力0.4%,是不考虑抗地震时的数量,我们大多数城市设计时都考虑抗震,高层建筑更是都要考虑,这时柱子的最小含钢量就是0.5%~1.0%.而且设计单位在设计高层建筑的柱子时,用钢量常比规范要求的还大,因此与国外相比,实际用钢量并不太小。
我们有些构造要求,已与国外持平,如剪力墙的最小配筋率为0.25%,与美国相同。至于墙的暗柱配筋量,在许多方面已是世界领先。
我国规范对于梁受压钢筋的配筋率,有明确规定。且数值与美国基本相等,并非"无此规定"。至于受拉钢筋的最小配筋率,有设计经验的人都知道,在一般梁板构件中,此值并不起作用,有影响的是在类似基础厚板一类构件中。这种构件中,我国规范与国外规范相比,在某些情况下配筋更多。因为如美国或新西兰规范,对于控制最小配筋量还有一些放松要求的措施,可使配筋减少,所以在一定情况下,配筋可以比我们更少。因此也不能一概而论,说我国的构造配筋比国外如何的少。
4、规范要根据国家政策而定