现代建筑施工及安全技术研讲义新.pdf

1 现代建筑施工及安全技术现代建筑施工及安全技术 第一部分第一部分 绪论绪论 1．现代建筑的系统组成：．现代建筑的系统组成： 现代建筑由于要求的使用功能越来越多， 一栋建筑往往由能发挥不同功能的各个系统组成，主要系统有： 建筑、结构、给水、排水、普通消防、自动消防、电气、消防报警与控制、通信、电视、网络、监控、智能化控制等系统组成 2．现代建筑的施工特点：．现代建筑的施工特点： 多工种、多专业的配合施工； 施工过程复杂，技术要求高； 新工艺、新技术的应用 现代建筑主要指高层建筑、大跨度建筑、大型综合建筑、特种建筑高层建筑、大跨度建筑、大型综合建筑、特种建筑等 高层建筑的定义： 一类高层建筑 9—16 层 最高到 50m； 二类高层建筑 17—25 层 最高到 75m； 三类高层建筑 26—40 层 最高到 100m； 超高层建筑 40 层以上 高度 100m 以上 3．安全技术．安全技术 生产活动必须处理好两个关系：人与人的社会组织关系 人与自然界的关系 前者是研究立法、监察、组织、管理等，属于社会科学的范畴；后者是研究改善劳动条件、防止自然和物理现象的危害所必须的基础科学和应用科学，属于自然科学的范畴。

两者构成了保护人的政策性和技术性的综合性科学 这门科学有三个分支：劳动保护管理、安全技术、工业卫生，称为劳动保护工作的三要素 安全技术是劳动保护的一个组成部分，研究生产技术中的安全问题 2 为控制或消除生产劳动过程中的危险因素，防止发生人身伤亡事故而研究与应用的技术就是安全技术 安全技术的范围 包括物理、化学、机械等因素促成的急性人身伤亡事故，以及分析其危害性、规律性、可预防性和预防对策 伤亡事故发生的原因： 某些作业环境存在对工人的安全健康不利的因素； 工具和机器设备的不够完善； 工艺过程、劳动组织和操作方法存在着缺点； 工人的心理或生理状态； 工人和技术管理人员的技术素质； 自然灾害及其他难以预料的特殊事件 本课程将结合现代建筑的施工，就深基础工程、高性能混凝土工程、预应力混凝本课程将结合现代建筑的施工，就深基础工程、高性能混凝土工程、预应力混凝土工程、现代建筑施工技术、安全技术等五个方面进行探讨土工程、现代建筑施工技术、安全技术等五个方面进行探讨 3 第二部分第二部分 深基础工程的施工深基础工程的施工 深基础工程的施工特点：土方量大、深度大、需降水、土壁需支护 深层搅拌水泥土桩 水泥土墙式 高压旋喷桩 钢板桩 板桩式 钢筋混凝土板桩 型钢横挡板 钢管桩、预制钢筋混凝土桩 排桩式 钻孔灌注桩 支护结构体系 排桩与板墙式 挖孔灌注桩 现浇地下连续墙 板墙式 预制装配式地下连续墙 劲性水泥土搅拌桩法 组合式 高应力区加筋水泥土墙 土钉墙 边坡稳定式 喷锚支护 逆筑式 图 2—1 支护结构的各种形式 一、 简单介绍以上各种支护形式 二、 重点讲述以下内容： 现浇地下连续墙的施工方法 土钉墙的施工方法 喷锚支护的施工方法 4 ●地下连续墙施工●地下连续墙施工 地下连续墙施工工艺，即在工程开挖土方之前，先在地面 1～1.5m 深度修筑导墙，用特制的挖槽机械在特制泥浆 （比重 1.1～1.25） 护壁的情况下， 每次开挖一定长度 （5～7m）的沟槽；在开挖过程中，泥浆通过循环泵在槽与泥浆池间不断循环，作业面切下的土随循环泥浆的流动被带出。

按泥浆的循环方向分，有正循环和反循环两种，正循环是用固定于钻头上的钢管将泥浆送至作业面，槽内泥浆注满后自然流出，但正循环的清孔效果差，适用于粘性土；反循环时，泥浆从槽上部注入，通过固定于钻头上的钢管从槽底部抽出泥浆，反循环的清孔效果较好，可用于各种土层 沟槽开挖好后，在沟槽的两侧吊入接头钢管（管外径和沟槽宽度相等） ，然后将在地面上绑扎好的钢筋骨架用起重机吊入充满泥浆的沟槽内； 通过导管向沟槽内从底部开始浇筑混凝土，浇筑速度一般在 30～35m3/h，泥浆水随着混凝土的浇筑逐渐被置换出来，待浇筑至设计标高后，一个单元槽段的施工即告完成；浇筑混凝土过程中，应保持连续浇筑，若有特殊情况停顿时，停顿时间一般应控制在 15min 内，最长不得超过 30min，一个槽段应在 4～6h 内浇筑完毕； 在 8 小时内抽出接头钢管； 图 2-2 地下连续墙施工作业段示意图 当已浇筑的混凝土强度养护达到 1.2N/mm2后，可进行下一槽段的开挖 ●逆筑法施工●逆筑法施工 逆筑法施工的顺序与传统的施工顺序相反， 其工艺原理是先沿建筑物周围施工地下连续墙，在建筑物内部按柱网轴线施工少量中间支承柱（支承柱的基础底板以下部分多采用灌注桩形式） ，然后进行地下首层的梁、板、楼面混凝土结构施工。

顶板和柱达槽内已浇筑 的混凝土 接头钢管 5 到要求的强度后，进行顶板下土方的挖土作业，挖至地下负一层的底板时，进行该层板的配筋和混凝土浇筑，地上结构和地下结构的施工是同时进行的待地下室大底板完成后，再进行复合柱、复合墙的施工，但在浇筑地下室大底板之前，地面以上结构的施工层数要经过验算确定 （1）浇筑地下连续墙 （2）浇筑结构柱 （3）浇筑一层板 （4）挖负一层土、浇筑负一层板 （5）挖负二层土、浇筑负二层板 （6）挖负三层土、浇筑底板 图 2-3 逆筑法施工工艺流程图 6 ●劲性水泥土搅拌桩法●劲性水泥土搅拌桩法 劲性水泥土搅拌桩法是以三轴型或多轴型全断面搅拌的钻掘搅拌机在地面设计位置向一定深度进行钻掘，同时在钻头处喷出水泥固化剂（水泥掺入比较高）与地基土进行原位强制拌合（水泥浆的 70%～80%在下钻时喷入，余下的 20%～30%在钻头上行时喷入） ，各施工单元间采取搭接施工，然后在水泥土混合体未硬结之前插入 H 型钢等加劲材料，待水泥土硬化后，便形成一道有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的壁状挡墙。

H 型钢要求平直，在型钢表面涂上隔离剂，基础施工完成后，由拔桩机将型钢拔出回收 ●喷锚支护的施工方法●喷锚支护的施工方法 喷锚支护原理 滑移线族 优势滑移线 图 2-4 喷锚支护及滑移线 采用具有足够‘缝合强度’的锚杆逐次超前‘缝合’优势滑移控制面 锚杆分锚固段和自由段，锚固段位于滑移线以外的稳固土体中，与土钉墙相比，锚杆的长度大，间距大，土钉在全长灌浆而锚杆只在前端的锚固段灌浆 土钉不适用于流砂、淤泥、饱和软弱土层等粘结力低的土层介质，而喷锚支护在此类土中有较好的适应性 喷锚支护的特点 造价低、工期短、占地少、机械设备简单、支护及时快速、安全稳定性好等优点，经济效果显著 喷锚支护的最大垂直坑深，目前已达 18m，在淤泥土中 10m喷锚支护要求地下水坑底 滑移线 锚杆 注浆部分（锚固段） 预应力锚固件 喷射混凝土层 7 位低于坑底 1m 左右，地下水位高时，应先降水，再开挖土方 图 2-5 喷锚支护施工流程图 锚杆的张拉， 是在灌浆养护 7～8 天后， 锚固段强度大于 15MPa 并达到设计强度等级的 75%以上后张拉控制应力不应超过杆体强度标准值的 0.75 倍，张拉后 3～5 天，由于钢材的应力松弛、支护结构的变形、土层的蠕变等，均会使预应力因损失而降低，应再张拉补足预应力。

锚杆张拉完毕后，应进行基本试验和验收试验 基本试验，也称为极限抗拔力试验，灌浆达 70%以上强度后才能做，试验的锚杆数量不少于 3 根，采用循环加、卸载法最大的试验荷载不宜超过锚赶承载力标准值的 0.9 倍 验收试验，方法与抗拔力试验相同，但最大试验荷载只取到锚赶轴向受拉承载力设计值，试验数量为锚赶总数的 5%，且不得少于 3 根 ●土钉墙的设计与施工●土钉墙的设计与施工 按设计要求开挖工作面，修整边坡，埋设喷射混凝土厚度控制标志 喷射第一层混凝土 钻孔、安设锚杆、灌浆 绑扎钢筋网 张拉与锁定锚杆 喷射第二层混凝土 设置坡顶和坡底的排水系统 8 1. 土钉墙的特点和适用范围 土钉墙是采用土钉加固的基坑侧壁土体与护面等组成的结构它是将拉筋插入土体内部全长度与土体粘结，并在坡面上喷射混凝土，从而形成加筋土体加固区带，用以提高整个原位土体的强度并限制其位移，增强基坑边坡土体的自身稳定性，土钉墙适用于开挖支护和天然边坡加固，是一项实用的原位岩土加固技术 土钉墙的类型，按施工方法的不同，可分为钻孔注浆型土钉、打入型土钉和射入型土钉墙钻孔注浆型土钉墙在我国目前应用最广，可用于永久性或临时性的支护工程中，它的施工方法和原理为： 基坑开挖后，首先在基坑面上钻直径为 70-120mm 的一定深度的横孔，然后插入钢筋，再以压力注浆填充钻孔孔洞，从而形成与周围土体密切粘合的土钉，最后在基坑坡面上设置与土钉端部联结的构件，并用喷射混凝土组成土钉墙面层结构，成为一道临时自稳土层、土钉和喷射混凝土面层的组合墙，形成基坑的稳定侧墙体系。

土钉墙具有以下特点： （1） 安全可靠 当基坑边坡直立高度超过临界高度，或坡顶有较大荷载以及环境因素的改变等，都会引起基坑边坡失稳，这是由于土体自身的抗剪强度较低、抗拉强度很小的缘故而土钉墙由于在土体内增设了一定长度与分布密度的锚固体，使之与土体牢固结合并共同工作，从而弥补了土体自身强度的不足土钉在其加固的复合土体中的这种“箍束骨架”作用，大大提高了土坡的整体刚度与稳定性土钉墙的另一优势是它还可增强土体破坏的延性，改变基坑边坡破坏时突然塌方的性质土钉墙属于主动制约机制的支挡体系，它在超载作用下的变形特征，表现为持续的渐进性破坏，即使在土体内已出现局部剪切面和张拉裂缝，并随着超载的增加而扩展，但仍可持续很长时间而不发生整体塌方，表明其仍具有一定的强度，从而为土体的加固、排除险情提供了充裕的时间，并使相应的加固方法简单易行 土钉墙是先开挖后支护，分层分段施工，具有土钉墙比土方开挖稍后一步施工的特点，这对于那些复杂土体结构特别有利，在开挖过程中，可视土质条件的局部变化，采取相应的技术措施来解决，以保证土方在复杂地质情况下的稳定 （2）可缩短基坑施工工期 其他大多数的土方支护方式，均为先做好支护，再进行土方施工，整个土方施工的工期较长，而土钉墙与土方开挖同期进行，与土方开挖可进行分段搭接，组织流水施9 工，大大缩短了工期。

（3）施工机具简单，易于推广 土钉墙施工采用的钻孔机具及喷射混凝土的设备都属于可移动的小型机械， 移动灵活，施工所需场地小，机械工作时振动小、噪音低，在城市地区施工有明显的优越性且土钉墙施工工艺成熟，易于掌握，普及性强 （4）经济效益好 土钉墙的材料用量比其他几种支护体系的材料用量少，所用机械设备小型经济，工期较短，工程成本低，有明显的经济效益 土钉墙的不足方面： （1） 土钉墙施工时一般要先挖土层 1-2m 深，在喷射混凝土和安装土钉前需要在无支护情况下稳定至少几个小时，因此土层必须要有一定的天然“凝聚力” 否则需先进行地基加固处理来维持坡面稳定，从而使施工复杂化，造价也会增加 （2） 施工时要求坡面无渗水，否则开挖后渗水可能会造成坡面局部坍塌 （3） 软土开挖支护不宜采用土钉墙因为软土的内摩擦角小，使得土钉锚固体与土的界面摩擦阻力小， 土钉的承载能力小， 另外在软土中成孔也较困难，故技术经济综合效益不理想 2.土钉墙的适用范围 综上所述，土钉墙适宜地下水位以上或经人工降水后的有一定粘结性的杂填土、粘性土、粉土及微胶结砂土的基坑开挖支护，不宜用于含水丰富的粉细砂土、砂卵石层和淤泥质土，不应用于没有临时自稳能力的淤泥、含饱和水的软弱土层。

土钉墙基坑支护的开挖深度适宜于 5-12m， 当与护坡桩或预应力锚杆联合。