武汉国际会展中心工程关键施工技术研究与应用

摘要

建筑物是在要求的地点，具体的人文地理环境下，一次性地组织人员、设备、物料，经过比较长的时空过程完成的建筑产品。建筑施工技术是指从破土动工到最终建筑产品形成全过程的生产建筑产品的技术，是一门综合性实践科学。由于建筑产品本身所具有的单一性、固定性和巨大体量与生产周期长的特点，给建筑施工活动造成了很大的困难，为施工技术的研究与发展提出了艰巨的任务。本文选取了当今建筑施工技术中的三大技术难点与技术热门点，即深基坑工程支护技术、钢筋混凝土钻孔灌注桩施工技术及钢结构工程的制作与安装技术，从二个层面上进行了较为详细的研究与应用。其一是从施工技术应用的理论层面上，对其施工工艺和关键技术要点进行了详细的理论研究与分析总结；其二是结合武汉国际会展中心工程实践，从实践层面上进行了对应的研究与应用，并对其应用结果进行了相应的总结与分析。本论文涉足的主要内容如下： 1、关于深基坑工程支护技术的应用研究 根据土力学的基本原理，建立了以朗肯土压力理论为基础的支护结构的土压力计算公式。推导了完整井或非完整井中深井管井降水的抽排水量计算，基坑内外等值降深线图计算及因降水引起的地面沉降量的计算公式。根据结构工程和岩土工程理论建立了深基坑支护结构设计、基坑稳定性验算、抗滑移稳定性验算、抗隆起稳定性验算及支护结构变形计算的公式。在以上理论计算的基础上，给出了深基坑支护结构设计和中深井降水设计的程序和步骤，以表格形式提出了支护结构的常见类型及其适用条件。 结合武汉地区的岩土工程地质水文特征，探讨了软土地区深基坑工程支护与降水设计与施工中的关键性技术问题，深入总结分析了深基坑工程中深厚软土的问题、土岩组合基坑问题、坑壁渗流及流土问题以及承压水的治理问题，并提出了相应的解决办法。深基坑工程的施工包括各种支护结构、隔渗设施、降水井、抽排水和土方开挖的实施以及施工过程中的监测与信息化施工，文章对深基坑工程的施工与管理提出了应掌握和重视的关键技术点及其要求，从而为规范深基坑工程的施工起到了指导作用。 武汉国际会展中心深基坑工程位于武汉市汉口中心城区，开挖面积5.8万平方米，基坑平均开挖深度为自然地面下12米，局部挖深达17.9米。该深基坑工程在原已施工完成部分、停工4年后，经完全改变其建筑功能重新启动建设。地下工程施工周期长达18个月。文章结合该工程实践，探讨了在该复杂情况下的深基坑工程的设计与施工。结合实际情况，创新性地对不同的土层、不同的环境情况采取了不同的支护形式，并将相关岩土治理技术加以综合应用，分别采取了连锁灌注桩墙加预应力锚杆、复合喷锚网、土钉墙支护、中深井管井降水、粉喷桩侧向止水帷幕的多种支护与地下水治理技术措施。针对深基坑工程所涉及到的基坑支护结构体系、深井降水及基坑侧向止水帷幕与基坑监测体系三大专业部分，形成了一套较为完善的、科学的深基坑工程综合施工技术。 2、关于混凝土钻孔灌注桩施工技术应用研究 桩基础是深基础的一种形式，它能较好地适应各种工程地质条件、工程要求和荷载情况。本文总结和介绍了桩基在建筑工程中的应用与分类，分析了桩基工程中常见的质量问题，探讨了在软土地区开挖深基坑引起的工程桩倾斜问题的理论原因与技术原因，提出了混凝土钻孔灌注桩的设计与施工关键技术要点和施工工艺流程。特别是研究了混凝土钻孔灌注桩后压浆新技术提高单桩承载能力的作用机理及施工控制程序。 武汉国际会展中心桩基工程，共计完成混凝土钻孔灌注桩2871根，其中后压浆桩909根。该工程混凝土钻孔灌注桩的施工技术，面临在武汉地区乃至国内尚无先例可循的二大技术难点，即主楼909根后压浆钻孔灌注桩在广场深基坑已开挖且深井日抽取地下承压水量达36000立方米的基础上的成桩工艺以及成桩质量的保证问题，如何有效地保证在地下水渗流场发生较大变化及开挖基坑形成的临空边坡的稳定及对成孔、后压浆的影响的技术难题；以及广场部分在基坑开挖深度达12米后，在粉砂粉细砂层面上补桩18根的成桩工艺与成桩质量保证技术难题。通过创新性地优化桩基施工顺序，有针对性地调整后压浆技术与深基坑侧向止水帷幕对地下水渗流场的相互作用机理及分析，以及桩基成孔设备与护壁泥浆制备等措施，出色地完成了该工程的桩基施工。形成了复杂地层条件下及特殊情况下混凝土钻孔灌注桩的施工工艺。同时还节省投资达420万元，取得了极好的技术经济效果。 3、关于钢结构工程施工技术的应用研究 钢结构工程不仅具有传统的重量轻、强度高、抗震性能好、建筑功能布置灵活和占用空间小等优势，而且是建设行业符合可持续发展战略目标的节能型、环保型的朝阳产业。本文简要总结了我国钢结构工程的发展，论述了钢结构工程的优缺点，在发展上需要澄清的认识误区，提出了我国建筑钢结构工程的发展途径。 文章给出了钢结构工程二次深化设计的工作流程，二次深化设计的重点和连接详图的设计。研究了钢结构的加工制作技术，对钢结构的放样与切割工艺、成形加工工艺、矫正工艺、组装工艺、焊接技术、涂装施工工艺等进行了深入的研究，并从技术层面上提出了详细的施工工艺技术。特别是对厚钢板焊接这个尚未彻底解决的技术难题，从材料的选用、焊接工艺的选择、焊接形式与焊接顺序、焊后处理等方面创新性地提出了解决措施。对防火防腐涂装施工从原理上、施工技术上提出了有针对性的技术措施。 钢结构的吊装与安装是钢结构施工技术的关键点。本文选择钢柱、钢梁及大跨度重型钢桁架为重点，从吊装设备、安装施工工艺等方面进行了有一定创新性的研究。同时还研究了钢骨混凝土结构的施工技术。这些研究成果均在武汉国际会展中心工程上得到了应用，说明对我国钢结构工程的加工制作与安装技术是具有较好的现实指导意义的。 武汉国际会展中心钢结构工程，汇集了钢结构工程的众多类型，其加工制作与安装具有相当的技术难度与复杂性。本文重点对该工程钢结构的二次深化设计、钢骨结构与钢桁架结构的加工制作，现场焊接技术，门厅大跨度重型钢桁架的高空散件拼装法安装，中庭顶部大跨度重型钢桁架的四管式桅杆整体提升技术，以及钢骨混凝土结构中高保塑自密实混凝土的试配和泵压浇灌技术等进行了详细的总结与论述。为类似钢结构工程的制作与安装积累了技术经验，其效果是十分显著的。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章概述

第二章深基坑支护技术应用研究

第三章桩基工程施工技术应用研究

第四章钢结构工程施工技术应用研究

第五章总结与展望

参考文献

致谢

作者发表与博士学位论文工作有关的文章

作者获奖情况

附录