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建筑施工新技术
调研报告
小组成员：董佳
陈晓宇
来艳
林倩
徐梦颖
调研目录
：
?地基基础和地下空间工程技术：
?夯实水泥土桩复合地基技术
?真空预压法加固软基技术
?盾构施工法
?高性能混凝土技术：
?混凝土裂缝防治技术
夯实水泥土桩复合地基技术
(1)
主要技术内容
夯实水泥土桩是用人工或机械成孔，
选用相对单一的土质材料，
与水泥按一定的额比例，
在孔外充分拌和均匀制成水泥土，
分层向孔内回填并强力夯实，
制成均匀的水泥土桩。
通过
在基础和桩顶之间设置异地昂厚度的褥垫层，
使桩，<
/p>
桩间土和褥垫层一起构成复合地基。
由
于
夯实中形成高密度及水泥本事的强度，
与搅拌水泥土桩相比，
夯
实水泥土桩体有较高强度。
夯实水泥土桩复合地基具有桩身强度均匀，施工速度快，
不受场地的影响，
造价低，无污染
等特点。
(2)
技术指标
要求等条根据工程实际情况，夯实水泥土桩成孔可才有机械成孔（挤土，不挤土）
或人
工成孔，混合材料夯填可采用人工夯填和机械夯填，技术指标为：
地基承载力：设计要求
桩径：宜为
300~600mm
；
桩长：设计要求，人工成孔，深度不宜超过
6m
；
桩距：
宜为
2~4
倍桩径；
桩垂直度：
=1.5%
；
桩体干密度：设计要求
混合料配比：设计要求
混合料含水率：人工夯实土料最优含水率
Wop+
（
1~2
）
；
机械夯实土料最优含水率
Wop-<
/p>
（
1~2
）
；<
/p>
混合料压实系数：
=0.93
褥垫层：宜用中砂，粗砂，碎石等，最大粒径不宜大于
20mm
；厚度
100~300mm
，
夯填度
=0.9
实际工
程中，以上参数根据地质条件，基础类型，结构类型，
地基承载力和变形件或现
场试验确定。
(3)
夯实水泥土桩施工工艺简述
夯实水泥土桩施工的程序分为：
成孔，
制备
水泥土，
夯填成桩三步。
示意图如下图所示：
< br>
(4)
适用范围及其特点
适用范围：适用于处理地下水位以上的粉土，素填土，杂填土，粘性土等地基，处理深
度不宜超过
10m
。
夯实水泥土桩与搅拌水泥土桩（浆喷
,
粉喷
桩）的主要区别在于：
搅拌水泥土桩桩体强度与现场的含
水量，
土的类型密切相关，
搅拌后桩体密度增加很少，
桩体强度主要取决于水泥的胶结作用。
夯实水
泥土桩水泥和土在孔外拌合，均匀性好，场地土岩性变化对桩体强度影响不大，
桩体强度
以水泥的胶结作用为主，桩体密度的增加也是构成桩体强度的重要分量。
(5)
工程实例
工程
1
中
科院北郊住宅
B
区
4
< br>号楼基地处理
中科院北郊住宅
< br>B
区
4
号楼为六层砖混结构住宅
，筏形基础，设计要求地基承载力标
准值
>=140kPa
。因地基土承载力达不到设计要求，故采用夯实水泥土桩复合地基方案加固。
工程实例
2
方庄冬绿化区搬迁住宅
3
号，
4
号楼地基处理
方庄冬绿化区搬迁住宅
3
号，
4
号楼位于北京市南二环南侧，方庄路东侧，建筑结构为
6.5
层砖混结构，条形基础，设计要求处理后的地基承载力标准值
>=180kPa
。
(6)
技术经济效益分析
本技术特点在特定条件下比其他工法有不可取代的优点，
社会效益在
此不再分析，
仅作
为经济效益分析。
以一栋
6
层砖混结构住宅，条形基础，占地
面积
1000
平方的工程作比较分析，基础里
< br>深
2m
。天然地基承载力
80k
Pa,
需处理至
180kPa
。
地基处理采用的夯实水泥土桩桩长
4
m
，置换率为
1
跟
/m2,
单桩承载力特征值
100kN
，
桩身材料配比为水泥：土
=1
：
6
，总桩数
1000
< br>根，
4000
延长米。
30
个工人进行施工，人工
洛阳铲成孔，
4
台夯实机成桩，每天成桩
200
根，总工期
5
天，总费用
12
万元，使用水泥
120
吨。
如本工程采用素混凝土材料，其他工艺相同，则工程总费用
16
万元，夯实水泥土桩工
法节省费用
25%<
/p>
。
真空预压法加固软基技术
（
1
）主要
技术内容
真空预压法是在需要加固的饱和软
黏土地基上铺设砂垫层，打设塑料排水板或袋装砂
井，在砂垫层中布设滤管，其上铺设密
封膜，利用真空装置（射流泵）抽真空，使膜下形成
负压，
并通
过砂垫层传递到打设在饱和软黏土层中的排水通道内，
促使排水通道及边届孔隙
水压力降低与土中的孔隙水压力形成压差和水力梯度，
发生由土中向边界
的渗流，
加速地基
固结。
真空预压作用
下土体的固结过程，
是在总应力基本保持不变的情况下，
孔隙水
压力降
低，有效应力增长的过程，属于排水固结法。
真空预压施工流程
(2)
工程实例
（一）天津新港东突堤真空预压加固工程
该工程为天津新港新建突堤码头后方堆场加固处理工程，总加固面积
48
万平方米。被
加固土为在原软粘土地基上新近吹填的超软粘
土地基，
土质为淤泥、
淤泥质粘土及淤泥质亚
< br>粘土，含小量大、压缩性高、强度低。
该工程为国际招标工程。因为加固
面积大，工期要求紧，
且缺乏堆载材料，所以普通堆
载预压不但
造价高，
而且无法按预定工期要求完成。
交通部一航局采用真空
预压法作为代案
以最低价中标，
并自
1
987
年
6
月至
1989
年
11
月仅用
29
个月就完成了全部加固工程，
比原
定工期提前两个月。
?
该加固工程采用塑料排水板作水竖
向排水通道，
板距
1.3m
，
正方形布置，
板长
20m
（部
分长板达
24.5m
）
。
整个加固工程分为
72
个区段逐块进行，
平均每个加固单元面积为
6700
m2
，
最大加固单
元
< br>2.25
万平方米。
每块加固单元抽气
10
—
20d
膜下真空度均能
达到
600mmHG
以上，
预压
120
—
150d
总
沉
降量达
1.7m.
加固后土体固结度
大于
90%
，强度、残余沉降量均满足设计要求。
?
与堆载预压相比，该工程节约工程投资
500
余万元。
（二）山东省济南遥墙机场跑道加固工程
该工程主跑道长
2600m
、
宽
60m
、
其中长
2667.5m
（包括防吹坪）
、
宽
49m
，
总面积
14.5
万平方米采用塑料排水板真空预压法加固
?
该地基表面为
2
—
3m
粉砂，以下为亚粘土，深
7.5
< br>—
11.5m
处为淤泥质粘土及淤泥。表层
2
—
3m
粉土对采用真空预
压十分不利，如不采取
特殊密封措施很难达到并维持较高的真空度。
为此，
在每个加固单元周围的表层粉砂中用深
层拌合机设置
了粘土拌合密封墙，抽真空
80
—
90
d
地基固结沉降
20
—
25cm
，固结度大于
95%
，各项物理力学指标均有明显提高。全部工程仅用
14
个月完成
，比原定工期缩短
1
个
月。
该机场
1992
年投产，跑道运行正常。
（
6
）经济效益分析
任何一种软基加固方法的技术经济效益都离不开工程的技术要求，
工期，
工程所在地的
自然条件。
采用何种加固方法应根据上述条件综合考虑。
几十年来，
真空预压技术在全国港
口，高速公路，
机场跑道等领
域被大量的应用。其具有荷载可以一次性施加，不会出现地基
失稳现象，
施工工期短，
施工工艺简单易操作，
地基加固效果相对
较好，
施工干扰少等优点。
所以说，该技术的发明和研究为我国
的基础设施建设创造了较大的社会效益和经济效益。
盾构施工法
(1)
盾构概述
▲盾构的发展（国外、国内、北京
)
▲盾构的型式：
根据结构特点、开挖方式——
手掘式
挤压式
半机械式
机械式（土压平衡、泥水加压式、大刀盘式、局部气压式）
(2)
土压平衡盾构机工作原理
马达驱动刀盘旋转切削土体，
同时盾构机液压千斤顶将盾构机向前推
进，
并向密封仓内
加入塑流化改性材料，
与开挖面切削下来的土体经过充分搅拌，
形成具有一定塑流性和透水
< br>性低的塑流体。
同时通过伺服控制盾构机推进千斤顶速度与螺旋输送机向外排土的
速度相匹
配，
经舱内塑流体向开挖面传递设定的平衡压力，
实现盾构机始终在保持动态平衡的条件下
连续向前推进。
大体积混凝土裂缝控制技术
(1)
大体积混凝土的定义
本讲中所称大体积混凝土是指，
其规格尺寸，
要求必须采取措施，
妥善处理温差的变化，
正确合理地减少或
消除变形变化引起的应力，
且必须把裂缝开展控制到最小程度的现浇混凝
土。
(2)
大体积混凝土抗裂性能的影响因素
▲温度与收缩裂缝产生的机理
△大体积混凝土收缩的组成
大体积混凝土收缩是由自生收缩、碳化收缩、塑性收缩、干缩
、温度收缩组成的。
干缩：混凝土内多余水分蒸发引起的体积收缩。
温度收缩：由于混凝土温度下降引起的收缩。
△外约束与内约束
外约束：即一个结构的变形受到其他结构的阻碍。
内约束：当结构截面较厚时，其内部温度分布不均匀，引起各质点变形的相互约束。
△表面裂缝与贯穿裂缝
表
面裂缝：
大体积混凝土在硬化过程释放大量水化热，
使基础中部
产生较高温度，
而
混凝土表面和边界受气温影响，<
/p>
温度较低，
这样形成较大内外温差，
在混
凝土内部产生压应
力，在混凝土表面产生拉应力（称内约束应力）
，当此拉应力超过混凝土抗拉强度时，便会
产生表面裂缝。该裂缝多发生在混凝土升温
阶段。
贯穿裂缝：当大体积混凝土降温产生的收缩和混凝土自
身收缩受到地基或基础约束
时，在截面中产生拉应力（称外约束应力）
< br>，当此拉应力超过混凝土的抗拉强度时，便会产
生贯穿裂缝。该裂缝多发生在混凝
土降温阶段。
由此可见，混凝土的开裂与原材料、配合比、结
构尺寸、配筋、约束程度、养护条件
等多种因素有关。
▲原材料和配合比对大体积混凝土抗裂性能的影响
△水泥品种
在常用标号下，采用不同
品种的水泥对混凝土极限拉伸值的影响不大。
水泥品种对混凝
土干缩影响较大，一般情况下，
C3A
含量大，细度较小的水泥
干缩
较大。
△水灰比
混凝土抗拉强度，
极限拉伸值均随着水灰比的减小而提高，
混凝土收缩则随着水灰比
的减小而减小，
显然，
在满足混凝土施工要求
的前提下，
减小水灰比对大体积混凝土抗裂是
有利的。
△骨料
尽可能采用
粒径较大，级配良好的高强度花岗岩、玄武岩等作为骨料对抗裂有利。
△外加剂
在混凝土中掺加外加剂，<
/p>
能改善混凝土和易性，
在水泥用量不变的情况下，
能减少用
水量，提高混凝土强度。在水灰比不变
的情况下，能减少水泥用量，降低温升，延缓水化
热放热速率，对抗
裂有利。
△粉煤灰
在大体积混凝土中掺加粉煤灰能起到改善混凝土和易性，
降低水灰比，
即减少用水量，
提高混凝土密实度，减少混凝土干缩的作用。
掺加粉煤灰能降低水泥用量，降低混凝土绝热温升值，延缓水化热放热速
率。
掺加粉煤灰，一方面可减少混凝土的
绝热温升和收缩，但另一方面，将降低混凝土
的早期抗拉强度或极限拉伸。
▲配筋对大体积混凝土抗裂性能的影响
△关于配筋对大体积混凝土抗裂性能的影响，
一方面配置构造筋对提高混凝土极限拉伸
和抗裂能力是有利的，同时它也能起到控制裂缝开展，减少裂缝宽度的作用。另一方面，
配
筋也将会增加一定程度的收缩应力，
过大的配筋率将会导致较
大的收缩应力，
从而产生裂缝。
因此，
合理的配筋尤为重要。总的来说，
在合理配筋的前提下，它提高极限拉伸和约束裂缝
开展的优点大于增加收缩应力缺点。
△合理配筋是指：
配筋率不能过大，
较为合理的配筋率应为
0.3%~0.5%
；
< br>
应采用小直径（
10~16mm),
< br>小间距的形式（约
@100~@150
）
，且不宜采用光圆钢筋。
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