近10年來,我國建築施工技術取得了長足的進步和發展,逐步提高了現代化管理和計算機應用水平。“九五”期間,要重點發展地下工程和深基礎施工技術,超高層鋼結構、鋼筋混凝土結構和鋼管混凝土結構、預應力混凝土和特種混凝土、輕鋼大跨度空間結構、膜結構和建築節能技術的應用技術,發展既有建築的檢測、加固、糾偏和改造技術。
1中國八五時期是改革開放以來的第二次建設高潮。這壹時期,全社會固定資產投資總額為61637億元,其中建築安裝工程總額為39263億元,占固定資產總額的63.7%。完成建設項目24萬個,其中大中型項目845個,城鄉新建住房45億小時。
城市中的高層建築和大型公共工程如雨後春筍般湧現,其數量之多、規模之大、外觀之復雜、設計施工之新穎,標誌著我國的建築技術水平和施工能力達到了壹個新的水平。當大於1時。我國已建成各類高層建築,高層建築已占國有企業年竣工建築面積的20%。如北京完成的北京西站工程,群建築面積70萬噸,其中主站房50萬芯,軌道鋪設lookm,地鐵預埋,總投資63億元,工期僅36個月。本工程部分結構采用勁性鋼筋和c型鋼混凝土,主站房門采用跨度為45m的預應力鋼屋架,采用整體提升法安裝就位,施工難度極大。上海楊浦大橋為雙塔雙索面斜拉橋,跨度200 mm,創造了世界最大跨度斜拉橋。大橋主塔高220m,施工垂直度偏差僅為l/lslx。全橋有654.38+0萬顆精制高強度螺栓,全部壹次性合格;在自然狀態下,橋面僅由毛和n封閉,上海東方明珠電視塔,總高度sm,亞洲第壹,世界第三。施工中采用300米豎向預應力張拉技術,高強混凝土壹次泵送高度達到350米,380噸天線桿高空安裝到位,創造了施工安裝新紀錄。深圳王迪大廈為80層鋼與鋼筋混凝土超高層建築,高度384米,總建築面積26.7萬。地下三層采用半逆作法施工,上部鋼筋混凝土結構采用大噸位長行程千斤頂整體爬模施工,平均每標準層耗時2.75d,再次創下高速施工新紀錄。
上述工程不僅規模大、技術復雜,而且施工難度極大。由於施工中采用了許多新技術,其中有些技術達到或接近當代國際先進水平,這些工程能夠按預定工期保質保量完成,也反映了目前我國施工技術的整體水平。
2中國建築技術的簡要回顧
2.1基礎施工技術接近國際先進水平。
壹般地基的造價和工期占整個建築的20%-30%。在研究合理利用天然地基的基礎上,我國掌握了壹整套軟土地基加固技術。目前,我國基礎最大埋深已達26.8米,樁基礎仍是支撐高層、重載結構的主要方式。地下工程和深基坑支護技術也發展迅速。
2.1.1地基加固技術。各地根據當地土質、加固材料和工藝條件,研究開發了各種具有中國特色的復合地基加固技術,如石灰、粉煤灰、碎石樁、渣土夯實樁、水泥碎石樁、水泥攪拌樁等。強夯法、排水固結法、預壓加固法仍是大面積提高地基承載力的好方法,如填山、填海、灘塗圍墾等。強夯法的夯擊能可達12kn·m,可作為換填材料,如塊石、鋼渣等,廣泛應用於軟土地層的復墾或處理。
2.1.2樁基礎仍是目前應用最廣泛的基礎形式。灌註樁承載力大,施工對環境影響小,應用比例日益增加。最大樁徑已超過3m,樁長可達1 m,承載力可達10 X)kN以上。預應力管樁部分取代了預制混凝土方樁。除了少數長樁基施工設備采用套筒護壁外,大部分還是泥漿護壁,水下澆築混凝土。為克服樁底虛土、縮頸等缺陷,推廣應用樁底樁側後註漿技術,並結合超聲波檢測技術,形成了壹套具有中國特色的超長灌註樁施工技術。為了檢測樁基的承載力,動力測試技術發展迅速。結合計算機應用,樁基動測技術已基本成熟。
2.1.3地下工程和深基坑支護技術發展迅速。我國地下工程起步較晚,主要用於隧道、人防等工程。隨著城市建設的發展,在地鐵、地下車庫、倉庫等工程中得到了廣泛應用。地下工程施工采用明挖法、暗挖法、蓋挖法、盾構法、沈管法、凍結法。北京西單地鐵站和折返線均采用淺埋暗挖法施工,實現了在繁忙地段施工作業不中斷地面交通。在長安街地道建設中,北京成功創造了“平頂直墻超淺埋暗挖法”。在覆蓋層僅1m厚、地面交通不中斷的情況下,采用管棚超前支護、棚噴混凝土等技術進行施工。蓋挖法是先在地層深處打壹個灌註樁或地下連續墻,再打壹個樓板蓋板。在支護結構和擋土墻的保護下,土方開挖自上而下進行。現已廣泛應用於北京、上海、廣州等地的地鐵站和地下結構建設中。18。SKM隧道和上海地鐵1號線N座車站均修建在高流變、高壓縮的軟土地層中。多錨地下連續墻多用於車站深基坑邊坡支護,土壓平衡盾構用於隧道頂進施工。
深基坑施工采用逆作法和半逆作法,由於造價過高,只在特殊情況下使用,且大多在深基坑開挖時需要臨時支撐,已成為當前建築施工的熱點和難點,各地經驗教訓較多。基坑設計不僅要考慮開挖過程中土壓力對坑壁、降水和防水工藝及環境的影響,還要計算圍護結構的強度和穩定性。當基坑深度小於7m時,壹般采用灌註樁懸臂式擋土墻;當基坑深度超過7m時,應采用復合圍護結構。如果基坑深度再增加,上述方法就難以奏效,應設置單支點或多支點錨桿結構。在沿海地區2-3層深度的地下室基坑施工中,很多采用環梁擋土墻(或中央島內支撐)作為深基坑支護。單支點或多支點錨桿地下連續墻支護方法在更深、更復雜的基礎施工中仍是壹種重要方法。
土釘墻是我國最近發展起來的壹種淺基坑支護方法,在廣東、北京等地已得到廣泛應用。土釘壹般采用鉆孔、插筋、灌漿的方式設置,也可以直接打插筋形成土釘。土釘桿體通常由螺紋鋼筋或擊打鋼管制成,鉆孔直徑約為100n Zn。面板采用配網噴射混凝土或水泥砂漿抹面,厚度為50厚。適用於地下水位以上或降水後的雜填土、普通粘性土和松散砂土層,n值在5以上的砂土,n值在3以上的粘性土。土釘支護因其工藝簡單、操作方便、工期短、造價比其他方法低30%而深受歡迎。
2.2混凝土技術的發展正在加速。在中國,混凝土仍然是最重要的工程結構材料。混凝土的技術進步主要表現在材料性能、平均強度等級和工業化程度的提高。
2.2.1工程結構用混凝土不僅要有足夠的齡期強度,而且對其早期強度、緩凝性、抗凍性、抗滲性、體積變化和泵送性能也有不同的要求。預應力混凝土要求強度高、收縮徐變小,基礎大體積混凝土應具有熱值低、可泵性好的特點。由於水泥混凝土和高性能外加劑技術的進步,可以根據工程使用和施工的需要,設計和配制具有特定性能的混凝土,以滿足超高層、大跨度、大體積和各種特殊性能的要求。
2.2.2混凝土平均強度穩步提高。我國混凝土結構平均強度等級已達到C25,Cso以上混凝土已廣泛使用。C50和C-printed高強混凝土已廣泛應用於壹些高層建築和橋梁工程中。C80混凝土已用於預應力管樁構件。由於混凝土強度等級的提高,結構的截面和自重減小,密實度和耐久性也相應提高。
2.2.31995、616全國so城市已建成預拌混凝土攪拌站,設計能力6xx萬噸。實際產量20000小時,1996再次提升。其中,上海、大連、常州等城市的預拌混凝土產量已占現澆混凝土總量的%以上,接近工業化國家水平。攪拌站采用機械投料,計算機控制管理,外加劑和摻合料應用廣泛。運輸采用攪拌車,大部分人體模特現場用泵(固定泵或泵車)運輸。目前混凝土最大泵送高度已達368米,基礎大體積混凝土連續澆築量達24米x)。碾壓混凝土在我國已應用於大壩和公路工程。
2.2.4為提高混凝土工程質量,降低工程成本,各地重視現澆模板的研發,要求企業做好模板布料設計。在大模板、爬模、滑模、梯型模板、筒型模板等模板支撐工藝上有了新的改進和提高。為了加快模板的周轉,快拆脫模系統在樓板模板中得到了廣泛的應用,有的還推廣了小流水段施工。組合鋼模板已部分被中型塊鋼框架竹(木)膠合板模板取代。鋼框竹(木)膠合板模板具有面積大、重量輕、表面光滑等優點,可提高混凝土工程質量和作業效率,使用量逐年增加,占模板總量的10%。塑料或FRP模板已廣泛用於密肋樓蓋和曲線構件的模板中。碗扣式和門式支架越來越多地用於模板支架和工作腳手架。
2.3粗鋼筋連接和高效預應力技術的應用日益擴大。
2.3.1近年來,粗鋼筋連接技術有了新的突破,在高層、大型和公共工程中得到了廣泛應用。豎向鋼筋的電渣壓力焊始於20世紀80年代,現已成為粗鋼筋連接的主要方法。水平鋼筋的窄間隙電弧焊和氣壓焊也是連接粗鋼筋的可靠方法。套筒擠壓連接和錐螺紋連接都是機械連接,應用廣泛。機械連接具有接頭強度穩定、操作簡單、施工速度快等特點,不受鋼筋化學成分、焊接性或氣候的影響。目前,焊接和機械連接已占鋼筋接頭總數的70%。
2.3.2從so年代中期進口的冷軋帶肋螺紋鋼筋已初步普及。550N/mil路基主要用於現澆混凝土樓板,替代I級鋼筋,可節約鋼材30%;SooN/n代替冷拉低碳鋼絲用於預應力混凝土中的中小型構件,可節約鋼材15%,大大改善預應力混凝土的結構性能。650N/mll銀基不僅可用於中小型預應力混凝土構件,還可用於現澆非預應力混凝土板的配筋,已陸續推廣使用。工廠用中強度鋼絲制作的焊接鋼筋網已用於壹些橋梁、道路和地面。
2.3.3高效預應力混凝土的應用日益擴大。近年來,高強度鋼絲和鋼絞線發展迅速,年產量達20萬t,預應力技術和錨具夾具等專用設備日臻完善。預應力混凝土已廣泛應用於高層、大跨度和儲罐中。最近發展起來的無粘結預應力混凝土結構是壹種很有前途的部分預應力混凝土結構,已廣泛應用於建築樓蓋結構,使用量已達50 (x)千小時,如珠海機場9萬航站樓,12mxlZm柱網,樓蓋全部采用無粘結預應力混凝土,不僅提高了混凝土框架的結構性能,而且加快了施工速度,降低了工程造價。
2.4化學建材、玻璃、陶瓷、石材的應用,讓裝修熠熠生輝。化學建材壹般指建築塑料管、塑料門窗、新型防水材料、裝飾材料、建築塗料、添加劑和粘結劑,是繼鋼鐵、木材、水泥之後的第四種新興建築材料。化學建築材料性能優異,在建築領域應用廣泛。我國化學建材的生產和應用已有近十年的歷史。比如PVC水管在建築中的使用已經超過2億年;在東北、內蒙古等寒冷地區的壹些城鎮,30%的新房使用塑料窗。使用塑料電線和導管的建築物累計超過1億小時;建築塗料和化學粘合劑不僅種類繁多,而且廣泛應用於建築中。聚氯乙烯(PVC)塊、卷材地板、化纖地毯不僅廣泛應用於公共建築,而且已經成為家庭居室不可或缺的裝飾材料。
裝飾混凝土、油漆、陶瓷、石材、壁紙、墻面塗料、玻璃和金屬飾面被廣泛使用。陶瓷裝飾已經成為外墻裝飾的主體,也是家庭裝修的重要材料。各種彩色琉璃瓦、陶瓷馬賽克磚、高級地磚備受青睞。由於膠粘劑的開發和應用,粘接技術和工程質量有了明顯的提高。在大型公共建築中,使用大理石、花崗巖等天然石材作為裝飾材料。施工中的掛裝技術,如薄型石材的樹脂膠粘接技術、幹掛石材的柔性連接技術等,顯著提高了施工工藝和質量。玻璃和金屬制品的裝飾具有獨特的功能和環保效果,已成為壹種時尚的裝飾材料。
2.5防水工程新技術、新材料不斷湧現,防水工程質量不斷提高。高分子材料的發展及其在防水工程中的應用將建築防水技術推向了壹個新的高度。建築防水材料有80多種,可分為瀝青防水卷材、聚合物片材、防水塗料、膠結密封材料四大類。瀝青油氈占所有防水材料的so%,年產量8億。各大防水材料廠家生產的改性氧化瀝青油氈質量比較穩定。除了紙胎,還有玻璃纖維輪胎、玻璃布輪胎、化纖輪胎、無紡聚酯纖維等。同時引進22條新型防水材料生產線,生產SBS、App等改性瀝青油氈,年生產能力65438億小時。聚合物片材年生產能力20萬片以上時,主要產品有PVC片材、氯化聚乙烯片材、EPDM、氯磺化聚乙烯等。目前,我國除使用紙胎油氈外,使用新型防水材料的面積已占建築防水總面積的20%。
根據新型防水材料的特點,我國也開發了壹些新工藝、新技術、新設備,有的已形成施工方法。如熱熔法、冷貼法、高頻熱焊機法,以及松鋪、點貼、條貼、機械固定等新的施工方法。過去只在南方少數屋頂上使用的剛性防水,由於其材料和工藝的改進,得到了進壹步的提高。采用8%-12%UEA微膨脹劑配制的補償收縮混凝土,不僅可用於屋面剛性防水,也可用於地下室防水。鋼纖維、尼龍纖維和玻璃纖維制成的纖維混凝土也具有良好的防水性能。通過將高分子聚合物混入混凝土或砂漿中制成的聚合物混凝土和聚合物砂漿可用於防水和防水。新開發的倒置式屋頂正在進壹步擴展。塗膜防水和防水堵漏技術及設備也有了新的發展。新材料、新技術、新工藝的應用,進壹步提高了我國防水工程的質量。2.6掌握了多項“高、大、精、尖、新”設備安裝調試技術。
中國主要依靠自己的力量完成了60萬千瓦發電機組安裝、45萬噸乙烯裝置改造、4350高爐爐殼焊接、300噸氧氣頂吹轉爐安裝、2030冷軋鋼板連軋機安裝、衛星發射和大型核電站建設。同時,在施工安裝過程中,掌握了超大型設備吊裝、超高壓大型壓縮機組安裝調試、藥芯焊絲自保護焊、10球罐制作安裝及熱處理、長輸管道鋪設及膨脹連接等技術。部分技術達到或接近國際先進水平。近日,由計算機控制的集群千斤頂同步提升技術成功地將長120米、重380噸的上海東方明珠電視塔天線提升安裝在350米高的塔基上..還采用了類似的整體提升技術:北京西站檢票樓跨度為45m的預應力鋼分析框架、跨度為150m的波音747維修車間鋼網架屋蓋、重量為5× t的上海歌劇院屋蓋等。2.7改革企業管理體制,逐步提高現代化管理和計算機應用水平。在工程施工中,壹些企業運用系統工程、網絡計劃、目標管理等現代管理技術,編制施工組織設計,統籌安排施工技術方案和進度。施工中普遍推行全面質量管理,執行GB/T19儀器x)-喬09《粵儀質量管理和質量保證》標準,建立健全科學、規範、有效的現代企業管理和質量保證體系,使工程質量處於全面受控狀態,適應國際質量管理慣例和市場的客觀需要,增強企業的競爭實力。
在施工技術政策上,對企業的管理現代化和計算機應用要分類指導,根據企業的性質、資質等級和實際管理水平,分層次推進。壹流施工企業壹般在工程招標、預算、施工組織設計、項目管理和企業日常管理中應用現代管理技術和計算機軟件,實現微機聯網,利用系統集成管理軟件對企業或項目進行全面管理。二級及以下施工企業要利用現有軟件成果,對50%以上的工程建設項目進行專項應用管理,有條件的企業要實現微機聯網。企業要大力開發工程項目計算機應用軟件,逐步實現投標報價、施工預算與管理、計劃與統計、勞動力管理、工程質量管理、鋼筋取樣與優化下料、模板分布優化設計、信息資源文檔與數據管理等通用軟件。
隨著國民經濟的快速發展,我國的建築技術確實有了很大的進步,壹些單項施工技術已經達到或接近國際先進水平。但與發達國家相比,在施工技術整體水平、技術裝備水平、原材料質量、工人技術素質、組織管理能力等方面還有相當大的差距。建設周期長、工程質量差、勞動生產率低長期困擾著建築業的發展。特別是近年來,由於種種原因,“科學技術是第壹生產力”的認識沒有得到真正落實,企業的技術實力在減弱,大量工程技術人員流失;管理粗放,工程質量和管理質量壹時難以提高;建築上有大量的傳統手工方式,工業化程度近期不會有太大變化。中國在建築技術上的成就,是在建築任務的推動下,用高投入的方法取得的,也就是交了高額學費換來壹點經驗。因此,只有走深化改革的道路,用利益機制的杠桿調整政策,解決社會與企業之間的深層次問題,企業或行業的發展才能真正轉入依靠技術進步的良性軌道。3建築技術的發展現狀及展望
根據“九五”計劃和2010的遠期目標,中國的國民生產總值每年將增長8%-9%。國民經濟對建築業需求旺盛,將以高於整個國民經濟2%-3%的速度增長,建築業仍面臨廣闊的發展前景。面對龐大的施工任務,施工企業必須把握技術發展方向,找準工程技術中的熱點和難點,選準重點,組織科研攻關,才能達到事半功倍的效果。未來幾年,我國重點工程和大型工程仍將占據相當大的比重。在城市建設中,仍將建設規模大、技術復雜的高層、超高層、大型公共設施,對地下空間的利用將更加迫切。大型基礎設施和工業建設項目不僅規模大,而且技術先進。壹般工業和民用建築項目的數量相當可觀。“九五”期間,僅城鎮新建住宅就超過6543.8億套。
3.1建築施工技術開發要點
(l)發展地下工程和深基坑施工,特別是深基坑邊坡支護和信息化施工,同時發展特殊地基(包括軟土地基)加固技術。
(2)總結高層建築施工經驗,發展成套施工技術。應重視超高層鋼結構、剛性鋼筋混凝土結構和鋼管混凝土結構的應用技術。
(3)重視高性能外加劑和高性能混凝土的研究、開發和應用。發展預應力混凝土和特種混凝土。
(4)發展輕鋼結構,擴大其在工業廠房、倉庫和部分公共建築中的應用。發展大跨度空間鋼結構和膜結構。
(5)改善和提高多層建築的功能質量,發展混凝土小型砌塊建築和框架輕質墻體建築體系。
(6)發展建築節能產品和建築節能技術。
(7)既有建築檢測、加固、糾偏和改造技術開發。
(8)提高化學建材在建築中的應用。
(9)發展智能建築,研究解決建築、安裝、調試中的問題。
(10)開發桅桿起重機整體提升技術和集群千斤頂計算機控制同步提升技術。
(11)金屬焊接與檢測技術。
(12)建築企業現代管理與計算機應用技術。
3.2擬采取的政策措施
3.2.1強化科技意識,牢固樹立科學技術是第壹生產力的觀點。建設行政主管部門和企業領導應樹立科學技術是第壹生產力的觀點,貫徹科教興國的方針。要加強對科技工作的領導,培養尊重知識、尊重人才的良好氛圍。有效地調動了廣大科技人員和職工開發應用新技術的積極性,有力地推動了企業的技術進步。要提倡以科技換取經濟發展的經濟投入,使行業和企業逐步走上依靠技術進步提高工程質量、提高經濟效益、振興企業行業素質的道路。
3.2.2加強科技管理,建立和完善科技管理新機制。
貫徹建設部和國家科委1992聯合頒布的《建築施工企業總工程師職責規定》,確立總工程師的崗位職責,確立總工程師在企業技術指揮中的核心地位,充分發揮其在加強企業技術管理、質量管理和監督中的作用。要引導施工企業建立與現代企業管理制度相適應的現代企業技術管理體系和質量保證體系,重視基礎管理和職工培訓,辦好繼續教育,提高管理人員和操作人員的素質,也要重視技術開發和技術積累,建立本企業特有的施工方法和工藝管理體系。采用施工新技術、新工藝、新材料、新設備,抓好新技術工程應用試點工程和各種新技術綜合應用示範工程,還可以打造壹個科技龍頭企業或科技效益型項目。
3.2.3加大新技術的推廣應用力度,提高建築科技的整體水平。為了使科技成果迅速轉化為生產力,增強企業活力,必須重視新技術、新工藝、新材料和新機器的推廣。當前,要繼續做好建築行業ro新技術的推廣應用工作。在此基礎上,各單位還可以根據自身情況,增加新技術推廣內容,加大技術推廣力度。要把技術推廣工作落到實處,就要分階段、分層次地抓好壹批新技術示範項目,發揮它們的典型示範、引領和輻射作用。
企業要真正認識到技術進步是自身發展的需要,增強加快技術進步的自覺性和緊迫性,不斷提高企業技術素質,使企業成為技術開發、應用和推廣的主體。
3.2.4加強企業技術改造,培育和發展機械設備租賃和調劑市場。目前建築企業技術裝備水平低,老舊機械比重大,性能和安全性差,難以滿足建築業發展的需要,更談不上實現建築工業化。為此,我們必須抓住壹切有利時機,利用各種資金渠道,加速機器設備的更新換代。逐步淘汰約占總數1/3的性能差、能耗高、安全性差的舊機器,積極發展手持式電動工具。機械設備要按專業或工種配套,逐步向專業化發展。要調整企業設備結構,逐步降低自有機械比例,發展社會化租賃。及時組織暫時不用的機械設備的調運,使有限的設備資源得到合理配置。在建築施工中,不使用機械難以保證工程質量和施工安全的繁重體力勞動、危險作業和工序及工種應實現機械化和自動化。
3.2.5提高建築工業化水平。
建築工業化是建築業生產方式的綜合概念,其內涵是要求建築業擺脫傳統的手工生產方式,逐步過渡到社會化大生產。通過建築業生產方式的轉變,大大提高勞動生產率,加快施工速度,提高經濟效益和社會效益。建築工業化要以科技為先導,采用先進適用的技術、工藝和設備,科學合理地組織施工,發展專業化,提高施工機械化水平,減少繁重復雜的體力勞動和濕作業;發展建築構件、產品和設備生產,形成適度規模經營,為建築市場提供適用於各類建築的系列建築構件和產品;不斷提高建築標準化水平,采用現代管理科學和手段,優化資源配置,實施科學組織管理,培育和發展技術市場和信息管理系統。建立住宅產業基礎,提高建築企業整體技術水平和裝備水平,培育專業企業和相關產業發展。
通過采取上述政策措施,相信經過幾年的努力,在壹些經濟發達的城市或地區,將建立起專業門類齊全、技術裝備精良、組織結構優化、供應渠道暢通的規模化生產格局,壹個強大的建築行業將呈現在世人面前。
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