土木施工新技术讲稿_论土木工程施工技术

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第一章 土木工程施工技术的现状与展望

提纲：

一、建筑施工的发展

1． 施工方法及工艺 2． 新材料的使用 3． 施工机械化和自动化 4． 现代技术的应用 5． 建筑工业化

二、地基基础和地下空间工程施工技术

1．人工地基施工技术 2．基坑支护技术

3．大体积混凝土施工技术 4．逆作法施工技术

5．地下长距离管沟、隧道施工技术

三、上部结构施工技术

1．新型模板及脚手架应用技术 2．钢筋施工技术 3．混凝土技术

4．大跨度钢结构吊装技术

四、桥梁施工技术 五、水上工程技术 五、展望

一、建筑施工的发展

总体而言：

计划市场 建筑工业化（为适应工期紧、作业环境复杂的需要，以提高效率。如上海建工集团的高速磁浮轨道系统、节段梁高架道路和大型体育场看台高精构件预制装配成套技术、高精度预制住宅装配式构件－PC清水阳台挂板等）； 手工机械；

低多层高层超高层；（我国已建成20层以上高层建筑物10 000多栋,超过100 m的高楼有500 多栋, 200 m以上的高层建筑50多栋,有20多栋超过300 m。）传统先进 举例：

杭州瑞丰国际商务大厦:

主楼高二十四层，高100米，总建筑面积五点二万平方米，为全国第一座自行设计、制作、安装的全新采用矩型钢管混凝土柱结构的钢结构高层建筑。

上海港汇广场高230m;广州中天广场80层、高322m；

深圳地王大厦81层、高325m；

上海世茂国际广场高333米;上海金茂大厦88层、高420.5m;•

• • • • • • 上海环球金融中心高491.9m（含天线508米）(高度目前国内第一)• 杨浦大桥602m一跨过江，在叠合斜拉桥类型中为世界第一 ；

上海东方明珠电视塔高468m，居世界第三；

江阴长江大桥悬索桥为世界特大跨度桥梁之一，其中锚墩沉井长70m、宽50m、深58m，为世界之最；

苏通长江大桥全长32.4公里，主桥采用的是跨度1088米的钢箱梁斜拉桥，为世界第一座建成的超千米跨径斜拉桥，创造了“最大规模群桩基础”、“最高桥塔”、“最长拉索”和“最大跨径”等四项世界记录。

1.施工方法及工艺：

• 深基坑支护及边坡防护施工——降水与回灌、土壁支护、逆作法施工、托换技术、地基加固、预应力锚杆、复合土钉墙支护技术、组合内支撑技术、型钢水泥土复合搅拌桩支护技术、冻结排桩法基坑支护、高边坡防护技术……

• 现浇钢筋混凝土结构——大模、滑模、爬模……

• 装配式钢筋混凝土结构——升板、升层、墙板、框架…… • 钢结构——框架整体提升、网架安装……

• 粗钢筋连接、预应力结构、混凝土真空吸水……

2.新材料的使用：高强轻质（国内由吕志涛院士领导的课题组及其他研究机构业已开展利用碳纤维布对钢筋混凝土梁、板、柱进行加固的研究,已取得许多成果,标志着我国在这一领域已处于较为领先的地位。目前,利用碳纤维材料加固修补混凝土结构的技术已在工程中获得应用,其前景非常广阔。）

• 钢材――高强、冷轧扭…

• 混凝土――高性能混凝土、防水混凝土、外加剂、轻骨料…

• 装饰材料――高档金属、薄型石材、复合材料、涂料…

• 防水材料――高聚物改性沥青卷材、合成高分子卷材、涂膜、堵漏…

3.施工机械化和自动化：

随着大规模、大跨度、高耸、轻型、大型、精密、设备现代化的建筑物不断涌现自动化

搅拌站、混凝土输送泵、新型塔吊、钢筋连接、装饰装修机具…

4.现代技术的应用：

计算机、激光、自动控制、卫星定位…… 5.建筑工业化：

设计标准化 •

建筑体系化

构件生产专业化、专门化 •

现场施工机械化 •

组织管理科学化

二、地基基础和地下空间工程施工技术

地下空间施工目前的新技术有: 暗挖法、盾构法、顶管法、沉井法、逆作法；地基处理及桩基新技术有：水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)复合地基技术、夯实水泥土桩复合地基技术、真空预压法加固软土地基技术、强夯法处理大块石高填方地基技术、爆破挤淤法地基处理技术、土工合成材料应用技术等。具体而言： 1．人工地基施工技术

（l）地基加固：有换土、预压、强夯、水泥土旋喷、深层搅拌技术等。

（2）承载桩：有渣土桩、水泥土桩、木桩、混凝土桩（混凝土预制桩、预应力管桩、现浇灌注桩）、钢桩（钢管桩、H形钢桩）、特殊桩（成槽机施工的巨形桩、扩头桩）等。

l）目前我国施工的灌注桩最大直径达3m，深度达104m，工艺上可加注浆。国外有的更大，还可以扩大头部；如果用连续墙成槽机做巨型现浇灌注桩，还可以做更大更深，例如日本的水平多轴式回转钻机（EM型），成桩壁厚1200－3200mm，深度达到170m。

2）钢管桩：一般钢管桩直径约600－900mm，常用深度约50－60m，上海金茂大厦管桩深度达83m，直径900mm，最大桩锤30t。

2．基坑支护技术：

基坑支护是为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁采取的支挡、加固与保护措施。基坑支护常用施工方法有各种类型的桩、地下连续墙、锚杆、钢筋混凝土和钢支撑、土钉和喷射混凝土护面、搅拌桩、旋喷桩、逆作拱墙、钢板桩、劲性水泥土桩（SMW）工法、土体冻结等。在实际工程应用中，既可以采用其中一种方法，也可将几种方法结合起来使用。我国目前已形成结合超高层建筑施工特点和环境保护要求的基坑工程技术，以逆作法为主要内容的环保技术日益完善。如上海铁路南站采用了中心岛与逆作法相结合的基坑围护方案，并形成了大深度气沉箱和巨型盾构技术。我国基坑支护技术的发展现状及趋势主要体现在以下几个方面：

（1）基坑向着大深度、大面积方向发展，周边环境更加复杂，开挖与支护难度愈来愈大。

例如北京市经贸委大厦基础埋置深度在地面下30m , 上海经贸大厦基坑深度在地面下32m.（2）基坑支护技术向着既挡土又防渗且经济环保、绿色施工的综合技术发展。

（3）基坑支护设计计算方法和计算机在基坑支护领域的应用得到了充分发展，日趋完善。基坑支护设计计算方法由传统的基于极限平衡理论的计算方法发展到弹性杆系有限元法。

广义上，基坑支护包括挡土结构、防水帷幕、支撑技术、降水技术及环境保护技术等方面：（l）挡土结构

1）重力坝式：用深层搅拌、旋喷等工艺形成的水泥土重力坝形式，作为挡土、隔水，可不用支撑，上海博物馆工程基坑就采用该类型挡土结构，深度达到9.8m；

2)各种板桩：有木板桩、钢筋混凝土板桩、钢板桩，主要作挡土用，同时也起一定的隔水作用；

3）钢筋混凝土地下连续墙：这种工艺在世界上已经有50年历史，可以挡土和隔水，有现场浇筑与成槽后插入预制地下墙两种。对于现场浇筑地下墙，我国已做到深度60m，有的国家已经在生产成槽能力200m以上的水平多轴式回转钻机，壁厚可达到4m；预制地下墙在上海明天广场工程中深度达30m；

4）就地灌注排桩：用人工开挖就地灌注成桩，并做成连续排桩，可起到地下连续墙一样的作用，但由于接槎不可能密贴，只能起挡土作用；

5）劲性水泥土桩（SMW工法）：在水泥土排桩内插入型钢，以型钢受力，水泥土作为隔水帷幕。如上海静安寺环球广场、东方明珠二期工程等基坑支护即应用该技术，此法在日本使用较多；

6）其他挡土结构：有喷锚护坡、钢桩插板等。（2）隔水帷幕：

有水泥土排桩、注浆帷幕、薄型地下连续墙等。日本最近制成称之为TRUST-21型的成槽机，成槽最小

－－壁厚仅为0.2m，深度200m，采用泥浆固化成壁，透水系数106－108cm／S。（3）支撑技术

1）钢支撑：传统采用型钢支撑。

2）钢筋混凝土支撑：为适应不规则基坑的体形并使挖土有较大空间，在我国特别是在上海地区创造与发展了一种钢筋混凝土支撑体系，有对撑、角撑、排撑及拱形、环围形支撑。

上海最大环圈直径达92m，天津也在施工直径一百余米的大环圈。采用钢筋混凝土支撑体系的优点是一次性投入少、适应性强，最大的缺点是只能一次性使用，社会资源浪费大，爆破拆除时对环境有影响。

3）双向双股复加预应力钢管支撑：双股井字形接头可以解决传统的钢支撑空间小的缺点，以提供挖土方便。双向施加预应力还可以针对土的流变特性，复加预应力控制变形，因此上海地区一些重要地段，特别是在地铁隧道边的深基坑施工都采用此法。如上海时代广场、中环广场、香港广场等。

4）土锚杆（土钉）拉锚：在挡土结构处侧向向基坑外土体深部打入锚杆，可以加预应力，以达到锚桩挡土的目的。这种方法一般适用于土质较好的大型深基坑。（4）降水技术

在地下水位较高的地区，开挖较深的基坑时需要采取降水措施，常用的有：

① 轻型井点，可深至3－7m； ② 喷射井点，可深至7－15m；

③ 深井及加真空深井，可深至10m以下；

④ 大口径明排水管井，在土质好的北京等地区常有应用。

（5）环境保护技术

1）井点回灌技术：目的是控制基坑外的水位，防止坑外管线、道路、建筑物产生固结沉降。

2）堵漏技术：目的是控制向基坑内渗水，有各种即时堵漏及注浆技术。

3）调节变形的技术手段：可以在基坑内外进行双液快硬注浆；可以对支撑施加预应力，或增加支撑；也可以调整挖土速度及支撑施工的程序。即，充分考虑土体变形的时空效应以速度减少变形。

4）信息监测与信息化施工技术：基坑支护的应力应变计算往往由于参数选取不准，有时计算值只能是一个参考值。为保护环境，须在工程进行中监测即时变形，并采取可靠的即时加固措施，以防事故发生。

目前随着工程规模增大及环境保护意识的加强，我国的监测技术发展很快，开始应用计算机，可以提供施工过程中支护体系及环境的受力状态及变形数据。由于信息技术及各种加固技术的提高，已经可以实现毫米级的变形控制，如香港广场工程对附近地铁隧道变形控制在7mm之内，时代广场工程对红线附近30年代的900mm直径自来水管变形控制在几毫米之内。3．大体积混凝土施工技术

建筑构件三个方向的最小尺寸超过800mm的混凝土施工，称为大体积混凝土施工。

由于水泥在水化过程中发热，引起混凝土构件在升、降温过程中,因各部位温差应力加上混凝土本身的收缩等因素，易产生危及结构安全的裂缝。过去，大体积混凝土施工是一个重大技术问题，20多年前，南京梅山铁矿高炉基础浇筑时曾因温度裂缝出现质量问题，但自从宝钢转炉基础7200m3一次浇捣无裂缝获得成功后,大体积混凝土施工技术开始有了新的飞跃。

主要采取的措施：

（1）减少混凝土本身发热量；

（2）内降温、外保温，运用信息监测技术，及时调整控制结构内外部分的温差在250C之内；（3）延长并做好养护工作；

（4）尽可能科学地组织施工，提高浇筑强度。

目前我国大体积混凝土施工水平：

① 最大基础厚度6m；

② 最高的混凝土强度等级C50；

③ 最大一次浇捣混凝土量为24000m3；

④ 最高浇筑强度660m3/h。

上海虹桥世贸商城工程共启用20辆泵车、200辆搅拌输送车、10个集中搅拌站同时供应商品混凝土，其规模与水平为世界之最。

4．逆作法施工技术

逆作法是基础与上部结构同时施工的先进工艺，有减少和取消临时支护措施，降低成本及大大加快施工速度等优点，70年代前后被一些发达国家采用。我国于80年代进行研究试验，90年代在广州、上海等地应用。上海地铁工程曾在淮海路3个车站采用半逆作法施工，1995－1997年进行的恒积大厦工程地下4层、地上4层同时完成，为全逆作法施工典型。逆作法施工的关键技术是：

（1）用地下连续墙作为永久地下室外壁；

（2）对建筑主体结构柱子下的承载桩，在成桩过程中要预先增加型钢支柱；

（3）先施工地面板，支承在型钢支柱与地下墙上，此地面板又是在挖土过程中对地下墙的支撑；（4）在地下室最下部底板施工前，上部结构施工高度要控制在钢支柱桩的安全承载力之内；（5）各支柱及地下墙在施工过程中的沉降差要控制在结构允许范围之内；（6）施工有顶盖的地下部分要保证安全与一定的效率。

5．地下长距离管沟、隧道施工技术

目前我国城市地下工程建设主要施工方法有明挖法、暗挖法、盖挖法、盾构法、沉管法、冻结法及注浆法等,这些技术已经达到了国际先进水平,这也为地下空间开发提供了宝贵的经验。（l）盾构法是一种在地下进行机械化暗挖作业的隧道施工方法，它靠盾构头部掘土，或用大刀盘切削土体，然后拼装预制的混凝土管片建成隧道环。边前进边建环，环环相接，最终形成长距离的隧道，施工既快速又安全。我国1963年开始在上海试验性地采用盾构法掘进隧道，最初为直径仅4.2m的敞胸干挖法，后逐步发展为干出土的网格式盾构和水力出土的盾构施工法。60年代末北京也试验用盾构法建造地铁，以直径7m的半机械化盾构成洞78m长，后由于北京有条件采用明挖法，从经济上考虑而停止试验。

1991年上海地铁一号线引进7台加泥式土压平衡盾构，采用大刀盘开挖、螺旋输送机排土，同时备有同步压浆、计算机控制系统等，性能比较完善。上海建工集团机械施工公司、基础公司与城建集团隧道公司联手，利用这7台盾构机完成了18.5km长的隧道施工，建成上海地铁一号线隧道。其直径为5.5-6.2m，衬砌混凝土块，厚度0.35m，每环6块，环宽1m，单块最大重3.75t，隧道经过淤泥土和淤泥质粉质粘土，覆盖深度5-18m，盾构进尺为4-6m/d，最高达18m/d，地面沉降控制在10-30mm。在上海繁华闹市地段南京路、西藏路地下施工时，地面上没有感觉。可以说，我国的盾构法施工技术达到了国际先进水平，现已掌握了软土、砂土和岩石等多种围岩下隧道盾构法施工技术。如浙江国华宁海发电厂进水隧海工程中，研发了土压平衡复合盾构机，解决了土压平衡盾构机在高渗透性土层无法施工的难题。另外，已掌握双圈盾构隧道施工技术。

（2）顶管法施工技术

顶管法是用千斤顶将预制的钢筋混凝土管道分节顶进，并利用最前面的工具头进行挖土的一项地下掘进技术。

以往对地下直径较小的管道可采用顶管法施工，目前随着技术进步，直径较大的管道也可以用顶管法施工，甚至可与盾构法媲美。

我国从1978年开始，由上海基础工程公司研制成功三段双铰型工具头，解决了百米长度的顶管问题；1981年采用中继环法，将直径2.6m的钢管穿越甬江，顶进581m； 1987年采用激光陀螺仪定位、计算机监控等，在黄浦江过江引水管道工程中，将直径3m的钢管一次顶进1120m； 1995年在上海奉贤星火开发区排污工程中，将直径1.6m的钢管一次顶进1511m； 1996年底又设计成功工具式可调换止水带的中继环，在上海黄浦江上游引水工程中，将直径3.5m的钢管一次顶进1743m，创世界之最。

（3）沉管法施工技术

沉管法是在于船坞内或大型驳船上先预制钢筋混凝土管段或全钢管段，将其两头密封，然后浮运到指定的水域，再进水沉埋到设计位置固定，建成需要的过江管道或大型水下空间。

沉管法是正在发展中的施工技术，国内外都有许多施工实例，香港过海隧道、广州珠江隧道都采用这种方法施工。

珠江隧道工程断面为4孔箱型钢筋混凝土结构，其中两孔各为双车道单向运行的机动车道；一孔为广州地铁双线区间隧道；另一孔为设备管廊。隧道的断面尺寸为33m×7.9m、长 1238.5m。沉管段总长为457m，分为105m、120m、120m、90m、22m五段。混凝土为C30，壁厚lm，底板厚1.2m，最大段重量3300t，施工前沉管在48m×150m的船坞内预制。此项工程为我国大型沉管工程开创了成功的先例。

（4）冻结法施工

冻结法是在含水土层内先钻孔打入钢管，导入循环的液氮，使周边的地层冻结，形成坚硬的冻土壳。它不仅能保证地层稳定，还能起隔水作用，可以进行深基坑的挖土。

我国一些煤矿井筒工程中用此法施工较多，已有300多个井用此法完成，最长达500m。近年来，此法已推广到建筑与土木工程中。北京70年代地铁施工中，遇流砂曾用冻结法解决；90年代上海延安东路越江隧道盾构在浦西段出口处，遇有大量城市管网，也采用冻结法保护周边环境及施工安全。但目前该法因为造价高而较少使用。

二、上部结构施工技术

结构施工技术范围很广，包括砖结构、木结构、钢结构、膜结构、钢筋混凝土结构及其他特种结构，下面仅介绍当前钢筋混凝土结构中的模板、钢筋、混凝土以及结构吊装的先进水平及先进工艺技术。

1．新型模板及脚手架应用技术

我国自70年代开始引进日本钢管脚手架与组合钢模板技术，80年代后期逐步发展成自己的型钢骨架加大型贴面模板。各种新型的平面模板体系，有传统的支架模板以及改进了的台模、飞模、排架式快拆模体系、独塔式快拆模体系等。

各种竖向模板与脚手体系如下：（l）爬模体系

上海市四建公司最早将直爬模板使用于共和新路工房，以后大量推广应用于高层建筑。

斜爬模为黄浦江上3座大桥的桥塔及武汉、广东几座斜拉桥所采用。其原理是利用模板与爬架交替支承在结构上，并用简易起重设备交替上升安装支架与模板。

（2）滑模体系

滑模是相对成熟和比较老的施工技术，在烟囱等筒体上早有应用，以后又在高层建筑的剪力墙、框架上应用。

滑模又分直接滑模浇捣与滑框倒模等工艺，上海康乐路高层住宅、徐家汇清溪路9幢高层住宅均为早期的滑模施工建筑。北京、天津电视塔为滑模最高的筒体结构；武汉国贸大厦是墙柱梁整体滑升的最大滑模工程，平台面积达2300m2，结构高度为200m。

（3）液压整体提升模板体系

滑模的缺点是每次只能滑升若干厘米，混凝土要连续浇捣，混凝土结构体与模板一直在相对运动，所以混凝土表面容易出现横条纹甚至被拉裂，施工安排也比较繁琐。

近年来在原滑模技术的基础上有所改进，原滑模动力体系仅作为提升设备，并加强支柱的力量，将模板做成整体，从而使模板可每层一次整体提升到位，混凝土分层浇筑。此法克服了原滑模的缺点，上海市七建公司因此技术获上海市发明一等奖。该技术在环球广场与浦东金融大厦工程中应用取得了成功。

（4）分块提升式大模板

作为一种专用模板体系，如德国的PERI，在国外使用很多，该模板体系支承在已完成的结构上，由专用液压机进行自升，技术较先进，但价格较贵，马来西亚吉隆坡双塔大厦工程就应用了该项技术。

（5）升板机整体式提升模板脚手体系

这是利用升板机较大的提升能力，借助结构自身强度，提升钢制平台，而模板与脚手架就悬挂在钢平台上，随结构的上升而上升，是一种比较经济高效的模板体系。70年代，上海五建公司就曾在江湾冷库工程上采用，以后在陆家宅沪办大楼、东方明珠电视塔、88层金茂大厦等工程上采用，最高速度达一个月13层，这种体系快速、安全、经济，其成本仅是德国PERI液压提升模板的十分之一。

2．钢筋施工技术

（l）钢筋点焊网片：由钢筋工厂生产焊接卷网，在施工现场进行钢筋焊接骨架整体安装。

（2）钢筋接头：有长度搭接、绑条焊接、对焊、电渣焊、压力焊接、套筒冷压接、套筒斜螺纹连接、可调螺纹连接等多种方式。这里特别要提出的是直螺纹等强接头，它利用加工过程使钢筋螺纹接头强度提高，可以保证接头强度超过母材，使接头位置与数量不受限制。（3）预应力技术

预应力技术早在30年代已有方案提出，到50年代在世界上开始推广，此项技术使钢筋与混凝土充分发挥各自特性达到结构的最佳组合，以提高结构刚度和抗裂性能，减小结构物断面。现在在一些大型大跨度的钢筋混凝土结构工程上几乎均采用预应力技术。

按预应力施加时间分，可分为先张法与后张法；

按混凝土的连接程度分有粘结和无粘结两种；

按预应力施加程度分为预应力结构及部分预应力结构。

预应力技术的工程应用：

（1）上海东方明珠电视塔竖向预应力连续长度为300m；（2）南浦大桥大梁的水平方向预应力一次张拉长达100m；

（3）上海国际航运大厦基础地下室采用了无粘结钢绞线预应力结构等。

3．混凝土技术

混凝土结构已主宰了土木建筑业，没有一个重大工程可以离开混凝土。混凝土技术随建筑业的发展而发展，特别是近年发展得更快，已经出现轻骨料、高强高性能混凝土技术、自密实混凝土技术、抗氯盐高性能混凝土技术、清水混凝土技术、超高泵送混凝土技术、混凝土裂缝防治技术等。（1）混凝土组分的发展

混凝土已在一般的水泥（胶凝料）、砂子（细骨料）、石子（粗骨料）加水的组分基础上，增加了很多新的品种。

1）增加掺合料：粉煤灰（可改善混凝土性能）、磨细矿渣粉（可提高强度，改善性能）；

2）掺加化学外加剂：可适应减水、快硬、增塑、增稠、缓凝、抗冻、可泵送、自密实等功能的要求；

3）掺加各种纤维：如玻璃纤维、钢纤维、塑料纤维、碳纤维等，以提高混凝土强度与抗裂性。（2）混凝土强度的发展

50年代前，我国主要以1：2：4和1：3：6体积配比的混凝土为主；

50年代主要为11O号、140号、170号、210号混凝土；

60-70年代主要为150号～300号混凝土；

80年代主要为200号、300号、400号混凝土；

90年代发展为C20～C8O级高强混凝土。

国内工程应用混凝土情况：

1）上海杨浦大桥采用C5O混凝土； 2）东方明珠电视塔采用C60混凝土；

3）新上海国际大厦第21层试点采用C80混凝土； 4）辽宁物产大厦下部柱采用C80混凝土；

5）北京静安中心大厦地下三层柱采用C80混凝土等。

我国已能在实验室配制C100级以上混凝土，但在实际应用中最高的是C80级混凝土，如上海明天广场是较大量应用C8O混凝土的工程。

国外工程应用混凝土情况：

1）马来西亚吉隆坡双塔大厦底层受压结构采用C80混凝土；

2）美国ACJ在1984年确定C5O以上为高强混凝土。美国芝加哥SOUTH WACKER大厦底层柱为C95混凝土；

3）美国西雅图双联大厦3m直径的钢管混凝土采用C130混凝土，为国际上混凝土应用的高强度等级。

虽然理论上可以配制C200以上的混凝土，只是由于强度太高带来的脆性问题尚未根本解决，因此目前在使用高强混凝土方面仍有一定的限度。（3）商品混凝土及泵送混凝土

商品混凝土发展很快，发达国家的一些大城市几乎都采用商品混凝土，占总量达60％－80％。我国近十年来发展也很快，1996年全国预拌混凝土已接近3000万m3，仅上海一地区已达1000万m3。泵送混凝土是与商品混凝土一起发展起来的，与此同时，泵送技术也有了很大提高。如上海一次泵送C60混凝土达到350m高度，已在东方明珠电视塔与金茂大厦工程上实践成功。

（4）高性能混凝土及其发展

高性能混凝土（即HPC），国际上提出这个名词尚不过10年，但不少发达国家都在这方面大做文章，因为社会发展对建筑结构功能的要求越来越高，而混凝土可以利用掺合料的变化，实现符合多种要求的特殊功能。如高强、耐久、耐油、抗裂。

目前世界各国都有许多研究与实施计划，如日本1988年提出新P．C计划，并在明石海峡大桥的2个桥墩上分别实现24万m3与15万m3不用振捣的自密实混凝土；英国北海油田海上平台的混凝土28d抗压强度达100MPa，可在海水中耐久100年；法国也提出了“混凝土新法”，着重解决混凝土的耐久性问题。

4．预应力技术

我国预应力技术已从单个构件发展到预应力结构的新阶段。预应力技术的应用已扩大到大跨度、大柱网、大开间的多层与高层建筑,连续桥、斜拉桥等桥梁结构,核电站预应力安全壳、大型预应力储仓与储液池,预应力地锚与预应力管桩等特种预应力结构。预应力技术也是建造大跨度公共建筑、大型会议展览中心及大开间住宅的重要技术,也是高层、超高层建筑和承受特重荷载(如转换层结构、重型传力大梁等)的结构中不可缺少的关键技术。预应力技术在解决大、高、重、新建筑工程的设计和建造难题中发挥着其独特的优势。此外,预应力技术还将推动建筑结构的创新,如预应力拉杆替代柱的悬挂建筑结构将获得一定的发展。在公路工程中,预应力技术对解决路面混凝土开裂和减少伸缩缝,提高使用寿命具有良好的应用前景。在桥梁工程中,不论是超大跨的悬索桥(1 000 m 以上,甚至达2 000 m)、特大跨的斜拉桥(500～1 000 m),还是大中跨度的系杆拱桥(

5．大跨度钢结构安装技术

目前，国内外的结构吊装技术都有了突飞猛进的发展，开始由传统的机械吊装向大型化与多机组合吊装发展。

（l）整体提升吊装

1）卷扬机整体提升：如上海万人体育馆采用整体提升技术。日本某体育馆分3次提升就位。

2）计算机控制、钢绞线承重、液压整体提升工程。

如上海南站主屋顶盖钢结构采用旋转吊装法，开发了“大跨度张弦式回转龙门吊”，解决了直径278米特大宽度圆形候车厅钢结构屋盖安装问题。

国家大剧院钢壳体施工也采用了此技术。（2）平面滑行安装技术

当安装机具无施工位置时，利用已安装的结构单体进行平面滑行安装，也是非常实用的方法。

如日本博多饭店大楼就采用此法施工；上海浦东国际机场候机楼由于形状复杂，长度跨度又大，也采用此法施工。重庆江北机场新航站楼钢结构安装、上海旗忠森林体育城网球中心均采用了此技术（旋转顶推滑移技术，解决了旋转开启式钢屋盖施工难题）。

四、桥梁施工技术

桥梁发展方向：大跨度、柔性化。

（l）斜拉桥是上海特别受关注的桥梁形式，上海建工集团已在黄浦江上建起南浦、杨浦、徐浦、卢浦四座大桥。

这种形式大桥的主桥分两大部分：桥塔及索拉桥面。桥塔的施工与建筑工程相同，但有的是斜面，施工有一定困难。在采用斜爬模施工技术后，取得了比较经济和快速的效果。

由于斜拉桥桥面材料有不同的组合，可分为钢、钢与混凝土叠合桥及钢筋混凝土桥。上海杨浦大桥主跨为602m，在叠合桥中跨度为世界第一，而目前世界最长斜拉桥为日本的多多罗桥（桥长890m）和法国的诺曼底桥（桥长856m）。

（2）悬索桥是世界上较早出现的桥型之一，跨度可以达到1km以上，世界上较著名的为美国旧金山大桥，施工方法是先建锚墩与桥塔，再在锚墩与桥塔之间拉上工作索；在工作索下设操作平台，并装上机具，然后安装主索，主索分散安装。钢索安装校正后，即可将分段预制的桥面从船上用钢索吊起固定。

美国广播公司日前评出世界十大最壮观桥梁，中国占4座，位数最多。分别是：杭州湾跨海大桥，连接浙江和上海的东江大桥，广西程阳风雨桥和上海卢浦大桥。其他六座：美国七英里大桥，法国米约大桥，德国马格德堡水桥，圣地亚哥罗娜多大桥，英国盖茨亥德千禧桥及伊朗khaju大桥。

目前,我国已建成千米以上大桥3座(尚有2 座正在兴建中)、800 m以上大桥8座、600 m以上大桥15座、400 m以上大桥40座,重庆万县单孔跨度达420 m的钢筋混凝土拱桥更引起世界同行的莫大兴趣。

目前世界上最大跨度的该类桥梁是日本明石大桥，主跨为l990m，桥塔高297m，主索直径达1.2m。我国江阴长江大桥主跨为1385m，桥塔高200m，主索直径0.9m，钢索169股，每股中有7毫米的钢丝127根，北锚碇立方体为69m×51m×58m。

五、水上工程技术

• 海上恶劣作业环境下大直径薄壁钢管敷设技术：舟山引水工程采用了可调浮托管架和水力喷射埋设机等设备。• 海洋平台：已由导管架平台（100米以内）向深海张力腿平台（300－3000米）发展。

六、施工技术展望

建筑施工技术虽然在近几十年有了巨大的发展，但仍是以手工、半机械或机械作业为主体、现代高科技含量较低的劳动密集型的产业。

对我国施工技术发展展望：

1． 设计与施工一体化，尤其在特殊结构或特大型结构工程中，设计与施工要紧密结合，共同开发，以期在施工技术上有新的突破。

2． 充分利用现有施工技术成果，如推广建设部10项新技术，建立技术总结与工法制度，改变目前存在的大量新技术自生自灭的状况，以充分利用经实践证明的行之有效的新技术成果，进一步扩大技术积累，促进其转化为生产力。

3． 从单纯单体工程分析发展到对整个系统网络和环境的综合与控制

在世纪交替的十余年中, 工程技术涉及的范围从空间域上有明显的拓宽, 已经从单

体分析(所谓Project Level)发展到对系统网络的综合与控制(所谓Network Level), 并且进一步考虑对整个环境可持续发展的影响。例如, 国家正在调整江河防洪策略, 强调在流域管理的大框架下部署防洪建设, 统筹考虑防洪和抗旱问题, 适度承担风险, 从控制洪水向洪水管理转变, 在防止水对人类的侵害的同时, 也要防止人类对水的侵害, 主动适应洪水、人与自然和谐的防洪战略。又如城市防灾减灾必须扩大到全城市区域统一规划。再如, 国家设计规范的安全贮备要逐步与经济发展的水平接轨, 桥梁的维修加固决策必须考虑整个交通网络的运行。甚至为了克服在工程设计和施工中大量数据交换的低效率和部门之间的分割, 大规模的集成系统也开始研制。

4． 从单纯依靠专一学科深化到依靠多学科的交叉

从20 世纪70 年代开始, 世界工程领域发展的特点是学科交叉, 这和20 世纪50 年代强调细分专业、“非常专业化”的情况相比, 出现了根本的变化。尽管这种“非常专业化”的影响在我国工程界仍很有影响, 甚至有的地方由于政府部门之间的分割还有所加强, 但学科方面的相互交流、领域方面的相互渗透已是必然的趋势。单纯偏重于单一学科(如力学)已经无法适应时代要求了, 工程依靠的是多学科交叉。这种交叉体现在: 一在层次上, 工程分析的结果不足以作为工程决策的惟一依据, 在此之上的系统工程、甚至社会工程也很重要;二在内涵上, 化学物理以及它们的基础———数学都变得十分重要。同时，21 世纪是信息的时代。信息化是计算机与互联网及信息技术发展的必然结果, 它包括信息技术的产业化、传统产业的信息化、基础设施的信息化、生活方式的信息化等内容。这里所说的信息技术, 主要是涉及传统工程产业的信息化、基础设施的信息化。工程的进行效率有赖于工程的各相关方面大量的技术和经济信息的高效处理、交换和表达。在工程建设中,技术方面的信息化已经展示了其特有的潜力。一方面, 通过信息化, 可以使传统的工作效率和质量提高、成本降低;另一方面, 信息化作为手段, 可以使得人们实现更加复杂的工程。目前的信息技术已从工程的规划设计到工程的施工、运行管理和维护全方位地渗入, 成为工程技术在新世纪发展的命脉。

5． 进一步发展以下关键技术：

（1）高层、大跨结构钢结构施工及防震抗风与减灾技术

随着超高层、超大跨桥梁和大跨结构等大型复杂结构的兴建,结构设计呈现更长、更高、更柔的发展趋势。许多情况下风荷载和地震荷载已成为结构设计的控制因素。因此大型复杂结构体系抗风抗震的设计理论及其相关问题将被进一步关注。相关的研究课题将包括设计地震动及灾害性风荷载的作用机理;超高层建筑结构体系的抗风与抗震,特大跨度桥梁的结构体系及抗风抗震。同时“以柔克刚”的抗震思想在结构振动控制技术中将进一步得到体现,现代振动控制将向自适应控制、智能控制、吸震减震技术研究方向发展;土木结构健康监测、灾害结构响应控制等基础性的研究将会进一步加强。（2）预应力混凝土材料及技术

预应力混凝土材料及技术本身将有所创新和发展,并将推动新材料、新技术、新理论及新设计方法不断涌现。其应用研究将主要体现在以下几方面: 1)混凝土将继续朝高强、高性能方向发展;免振混凝土、密筋混凝土可能在结构中试用;2)大直径、大截面钢绞线的研制、生产;超过2000级的高强钢绞线也可能推出;镀锌、环氧涂层钢绞线将被采用;不锈钢绞线的应用将有大的增长;耐久、轻质(重量只有钢材的20%)、更高强(> 2000 MPa)的高性能纤维加强塑料筋将较多地获得应用;碳纤维加劲塑料(CFRP)、玻璃纤维加劲塑料(GFRP)、芳纶纤维加劲塑料(AFRP);3)新型无粘结CFRP预应力筋及体外预应力配筋将得到开发和应用;

4)预应力混凝土结构的耐久性、抗火、抗震、抗爆等性能研究及它们的设计方法研究;5)预应力混凝土与钢筋混凝土的结合,预应力混凝土与纤维混凝土的结合以及其它材料的结合;6)预应力轻混凝土的发展和预应力混凝土结构的计算理论的完善以及预应力混凝土结构的拆除、重建方法以及预应力作为结构加固和调整内力的措施的研究;7)发展和推广现代预应力空间结构体系,一是研究和推广应用预应力技术来提升结构刚度,调整结构风力的分布,如预应力网格结构、预应力斜拉网格结构;二是研究通过预应力技术来形成新的空间结构,如张弦梁结构、张拉整体结构和索穹顶结构等。2.4 大力发展高性能混凝土

美国混凝土学会(AC I)将高性能混凝土(HPC)定义为具有易灌实、易密实、不离析、能长期保持优越的力学性质、早期强度高、韧性好,体积稳定、在恶劣环境下使用寿命长等所要求性能的匀质混凝土。1992年里约热内卢召开的地球峰会将“可持续发展”定义为“与地球生态系统相协调的经济活动”。指出对环境无害的混凝土技术的基础赖以建立的3个主要支柱是对混凝土原材料的节约、混凝土耐久性的提高以及混凝土技术从简约法到整体法的转变。因此发展高性能混凝土必须采用可持续发展的、对环境无害的混凝土技术,在研制各种外加剂和胶凝材料的同时,更应大力研究骨料替代、水泥替代和矿物掺料的使用等利用废弃材料来改善混凝土的性能,提高其耐久性的方法。如:采用轧碎的废弃混凝土代替碎石,用粉煤灰中的飞灰或细灰作硬凝材料;采用炼铁副产品高炉矿碴代替水泥;用粉煤灰及高炉矿碴作水泥的混合料或混凝土的矿物掺料等。

2.5 地下空间可持续开发

(1)水文地质条件的改变地下空间结构的建造与形成改变了地下水径流的路线,破坏了原有的补给关系,从而改变了地下水资源的分布形式与赋存状态,并影响到地表的植被生长。所以，应加强环保与生态保护研究。

(2)地下空间开发对原有的生态平衡产生破坏作用地下空间开发破坏原有动植物的生态环境,从而影响地理气候条件,欲恢复原有生态平衡要进行相关的研究和改造

(3)地下空间开发对地面原有建筑物的安全将产生影响地下岩体工程开挖将破坏原有地层应力的分布,无论采用何种技术措施,都要或多或少地影响到地面原有的建筑物的安全。又由于地面各种建筑物、市政工程等设施的结构形式、服务年限不同,因此,即便在相同的变形影响下,对各种建筑物的安全影响也不一致,因此,在建设之前要进行整体区域与个别建筑设施评价相结合的方式进行相关的研究和评价,以确保建设区地面的安全。2.6 岩土锚固技术

岩土锚固技术除在地下工程、边坡工程、结构抗浮工程、深基坑工程中继续保持着良好的发展势态外,在重力坝加固工程、桥梁工程以及抗倾覆、抗地震工程中的地层锚固则有着长足的进展;同时锚杆锚固机理的相关研究仍为土木工程界的热点和难点,包括锚杆锚固机理的现场实验研究、不同岩体和土体中锚杆锚固机理的数值模拟、锚杆加固边坡和地下开挖洞室内壁的锚固机理的研究、群锚效应的研究、重复荷载与地震效应对锚杆影响的研究。