体育中心体育场新技术新工艺应用（含地基工程混凝土工程等）

1、新技术新工艺应用鄂尔多斯市体育中心体育场工程具有造型新颖、质量标准高、施工难度大和工期短等特点，项目部根据“住建部10项新技术”的要求，在工程开工之初就拟订了在本工程推广应用10项新技术的计划，在整个施工阶段对各工序严格控制、精心组织，各项新技术、新工艺在该工程中取得了很好的经济效益和质量效果。一、地基基础和地下空间工程技术1.1灌注桩后注浆技术应用部位：建筑物结构基础采用钻孔灌注桩基础，且采用灌注桩后注浆技术。数量：桩基础数量2118根。1）、后注浆工艺参数：注浆材料：水泥浆液，水灰比为0.5，水泥PO(C) 42.5；注浆量：桩端注浆量每根桩为水泥2.00吨；注浆压力：注浆终止压力控制在3

2、.0MPa左右。根据注浆压力的变化和注浆量，实施间歇注浆或终止注浆;注浆施工时间及顺序：一般注浆起始时间可在成桩后2天内进行，注浆顺序为先桩侧后桩端，间歇时间约为4小时以上。注浆控制条件：抗压桩注浆控制采用注浆量和注浆压力双控法。以水泥压入量控制为主，压力控制为辅。抗拔桩桩周注浆采用注浆压力3.0Mpa单控，当注浆稳定后，统计注入水泥量，再确认控制注入水泥量。当注浆量难以满足要求时，一般桩底注浆终止压力不小于1.0Mpa。2）、注浆装置设置桩端后注浆管阀必须设置于桩顶，注浆管底部伸出钢筋笼底端30cm，注浆管附在桩身钢筋笼上，端部安装注浆单向阀，注浆管为38mm焊接钢管。根据本工程的具体条件，

3、后注浆装置的具体设计为：设4根38mm（DN32）3焊接钢管固定于钢筋笼上，对称布置,其中2根对称到底，供底部注浆，伸出钢筋笼底端30cm，底部300mm每5cm钻注浆孔，注浆孔及注浆管底部用透明胶及汽车内胎裹紧，注浆加压后，被冲开，进行注浆。另外2根分别供距底部10米、17米两道环管注浆，钢导管材质为Q345-B，顶部安一38mm（DN32）单向注浆阀，顶部伸出地面20cm，抗拔桩桩周复式注浆环管采用直径40mm（DE40）带钢丝PPR软管，直径（外径）40mm（DE40）带钢丝PPR软管通过DN323三通和2个DN323mmPPR活接管与38mm（DN32）3注浆立管丝扣连接，环管5cm设

4、置注浆孔，注浆孔沿管外侧梅花形布置，注浆环管用胶布2层裹紧，注浆加压后，被冲开进行注浆。3）、在桩体形成2天后，由桩端的预埋管阀压入水泥浆，通过浆液的渗透、劈裂、压密等方式，加固桩底沉渣的固有缺陷，改善桩土界面。二、混凝土技术1、地上混凝土工程概况本工程结构复杂，混凝土用量大且种类较多，工程面积大。分别采用汽车泵和地泵进行混凝土的浇筑，主要用的特殊混凝土种类有自密实混凝土、纤维混凝土、清水混凝土和轻集料混凝土。柱、斜柱、斜梁和看台板的浇筑是本工程的重点和难点。体育场混凝土施工使用一览表结构构件类别混凝土强度等级备注选用理由核心筒结构、斜柱、斜梁结构C40自密实混凝土应对钢筋密集劲性结构混凝土施

5、工楼板结构C40纤维混凝土应对大面积无伸缩缝混凝土裂缝施工预制看台结构C40清水混凝土应对预制混凝土装配整体式结构施工地面、楼面垫层轻集料混凝土节能环保、减小结构负荷2、技术准备(1) 熟悉审查图纸：混凝土工程有关的管理人员、技术人员、工长、质检员要审核设计图纸所注标高及结构构件尺寸是否交圈和有误，在此基础上，结合规范，审核结构墙柱、构造柱分布情况。重点审核各节点墙、柱、梁、板的交叉等有关具体操作问题。以保证工程正常进行和各工序有机的衔接。(2)对混凝土的分别介绍由于本工程结构较为复杂，所用混凝土的种类较多，包括自密实混凝土、纤维混凝土、清水预制混凝土、轻集料混凝土等。A、自密实混凝土主要用在

6、核心筒、斜柱、斜梁等处。B、纤维混凝土主要用在楼板结构处。C、清水预制混凝土主要用在看台结构处。D、轻集料混凝土主要用在地面、楼面垫层处。(3)对混凝土的技术要求材料要求：水泥、掺和料（粉煤灰）、砂、石、外加剂、水等材料的技术要求。碱含量要求：对上述材料的碱含量提出具体要求，要求进行试验并出具试验报告。技术要求：对混凝土供应，混凝土初、终凝时间，混凝土和易性，应做出明确规定。技术资料规定：对混凝土搅拌站需提供的混凝土小票、混凝土配合比申请单、混凝土配合比通知单及水泥试验报告等资料提出要求，并提出资料填写内容要求及其它资料的分级管理要求。派专人收集整理混凝土小票，以便以后查验。3、人员准备按照整

7、体工程施工段的划分，进行混凝土单项工程人员的准备。东区和西区各需要混凝土工30个，辅助工10个；南区和北区各需要混凝土工20个，辅助工10个。4、材料准备本工程所用混凝土都由兴泰商混凝土有限责任公司供应，采用汽车泵或地泵浇筑混凝土。5、混凝土的运输(1)结构施工阶段以施工段为单位计算混凝土的供应量，根据供应量和浇筑时间的要求，确定每次浇筑所需配备的运输车辆数，确保现场混凝土浇筑连续进行，避免在施工过程出现冷缝。(2) 搅拌运输车在运输途中，搅拌筒应保持3-6r/min的慢速运转，并保证运输到现场混凝土的坍落度必须符合配合比申请单和开盘鉴定要求坍落度规定（根据施工温度、场外运距、堵车情况、场内运

8、输方式、场内运距长短等因素来确定）。三、钢筋及预应力技术3.1高强钢筋应用技术设计说明文件：钢筋(抗拉强度实测值/屈服强度实测值1.25;屈服强度实测值/屈服强度标准值7mm采用Q345C材质，壁厚1500mm212门窗槽口对角线长度差2000mm32用钢尺检查2000mm423门窗框的正、侧面垂直度2.51.5用垂直检测尺检查4门窗横框的水平度21用1m水平尺和塞尺检查5门窗横框标高53用钢尺检查6门窗竖偏离中心53用钢尺检查7双层门窗内外框间距42用钢尺检查8推拉门窗扇与框搭接量1.50.5用钢直尺检查（3）、铝合金门窗用玻璃的品种、规格、尺寸、颜色、图案和涂膜朝向应符合设计要求，玻璃的裁

9、割尺寸应正确，安装后玻璃应牢固，不得有裂纹，损伤和松动。玻璃的安装方法应符合设计要求，固定玻璃的钉子或钢丝卡的数量、规格应保证玻璃安装牢固。（4）、玻璃表面应洁净，不得有腻子、密封胶、涂料等污渍，中空玻璃的内外表面均应洁净，玻璃中空层内不得有灰尘和水蒸气。2、质量保证措施：（1）、要认真审阅施工图纸、领会设计意图，保证按设计施工。严把材料质量关，各五金件及主要型材、玻璃等必须有出厂检验合格证，且要严格按照规范进行施工。(2)、成品门窗进场安装后要逐个进行对角线，垂直度等检查。门窗框与墙体要全部采取软连接，框与墙体要用保温板嵌塞，框与抹面缝隙要均匀、顺直，用玻璃密封胶整齐嵌塞。要认真做好成品保护

10、工作。八、防水技术8.7聚氨酯防水涂料施工技术1、工艺流程验收基层 清理修整基层表面 涂刷粘结料 细部加强层处理 防水层收头处理、节点密封 养护 保护层验收2、施工要求及要点(1)找平层应抹平压光，表面光滑、洁净、无开裂、接茬平整。不允许有明显的尖凸、凹陷、起皮、起沙、空鼓等现象。找平层的平整应在允许的范围内平缓变化。坡度均匀，坡向一致，并符合图纸设计要求。(2)施工时，各工序应密切配合，严防发生漏做、误做等现象。(3)保护层厚度及做法应按工程设计确定，竣工后的保护层不允许有损坏现象。(4)各项做法均以GB50207-2002屋面工程质量验收规范与88JZ9建筑构造专项图集、企业标准为准。九、

11、抗震、加固与改造技术1、结构安全性监测(控)技术体育场工程设有46个倾斜15度的核心筒斜柱，上部均设有悬挑桁架，最长为65米。本工程在核心筒上共设有30个监测点，用于观测结构沉降，在桁架施工及验收后均设有控制点，每次吊装过程中，用全站仪进行观测，分析出偏移情况，及时进行控制。十、虚拟仿真施工技术1、核心筒结构施工根据施工单位施工方案，体育场结构的总体施工顺序为桩基础核心筒+框架钢屋盖的支撑胎架钢结构屋盖及预制看台板铺装。框架-核心筒结构的基本施工顺序为核心筒滑模先施工一层，框架结构标高滞后一层，并与核心筒合拢，各层依次浇筑，核心筒滑模施工每段约4.5m，约每35天滑模一次。预制看台在主体结构施

12、工完后铺设。钢结构屋盖采用胎架支撑，桁架分段整体吊装方法施工。核心筒的施工流水段示意如下图如示： 图1.2-1结构施工顺序示意图1.3混凝土核心筒结构施工阶段分析的必要性及结构受力特点1.3.1结构施工过程分析必要性结构施工过程中荷载水平、结构体系（刚度及边界条件等）明显不同于整体结构状态，对结构施工过程进进行计算分析及复核的原因有几点：1、结构施工过程的计算分析，不同于设计单位计采用的整体结构一次受力的弹性计算分析，施工过程中存在结构逐段成形、荷载条件及边界条件均是变化的，整个计算分析过程为非线性；2、大型空间结构成形过程特征复杂，影响因素多，不同施工方案影响整体结构的最终力学性能3、结构施

13、工过程中的相关施工措施的合理性，如支撑胎架、拆模时间等，均需作计算分析及验算复核，是施工安全进行的保障。4、既有的工程案例，如CCTV新塔、鸟巢体育场、天津津塔、西安法门寺、深圳大运中心体育场等, 均说明施工过程计算分析的必要性，。正确的施工过程计算分析，可有效保障结构施工阶段的安全性，并达到设计单位要求的结构状态。1.3.2混凝土核心筒结构施工阶段特点根据施工单位的施工方案及结构设计施工图纸，对核心筒结构的施工阶段力学性能作初步分斯，其结构有以下特点：1、施工阶段结构的荷载主要为结构自重、风荷载、施工活荷载、温度作用；2、核心筒因外倾15度，存在较大的水平悬臂长度，竖向荷载下呈明显的悬挑结构

14、力学特点，核心筒的应力随着悬臂段的增加而增加，其一侧存在一定的一拉应力，较大的拉应力出现在核心筒根部及核心筒与看台斜梁交接处的上部，拉应力对混凝土结构极其不利；3、核心筒的施工的滑模设备自重及施工活荷载，相当于核心筒顶端的集中荷载，当根部悬挑桁架安装时，均引起对核心筒一侧受拉，对核心筒极其不利。4、结构设计中的采用整体结构计算分析模型，而施工阶段，核心筒结构逐步成形并受力，这各逐步施工的成形过程变形及内力状态可能不利于钢结构屋盖的安装及受力。5、核心筒在施工阶段，除自重荷载作用，施工活载、温度及混凝土的收缩及徐变的对结构的影响需作深入分析。1.4混凝土核心筒施工模拟分析内容根据设计单位的意见及

15、施工单位要求，核心筒的施工阶段分析主要内容如下：1、根据施工方案中的结构施工顺序、荷载、边界条件，进行结构施工过程的有限元计算模拟；2、验算施工过程中结构的承载力及变形；3、为满足核心筒施工工期的要求，确定核心筒，在无支撑条件下，采用滑模施工工艺，其合理的自由高度；4、为满足核心筒施工工期的要求，确定核心筒，在无支撑条件下，采用滑模施工工艺，滑模时混凝土的强度指标要求；5、根据计算结果，确定合理可行的施工阶段工艺措施，控制核混凝土核心筒的拉应力水平，避免其开开裂；二、屋面钢结构临时支撑专项方案及施工模拟仿真分析1支撑架的设计方案1.1临时支撑架的布置屋面安装时,在每榀主桁架下部设置1组临时支撑

16、架，主桁架临时支撑共计46组,屋面开洞处设置8个临时支撑架,支撑架布置图如下所示:支撑架平面布置图1.2临时支撑架的设计1.2.1临时支撑架的选用支撑架采用角钢支撑架，平面尺寸为1.5m6.8m，支撑架最大高度46m。支撑架立杆采用L20024等边角钢，腹杆采用L16016等边角钢；顶部采用H4003001020型钢。节点采用全焊接节点；钢材采用Q235B号钢；结构用缆风绳：16钢丝束（公称抗拉强度1570N/mm2）；支撑基础设PL-20400400钢板埋件；支撑架顶部及底部构造： 支撑架顶部构造 支撑架底部构造1.2.2临时支撑架的受力分析支撑架所受恒荷载包括支撑架自重与顶部竖向荷载，支撑

17、架所受活载包括顶部施工活荷载，水平风荷载。其中自重考虑1.1倍自重系数。支撑架顶部竖向荷载为335kN支撑架顶部施工活荷载4kN/m2。风荷载支撑架挡风系数= An/A=，查表得角钢塔架体型系数s=2.2；基本风压取鄂尔多斯地区50年一遇风荷载标准值w0=0.5kN/m2；地面粗糙度为B类，支撑架最大高度46米，风压高度变化系数z取值如下：0 10米，z=1.00，1020米，z=1.25，2030米，z=1.42，3040米，z=1.56，4046米，z=1.67，风荷载折算为线荷载施加在迎风侧支撑架立杆上，支撑架宽度b=1.5+0.14=1.64m，每跟立杆上的线荷载q=0.5stzw0b

18、=0.50.3z0.51.64=0.12z；根据高度的不同，风荷载承阶梯形分布：0 10米，q=0.12kN/m，1020米，q=0.15kN/m，2030米，q=0.17kN/m，3040米，q=0.19kN/m，4046米，q=0.20kN/m。1.2.3临时支撑架的验算支撑架计算模型如下,主立杆采用梁单元模拟，腹杆采用桁架单元模拟，揽风绳采用只受拉单元模拟，揽风绳采用5吨的受拉葫芦张紧，计算时考虑施加50kN初始拉力，计算模型如下所示： 支撑架计算模型 顶部竖向荷载 顶部施工荷载 水平风荷载恒载作用下支撑架变形如下图所示 支撑架水平位移 支撑架竖向位移恒载+0.7活载+风载作用下支撑架变

19、形如下图所示 支撑架水平位移 支撑架竖向位移支撑架水平变形15.1mmL/300=46000/300=153mm，支撑架刚度满足要求。支撑架应力比支撑架应力比云图 支撑架杆件应力比柱状图支撑架应力比最大值为0.581，满足要求。揽风绳验算揽风绳所受拉力如下图所示，最大为35.8kN50kN,揽风绳安全。2吊装工况验算 2.1环形桁架的吊装验算选取1-15轴处环型桁架进行吊装验算，采用四个吊点，同时设置部分临时角钢拉杆以保证吊装时的稳定，建立计算模型如下 临时固定角钢L100 x10吊装单元竖向变形，最大为-4.4mm应力比云图，应力比最大值为0.14杆件应力比柱状图吊装过程中杆件最大竖向变形-

20、4.4mm，最大应力比为0.14，结构安全。2.2屋面主桁架吊装验算 选取最重的1-14轴吊装单元进行验算，采用四个吊点，主桁架与核心筒连接处，临时设置角钢拉杆以保证吊装时的稳定，建立计算模型如下:临时固定角钢L100 x10吊装单元竖向变形，最大为-10.1mm应力比云图，应力比最大值为0.5杆件应力比柱状图吊装过程中杆件最大竖向变形-10.1mm，最大应力比为0.5，结构安全。3施工过程仿真分析 3.1合拢温度及合拢缝的确定3.1.1 钢结构合拢缝的设置钢结构屋盖是大跨度空间桁架，其平面投影近似为一个圆环，整个圆环周长太大，若一次焊接完成，会产生很大的温度应力，结合现场实际安装顺序，每隔9

21、0度设置一道合拢缝。如图所示：合拢缝合拢缝位置图3.1.2 钢结构合拢缝的温度效应根据工程的施工进度，钢屋盖焊接合拢集中在8月份。这个季节当地白天气温大约20度，夜晚气温在510度，主要的合拢工作应在夜间进行，防止太阳辐射引起构件尺寸的变化。在桁架焊接前需要预热，预热方法为用汽油喷灯预热，预热温度要求达到600C方可进行焊接。焊接完成后在焊缝外面加盖至少48cm 厚的保温棉进行保温，使焊缝缓慢冷却，达到常温后，方可除去保温措施。从而减少由于温度效应引起的收缩变形。钢结构的合拢温度应严格按照设计要求执行。3.2安装过程仿真分析 屋盖安装过程结构受力与设计状态不完全一样，整个结构体系是个逐步建立的

22、过程，特别是在支撑卸载过程中，存在结构转换，结构受力从支撑架转移到结构本身，部分杆件受力特性可能发生改变，因此对施工过程中的若干关键工况需要进行计算，对可能发生的不利因素进行提前预警，以保证结构施工的安全。选用了通用有限元程序Midas（7.8.0版），计算模型采用空间三维实尺模型,按照实际的安装及卸载顺序，进行施工过程分析。所有杆件用梁单元模拟。施工阶段仅考虑结构自重作用，放大1.1倍考虑节点等的重量。在计算模型中，支撑架支撑在桁架下弦节点处，支撑架高度按照实际情况模拟。3.2.1安装过程仿真分析 第一步 下部混凝土施工完毕，预留一个施工通道第二步 分片吊装核心筒顶部桁架第三步 安装核心筒两

23、个单片之间的联系钢梁第四步 核心筒剪力墙及楼板的混凝土浇筑第五步 安装核心筒之间的屋面桁架第六步 设置临时支撑架第七步 安装第一个单元第八步 安装第二个单元第九步 安装第一、二单元之间的散件第十步 按照以上顺序，逆时针完成屋盖各吊装单元及散件的安装，其中4个位置的散件暂时预留第十一步 分段安装开洞处屋盖第十二步 安装开洞出屋盖散件第十三步 安装合拢缝处的散件第十四步 支撑架拆除第十五步 补缺洞口处混凝土结构3.2.2安装过程变形分析 第一步 结构最大竖向变形-32mm第二步 结构最大竖向变形-31mm将下部混凝土结构隐藏后，显示上部结构最大竖向变形-7mm第三步 结构最大竖向变形-7mm（下部混凝土结构隐藏，下同）第四步 结构最大竖向变形-9mm第五步 结构最大竖向变形-9mm第六步 结构最大竖向变形-9mm第十步 结构最大竖向变形-17mm第十二步 结构最大竖向变形-17mm第十三步 结构最大竖向变形-17mm第十四步 结构最大竖向变形-17mm原设计状态在自重作用下结构竖向变形如下图所示，最大竖向变形-100mm结构在安装过程中，变形均匀变化，且最终安装完成后，结构变形与原设计状态接近。3.2.3安装过程屋盖受力验算卸载前，主结构杆件应力比如下图所示，杆件应力比最大为0.