第五章第六部分工程项目技术方案优化案例分析(教材第

1第五节工程项目技术方案优化案例分析22目录一、工程项目技术方案优化的概念、意义二、工程项目技术方案优化的管理流程三、工程项目技术方案优化的方法四、工程项目技术方案优化案例分析案例一、某大剧院工程基坑降水施工方案优化案例二、某体育场工程拱脚大体积砼施工方案优化案例三、某游泳馆工程钢结构施工方案优化案例四、景观塔外挂板吊装方案优化33一、工程项目技术方案优化的概念、意义1、在作业前，对作业采取的各种方法、方案进行比较，在充分论证的基础上，从中选择最佳的方法或方案，这种过程叫做方案优化。施工技术方案优化是在对项目实施条件（合同条件、现场条件、法规条件）及设计文件进行深入了解的基础上进行的，是对投标简单的施工组织设计规定的施工方案、设备配置、施工程序、劳动力组织等进行的必要调整。442、优化工艺不能影响结构安全、使用功能及设计方案要达到的效果，并随着工程施工过程图纸、环境、风险、相关方要求的变化适时调整方案、预案及其做好深化设计工作。3、优化方案应切实可行，一切从实际出发，目的是要保证工期，保证质量、安全、环境，降低施工成本。55二、工程项目技术方案优化的管理流程熟悉施工图纸编制施工方案施工单位对施工方案讨论、论证请专家对方案的关键技术讨论、论证危险性较大项目实施验收修改完善、优化施工方案施工方案逐级审批施工方案交底组织实施施工方案的更改调整方案审批项目整改图5-1技术方案优化管理流程图66三、工程项目技术方案优化的方法1、明确优化的内容、优化的依据、预计经济效益等，另外要保证项目优化的安全性、科学性，实施过程中出现新问题、新情况，及时沟通、调整解决。2、优化是满足几方面要求的一个统一整体，是不可分的，应通盘考虑。现代施工技术进步、组织管理经验积累，每个工程都可以用多种不同方法完成，存在着多种可能方案，所以在决定方案时，应多方分析比较、全面权衡，选择出可能最好的方案。773、施工方案的评价、甄选是一个系统工程的多目标决策过程，不论在技术方面或组织方面，通常都有许多可行的施工方案选择，择选优化原则要坚持技术分析与经济分析相结合、定量分析与定性分析相结合、动态分析与静分析相结合。当影响施工方案的某些因素无法用数量指标衡量或获取数据较困难时，可定性分析评价施工方案优劣。对工期、成本、劳动力等可以用数据指标衡量的因素进行分析、计算，得出定量分析结果，再对各方案进行对比择优。88（一）案例背景介绍某基坑降水工程±0.000标高相对于绝对标高15.10m，施工现场平均绝对高程为14.80m。工程为地下三层、地上四层、局部七层。地下三层基坑最深处达-18.50m。工程地质勘查报告给出稳定水位埋深为9.00-10.30m，地下水属孔隙潜水。工程南侧距离20m为东湖景区，且已经蓄水，水面高程为14.00m。工程特点：①本工程地下三层位于整个建筑的中心区域，南北长40m，东西方向宽38m。而整个建筑物形式为半径约75m的圆形。案例一、某大剧院工程基坑降水施工方案优化四、工程项目技术方案优化案例分析99②地下水位较高，赋存于3层粉土、3层粉质粘土和4层细砂中，旁边东湖景区蓄水进一步造成地下水位的提升。通过现场实际勘察，地下水位标高相对于±0.000标高为-9.30m～-10.60m。③建筑红线内还有未拆迁的建筑物。1、场区工程地质概况：根据《华北地区区域地层表》，该区地层位居华北地层区华北平原分区之冀中小区东部、西部地区交界地带。根据地质年代、成因类型、结构特征及物理力学性质差异，将勘察控制深度内土层划分为9层，为素填土、新近代沉积粉质粘土、新近代沉积粘土、细砂、粉质粘土、中砂、粉质粘土、细砂、粉质粘土。10102、场区水文地质条件勘察期间初见水位埋深为10.00-11.00m，稳定水位埋深为9.00-10.30m，地下水属孔隙潜水；地下水主要补给来源为大气降水、地表渗漏；排泄以人工开采和向下渗流为主要形式；根据区域水文地质资料及分析近年附近多处勘察报告中地下水位观测资料，地下水位年变化幅度为1.00～2.00m。3、基坑周边环境情况本工程建筑物的位置坐落在一条古老河道内。在建筑物的西侧，距离200m的位置是一条常年有水的污水河，距离建筑物南侧20m是东湖湖观景区，且已经蓄水。1111（二）事件过程描述1、原方案设计情况根据工程结构特点，以及现场实际情况，首先施工地下三层部分，依据地质勘查报告和水文地质条件，基坑需要进行降水。初步制定的降水措施为“轻型井点降水方案”。降水井按建筑物基槽外围周圈布置，降水井设计深度为30m，采用2寸潜水泵双机组抽水，每个水泵连通一根直径200mm的排水管，抽出的水排入东湖。2、降水方案分析及遇到的问题（1）工期不确定性仍有未拆迁的建筑在新建建筑物内，工程施工无法正常进行，势必会造成工期后延，降水期也会相应后延，并增加费用。1212（2）降水井的布置根据设计图纸安排施工工序，首先施工地下三层部分，再施工以上结构。本工程降水部位为位于建筑物中间部位的地下二、三层，若只在此范围布置降水井势必会影响后期施工，故需要在建筑物的整体外围设降水井，这样又会增加降水井个数及降水费用。（3）地下水排出量大本工程积极倡导绿色施工技术，节约用水保护地下水资源，采用井点降水法降水，按抽水期1年计算，将会有1576万吨地下水排入东湖。根据以上问题分析，项目部研究决定将最初的“轻型井点降水方案”改为“三轴搅拌桩止水帷幕+基坑内抽水机降水”方案。1313（三）关键措施1、止水帷幕只在地下二、三层基坑外侧设置，桩径为850mm，桩之间咬合长度为250mm，桩长根据含水层的水位深度及底部隔水层顶板的埋深来确定，桩长最深为21.9m。止水帷幕施工完毕后即可进行土方开挖施工。2、依据地质勘察报告中的水文地质条件，基坑内3层、4层土层地下水属孔隙潜水，无承压水，因此决定在基坑内打降水井，边挖土边留设排水沟、集水井，基坑内的水随时用水泵抽走并回灌至现场水井中。3、三轴搅拌桩止水帷幕+基坑内集水井抽水降水法，只抽取基坑内部分地下水，且又回灌至现场水井中，极大的节约和保护了地下水资源，符合国家倡导的绿色施工技术要求。14144、三轴搅拌桩采用套接法施工，严格控制搅拌桩的垂直度，保证工程质量，对于施工冷缝进行在围护桩外侧补搅素桩补强处理，搭接厚度不小于100mm。图5-2MC-920型步履式三轴搅拌桩机1515图5-3止水帷幕平面布置图1616（四）结果状态根据现场实际情况，优化后的降水方案得到了专家的认可，施工效果良好。止水帷幕没有发现漏水现象，为后续施工提供了保证，并达到了很好的经济、环境和社会效益。1、三轴搅拌桩止水帷幕属于一次性投入，施工完毕后无需维护和后期处理，即可进行下一道工序施工，不受工期的影响也不影响现场施工。止水帷幕共计施工11310m3，总投资653.7万元，如采用轻型井点降水方案，降水期按1年计算，总投入资金1738万元，采用止水帷幕经济效益明显。2、由于采用了三轴搅拌桩止水帷幕，基坑内抽出的地下水16000吨，全部回灌至现场水井中。如采用轻型井点降水，降水期按1年计算，将抽出地下水1576万吨。1717（五）问题分析及建议随着施工技术水平发展和绿色施工技术的推广，止水帷幕的应用会越来越广泛。本工程施工期间遇到的问题：依据地质勘查报告，地下水只有孔隙潜水没有承压水，制定方案时基坑内采用明沟排水加集水井抽水，但是在施工阶段发现地下水属于承压水且砂层非常厚，无法形成排水沟和集水井，给工程施工带来极大的困难。类似地质情况，可在止水帷幕施工完毕后在基坑内先打一口观察井，根据水位下降情况再定是否需要增加降水井，待水位降至设计标高以下再进行土方施工。1818案例二、某体育场工程拱脚大体积砼施工方案优化（一）案例背景介绍某体育场工程建筑建筑面积62363m2，主体框架结构，屋盖部分为钢结构，由大跨度拱支撑钢结构桁架、纵横桁架、水平支撑及上下弦系杆部分组成的桁架体系，其中钢结构罩棚设计采用独立砼拱脚基础。本工程共计四个拱脚，每个拱脚尺寸为33.3m×28.2m，最深处为16.915m,最浅处2.982m，自然地坪-1.650m，拱脚底标高-18.565m，顶标高+6.000m。每个拱脚混凝土用量大约为10000m3。1919图5-4体育场三维效果图2020图5-5拱脚三维效果图（二）事件过程描述1.原设计概况：根据本工程设计图纸，每个拱脚均与地面成30°角，设计要求每个拱脚的大体积混凝土必须一次整体浇筑成型。21212.施工中遇到的问题：（1）一般大体积混凝土主要施工特点为：①结构厚大对施工技术要求高。水泥水化热较大且释放比较集中，其表面系数比较小，砼内部温升比较快，混凝土内外温差较大时会产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。②大体积混凝土对平面尺寸也有一定限制，平面尺寸过大，约束作用所产生的温度应力也愈大，如采取控制温度措施不当，温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时，也容易产生裂缝。本工程拱脚属于超大超厚的大体积混凝土，控制裂缝并保证施工质量更加困难。（2）当地商品混凝土公司的供应能力难以保证整体浇筑时的砼供应。考虑以上不利因素，整体一次浇筑拱脚混凝土可进一步优化，以达到保证施工质量、降低成本的目的。分析比较采用分层浇筑的施工方案。2222（三）关键措施2010年11月邀请清华大学、中国建筑科学研究院等单位专家对公司提出的分层浇筑施工方案进行了可行性论证，各位专家认为方案能够保证施工质量并可行，并提出了以下意见和建议：①减少分层，底层底板单独浇筑，分层以三个施工缝四层为宜；②水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，稳定性好，提前做试配；③不设散热水管、不采用膨胀剂；④砼龄期按60天设计强度考虑；⑤入模温度最好控制在10℃左右，不得低于5℃；⑥保温：加厚保温层，模板外置保温，监控温差，随时调整保温层；2323图5-6混凝土浇注留设3道水平缝，分4次浇注⑦钢筋绑扎顺序，模板支设，砼浇筑三工序整体协调安排好，具体问题要细化，综合考虑；⑧整体建模分析，如温度场、应力场都应该进行计算。分层浇筑的施工方案也得到设计院及建设单位的认可。2424项目部针对专家提出的每项建议对施工方案进行了再次优化，其关键性措施为：1.经计算，在自重作用下不需考虑层与层之间的抗剪措施。每个混凝土拱脚均与地面成30°角。将其简化后进行力学计算：(1)首先取1m混凝土条作为研究对象，建立力学计算模型mg----浇筑混凝土的本身自重；mg1----浇筑混凝土自重的水平方向分力；mg2----浇筑混凝土自重的垂直方向分力；f------摩擦力；N------下层混凝土对上层混凝土的支撑力。图5-7力学计算模型2525(2)建立直角坐标系；(3)假设大体积混凝土受力平衡且匀速滑行；得出方程组：(4)查得砼与砼之间最大静摩擦力2.在浇筑混凝土前对各个参数进行研究和规划。为了获得浇筑过程中的各项参数值，在施工现场制作了一个4m×4m×2m的混凝土实体模型，为施工过程中的各项数据提供了科学的依据。26263.混凝土施工技术措施项目部通过查阅大体积混凝土施工规范、技术规范及其他相关书籍，结合设计院的设计理念，进行大体积混凝土的特性分析，制定大体积混凝土施工工艺、浇筑及结构裂缝控制措施，编制了专项方案。（1）施工时共留设3道水平施工缝，混凝土分4次浇筑。单次浇筑量2500m3左右。（2）第一层浇筑底板做成300角斜面底板，浇筑过程中，9台振捣棒分别在上中下和左中右分布，每台振捣棒固定振捣区域，使混凝土可以得到充分的振捣。第二层浇筑高度6.1m，第三层浇筑高度5.4m，第四层浇筑高度8.15m。2727（3）每次分层连续浇筑，分层连续浇筑厚度不大于500mm，以方便于振捣和保证砼浇筑质量。利用砼层面散热，对降低大体积砼浇筑块的温升有利。施工时采取在300斜坡处做冲筋、在垂直于底板方向每隔3m设置一道双层钢丝网等措施来增加混凝土的抗剪能力，并通过现场实际观测数据有效掌握并及时采取措施控制混凝土质量。（4）第四层混凝土浇筑时，由于顶部斜面钢筋过密，需要在平直部分及斜面缓慢浇筑，振捣均匀。（5）砼浇筑过程中