第五章第六部分工程项目技术方案优化案例分析教材第

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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。
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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
（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9.0010.30m，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：
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。
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。
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②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。
图5-7 力学计算模型
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(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Байду номын сангаас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。
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（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。
第五节 工程项目技术方案优化案例分析
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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
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。
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。
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（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；
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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 。
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（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。
图5-2 MC-920型步履式三轴搅拌桩机
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图5-3 止水帷幕平面布置图 15
（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。
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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。
图5-6 混凝土浇注留设3道水平缝，分4次浇注 23
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：
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
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
危险性较大项目实施验收 项目整改
图5-1 技术方案优化管理流程图
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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。
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。
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4、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。
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3.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。
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图5-4 体育场三维效果图 19
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。
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2.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。
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（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。
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。
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（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。