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Abstract: The main bridge of Jinbao Railway Ziya River Bridge is (76+4×120+76)m continuous girder bridge. This paper introduces the main structure characteristics of this bridge, and the application of rhombic cradle construction in the main structure of the bridge, introduces its construction characteristics from the structure characteristics of the hanging basket, template, steel, concrete, prestressed and other construction aspects. At the same time, this paper illustrates the difficult points and key control points of the construction to provide reference for the hanging basket in the construction of large-span continuous beam.
关键词:挂篮;后锚;T构;模板;钢筋;混凝土;预应力;线形;合拢
Key words: hanging basket;back anchor;T-structure;template;rebar;concrete;prestress;linear;fold
中图分类号:U445.57 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2016)12-0103-04
0 引言
挂篮施工法在主体结构施工中是一种很常见且应用很广泛的施工方法,本桥为主跨120m的六跨连续结构,跨度在连续梁体系中属于大跨度,在施工过程中需从模板、钢筋、混凝土、预应力等各个方面严格控制,每一步把好质量关,同时对于多跨、大跨度而言,合拢前整体线形及高程控制是重难点,本文基于此,从各个方面阐述施工过程的要点,希望能为以后类似工程的施工提供建言。
1 工程概况
津保铁路子牙河特大桥主桥连续梁采用六跨连续的形式,孔跨布置为(76+4×120+76)m,跨度形式见“图1”,桥墩号为271#-277#,其中272#-276#为连续梁主墩,271#和277#为连续梁边墩。主桥中心依次跨越津同公路辅路和津同公路,及子牙河主河道。其中津同公路处于国道G112上,车流量密集,交通繁忙。为了不影响桥下通行,以及减少对场地的占用,同时结合主桥结构特点,决定采用挂篮悬臂浇筑法进行主桥主体结构施工的方案。
2 主桥主梁结构形式
主梁采用单箱单室、直腹板、变高度箱形截面,跨中及边支点梁高为5.0m,中支点处梁高为9.0m,截面形式分别见“图2”和“图3”,梁底曲线按二次抛物线变化;主梁顶面标准宽度为12.2m,顶板厚度为0.45m,中支点处局部加厚为0.95m,边支点处局部加厚为1.05m;主梁底板宽6.4m,底板厚度按二次抛物线由0.45m变化至1.0m,中支点处局部底板厚1.8m,边支点处局部加厚为1.1m;主梁腹板厚度由0.5m按折线分两次变化至1.0m,边支点附近线性增加至1.25m;全梁共划分为163个梁段,4个主墩共4个0号梁段,5个主墩T构对称布置,单侧分为1-15号梁段,合拢段为16号梁段,两边跨直线段为17号梁段;其中0号梁段长13.0m,边跨现浇直线梁段长14.8m,1-15号梁段长分别为3.0m、3.5m、4.0m三种不等长度段,16号合拢段均长2.0m。最重梁段为1号梁段,单个梁段重2036kN。
3 挂篮结构形式
根据连续梁主梁截面特性,结合各个梁段长度不完全相同的特点,经综合对比分析各不同类型挂篮施工的特点,选用菱形挂篮进行施工。本施工方法所采用挂篮主体为两桁式菱形挂篮,挂篮主体结构形式见图4和图5,挂篮由主桁架、底模平台及吊挂系统、内外模吊挂及走形系统、后锚固、内外模、施顶系统等组成。
①主桁架:单只挂篮分两片主桁,通过联结系联结成整体,每片主桁由上下弦杆、斜撑杆、斜拉杆组成,挂篮主桁各杆件之间以及主桁与联结系之间均采用销接,以便于运输以及安装与拆解;
②底模平台:底模平台由前下横梁、后下横梁、底模纵梁以及底模、前后吊挂系统(含垫梁、扁担梁、吊带、千斤顶)、防护围栏系统组成;
③内外模系统:由内外导梁、吊环、吊带、销座等组成;
④走形系统:由走道梁、后勾板、内外导梁及走行吊环组成;
⑤锚固系统:锚固系统的作用是在挂篮悬臂浇筑混凝土过程中,在主桁尾部提供一向下的压力,以平衡挂篮前方的倾覆力矩,包括锚固梁以及竖向预应力锚固筋;
⑥挂篮模板及限位系统:挂篮外模采用钢模,内模采用组合钢模,内外模之间设对拉筋进行对拉定形,侧模夹底模形式布置;外侧模与其支撑架焊接为一体,支撑架采用[10槽钢焊接为桁架形式,以加强整体受力,在梁高变化节段并可适时切割外侧模底部,以适应梁高的变化;挂篮底模为可调节底模板,在施工时,随梁段底板线性变化而进行底模及边腹板下底模平台纵梁的调整;
⑦挂篮走行:挂篮走行采用在已浇筑梁段上铺设走道梁,然后在挂篮前进方向两边各布置液压千斤顶带动两片主桁走行的方式,走行时菱形主桁带内外导梁、外侧模及底模平台一次走行到位,然后重新锚固主桁并收紧底模平台前后吊挂,再进行下一节段的施工工序。
4 主梁施工模板系统
模板是主梁结构施工中最基本也是最基础的一环,本施工方案中模板均为吊挂型模板,主体重量均由吊挂系统进行吊挂,该形式模板重量均通过挂篮主桁传递于连续梁自身结构上,也正好利用了连续梁T构能承受较大负弯矩的特点。1号节段为挂篮施工的首个节段,挂篮基于0号节段拼装,外侧模及底模通过外导梁及前上横梁悬挂于挂篮主桁及梁体上,内模主体则通过内导梁及前上横梁悬挂于挂篮主桁及梁体上,形成整个内外模系统的有机结合。挂篮施工正式开始后,首要工序,同时最重要的工序是进行模板的调整,包括控制标高、线性、梁高等的调整。通过调整侧模顶面及内模顶面标高来控制主梁待浇节段顶面标高,通过控制底模顶面标高来控制梁高及梁底曲线的变化。在每个节段的标高控制中,顶面标高的控制采用5点一线的控制方法,即顶面中心点为主,两边各两点为辅,以此5点来控制梁面标高以及检测外侧模和内模的应变情况,及时在下一节段的施工过程中做出标高调整及模板的变形处理措施;梁底标高的控制采用3点一线的控制方法,即底模顶面中心点为主,腹板两侧附近各一点为辅。通过上下8点的控制来确保每一节段的梁高及线形与设计相符,以确保最终顺利合拢。顶底面模板标高的调整均由挂篮前吊带于前上横梁上进行调整,所不同的是顶面模板标高的调整为通过调整内外导梁的标高来改变其标高,底模板标高则直接调整吊带的上下幅度来进行调整。在挂篮模板系统中,前吊带承受一半来自各个节段和模板的重量,故在挂篮结构中,吊带材质选用Q345钢材加工而成,以保证结构安全和满足浇筑过程中的变形要求。
5 主梁施工钢筋体系
在每一节段工序施工时,挂篮锚固系统完成以及模板标高及线形控制调整完毕后,接下来进行的是钢筋骨架的绑扎工作。在主桥钢筋施工中,前一节段均预留下一节段的纵向搭接钢筋接头,主梁纵向主筋均采用HRB400钢筋,直径16mm,在节段分界面外露至少60cm,相邻两主筋端头纵向间距满足35d(d为钢筋直径)间距要求。在纵向主筋搭接时,均采用焊接连接,单面焊缝满足10d、相邻焊缝纵向间距满足35d要求。纵向与横向交叉钢筋均采用扎丝绑扎,在钢筋与预应力管道位置相冲突的地方,均采用预应力管道位置优先的原则,对钢筋作让位或切断后补强的方式。钢筋骨架是节段的内在根本,每一节段的钢筋绑扎及焊接工作均基于挂篮及其模板基础上进行,钢筋绑扎及焊接按照先腹板,后底板及顶板的顺序进行,各骨架钢筋按照先后顺序有条不紊地进行绑扎及焊接,同时确保钢筋与预应力体系及挂篮预埋体系不相互影响。
6 主梁施工混凝土体系
主梁采用C55混凝土,待钢筋骨架和模板及预应力体系安装完毕,挂篮浇筑前锚固及吊挂系统检查无误后即可进行混凝土的浇筑工作。在每一节段的浇筑过程中,采用两台混凝土泵车分别站于T构两侧对称浇筑的方式。C55混凝土由于粘稠度大,并且由泵车泵送至桥面进行浇筑,会对其坍落度造成一定影响,故在每一节段正式浇筑前,必须由实验室控制好其坍落度。在浇筑顺序上,按照先对称浇筑两侧底腹板间倒角,再浇筑腹板,后浇筑底板及顶板的顺序进行。底腹板间倒角位置的优先浇筑完成,能有效防止在浇筑振捣腹板时翻浆现象的发生,同时也为腹板及底板和顶板的浇筑作支撑,二者互不影响,加快每节段的浇筑时间。在浇筑每一节段的过程中,最重要的是要尽量保持两端浇筑方量的同步。在实际的施工过程中,绝对的同步不能保证,为防止两端因浇筑速率不同而导致不平衡弯矩过大,造成结构或安全影响,在墩顶处设置有墩梁固结体系,墩梁固结体系采用在墩顶大小里程侧各预埋40根直径Φ32mm精轧螺纹钢筋,顶面升入梁体内1m,让墩身与梁体整体固结而成,设计考虑单侧不平衡荷载不超过20t。混凝土浇筑过程中,其和易性、入模温度、含气量等均应严格控制,同时振捣过程中控制好振捣间距及时间,充分振捣密实,并养护完善,为接下来预应力体系的张拉工作奠定基础。
7 主梁施工预应力体系
主梁设计采用三向预应力体系,即纵向、横向和竖向预应力体系。纵向预应力体系采用抗拉强度标准值为1860MPa的高强度低松弛钢绞线,公称直径Φ15.2mm,单束预应力束无论T构束还是合拢束均采用17根Φ15.2mm钢绞线组成,管道采用内径Φ90mm金属波纹管预埋形成;横向预应力体系也采用抗拉强度标准值为1860MPa的高强度低松弛钢绞线,公称直径Φ15.2mm,横向单束采用5根Φ15.2mm钢绞线组成,管道采用内径Φ90×19mm扁金属波纹管预埋形成;竖向预应力体系则采用Φ25mm预应力混凝土用螺纹钢筋,型号为PSB830,抗拉强度标准值为830MPa,管道采用内径Φ35mm铁皮管预埋成孔。纵、横向预应力钢绞线单根张拉控制应力均为1302MPa;竖向预应力钢筋单根张拉控制为706MPa。根据连续梁T构施工特点,随着施工节段的增多,单侧悬臂会越来越长,最长可达59m,T构上弯矩和剪力也会随之逐渐增大,弯矩与剪力图见“图6”和“图7”。为此,在每完成每一节段混凝土的浇筑及养护周期后,挂篮走行之前需进行三向预应力的张拉及压浆作业,张拉及压浆顺序采用先纵向,再竖向,最后横向的顺序。预应力的张拉及压浆为每节段施工最后一环,也是最关键的一环,张拉力的控制到位与否直接关系到整个结构的安全及运营。在张拉工作开始之前,应保证梁体混凝土强度及弹性模量达到设计值的100%,且必须保证张拉时梁体混凝土龄期大于7天。在张拉纵向束前,挂篮底侧模不可进行脱模操作,此时底侧模需仍处于受力状态,以保证主体结构张拉前不发生挠度变化。T构纵向束采用左右及纵向两端对称张拉,每节段按照先腹板后顶板的张拉顺序,张拉时逐步加载张拉力至设计值,同时记录各阶段的伸长量,加载至100%张拉力时进行最终伸长量计算,并与设计伸长量对比,控制误差。竖向预应力采取复拉的措施,即张拉锚固后重新张拉至设计值,再次拧紧螺栓,确保竖向有效预应力,实测伸长量与理论之差控制在规范以内。每一节段横向预应力束布置时张拉端与锚固端交替布置,张拉时采用两侧交替进行单端张拉的方式,张拉过程中控制好张拉力与伸长量,确保满足要求,同时保留距离下一节段最近的一束,待下一节段浇筑完成后再进行张拉,以保证交接面处施加预应力时混凝土的受力。三向预应力的张拉压浆工作完成,即可进行底侧模的脱模工作,同时安排挂篮走行。
8 主梁施工合拢段
主桥采用六跨连续的结构形式,六个合拢段分为二边跨、二次边跨和二中跨合拢段。合拢段长度均为2m,除边跨外,次边跨与中跨合拢段均设有横隔板。根据设计合拢顺序,先合拢两主跨和两边跨,最后合拢两次边跨。两边跨的合拢可以在合拢时间上错开,不会对整体合拢造成影响,但两主跨和两次边跨的合拢尽量保持合拢时间的一致,在受力上进行力矩与剪力转换方面必须一致,以免因合拢时间的不统一造成次应力的产生,影响整体合拢后主体结构受力。两边跨直线段采用支架现浇法进行浇筑,浇筑前必须预埋合拢段劲性骨架刚底座,为后续合拢前焊接临时刚性连接做准备,预埋位置必须与设计无大的偏差,与波纹管位置则可进行适当地调整。各主墩T构在浇筑15号块段时,同样需要在相应位置预埋底座,各相邻预埋底座必须保证纵向或横向位置处于同一水平线上。边跨合拢采用合拢一侧挂篮向前移动适当距离,靠次边跨一侧挂篮不动的方式,单只挂篮进行合拢。边跨直线段17号块段在现浇支架上浇筑完成后,挂篮向边跨移动,同时挂篮部分底模搭于支架上,侧模部分深入直线段已浇筑部分,实现外膜封闭。挂篮移动至设计位置,后锚及模板安装完成后,即可同时进行钢筋的绑扎工作和钢绞线的穿索工作。在合拢段混凝土浇筑前,部分顶板和底板合拢束需要提前进行临时张拉,为加快施工进度,在边跨合拢前,一次性安排将所有合拢束穿索完毕,同时也可检测先前浇筑块段孔道的畅通情况,为合拢束的张拉排除障碍。单个临时刚性连接劲性骨架采用双工56工钢配合钢板焊接而成,布局为顶板三个,底板二个,以调节整体结构在合拢前后受温度影响而产生的温度应力。钢筋及模板安装完毕,纵向合拢束全部穿索完成后,根据合拢段混凝土预计浇筑的时间进行劲性骨架的最终焊接及部分纵向束的临时张拉。根据混凝土受压强度大,受拉强度小的特点,合拢段混凝土的浇筑安排在凌晨气温最低时进行,根据这个时间点,提前进行相应准备工作的安排。劲性骨架的焊接采用气保焊的方式进行焊接,焊缝质量严格控制。焊接完成后及时进行临时合拢束的张拉,浇筑前为平衡挂篮两侧荷载,在非合拢侧安放可以储存与浇筑合拢段混凝土相等重量水的水箱,浇筑过程中,随着混凝土浇筑量的大小相应的往水箱注入同等重量的水,以平衡T构两端荷载,直至浇筑完成。中跨和次边跨合拢时则采用两只挂篮向合拢侧相向移动,两只挂篮合并进行合拢的方式,合拢前也需控制好时间,提前进行临时刚性连接劲性骨架的焊接及临时合拢束的张拉工作,浇筑时间的控制对最后全桥合拢时整体受力及线形起重要作用。中跨及次边跨混凝土的浇筑选择凌晨气温最低时段,两侧对称同步浇筑,直至全桥顺利合拢。
9 挂篮施工结果及经济性对比分析
经过一系列过程的控制,在全桥合拢时,经测量,合拢口两端线形及高程误差均控制在5mm以内,满足合拢时精度和线形要求,圆满实现全桥合拢。同时,与支架现浇方式的对比上,整个施工周期虽会有所延长,会延长整个周期的2%左右,但在经济上大幅减少了施工成本投入,施工成本运用对比分析因此节约至少总造价的10%。因此,在施工周期允许的条件下,挂篮施工法不失为一种经济、高效、安全的施工方法,值得在连续的结构体系施工时推广。
10 挂篮施工重难点及后期展望
本主桥挂篮施工重点在于挂篮本身的操作及结构特点,菱形挂篮结构具有重量轻、外形美观、移动灵活、走行方便、整体受力后变形小等特点,在每一节段的施工操作中,首要的任务就是对于后锚系统的安装及检查。后锚系统对于整个挂篮起决定性作用,在每一节段挂篮走行到位后,第一步即是后锚固系统中精轧螺纹钢筋的预施加应力的张拉工作,同时严格控制好张拉力并上下用双螺帽进行拧紧锚固。第二步是对挂篮走行时和浇筑混凝土时的受力结构的转换,挂篮走行时处于空载状态,模板及主体走行通过导梁及后吊挂滚轴进行顶推前进,此时前后吊挂系统通过吊带受力,受力不大;浇筑混凝土前,则需提前对后吊带进行受力转换,浇筑混凝土后混凝土重量大部分由后吊挂承受,此时重量成倍增加,若钢吊带进行承受,则难免会出现安全及挠度方面的问题,为此,后吊带必须由精轧螺纹钢筋进行承受,同时给精轧螺纹钢筋预施加拉力,保证浇筑前后结构无变化。本主桥采用六跨连续的结构,五套挂篮同步进行施工,难点在于全桥合拢时的精度及线形的保证,五套挂篮合拢前互不影响,自成一体,无论哪一套挂篮在施工中出现高程或线形方面的问题,都会对整个桥型的结构及美观造成一定影响,在施工中,各节段在混凝土浇筑前后及预应力张拉前后,高程及线形均会有所变化;再者,120m的跨径在连续梁结构中属于大跨径,跨径越大,挂篮T构悬臂越长,悬臂端更易产生大的挠度。为此,在每个节段进行模板标高调整时,需要提前计算出挂篮重量及混凝土重量对挠度及线形的影响,提前做好预判,预留出挠度下降影响空间,并在后期的预应力张拉过程前后进行综合调整;同时,每若干节段需进行整体线形及高程的跟进复测,确保达到设计要求。挂篮悬臂浇筑施工方法的运用基于桥型结构的特点,在连续体系桥梁结构中,由于该施工方法能较好地利用体系结构能承受较大负弯矩的特点,同时施工中不影响桥下通行或通航,无需占用桥下空间来进行支架基础的搭建工作,在工期合适的条件下,该方法能得到较好地运用,同时也能省工省事,较为经济。随着以后经济及交通领域的发展,路网结构会越来越发达,道路纵横交错程度会越来越复杂,各种新设计桥梁均需上跨河流、既有公路和铁路,为不影响既有线路的运营,同时方便自身桥梁施工,挂篮施工法未尝不失为一种好的选择,同时对于一些安全要求高的线路,还需多种施工方法的结合,比如挂篮悬臂浇筑与转体施工法的结合,在以后的发展中,更多操作简便且结构新颖,材质轻,结构更安全可靠的挂篮会得到更广泛的运用。
参考文献:
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【关键词】:碳纤维;加固;施工工法;
中图分类号:TQ639.2 文献标识码:A 文章编号:
1 前言
碳纤维加固作为一种新兴的加固技术,随着碳纤维布及其配套树脂生产成本的降低,现在已经在桥梁、厂房、建筑等构件的加固中的到了广泛的应用,我们通过对工人体育场20000平方米梁板结构的加固,形成本工法。
由于受施工质量及交通运输量的大幅度增长和各种自然环境 因素的综合影响,已建成的混凝土桥梁结构可能会出现承载力不 足、混凝土表面裂缝等问题,但是这些桥梁绝大部分是可能通过 加固改造而继续使用的。碳纤维加固修补结构技术是一种新型的 结构加固技术,它是利用树脂类粘结材料将碳纤维布粘贴于混凝 土表面,以达到对结构及构件加固补强的目的。碳纤维材料 (CFRP)用于混凝土结构加固修补的研究始于20世纪80年代美、日 等发达国家,我国起步较晚,应大力研究推广应用
2 特点
2.0.1碳纤维片材轻质高强:其抗拉强度比普通钢材高8~10倍,将它用粘结树脂与结构粘贴后形成一体,能可靠地与钢筋混凝同工作,有优异的补强效果,而结构自重的增加几乎可以忽略。
2.0.2抗腐蚀:碳纤维能有效地防护构件的混凝土和钢筋免职受酸、碱、盐、水等介质的腐蚀。并能抗酸碱盐类介质的腐蚀。
2.0.3耐老化:碳纤维与胶结构本身及经其补强的构件可以长期承受紫外线、核幅射;长期在-54~80℃下使用,强度不会降低;经加速暴露老化试验验证可历时40年性能不变;且在表面涂装后,耐用性更加突出。
2.0.4保持结构原状,外形美观:碳纤维片材便于随构件原形贴附,基本不改变构件断面尺寸,贴片后表面可以涂刷、粘贴饰面材料、防火材料。
2.0.5不需大型施工机械及周转材料,施工简便,易于操作,经济性好,施工工期短。
2.0.6可以有效的封闭混凝土结构的裂缝,延长结构的使用寿命。
3 适用范围
3.0.1适用于基层混凝土的强度等级不低于c15的各种混凝土结构类型、各种结构部位的加固修补,如梁、板、柱、屋架、桥墩、桥梁、筒体、壳体等结构;
3.0.2特别适用于空间狭小,其它方法不易施工的场所和曲面结构及异型结构;,
钢筋混凝土构件抗弯加固。 钢筋混凝土梁柱构件的抗剪加固。 混凝土柱的抗震加固。 砌体的抗震加固。
4 工艺流程及操作要点
4.1工艺流程:卸荷基底处理涂底胶找平粘贴保护。
4.1.1卸荷:加固前应对所加固的构件尽可能卸荷。
4.1.2基底处理
1、凿除混凝土表层出现剥落、空鼓、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位,并进行修复。
2、对裂缝部位应首先进行压力灌浆后封闭处理。
3、将构件表面的浮浆、油污等杂质其去除,将构件基面打磨平整,转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状(R≥20mm)。 4、将构件表面清理干净,并用丙酮擦拭干净,并保持干燥。4.1.3涂底胶 1、将主剂,固化剂剂量准确按2∶1的比例先后置于容器中,机械搅拌均匀, 1h内用完。 2、用滚筒刷将底胶均匀涂刷于构件表面,待胶固化后,再进行下一工序施工。4.1.4找平 3、混凝土表面凹陷部位应用修补胶填平,模板接头等出现高度差的部位应用修补胶胶填补,尽量减小高度差。 4、转角处也应用修补胶胶修补成光滑的圆弧,半径不小于20mm。4.1.5粘贴1、按设计要求的尺寸及层数裁剪碳纤维布。2、调配、搅拌浸渍胶,然后均匀涂抹于待粘贴的部位,在搭接、混凝土拐角等部位要多涂刷一些。3、在确定所粘贴部位无误后剥去离型纸,粘贴碳纤维布,用特制滚子沿纤维方向滚压,去除气泡,使浸渍胶充分浸透碳纤维布,多层粘贴应重复上述步骤,待上层碳纤维布表面指触干燥后,进行下一层的粘贴。
4、在最后一层碳纤维布的表面均匀涂抹浸渍胶。
5、碳纤维布沿纤维方向的搭接长度不得小于100mm,碳纤维端部固定用横向碳纤维压条固定。
4.1.6保护
加固后的碳纤维布表面应采取抹灰或喷防火涂料进行保护。
5 质量控制
5.0.1验收标准:《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》(CECS146︰2003)。5.0.2大面积粘贴前需做样板,待有关各方验收合格后,再行大面积施工。5.0.3材料进场时,应有碳纤维布及其配套胶生产厂家所提供的材料检验证明,并抽样复试合格后方可使用。5.0.4基底处理并经验收合格后,方可进行下道工序。 5.0.5每一道工序结束后均应按工艺要求进行检查,并做好相关的验收记录,如出现质量问题,应立即返工。5.0.6碳纤维片材与混凝土之间的粘结质量可用小锤轻轻敲击或手压碳纤维片材表面的方法来检查,总有效粘结面积不应低于95%。当碳纤维布的空鼓面积小于10000mm2 时,可采用针管注胶的方式进行补救.空鼓面积大于10000mm2 时,宜将空鼓处的碳纤维片材切除,重新搭接贴上等量的碳纤维片材,搭接长度应不小于l00m。
5.0.7碳纤维片材实际粘贴面积应不少于设计量,位置偏差应不大于l0mm。
5.0.8严格控制施工现场的温度和湿度。施工温度在5~35℃范围内,相对湿度不大于70%。
5.0.9施工过程中应避免碳纤维片材的弯折。
5.0.10碳纤维片材配套的树脂类粘结材料单层或复合涂层与混凝土间的正拉粘结强度进行检测。
6 安全措施
6.0.1碳纤维片材为导电材料,裁剪及施工碳纤维布时应远离电气设备及电源,或采取
可靠的防护措施,尤其是高压电线及输电线路。
6.0.2碳纤维片材配套树脂的原料应密封储存,远离火源,避免阳光直接照射。
6.0.3现场施工人员应穿工作服,同时还须佩戴口罩和手套,
6.0.4施工人员严禁在现场吸烟。
6.0.5配制及使用胶的场所必须保持良好的通风。与施工配套的脚手架要有足够的安全性。
6.0.6高空作业须佩戴安全带。
7 效益分析
对某些由于设计原因及其使用环境等原因导致承载力不足的构件,采用碳纤维进行加固,不仅可以提高构件的承载力,而且能延缓混凝土结构裂缝的发展,基本不改变构件断面尺寸、不改变原建筑的空间布局,施工快捷,简便,将得到更加广泛的应用。
关键词:黄土隧道施工 工艺工法流程 措施
中图分类号:U45 文献标识码:A 文章编号:
我国黄土地区的地形比较复杂,在施工方面存在着这样或那样的问题。但鉴于我国道路的发展,我们由不得不对黄土地区进行开发。现在,越来越多的公路、铁路贯穿黄土,更是出现了隧道,这都表明了我国在大跨度黄土隧道施工技术取得突破性进展。在建设隧道的过程中,会有一系列的技术要求和限制,我国运用的施工工艺工法就在一定程度上解决了一些问题,降低了风险。
黄土的特质
黄土的一般地质特征:1、黄土的基本色调为黄褐、淡黄、棕黄等颜色。2、组成物质以粉粒(0.05~0.005 毫米)为主,约占60%,粘土粒( 0.005 毫米)含量次之,占据20% 左右。大于0.25毫米的颗粒少见。3、结构疏松、无层理、具有肉眼可见的孔隙、垂直节理发育。4、含易溶盐类,主要矿物组成有:石英、云母、碳酸盐类胶结物及粘土矿物。5、抗性极差,易于崩解、潜蚀、冲刷。 6、新黄土多具有湿陷性。不同地质时代特征为:黄土堆积时代主要在第四系,包括老黄土和新黄土,老黄土是下更新统的区城黄土(Q1)和中更新统的离石黄土(Q2)的统称,其大孔结构多经压密,一般没有湿湿陷性或仅在Q2黄土的上部有轻微湿陷性。覆盖老黄土上部及阶地上的上更新统马兰黄土(Q3)及全新统的新近堆积黄土(Q4),称为新黄土,土质均匀,较疏松,孔隙率大,节理发育,具垂直节理,有较严重的湿陷性。
二、关于工艺工法
黄土隧道的施工按照“新奥法”基本原理,遵循“早预报、管超前、非爆破、短开挖、少扰动、严治水、强支护、早封闭、勤量测、紧衬砌”的原则稳步前进。通过对黄土隧道的开挖、支护及衬砌的工艺控制,使隧道各部尺寸达到设计要求,保证永久衬砌厚度。然立即进行初期支护,保证在最短的时间封闭围岩,及时完成仰供,使型钢成环,根据量测数据确定最佳二衬施工时间,尽早完成二衬施工。行信息化施工管理,随时掌握施工过程的动态变化,合理安排、调整施工工艺和设计参数,确保施工安全。
本工艺工法具有以下的特点:它将综合超前地质预测预报和系统监控量测纳入工序管理,能够比较全面的掌握隧道掘进面前方地质情况以及支护系统的变形情况。另外,定岗定责,建立信息反馈、沟通、处置机制用来进行风险预警,避免盲目施工,降低了施工的风险。此工艺工法还将信息化施工理念贯穿施工过程,坚持动态设计、动态施工原则,及时调整施工工艺和方法。不仅这样,该工艺工法还能有效的控制围岩变形和地表下沉量。由于采取分部开挖、分部支护封闭,支护体系能及时、充分发挥作用,减少对围岩的扰动,使围岩的变形和地表下沉得到控制。最后,其作业安全可靠。工法开挖断面小,减少了围岩的暴露范围,初期支护及时施工,及时封闭成环,大大减少了垮塌的几率,提高了施工安全。
三、施工注意事项
因该隧道施工处在偏压、浅埋、大跨度、湿陷性黄土的特殊地段,在监控量测过程中发现初期支护拱顶下沉、水平收敛及地表下沉没有规律性, 对后期二次衬砌断面尺寸影响较大。所以施工时易出现质量问题。
施工准备阶段有很多的注意事项,下面列举几个: 1、应在隧道施工前组织施工单位及监理单位的技术人员,认真学习《公路隧道施工技术规范》,保证上岗人员的业务素质满足黄土公路隧道建设的要求。2、审核施工单位施工现场布设是否合理、安全,尤其是危险品存放库房等设施设置情况及危险品采购手续办理情况。3、检查验收施工单位洞口附属工程、临时设施、设备配置以及试验室建立情况。4、审核施工、监理等单位从业人员岗前安全教育培训及上岗持证情况。5、审核施工、监理、试验单位人员、设备到位情况,各项制度措施建立健全情况。6、组织设计技术交底与图纸会审,督促施工单位全面领会设计文件精神,会同设计单位核对设计图纸存在的问题,组织设计和施工单位共同核对地形地质条件是否与实地情况相符。
施工时也有很多的注意事项,例如:1、检查验收施工单位施工方法是否与施工组织方案一致。2、检查验收洞口浅埋段、坡面防护及地表排水系统的完善情况。检查验收洞顶黄土陷穴的回填处理情况。3、检查明洞的施工是否及时、规范,洞口安全施工支护措施是否合理有效。4、进一步核实检查浅埋段和洞口加强段开挖施工方法、支护方式以及地质条件、地表沉陷等变化情况,核实施工安全保障措施是否有效可靠。5、检查施工防排水系统是否通畅、顺适、完善。等等。
还有事件应急处理注意事项,如1、检查施工单位的安全应急救援预案是否切实有效,并督促其按期进行应急救援演练。2、督促、组织项目参建单位人员的安全教育和安全技术培训工作。3、对施工中出现的特殊事件,如掌子面出现突泥、塌方、地表严重沉降、开裂、洞口塌方等特殊情况,要督促施工单位启动应急预案,并及时采取相应的施工措施,保证事故不继续发展及恶化,将发生的情况及时报请上级主管部门,以便组织相应的专家进行及时处理 。4、对施工中出现的安全事故,要按国家有关规定,在规定的时间范围内,逐级上报,不得隐瞒,并督促施工单位保护好现场,及时对受困人员展开搜救工作。5、在安全事故处理过程中,要积极协助上级交通主管部门及地方安全生产管理部门的工作,及时提供相关的设计、施工、管理资料,协助分析事故发生的原因。
四、各种措施的采取
首先,我们要考虑的就是安全措施。黄土地区不同于别的地区,我们施工段地处偏压、浅埋、大跨度、湿陷性黄土地段,湿陷性黄土在自重压力或外力荷载压力不变时,受水浸湿后结构迅速破坏,产生急骤显著附加下沉,因此在掘进时土体容易发生坍塌,所以在施工的过程中一定要有一定的安全措施。
其次,我们还要有保护措施,为了保证施工作业的安全,及时发现坍方的可能性及征兆,并根据不同的情况采用不同的施工方法及控制坍方的措施,必须在施工阶段进行坍方预测。在我们开采挖掘的过程中,如果遇到地质不良的地段,应采取“先预报、短开挖、强支护、早封闭、快衬砌、勤量测”的施工方法,制定出切实可行的施工方案和安全措施。
最后,我们还要注意施行一些环保的措施。施工难免会有这样或者是那样的环境问题比如说施工时会有污水的排放,对于污水我们应当进行处理而不是任意的随处排放。另外,施工过程中还会有大量的垃圾产生,我们应当在施工完毕后自己把垃圾处理掉,而不是任它们在黄土中风化。
五、结语
伴随着我国技术的进一步发展,黄土隧道的建设也得到了更进一步的完善。工艺工法的改善使得我国黄土隧道的建设越来越成功,同时,也让我们对将来我国黄土隧道的建设更加的有信心。
参考文献:
【1】赵景波. 黄土的本质与形成模式[J]. 沉积学报. 2003(02)
【关键词】 建筑施工;岩石基坑;切割施工
【中图分类号】 TU721.3 【文献标识码】 A 【文章编号】 1727-5123(2013)06-033-03
1 前言
在岩溶地区岩石地基工程施工中,传统的爆破方法处理岩石地基容易造成基坑扩大、超爆造成完整基岩厚度不够等质量问题,常规爆破还容易影响周边建构筑物的安全,爆炸声音、震动还容易扰民。切割法处理岩石地基施工工法具有成型规则、标高、尺寸控制精确,不超挖,对周壁不产生扰动的优点。它彻底打破了传统的爆破方式。单承台日平均掘深达80cm以上,提高了施工进度和质量,确保了施工的安全。
在某工程岩石地基施工中,对切割法施工进行了优化和总结,形成了一整套的岩石层基坑的切割法施工工法。使用该工法既保证了工程质量和安全,节约了成本,又加快了施工进度,取得了非常好的施工效果。
2 工法特点
2.1 不破坏基础岩石的完整性,施工质量可靠。
2.2 本工法适用性强,对水、电、路的要求较低,机具设备简单。能够广泛应用于山区、沟谷等交通条件差的地区。
2.3 操作简单,不用爆破,在重要建筑附近或施工环境要求较高的地区尤其适用。
2.4 能够多承台同时掘进施工,之间不互相干扰,可全面展开施工缩短工期。
2.5 切割施工具有成型规则优点,可节约混凝土施工量。
2.6 低噪音扰动小。
2.7 施工操作方便,占用场地小,与传统爆破方式相比可以降低成本且又很环保。
3 适用范围
本工法适用于岩溶地区基础岩石处理工程。切割法施工技术适用于作业面小、人群密集程度高, 以及对噪声、震动干扰较敏感的岩石基坑开挖施工。
4 工艺原理
切割法处理岩溶地区岩石地基施工技术是采取特殊的机械设备,沿承台周长进行切割施工,形成承台基础一圈外周成槽,然后对剩余的承台基岩上用风镐打眼,在小孔内放入钢楔子,锤击钢楔挤压岩石,给予承台基岩芯一个水平拉力和剪切应力,当水平拉力、剪切应力大于岩石的极限抗拉和抗剪切应力时,承台基岩芯就会发生拉裂和剪切破坏,与整体岩石分裂,将破碎的岩石清除出承台范围,直至该层岩石全部被破除,修正承台尺寸。然后按同样的工序进行下一层施工,如此循环施工,直至承台成型,达到处理基岩的目的。在切割法在施工过程中切割机械会产生很大的热量,所以在操作过程中,岩石切割必须处于冷却水中,以保证切片不致温度过高而损坏。
4.1 大于2500×2500mm的承台处理工艺原理。采用岩石切割机沿基坑四周控制线切割岩石,每次切割深度50cm,使基坑内的岩体与的基岩分离,对中部岩体采用机械钻孔钢楔子进行冷膨胀处理。每取出深50cm的岩石后,循环使用该方法直至基坑成型。
4.2 小于2500×2500mm的承台处理工艺原理。主要采用直径为150mm的钻孔取芯机沿承台基础设计基坑外周长取出高约500mm的圆柱体芯岩形成承台基础一圈外周成槽(图4-1)。
5 施工工艺流程及操作要点
5.1 施工工艺流程。切割法处理岩溶地区岩石地基施工工艺流程图如框图5-1所示。
5.2 操作要点。
5.2.1 施工准备:正式施工前,将电源、水源接通,将施工所用的材料、机具运输到位,技术管理人员熟悉图纸,了解地质情况、承台的尺寸、基底标高等相关参数,并对操作人员进行技术交底和安全交底,达到开工的条件。
5.2.2 开挖至岩石面:施工前要认真查看工程所处地质勘察资料,查明地层岩性、地质构造、基岩风化层厚度、破碎程度、软弱夹层情况和地下水的状态,对施工中常遇到的问题应采取相应的解决办法.并针对可能出现的问题采取可行的应急处理措施。开挖至岩石面,用水泵将水抽干,为下一道工序施工做好准备。
5.2.3 测量放线:使用全站仪进行测量定位,放出承台位置,并根据设计图纸,放出承台的周长线,经监理单位验线后方可进行施工。考虑到施工过程的误差以及开孔之间的残余岩石,一般开槽尺寸大于设计范围10cm左右。
5.2.4 对于尺寸大于2500×2500mm的承台采用岩石切割机切割处理、对于尺寸小于2500×2500mm的承台采用钻孔取芯机切割处理。
5.2.4.1 采用岩石切割机切割处理。
①架设岩石切割机导轨:沿承台周边控制线外20cm平行架设切割机导轨,并垫平稳固。②岩石切割机就位:将切割机锯盘底部对准承台周边控制线。③采用岩石切割机沿承台周长进行切割,先从承台周边控制线一端缓慢切入岩体50cm深度,然后根据岩体硬度按0.5~1米/分钟切割速度进行水平前进切割。切割完成后使承台内岩体与周边竖向分离。
5.2.4.2 采用钻孔取芯机切割处理:
①搭设支架:正式施工前,需要搭设施工支架,施工支架采用普通钢管脚手架搭设而成。施工支架高4~6m,作为施工过程中的支撑,支架四角落在承台。支架搭设完成后,在支架上固定钻孔取芯机,接通电源,调试到正常工作状态。②沿承台周长采用切割法形成基础外圈一周成槽:准备工作全部完成后,布置钻机取芯点:环绕所标出的承台的内壁布置水磨钻取芯点,取芯点布置个数=承台周长/水磨钻直径;③钻取柱体岩芯:在每个取芯点用水磨钻向下钻取一定高度的柱体岩芯,水磨钻运转过程中通过冷却水流对水磨钻钻头进行冷却;将钻取的岩芯完全取出,使承台中间形成一个与承台内壁完全分开的承台岩芯。
5.2.4.3 孔芯外运:水磨钻施工一边进行,一边对取出的钻芯组织外运。钻芯外运采用吊斗,塔吊吊装吊斗运出。
5.2.5 承台基岩打眼冷膨胀清除岩石:全部钻孔及取芯施工或切割机切割完成后,对承台内独立的基岩进行破碎。承台芯岩破碎首先使用风镐打眼,钻头直径25mm,打孔距离桩芯边缘50cm左右,孔孔间距也在50cm左右,钻孔完成后使用钢楔子打入孔中,钢楔子直径10~35mm,用铁锤打入风钻孔,基岩沿钻孔开裂,继续打孔,将基岩分解成小块。
5.2.6 取出分裂岩块,出渣:用吊桶吊出洞外,再由塔吊吊出,由运输车二次转运至指定渣场。石块清运干净后继续下一轮的钻孔取芯或切割,破碎外运施工。
为保证井孔内人员的安全,石块外运过程中在操作面上方搭设防砸棚,防砸棚面积小于桩孔面积的一半,既能够使石块顺利外运,要保证操作人员安全。
开挖过程中如果有水渗漏,使用水泵排水,确保人员能够正常作业。夜间停工时,操作工具吊起至水面以上,防止工具泡水。如出现破碎岩层或裂隙,按照设计方案施工混凝土护壁即可。
5.2.7 每深度50cm进行承台周壁清理:每掘进深度50cm,需对周壁进行清理,对四壁边缘不到位的情况,用风镐机凿打。确保承台周壁的垂直度符合要求,并检查承台的位置是否出现偏差。
5.2.8 重复切割法施工直至承台成型。
5.2.9 基槽验收:校对承台位置、平面尺寸、基地标高等内容是否符合设计规定,并办理验收手续。
5.3 劳动力组织。
6 材料及设备
本工法无特别说明的材料,采用的机具设备见下表。
7 质量控制
7.1 工程质量控制标准。《建筑地基基础工程施工质量验收规范》 GB50202-2011
7.2 施工前要认真查看工程处地质勘察资料,查明地层岩性、地质构造、基岩风化层厚度、破碎程度、软弱夹层情况和地下水的状态,对施工中常遇到的问题应采取相应的解决办法.并针对可能出现的问题执行可行的应急处理措施。
7.3 为了保证承台位置准确.每下挖500mm进行承台周壁的清理,校核承台的尺寸及垂直度及时纠正。
8 安全措施
8.1 作业人员必须进行三级教育,并在施工前对作业人员进行安全技术交底。
8.2 严格按操作规程进行作业,杜绝“三违”作业。
8.3 安全用电,施工现场配备标准化的电闸箱,并且设置明显的标志,所有使用的电器设备必须符合安全规定。夜间施工照明应良好。
8.4 作业时要使用标准的劳动保护用品,进入施工作业区要戴安全帽,穿防滑鞋, 作业工人必须配有安全帽、安全绳、必要时应搭设掩体。
8.5 开挖前清理干净空口浮石、悬石;出渣的吊桶、吊钩、钢丝绳、卷扬机等机具,必须经常检查,如发现有问题,立即更换。
8.6 切割施工暂停时,孔口必须罩盖。井孔应安设牢固可靠的安全梯,以便于施工人员上下。
8.7 现场操作人员不得疲劳作业,不得带病作业,不得擅自离岗。
8.8 遇有大风、雷暴雨天气尽量不进行施工,并注意防止狂风、雷暴雨对人身的伤害。
8.9 经常检查支架、绳索是否牢固,吊斗要挂牢。在井内垂直运输时,应采取措施,确保井下操作人员的安全。并在井底设置安全区,以防物体堕落伤人。提上来的土石要倒干净,卸在孔口2m以外。并及时清除场外。地面孔周围不得摆放铁锤、锄头、石头和铁棒等易坠落伤人的物品。
8.10 开挖过程中一定做好井孔防护,防止杂物坠入井中伤人;石块外运过程中重点做好塔吊的检修、钢丝绳的检查,对出现断丝、破股的钢丝绳及时更换;吊运过程中做好防砸设施;操作人员遵章操作,不搞疲劳作业;阴雨天气经常检查用电设备是否漏电,确保施工用电的安全。
9 环保措施
9.1 成立专门的施工环境卫生管理机构,在施工过程中,加强对施工材料、设备、废水及防火的处理制度,严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护法律法规。
9.2 切割法施工的废水由潜水泵排出,经过工地现场专设的沉淀池沉淀处理后再排入市政管网;开挖出的岩石随时按照工程指定地点统一堆放并外运的弃土场。
9.3 在繁华闹市区作业时,井孔进行有效防护防护,防止噪音污染。
10 效益分析
关键词:人工挖孔桩 锚喷混凝土 质量控制
中图分类号:TU753 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)03(a)-0051-02
人工挖孔桩是指在桩位采用人工挖掘方法成孔(或桩端扩大),在孔内放置钢筋笼,灌注混凝土的一种桩型。
人工挖孔桩适用于持力层埋藏较深,单桩承载力要求较高的工程,一般从中风化岩或微风化岩作持力层,也有以较强风化岩作持力层的,适用于人工填土层、粘土层、粉土层、砂土层、碎石土层和风化岩层,也可在黄土、膨胀土和冻土中使用,适应性较强,人工挖孔桩具有施工设备简单,进退场方便;在正常施工条件下质量有保证,对环境污染少,承载力大,造价低等优点。但也存在工人劳动强度大,作业环境差,挖孔抽水易引起附近地面沉降,富含水地层中有导致人工挖孔桩施工失败等缺点以外,更为突出的是安全系数小,安全事故多。施工时出现人员伤亡事故的频率是各种桩基中最高的,地下水位高的砂土层特别是在饱和粉细砂层中挖桩施工,容易发生流砂突然涌入桩孔危及操作人员生命的严重事故。
为确保人工挖孔桩施工过程中的安全,必须考虑防止土体坍滑的支护措施,做好护壁是保证操作人员安全的关键,怎样经济、有效、便于施工的护壁做法是一重点,锚喷护壁能较好的解决这一问题。
1 工法特点
(1)锚喷护壁的主要特点是,即能满足结构的高强度要求,又能满足现代化施工;(2)通过管道输送,以高速喷射到桩壁上,迅速凝结硬化的一种护壁,节省时间;(3)具有施工操作简单,方便灵活,易调整,工人较易熟练掌握。
2 适用范围
(1)适用于特大直径人工挖孔桩和水位较高的挖孔桩护壁施工;(2)也可以用于交通隧道,边坡,涵洞,水库,灌溉渠的加固;(3)锚喷护壁还可以用于钢结构的防火防腐层;(4)并有一定的耐火功能。
3 工艺原理
锚喷护壁是借助喷射机械,利用压缩空气或其它动力,将按一定比例配合的拌和料,通过管道输送并以高速喷射到护壁上凝结硬化而成的一种混凝土护壁。锚喷护壁具有施工操作简单,方便灵活的特点,按照工程的使用要求选择水泥的品种和标号,并可视情况加外加剂。
4 施工程序
锚喷护壁的施工程序如图1所示。
5 施工工艺
喷射混凝土护壁应优先采用不低于425号的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,这两种水泥含C3S和C3A较高,同速凝剂的相容性好,能速凝快硬,后期强度也较高,而矿渣硅酸盐水泥凝结硬化较慢,但对抗矿物水腐蚀的性能比普通硅酸盐水泥好。
喷射混凝土护壁宜选用中粗砂,细度模数大于2.5一般砂子颗粒级配应满足表1要求。
水:喷射混凝土护壁用水与普通混凝土相同,不得使用污水,将pH值小于4的酸性水。
外加剂。
速凝剂,使用速凝剂的目的是使喷射混凝土速凝快硬减少回弹损失,防止喷射混凝土因重力作用所引起的脱落。在喷射混凝土护壁中使用的速凝剂与普通混凝土中的外加剂有很大的不同。普通混凝土中常用的氯化钙不能满足喷射混凝土的速凝要求。
喷射混凝土护壁用的速凝剂一般有下列可溶盐:碳酸钠、铝酸钠和氢氧化钠,速凝剂一般为粉状,常见速凝剂见表2。
某一品种速凝剂对一种水泥认为可以采纳时,应符合下列条件:
(1)初凝在3 min以内。
(2)终凝在12 min以内。
(3)8 h后的强度不小于0.3 Mpa。
(4)极限强度(28 d强度)不应低于不加速凝剂试件强度的70%;
速凝剂的速凝作用原理:速凝剂中的反应物NaOH与水泥中的石膏(CaSO4)生成Na2SO4,使石膏失去缓凝作用
2NaOH+CaSO4=Na2SO4+Ca(OH)2
影响速凝剂的因素:
(1)水泥品种,不同的水泥作用效果不同。
(2)速凝剂掺量,对普通硅酸盐水泥的最佳掺量为2.5~4%,若掺量超过4%,凝结时间反而增长。
(3)水灰比,水灰比愈大,速凝效果愈差。
(4)温度,一般来说,水泥凝结时间随温度升高而加快,但相对强度随温度降低而升高。
其它外加剂。
减水剂:加入减水剂后,可在保持流动性的条件下显著降低水灰比,其主要原理是减水剂的吸附和分散作用,另外加入减水剂(一般占水泥重量0.54)可以提高混凝土强度,减少回弹,并明显改善其不透水性和抗冻性。
增粘剂:在喷射混凝土护壁拌合料中,加入增粘剂,可明显地减少施工粉尘和回弹损失。
掺加水泥重量5%的增粘剂后,水泥浆粘度显著提高,从而增加混凝土的胶粘性。使护壁混凝土凝结在粘稠状态下进行,能起到抑制粉尘和减少回弹的作用。使回弹率降低28%~51%,粉尘抑制率为22%~37%,掺入增粘剂后,护壁强度可提高3%~24%,增粘剂改善了护壁混凝土的抗渗性能和收缩性能,并且对钢筋无腐蚀作用。
无论干喷或湿喷,拌合料设计必须符合下列要求:
(1)必须能向上喷射到指定的厚度,并且回弹最小。
(2)4~8 h的强度应能具有控制地层变形的能力。
(3)在速凝剂用量满足可喷性和早期强度的要求下,必须达到设计的28 d 强度。
(4)有良好的耐久性;回弹量少;不发生管路堵塞。
胶骨比。
喷射混凝土的胶骨比,即水泥与骨料之比,常为1∶4~1∶4.5水泥过少,回弹量大,初期强度增长慢;水泥过多,不仅能产生粉尘量增多等劣化施工条件等情况,而且硬化后的混凝土收缩也增大。
混凝土的收缩值取决于其配合比及所用原材料的性能。当水泥用量及用水量增大,则混凝土的收缩变形增大。在浆体中引入骨料,可以约束水泥浆体的体积变化,从而减少水泥浆体的收缩。
混凝土收缩与其配合比之间的关系如下:
式中:SP、SC为水泥石及混凝土的收缩变形;Vg、VP为骨料与水泥的体积;B为与水灰比、骨料粒径及其它因素有关的材料常数。
因此,每立方米体积混凝土中的水泥过多,无论在经济上或技术上都是不可取的。
水泥过多,对喷射混凝土后期强度的增长也有不利影响,铁道科学研究院西南研究所的研究结果表明,当水泥用量超过400 kg/m2时喷射混凝土强度并不随水泥用量增大而提高。
水泥用量对喷射混凝土抗压强度的影响(见表3)。
砂率:
砂率,即砂子在整个粗细骨料中所占的百分率对喷射混凝土施工性能及力学性能的影响见下表,综合权衡砂率大小所带来的利弊,砂率以45%~55%为好(见表4)。
水灰比:
水灰比是影响喷射砼强度的主要因素,当水灰比为0.2时,水泥不能获的足够的水分与其水化,硬化后有一部分未水化的水泥质点。当水灰比为0.4时,水泥有适宜的水分与其水化,硬化后形成致密的水泥石结构。当水灰比为0.6时,过量的多余水蒸发后,在水泥石中形成毛细孔。对于干法喷射砼施工,预先不能准确地给定拌合料中的水灰比,水量全靠喷射手在喷嘴处调节。一般来说当喷射混凝土表面出现流淌、滑移、拉裂时,表明水灰比太大;若喷射混凝土表面出现干裂,作业中粉尘大,回弹多,则表明水灰比太小。水灰比适宜时,混凝土表面平整,呈水亮光泽,粉尘和回弹均较少。经测定,适宜的水灰比值为0.4~0.5。偏离这一范围,不仅降低喷射混凝土强度,也要增加回弹损失。
锚喷:
将配制好的材料通过锚喷机,经过管道输送,喷射至桩壁。
施工机械:
锚喷机、过滤筛、骨料搅拌设备。
劳动组织:
(1)锚喷护壁施工的整个过程应配备工长一名,负责过程的生产指挥及质量、进度控制;(2)每台锚喷机需配备工人6名。
质量要求:
(1)按照图纸的设计要求和国家规范进行施工;(2)按实际情况调整水灰比,骨料量,外加剂的种类及掺量严格按现场施工配合比执行;(3)护壁厚度不得小于设计值,正负偏差在2 cm以内;(4)遇到水位较高处应适当增加厚度。
安全措施:
(1)从事锚喷作业的工人必须经过安全作业培训且考核合格后方可进入现场施工;(2)井下和井上操作人员必须戴好安全帽,穿好绝胶鞋;(3)井口必须严格管理。在排土工作台或桩孔口,设置较高的围栏,砌砖应高出地表面150~200 mm。井口必须设置高于地面200 mm左右的护板,防止地面石子或杂物等不慎踢入孔内。无关人员不得靠近井口,井口操作人员不得离开岗位。井内员工自身携带的物品必须放好,不要落入井内,严禁在井内吸烟;(4)每天开工前应进行有害气体的检测,挖孔时要时刻注意是否有有害气体,特别是当孔深超过10米时要采取必要的通风措施,风量不宜少于25 L/s。为防止孔内缺氧造成人身事故,要及时测定氧气浓度,设置送风机,经常送风,同时要测定瓦斯含量,设置报警器;(5)照明应采用36伏以下电源或12伏以下的安全灯。严禁发生漏电、触电事故。一旦发现漏电,必须迅速拉下开关断电,值班电工必须对一切用电设备及线路加强检查、维修,及时发现问题并妥善处理;(6)施工现场所有设备、设施、安全装置、工具、配件以及个人劳保用品等必须经常检查,确保完好和安全使用。
经济分析:
(1)现浇混凝土护壁与锚喷护壁经济造价的比较;(2)采用人工挖孔桩基础,在桩护壁的施工中用到了上面两种护壁方式,取桩径均为2.6 m,长度各一米造价加以比较。
现浇混凝土护壁:
6 结语
采用人工挖孔桩基础,在桩基础护壁中采用了锚喷护壁工艺,顺利的完成了桩基础的施工。在有效的工作日里,锚喷护壁达到了随挖随喷,有效的控制了桩土体的塌方,加快施工速度,提高了桩的质量,无任何安全事故,并节省了人力、物力,创造了较好的经济效益。
参考文献
[1] 《喷射混凝土用速凝剂》JC477-2005[J].中华人民共和国建材行业标准,2005.