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关键词:桥梁 岩土工程 勘察 关键点
进入21世纪以来,社会经济迅猛发展,我国的基础设施得到了前所未有的发展。桥梁建设是我国基础建设工程中的重中之重,是交通运输的关键。桥梁的架设与安置不是随意而为的,它除了要考虑通行的基本要求,还要满足技术和经济的可行性。开展岩土工程勘察的目的就在于充分了解和掌握桥梁架设地的环境岩土工程地质条件和水文地质条件,为桥梁设计提供相关岩土参数及技术支持。
桥梁工程不同于其他基本建设工程,有其特殊性,其勘察基本关键点在于:勘察大纲编制、勘察目的及其任务确定、勘察手段选取、钻孔布置及孔深确定、钻探质量控制、参数确定及建议、地基基础方案分析论证等。
一、勘察大刚编制
勘察大纲是岩土工程勘察的主要依据之一,大纲编制的质量直接关系勘察成果质量的优劣,对工程建设起到重要作用,但其重要性往往被一些勘察单位忽略,很多单位在勘察前无勘察大纲或勘察大纲简单编制,无针对性,不能很好的指导勘察工作。
为有效指导勘察工作,保证勘察成果质量,勘察前应认真收集工程特性资料、项目所正在地质及地震资料、区域气象水文资料、邻近工程勘察资料等,有针对性的进行现场踏勘,编制勘察大纲,勘察大纲一般应包含如下内容:项目概况(如建设规模和标准、桥梁特征、任务依据和已做过的地质工作等),勘察依据的主要技术标准,自然地理和工程地质概况,勘察实施方案,组织机构、人员组成、设备配置、进度计划、质量管理、安全和环境保护措施等,提交的成果资料和其他需要说明的问题。
勘察大纲应由具备注册岩土工程师的人员编制,经审核后方可用于指导勘察工作,项目组勘察人员应严格按审核后的勘察刚要实施,在勘察过程中对存在的问题应及时反馈给公司技术部门,进行技术会商,共同研究解决勘察中遇到的技术问题。
二、勘察目的和任务确定
勘察前应根据相关规范要求认真收集勘察目的和任务,勘察目的和任务书一般由设计单位提供,勘察前只需收集即可。勘察任务书应盖设计单位章。
但需要注意的是,勘察任务书不是一成不变的,勘察单位如发现设计单位提供的勘察任务书不全面或是针对性不强等,应及时提出,和设计单位共同研究探讨,完善任务书要求,以便更好的指导勘察工作。
三、勘察手段选取
常用的勘察手段为工程地质调绘、工程地质勘探、原位测试及室内试验等。在实际勘察过程中,勘察手段应根据项目所在地的岩土工程条件,结合工程特点合理选取,对同一工程应采取多手段进行,并对不同勘察手段形成的成果进行整理、分析,以查明场地环境岩土工程条件、水文地质条件,为设计及施工所需的岩土工程参数提供基础依据。
四、钻孔布置及孔深确定
钻探是勘察的基础工作之一,也是重要勘探手段之一,钻孔布置的合理与否、钻探深度的合理确定等关系勘察质量,对工程造价及安全起到很重要作用。
钻孔布置及孔深的确定应在收集桥梁位置所在地的地形图、地质图、相关设计资料、邻近工程勘察资料等基础上,按《公路工程地质勘察规范》(JTG C20-2011)5.11.4、6.11.3条的要求确定。
钻孔的布置和孔深应满足查明桥位区的地层分布情况及特征,满足岩土定名、取样、设计等要求。钻孔的布置和孔深的确定不是一成不变的,应根据实际勘察过程中所查明的地质情况结合桥梁特征等进行调整,必要时应会同设计单位进行协商,共同确定钻孔位置及孔深。
在山区勘察,钻孔的布置和孔深的确定更是要做好探究,以免把孤石错定为基岩。
五、钻探质量控制
钻探工作是岩土工程勘察的基础工作之一,其钻探质量直接关系岩土定名是否准确、样品级别是否满足试验要求、地基基础方案选取是否合理等,勘察过程中应严格按《建筑工程地质勘探与取样技术规程》(JGJ/T87-2012)执行,记录钻探相关参数及钻探情况等,及时、准确的做好现场编录工作。为了保证样品的原状,在勘察中应当严格控制岩芯采取率、合理选取钻头类型、钻进方法和取土器类型等,并做好记录,通过对比分析结果,控制钻探质量,避免因钻探质量差造成勘察严重失误。
六、参数的确定及建议
岩土参数的确定和建议是否合理及正确,直接关系桥梁设计的造价及安全性,其重要性不言而喻。勘察内业整理时,应对不同测试手段所得的参数进行分析比较,当差异较大时,应找出原因,必要时进行补充测试工作。所建议的参数应明确其试验方法和取值标准,并注意测试方法与计算模型的配套性,力求提供满足设计要求的合理参数。
此外,岩土参数的建议还应结合地区经验等进行综合取值,必要时应进行现场载荷试验。
七、地基基础方案分析论证
地基基础方案的分析和选取是否合理,直接关系梁设计的造价及安全性。应根据桥梁类型、规模及特征,结合场地岩土工程、水文地质条件及地区经验等对桥梁地基基础方案进行分析论证,一般可按天然地基上的扩大基础人工地基上的扩大基础桩基础等深基础方案进行分析评价。对同一桥梁工程的地基基础分析评价类型应不小于1种,并分析各方案的优缺点,推荐最优方案,必要时应和设计人员进行沟通,共同确定地基基础方案。
结束语
桥梁架设作为道路工程中的关键节点,其重要性不言而喻。而岩土工程勘察作为桥梁设计的基础,勘察设计单位一定要做好岩土工程勘察工作,找到勘察的关键点,对其进行分析探究,提供满足规范及设计要求的岩土工程勘察报告,为桥梁设计的经济性、安全性提供重要技术依据及保障。
参考文献
[1]《公路工程地质勘察规范》JTG C20-2011.
[2]《建筑工程地质勘探与取样技术规程》JGJ/T87-2012.
[3]倪川,孔凡芬.浅谈桥梁工程岩土工程勘察[J].技术与市场,2011,08:102.
关键词:市政工程 现场管理 质量管理 安全管理
市政工程建设项目同其它工程项目相比有许多独特之处。市政道路和桥梁工程质量事关人民群众切身利益,直接影响政府在人民群众中的形象。并且质量和安全要求高,工期要求紧,目前我国各个城市基础设施普遍处在急需改善和加强的状况,建立健全质量和安全体系,对市政工程建设项目实施科学化、规范化、制度化的管理的水平是非常必要的。施工现场管理则是工程项目管理的核心,也是确保建筑工程质量和安全文明施工的关键。对施工现场实施科学的管理,能够树立企业形象提高企业声誉,并且能够获取经济效益和社会效益。市政基础建设迅速,于施工企业来说是发展机遇,而面临激烈的市场竞争又是挑战,优胜劣汰法则促使企业必须认识到施工企业在项目实施过程追求企业利润的同时必须对质量安全高标准严要求,因此,提高施工现场的管理,对提高社会效益、经济效益、环境效益,具有十分重要的意义[1]。对如何提高现场管理提出了一下几点建议:
第一、应该增强工程的责任感和使命感。
搞好市政工程施工现场人员的管理。加强施工人员的的政治思想教育,职业道德教育,树立主人翁的观念。管理制度,责任到人,严格按操作规程施工,使整体管理水平加强,成立领导小组,建立严格的质量承包责任制,同经济挂钩,加强对工程质量的全面管理的领导。确保施工方案的科学性、实用性及有效性,在天气恶劣时不安排施工或采用保护措施,施工时保证有备用设备,确保工序的连续性和完整性。照相关的国家规范和有关标准的要求来完成每一工序,严禁偷工减料。要求严格贯彻执行“三检”制,即自检、专检、联检,通过层层的检查,验收后方允许进入下一道工序,从而确保整个工程的质量。
二、科学监管
(一)健全组织管理体系,落实工作责任。
加强施工现场管理的质量管理、安全管理、材料管理和进度计划的实施。工程质量是根本和基础,安全是前提和保证,进度计划和材料管理是利益的直接体现。
(1)资格审查。根据国务院《建设工程质量管理条例》规定,市政道路和桥梁工程的建设必须纳入各级住房和城乡建设行政主管部门的管理范围中。招投标的进行、质量监管手续的办理、施工许可证的发放、竣工验收备案等程序必须按相关规定办理。禁止施工单位超越本单位资质等级许可的业务范围或者以其他施工单位的名义承揽工程。禁止施工单位允许其他单位或者个人以本单位的名义承揽工程,加强对市政道路、桥梁工程项目的监督巡查、抽查,对工程违反国家法律、法规、强制性标准的行为,有权予以局部停工或相应处理;情节严重的,按有关法律条文查处[2]。
(2)物料审查。施工材料的供应直接关系到工程的质量与成本,严格把好材料关,监理单位对进入施工现场的原材料、半成品、构配件、设备机具验收和管理应符合国家标准和合同约定;施工中使用的涉及结构安全的试块、试件和建筑材料应执行见证取样和送检规定。不合格的材料一律不准进入施工现场,进场的必须清退。在工程材料检查验收工作中,监理工程师要严格控制材料的供应来源,把好原材料、管件、构件质量关。监理单位有权对所监项目预拌混凝土、沥青混合料生产厂等实施延伸监理。市政道路、桥梁工程的每道工序完工后,必须由施工单位自检自查,合格后填写工序质量报验表,经监理单位验收认可方能进入下道工序施工。严格按照进度计划组织施工,从而使施工现场管理有序进行,使工程项目产生良好的经济效益和社会效益。
(二)施工单位质量管理问题
现在施工企业质量管理存在薄弱环节,有些建筑企业转包挂靠的行为削弱了企业对项目部的质量管理,导致质量低劣;某些施工单位不具备相应资质,质保体系不健全;有的不按图纸施工,擅自变更设计。这些新兴的总包企业往往在分包工程的质量管理控制和现场施工质量控制上存在薄弱环节。 针对这些问题要在以下几个方面加大管理力度:
(1)坚持落实质量责任制,建设单位对市政道路和桥梁工程施工质量负总责。
建设单位必须在开工建设前将施工图设计文件委托图纸审查部门审查,并将审查意见书和审查合格证报建设行政主管部门备案,现场使用的所有施工图必须加盖图审合格章。未依据地质勘察报告进行设计的施工图纸文件,图审部门不得进行审查;住房和城乡建设行政主管部门不予备案,不予核发施工许可证;监理单位不得签发开工令。工程竣工后,建设单位应当组织设计、施工、工程监理等有关单位进行竣工验收,并通知工程所在地建设工程质量监督机构到场监督,未经竣工验收合格的工程,不得交付使用[3]。
(2)所有新建、改建、扩建市政道路和桥梁工程都必须先进行地质勘察,再进行施工图设计。从事工程勘察、设计的单位应当依法取得相应等级的资质证书,并在其资质等级许可的范围内承揽工程。勘察、设计单位必须按照工程建设强制性标准进行勘察、设计,并对其勘察、设计的质量负责。工程设计要结合实际使用状况,执行设计标准,达到安全运行的目标。应按照投标承诺配备项目管理人员,建立健全施工质量管理制度,严格工序管理。施工单位要认真贯彻执行《城镇道路工程施工与质量验收规范》、《城市桥梁工程施工与质量验收规范》等新规范和质量管理的相关规定,严格按照经审查合格的施工图设计文件进行市政道路、桥梁工程施工和验收。在施工前编制施工组织设计和专项施工方案。严格执行报验、报检的相关规定,未经监理验收合格的检验批一律不得进入下道工序,否则视为不合格,必须返工重做。
(三)加强安全管理的相应措施
(1)完善质保体系和提高从业人员素质,市政工程各参建责任主体,应建立健全质保体系,培养一批业务素质高、操作能力强的从业人员,同时做到自控落实、监管到位,使工程质量和安全得到保证。根据工程规模和特点,配备足够的有充分管理经验的专职安全管理人员,要加强对全员安全的培训、教育工作,从重要岗位人员的安全学习到全员职工的三级安全教育,班前安全技术交底都要按部就班的进行。项目经理牵头组织全体职能人员要经常有规律的进行施工现场安全大检查,对检查发现的问题要立即整改,安全员更是要时时处处讲安全、时时处处盯安全、时时处处改安全。在施工现场要张挂各种安全警示牌、安全操作规程和安全标语,要形成人人知安全、个个讲安全的良好氛围。要做到防患于未然
(2)加强市政附属工程精细化施工。针对质量和安全通病和容易忽视的质量和安全问题制定相应的对策和技术处理措施,提高附属工程施工技术水平,确保工程质量和安全 。
(3)管涵沟槽等施工要作为安全生产自控的重点
对涉及高压电线和煤气管线的地段,施工企业要会同相关单位有针对性地制定专项施工措施和安全应急方案,确保沟槽和基坑施工安全。隧道工程、桥梁工程和地下通道工程施工,施工条件复杂、技术含量高,施工企业就以高空安全作业和吊、安装运输安全,以及机械操作和桩基础施工安全为自控重点。对于结构工程,施工企业应制定详细的安全生产施工方案,保证构筑物结构安全,确保桥梁和通道工程的施工质量和和施工安全。
(4)施工机械和施工用电存在安全隐患
少数施工现场尤其是处在城郊结合部的小型施工场地,施工用电极不规范,仍然使用木配电箱,甚至出现闸刀无保险盒的情况;施工机械带病作业现象较为普遍,检修不及时或违规操作,以致酿成安全事故。
三、结束语
以上为工程项目施工现场管理的几个主要问题,提高施工现场的管理,对提高社会效益、经济效益、环境效益,具有十分重要的意义,工程项目施工现场管理永无止境,不断提高仍须探索。
参考文献
关键词:岩土工程勘察勘探点 原始资料
岩土工程勘察的对象主要是地面以下的地质体,难以直接观察和检查。其复杂性和拟建项目的专业性,决定了岩土工程勘察工作的难度,而且岩土工程是决定整个工程质量的重点,其勘探工作的实施就显得尤为重要。如果岩土工程勘探不到位,会造成难以补救的损失。因此,对于岩土工程勘探人员必须熟悉工程勘察的技术要求,以获取最准确的原始资料,为后面的工程建设做铺垫。
1 熟悉勘察任务
岩土工程勘察的基本任务是:场地的稳定性评价;提供场地地层和地下水分布的几何参数和岩土体工程性状参数;对建筑地基做出岩土工程评价,对基础方案、岩土加固与改良方案或其他人工地基没计方案进行论证和提出建议,根据设计意图监督地基施工质量;预测由于场地及邻近地区自然环境的变化对建筑场地造成的影响,以及工程本身对场地环境可能产生的变化及其对工程的影响;为现有工程安全性的评定、拟建工程对现有工程的影响和事故工程的调查分析提供依据;指导岩土工程在运营和使用期间的长期观测,如建筑物的沉降和变形观测等工作。
2 确定勘察工作依据
勘察工作必须服从工程所在地的法律,法规约束及符合行业和业主的各项技术要求。勘察技术工作的依据是在岩土工程特性分析的基础上,结合建设工程设计或施工要求来收集确定的,包括主要的工作标准和技术工作指导规范、规程等。通常情况下勘察工作应遵循的法规和标准是系列性的和复合性的,鉴于不同标准间界定的差异,勘察工作依据的一系列标准在某一方面的界定往往是一定范围内的控制值,实际勘察工作执行时必须通过分析研究归纳为某一确定的界定标准,并使之完全符合系列标准限定的范围,或克服所收集的系列规范中相互矛盾的界定值。
3 布设勘探点
我们认为,勘探点的布置应以满足基坑侧壁稳定性评价、稳定性计算及支护设计为前提。若勘察范围受到场地狭小限制。那么勘探点的布置宜采取尽可能利用场地条件的原则,并辅以开挖边界以外的调查研究和资料搜集工作。同时基础形式及结构形式不同,勘探点深度不同,如桥梁工程中,小型桥梁勘探点深度一般在20m以内;特大桥、大桥如果采用端承桩桩基,勘察深度宜达到预计桩底深度以下2m~3m。勘探点深度也困地层岩性的不同而有很大差异,如小型桥梁,对于碎石上构成的地层,勘探点深度为4m~8m,而对于软土、松砂等勘探点深度为12m~20m。
4 确定勘探类型
勘探点类型应结合勘探点功用和场地岩土层条件及地层鉴别精度和样品采取、原位测试要求的数量和技术等级综合确定。通常钻探是普遍适用的勘探方法,因此,钻孔是常见的勘探类型。若勘探深度不大,且地下水位埋深较大时,应首选探井法;对于须划分岩土分区界线的勘探点位,探槽法是应考虑选择的方法。确定勘探类型的同时尚应结合勘探点功用确定基本设计参数,如钻孔口径等。对于复合功用勘探点位,应按适合全部划分功用的参数(如最大直径)设计勘探点基本参数。
5 获取原始资料
岩土工程勘察一般时间短、任务重,取准、取全原始资料是岩土工程勘察的最基本的工作,任何误判和假象均会直接影响工程勘察的质量。那么在勘察过程中应严格原始资料的获取。首先是原位测试应严格按规范进行。比如静力触探试验时为减少零漂,应定深调零。尤其在气温与地温相差较大的冬天,夏天,触探指标相差较大,标准贯入试验应按规定进行杆长和孔深校正,一方面可以保证在缩径和孔底有残留时测试位置控制在应测试段,另一方面可以及时发现极软弱地层标贯自陷,自沉现象,从而确保标贯数据的真实性。其次是加强地下水位的观测。一方面充分考虑周围地下水开采因素,另一方面观测应在最后一个钻孔施工24h后进行,再者水位观测宜与钻孔标高回测相结合。第三是注重土的定性划分。要对各种土的基本工程地质性质加深理解,掌握各种类型土的区域分布情况。如膨胀上的特征是液限及塑性指数高、具裂隙,而且在50及100 kPa压力固结试验时会出现百分表测出的变形量小于同级荷载作用下的仪器变形量的情况,若不注意这些特点。很容易把膨胀土定名为常规的粘性土。另外对粉土进行承载力深宽修正和液化判别时均须根据其粘粒含量数值来进行计算,故粉土的粘粒含量是必做的项目。
6 运用勘察技术手段
勘察技术手段须结合勘探点共用,按全面满足勘察设计要求,且同时具有可靠性保证的条件设计和布置。复合功用勘探点应结合勘探点布置目的设置相应的勘察技术手段,实际工作中的复合功用勘探点往往同时布置多项勘察技术手段。GIS即地理信息系统(GeographicInformation System,简称GIS)萌芽于20世纪60年代初,经过几十年的发展,已经成为一种采集,存储、管理.分析与显示的计算机软件系统,他是分析和处理海量地理数据的通用技术。GIS在信息时代中计算机技术发展的产物,可以快速、精确、综合地对复杂地地理系统进行空间定位和过程地动态分析。将GIS技术引入岩土勘察设计领域,可以大大提高工作效率,节省人力物力资源。提高勘察设计结果的准确性。
7 分析评价
关键词:轻轨桥梁; 基桩; 设计试桩; 试验
1 概述
天津市区至滨海新区快速轨道交通工程一期工程
2 工程地质及设计概况
(1) 桥梁基础一般采用直径0. 8 m 的钻孔灌注桩,部分大跨 度和特殊工点桥采用了直径1. 0 m 和1. 5 m 的钻孔灌注桩。全线基桩根数约1. 5 万根,桩长一般在35~45 m 。津滨轻轨高架桥梁上采用无碴轨道和超长无缝线路,且桥梁结构大部分采用3 跨一联的连续梁结构,因此对桥梁的工后沉降要求非常严格,桥梁设计中基础不均匀沉降按5~10 mm 控制,工后总沉降量按20 mm 控制。该项目地质勘察依据《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》( GB50307 1999) ,而设计则主要依据相关的铁路桥涵设计规范,地质勘察所提供的基础数据与铁路桥规的匹配性需加以验证。另外,由于该项目工程规模巨大,在设计中采取各项合理的地基系数进行桩基础设计,以确保桥梁结构安全和控制工程投资是必要的。因此,为验证桩基础设计选取桩周土极限摩阻力值及桩底支承力折减系数值的准确性和科学性,进行大规模设计前的设计试桩具有非常重要的意义。
根据沿线总体地质情况,共选取了3 处有代表性的工点进行了3 组设计试桩,每个试桩工点为1 组,每组试桩共计3 根,试桩位置距轻轨线位旁约5 m 。试桩及锚桩的施工由滨海快速交通发展有限公司委托天津地质新技术开发应用中心完成,静力及动力检测委托中国石油天然气总公司工程技术研究院完成。下面结合CK21 + 320 工点的设计试桩对桩基设计及试桩的原理、方法及试验成果进行分析介绍。
(2) 试桩设计
该工点处桥梁孔跨为3 25 m 预应力混凝土连续梁,桩基采用8 根
按上述公式计算得到单桩允许承载力〔P〕= 2 068. 95 kPa , 桩极限承载力为容许承载力的2 倍,为4 137. 9 kPa 。本次试验设计采用锚桩法, 每组试桩为3 根, 每根试桩需4 根锚桩。为减少锚桩数量,降低投资, 试桩及锚桩呈梅花形布置,其平面布置如图1 所示。
图1 试桩平面布置(单位:cm)
图1 中S1 ~ S3 为3 根试桩,M1 ~ M8 为8 根锚桩。S1 ~ S3 试桩的配筋及对混凝土要求与工程桩相同,主筋采用14 根
3 基桩检测
3. 1 基桩动力检测
试验桩与锚桩施工完成后,为验证试验桩桩身的完整性,并为将工程桩动测信号进行对比作准备,在试验桩静载试验之前进行了低应变动测检验。低应变动力检测方法采用反射波法,检测仪器采用美国PDI 公司生产的PIT V 型桩基检测系统(该系统由主机、加速度传感器和力棒组成),依据中华人民共和国行业标准《基桩低应变动力检测规程》(J GJ/ T93 95) 执行。采用该方法可检测桩身混凝土的完整性, 推定缺陷类型及其在桩身中的位置,也可对桩长进行核对,对桩身混凝土的强度等级作出估计。本次试验对3 根试验桩逐一进行了动测,实测信号表明3 根试验桩桩身完整,有较明显桩底反射,无其他不良反射信号。经评定,3 根桩均为Ⅰ 类桩。
3. 2 基桩静力检测
静载试验采用锚桩法,采用接近于竖向抗压桩的实际工作条件的试验方法确定单桩竖向抗压极限承载力。本次试桩为破坏性试桩,设计单桩极限承载力为4 137. 9 kN 。
(1) 试验加载装置
本次试验加载装置采用锚桩横梁反力装置,锚桩、反力梁装置能提供的反力不小于6 000 kN , 每根试桩配置锚桩4 根,试验时在每根锚桩桩顶设置百分表以对锚桩的上拔量进行监测。试验加载是通过油压千斤顶顶反力梁实现的,荷载通过放置于千斤顶上的应变式测力传感器直接测定。锚桩反力法静载试验装置如 图2 所示。
图2 试验加载装置
(2) 试验方法
试验方法采用慢速维持荷载法。由于轻轨工程桩基和以往的铁路桥梁、市政、公路桥梁、工业与民用建筑均不完全相同,因此,本次试验的加载分级、沉降观测、终止加载条件、卸载及卸载沉降观测,综合了《建筑桩基技术规范》(J TJ 94 94) 和《铁路桥涵施工规范》(TB10203 2002) 所规定内容进行试验。
(3) 资料整理及结果
根据试桩的原始试验记录, 编录静载试验结果汇总表,绘制QS 、S lg Q 、S lg t 曲线,并分别依据以上2 个规范确定单桩竖向抗压极限承载力。检测结果如表2 所示。
表2 试桩检测结果
注: Qu 为单桩极限承载力; Quk 为单桩极限承载力标准值《建筑桩基技术规范》(J TJ94 94) ; Pu 为单桩极限荷载值; Puk 为单桩极限承载平均值《铁路桥涵施工规范》(TB10203 2002) 。试验过程中对每组锚桩的上拔量进行了监测,当加载到最大一级荷载时,最大锚桩上拔量为3. 17 mm , 均小于规定最大上拔量6 mm 。
(4) 试验结论
①3 根试桩均加载到4 500 kN 时达到终止加载条件而停止加载。
② 依据《建筑桩基技术规范》(J TJ 94 94) 中对单桩竖向极限承载力的判断方法,3 根试桩发生明显陡降的起始点均为4 200 kN , 综合判定该试验桩的单桩极限承载力为4 200 kN 。
③ 依据《铁路桥涵施工规范》( TB10203 2002) 要求,单桩竖向抗压极限荷载为终止加载时最大一级荷载的小一级荷载(后期每级加载为300 kN) ,判定单桩极限承载力为4 200 kN 。
④ 经试验对比,采用2 种规范所要求的试验方法没有明显的区别,试验结论基本一致。
⑤ 依据《铁路桥涵地基和基础设计规范》(TB10002.5 99),铁路桥梁工程基桩安全系数为2 ,因此,试验桩单桩容许承载力为〔P〕=2 100 kN 。
【关键词】:软基;桥梁;基坑支护;施工
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
我国的桥梁工程相当大的一部分建造在软土层上,因此需要对软基基坑支护的问题进行深入研究。软土地区的桥梁建设中如果基坑开挖过程中稍有疏忽,就会使邻近建筑及地下管线损坏,此类软基基坑事故已屡见不鲜,必须分析软土的工程特性,根据其特点制定软基基坑支护设计方案,保证施工质量及安全。
一、软基概述与工程特性
(一)软基概述
软基既是软土路基的简称,我国公路行业规范对软土地基定义是指强度低,压缩量较高的软弱土层,多数含有一定的有机物质。按《岩土工程勘察规范》(GB-50021-94)规定,天然孔隙比大于或等于1.0,且天然含水量大于液限的细粒土应判定为软土,包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等,其压缩系数宜大于0.5MPa-1;不排水抗剪强度宜小于30KPa。
日本高等级公路设计规范将其定义为:软基主要由粘土和粉土等细微颗粒含量多的松软土、孔隙大的有机质土、泥炭以及松散砂等土层构成;地下水位高,其上的填方及构造物稳定性差且发生沉降的地基。软土的成因一般认为是由于第四纪后期地表水所形成的沉淀物质,多分布在海滨、湖滨、河流沿岸等地势低洼地带,地表常年潮湿或积水。所以地表往往有大量喜水植物,由于这些植物的生长和死亡,使软土中含有较多的有机物。
(二)软基的工程特性
软基由于是强度较低的软土层,因此必须了解其工程特性才能制定适合的支护方案,软基的工程特性可以总结为以下几点:
触变性:当原状软土受到振动后,土结构的连接被破坏,强度降低或很快地使软土变成稀释状态,易产生侧向滑动、沉降及基地面侧向挤出现象。
流变性:在剪应力作用下,土体还会发生缓慢而长期的剪切变形。
低强度:不排水抗剪强度一般在20KPa以下。
高压缩性:压缩系数大,大部分压缩变形发生在竖向压力为100KPa左右时。
低透水性:透水性能弱,一般竖向渗透系数在i*(10-8-10-6)cm/s之间,对地基排水固结不利;在加载初期,地基中常出现较高的孔隙水压力,影响地基沉降,使建筑物沉降的延续时间很长。
不均匀性:由于沉积环境的变化,粘性土层中常局部夹有厚薄不等的粉土,使水平向和竖向分布上有所差异。
二、软基桥梁基坑支护设计方案原则
支护方案的设计必须从基坑的具体情况出发,根据基坑周边土质地质条件、场地条件和基坑深度等情况综合考虑,支护方案应采用一种还是多种挡土支护结构混合使用。
(一)设计方案要根据土质地质条件制定
当软土层很厚的情况下,可采用地下连续墙;在土质较好的情况可采用土层锚杆或排桩等类型,土质较差的情况,则可采用深层搅拌水泥桩墙。从地区考虑,各地区软土的工程特性差异较大,因此挡土支护结构不能照搬照抄,应根据地区特点因地制宜地设计与施工。
(二)设计方案根据场地和环境制定
如果基坑周围施工宽度狭小并且邻近建筑物需要保护时,则必须按照被保护建筑物的重要性与安全等级标准,采用能够相应控制地面位移与沉降的挡土支护结构类型;如果基坑周围场地较为开阔,则可采用上段放坡开挖,下段采用深层搅拌水泥土桩墙或高压旋喷桩墙等。当场地内有地下水时,应根据场地及周边区域的工程地质条件、水文地质条件、周边环境情况和支护结构与基础形式等因素,确定地下水控制方法。场地周围有地表水汇流、排泻或地下水管渗漏时,应对基坑采取保护措施。
(三)设计方案根据基坑开挖深度和范围制定
开挖深度较大时,可视情况采用单支点或多支点挡土支护结构;开挖深度较小时可采用悬臂式挡土支护结构;开挖范围较大时,可采用单层或多层锚杆;开挖范围较小时,可采用内撑型支点。
此外支护结构设计还应考虑其结构水平变形、地下水的变化对周边环境的水平与竖向变形的影响,对于安全等级为一级和对周边环境变形有限定要求的基坑侧壁,应根据周边环境的重要性、对变形的适应能力及土的性质等因素确定支护结构的水平变形限值。
三、软基桥梁基坑支护方案与施工
(一)基坑深度小于6m的施工方案
勘察场地后确认现场条件允许,宜采用悬臂式深层搅拌水泥土桩墙,一般采用双头湿法水泥土搅拌桩。根据各地经验,墙厚为开挖深度的0.6-0.8倍;墙插入坑底以下深度为开挖深度的0.8-1.5倍。也可采用直径为600-800mm灌注桩密排,桩与桩的相切处可用树根桩封密,也可以灌注桩后面压力注浆或设深层搅拌水泥桩,在灌注桩顶部须设一道圈梁。还可选择通过打入钢板桩、预制混凝土板桩或方桩,其后面压力注浆、加水泥搅拌桩或旋喷桩,设一道围檩的支护结构类型。
(二)基坑深度在6m-9m施工方案
勘察场地后确认现场条件允许,采用悬臂式深层搅拌水泥土墙。例如河南新阳大桥的基坑开挖深度,从自然地面算起,大部为8.5m,局部深度为9-11.40m,占地面积约为2000m2,,成功的采用了悬臂式样深层搅拌水泥土墙。
采用直径为800-1000mm的灌注桩,后面压力注浆、设深层搅拌水泥桩或旋喷桩作防水帷幕,一般设置1-2道支撑,有时还可不设支撑。例如汉口大桥,挖深7.68m,采用钻孔灌注桩挡土支护,桩长19-21m,并在桩前用粉喷桩加固流塑状淤泥质土体,桩后用压力注浆止水。
(三)基坑深度在9m-10m施工方案
对于开挖深度9-10m的基坑,也有采用地下连续墙的,壁厚为600-800mm,另外加设支撑系统。若基坑面积较大且宜形成较大的集雨面积而导致塌方,为避免该现象则应在挖土过程中队开挖坡面采取保护措施,一般采用在坑内的留土平台及坡面在其保护棉铺设钢筋网,之后在其上面覆盖50mm左右厚的细石混凝土,并在坑外卸土坡面上铺设一层无纺土钉布之后在其上铺设钢筋网并覆盖50mm厚细石混凝土,并在其坡面留有泄水孔。
同样也可以采用打入预制混凝土板桩或钢板桩(如图3-3-1湖北武荆高速公路乐渠大桥),并采用注浆或深层搅拌水泥土桩措施,再设置支撑或锚杆支护。若地下土层条件较好则可放宽基坑深度范围,由于水泥搅拌桩既可挡土又可挡水,可与钻孔灌注桩配合使用。
湖北武荆高速公路乐渠大桥简易钢板桩大样图
(四)基坑深度大于10m施工方案
应当采用直径为1000-2000mm的灌注桩,后面压力注浆或水泥土桩挡墙作防水帷幕,一般设置2-3道支撑。防水止水方法是在挡土桩外侧设直径700mm双头单排深层搅拌桩,桩长18m,搭接20cm,与挡土桩之间用压密注浆进行填充,深度16m。采用3道井字形双向正交钢筋混凝土水平自支撑。
桩锚式支护是武汉、天津和广州等地区常见的基坑支护类型。如天津某大桥开挖面积较大,平面很不规则,坑深14m,选用钻孔灌注桩及3排预应力锚杆支护,桩长28m,3排定喷防水板墙深入基岩,形成止水帷幕。
钢筋混凝土地下连续墙加支撑或锚杆也是常见的挡土支护结构类型。例如上海某大桥,基坑开挖深度为11.10m,局部挖深为13.80m,采用壁厚800mm,深度23.10-25.10m的地下连续墙,接缝处用注浆封闭,另一侧设围护加固体,基坑底部注浆加固。
【总结】
基坑施工是桥梁建设工程的关键环节,尤其是软土地层的桥梁工程要格外注意基坑的支护设计,将工程质量和施工安全放在第一位。在施工前根据施工地的土质地质条件、场地条件以及基坑深度等条件做好合理的支护设计选择恰当的施工工艺。只有这样才能最终保证施工质量和施工安全并降低施工成本,提升工程的质量和提高工程的经济效益。
【参考文献】
[1] 倪金姣. 深基坑支护结构变形特性研究[D]. 西安建筑科技大学 2011