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一、工程概况
1.1工程概况
北京轨道交通昌平线01标位于北京市昌平区南邵镇,呈南北走向。起讫里程为K10+150~K13+732,线路全长3582m。标段工程包括城南站和地下区间3015m其中下穿电力方沟暗挖区间长484.5m,隧道顶埋深10.5~13.2m,共设四个施工竖井,竖井均设在线路中心线上方。
1.2竖井结构设计参数
(1)竖井结构设计
竖井结构净空为7.4m×7m,竖井深度为21.537m。
如下图所示:
竖井平面图
(2)竖井支护参数
部位 参数
初期支护 喷射砼厚度(mm) 350
单层钢筋网
φ6.5 设置范围 360度范围
网格大小(mm) 150×150
格栅 格栅竖向间距(mm) 500/750/500
主筋规格(mm) Φ25/Φ28
连接筋间距(mm) 1000(双层梅花型布置)
支撑体系 横撑(工20) 布置位置 距短边2米位置,平行于短边
间距 每层1道,竖向同格栅间距
斜撑(工20) 布置位置 与横撑相对的短边两拐角处
间距 每层2处,竖向同格栅间距
角撑(C30钢筋砼) 布置位置 与斜撑相对的短边两拐角处
间距 每层2处,竖向同格栅间距(每层4处)
二次衬砌(mm) 350
二、主要施工方案
2.1降水施工方案
竖井降水计划采用竖井区域局部成环井点降水方案,竖井周边设降水井,降水井间距6米,距开挖线的距离2米,井径600mm,管井直径400mm。
2.2竖井开马头门总体方案
竖井开挖至区间隧道顶部施做加强横梁,上导坑以下1m位置暂停竖井下挖,对现有竖井底部架设临时I20横撑,喷射C20砼临时封闭,施做加强环梁,开设竖井一侧马头门上导坑,并按设计完成初期支护及时封闭成环,在一侧区间隧道上导坑进尺5m以上时,开挖另一侧马头门上导坑,开挖进尺5m后,继续开挖竖井至竖井底部永久封闭。施工马头门下导坑,施做加强环梁封闭,先开一侧。在此施工同时掘进上导坑,保证上下导坑间距大于5m,再下导坑封闭成环5m后,再行施工另一侧马头门下导坑。
三、施工经验总结
1. 加强井点降水,确保竖井开马头门在无水的条件下施工。
2. 严格按照开马头门顺序施工,不得随意改变工序,必须先开一侧,待形成土拱效应后,再行开另一侧马头门。
3. 竖井初支、马头门格栅及时封闭成环,底部不得悬空。
4. 开马头门超前加固原设计为Φ89大管棚,在竖井有限空间内,施工极其困难。经设计院同意,调整为双层小导管,施工方便,效果较好。
5. 竖井内加强横撑在开马头门过程中影响工人作业,但必须保留且加强保护。在破除井壁喷混过程中,竖井应力开始转换,加强横撑起到应力传递作用,确保了马头门安全。在竖井马头门上下导坑封闭成环,监测数据稳定后,可予拆除下导坑加强横撑,避免影响施工。
6. 确保超前小导管及锁脚锚管施工质量,加强注浆控制。经现场试验,在黏土层中,注浆效果并不明显,注浆只起到增加小导管刚度作用。
7. 开马头门时,增加监控量测频率,特别是竖井周边收敛,确保施工安全。在开马头门过程中,由于施工现场停电,导致未及时封闭格栅成环,收敛数据增大,加强横撑出现明显变形。采用增加一道横撑,及时封闭的措施才确保竖井收敛稳定。
8. 采用环行开挖留核心土的方法进行开挖施工,施做锁脚锚管,拱脚必须垫实,才能减少拱顶下沉。
9. 门框型加强环梁可以适当优化。井壁设计为C20喷射混凝土,施工横抬梁后,凿除马头门范围混凝土后,周边为密实喷混,横抬梁所受压力已经由周边喷混传递,已经起到了门框型加强环梁的作用,没有必要凿除大面积喷混及格栅,可减少相应工作量。
10. 马头门格栅钢架必须与竖井井壁格栅等强度连接为整体,封闭成环后整体受力,钢筋连接主要采用L型钢筋焊接。
11. 当出现特殊情况时,井下人员及时撤离,并上报启动应急预案。
四、下步计划
【关键词】重力式码头;沉降位移;应对措施
一、前言
作为重力式码头在实际应用中的重要工作,对沉降位移进行合理应对对于保障其顺利应用至关重要。该项课题的研究,将会更好地提升重力式码头沉降位移的应对水平,从而有效优化其在实际应用中的整体效果。
二、概述
重力式码头是靠建筑物自重、结构范围内的填料重量和地基强度保持稳定性的码头,一般自身重量巨大,由抛石基床、墙身、胸墙、墙后回填和码头的基础设施构成,为了加重码头的重量,墙身还附有加重的方块、沉箱、圆筒等重物。这种重力式码头不仅自身重量要求大,对码头地基的要求也十分严格,因为码头自身重量和承载的重量都加压在地基上,脆弱的地基很容易应力过多而变形、坍塌。所以,在我国这种重力式码头的地基一般要求为岩石、卵砾石、硬粘土这些不容易变形的材料。
但是由于重力式码头的重量非常大,在施工过程中即使对每一道工序都进行严格的控制,地基和抛石基床也会因为受到巨大重量的墙体重力而发生沉降的现象。早期,由于我国施工技术不够发达,起重设备无法提起过重的材料,设计方块一般体积较小,重量相对较轻,导致当时建造的重力式码头的断面都是阶梯状。这种断面存在着非常多的缺陷,比如:方块较小,层次太多,码头整体性不强;重心难以确定,地基受力情况无法掌控;截面过多也会使用更多的混凝土填补缝隙。随着我国科学技术的发展,起重设备的起重数量慢慢可以满足这种重力式码头的施工需求,所以从50年代开始,我国基本可以利用各种起重设备将体积更大、重心更稳、形状更多的中空方块放入码头中,而且断面的形式也慢慢丰富起来。除此之外,重力码头在施工过程中还会受到其他多因素的影响,导致很多码头出现不均匀的沉降和位移,从而使重力码头达不到原设计的特殊功能。因此,研究重力式码头施工过程中如何控制其沉降和位移问题,对我国重力码头的发展又十分重要的意义。
根据长时间的实地调查发现,我国重力式码头的沉降和位移主要表现在以下几个方面:第一,施工过程中的码头沉降和位移量超出了原来的预期水平。第二,墙体的沉降位移水平不同,导致墙体高低不平。第三,由于位移导致重力码头向某一侧倾斜。第四,由于各种原因,码头建成后地基仍然不断沉降和偏移,导致码头的裂缝或坍塌现象出现。
三、重力式码头沉降的原因和表现
导致重力式码头产生沉降和位移的主要原因和表现主要为以下几点:
第一,地基土质太软,受重力压力过大造成比较大的体积压缩,或是土质比较稀松,再加上施工前没有进行振冲来捣实土壤。这样就会导致墙体更容易下沉或是向陆地方倾斜。
第二,地基开槽时,开挖的地底岩石不够垂直。这就导致墙体做好后会向岩石开挖面倾斜或滑动。
第三,地基开槽时挖出的土壤、岩石或其他沉积物没有达到码头的设计标准就开始施工,这样可能会导致一定程度回淤现象。重度的回淤现象和沉积物过厚,或是开槽前没有合理的清淤,必然会导致墙体的倾斜。
第四,基槽中抛填的块石强度、级配不符合设计要求,含泥量过大,导致基床内缝隙大小不一,抛石基础不结实,沉降不均匀,墙体容易倾斜。
第五,基床夯实工作没有按照规范标准进行。如果施工中夯击能不够或夯实不均,或是夯实后没有对二次抛填的块石进行补夯处理,那么在基床中仍会存在较大缝隙,也会导致后期的墙体会出现较大的沉降和位移。
第六,墙后回填措施处理不当,棱体块石的回填从陆地向海方向推动时过于集中,回淤物对码头墙体施加过大压力。这会导致墙体向海面方向移动,如果码头的地基较软,则会产生更大的位移。
第七,施工的各项环节如果顺序错乱,也有可能出现墙移。
第八,施工前对码头设计时的地基下沉预留不够合理,施工完成后对墙体的下沉和位移不能及时测量和改造,会加重码头的沉降速度。
总结以上各种施工不当导致的重力式码头沉降和位移现象,可以看出码头沉降的表现为:码头向海面倾斜角度过大、墙体高低不平、墙体开裂等,这些严重沉降、前倾或滑移现象必然会导致码头出现险情。
四、对于重力式码头沉降的预防措施
第一,必须重视地基开槽过程的质量控制。地基开挖的好坏是将来整个码头是否能够稳定和达到使用寿命的基础,所以从地基开始挖掘一直到最后,都要对地基的施工进行全方面的监控,时刻检查挖出来的土质类别、土质的软硬、开挖断面的大小,如果出现与设计不符的,必须及时向上级报告情况,进行处理。
第二,重点抓牢基床的夯实工作。基床抛石至设定标高后,须进行夯实处理,一般采用夯实机械或爆夯进行夯实,采用机械夯实时必须注意夯实机械的夯击能必须满足设计要求。若抛石基床厚度大,要注意分层进行夯实,保证夯实次数和质量。要加强对夯实过程的监控,施工完成后要进行实地验收,防止出现纰漏。
第三,严格进行基床的整平工作,加强整平工作的均匀和质量的控制,避免因基床整平不合格导致整个码头、高低不平或倾斜的现象。
第四,对码头的沉降和位移进行合理的预测和预留,不可毫无根据的揣测。做预留预测时要做到全面估测,对码头的每一个部分都进行可能的预留,防止出现问题时无法修复的情况。
第五,对码头的沉降和位移进行定期的测量,发现问题要及时上报,及时制定有效措施防止沉降位移继续发生。
五、几点思考
沉箱重力式结构码头是一种技术很成熟的结构形式,但该形式的一些码头存在沉降、位移较大且持续时间长的问题,它直接影响码头门机等设备的使用,一直困扰着很多码头的使用单位。目前,重力式码头设计的泊位等级越来越高,单个沉箱等构件的质量越来越大,因此,码头沉降、位移的控制对地质要求也越来越高。复杂的地质条件增加了沉降、位移控制的难度,地基土质和基床厚度的突变处都存在沉降、位移不均匀的可能性,而码头构件安装的时间不同和使用期间的荷载不同,使沉降、位移不均匀和突变更加复杂。《重力式码头设计与施工规范》规定胸墙混凝土浇筑应在下部安装构件沉降稳定后进行,但是现在一些码头使用单位出于经营的需要,要求码头尽快建成并投入生产,因此,码头的上部结构也很难等到沉箱全部真正稳定后才浇筑。这些客观、主观因素影响着码头的沉降、位移。
六、结束语
综上所述,加强对重力式码头沉降位移应对措施的研究分析,对于其良好应用效果的取得有着十分重要的意义,因此在今后的实践中,应该加强对其沉降位移的重视程度,并注重具体控制措施的可行性与科学性。
参考文献:
[1] 周健,白彦峰,贾敏才等.某矿石码头堆场矿石分级压载的地基沉降预测[J].岩土力学.2010(07):101-104.
[2] 徐光明,章为民,赖忠中等.沉入式大圆筒结构码头工作机理离心模型试验研究[J].海洋工程.2011(01):38-44.
【关键词】水下爆破;爆破振动监测;灌注桩式码头
0.概述
某码头距离岸边100多m。为满足大吨位船舶的停靠及码头的正常运行,需要进行水下疏浚爆破,爆破开挖的岩石方量约为3000m3。该专用码头为灌注桩式高层框架结构,设计抗震烈度为6级。水下疏浚爆破区域距离码头建筑物及主要设备(卸料机)较近,开挖边线最近处离码头前沿仅3.0m。施工采用钻爆法开挖,液压抓斗水下出渣。通过水上作业船(驳)及钻孔平台配以导管穿过水层对岩石进行钻孔,孔径为90mm。采用抗水性较好的2#岩石乳化炸药,装药结构为不耦合连续装药(药卷直径为70mm),单孔药量为5)10kg。工程具有特殊而敏感的施工环境,水下爆破诱发的爆破振动和水下冲击波对码头建筑物及设备的安全影响问题成为工程重点关注的难题,因而在爆破施工中实施了爆破振动安全监测。通过爆破振动监测数据,达到了科学评定码头爆破振动安全影响的目的,并在有关监测成果分析的基础上,实现了水下疏浚爆破钻爆参数的合理调整和施工工艺的优化。
1.爆破振动监测方案及控制指标
1.1监测物理参量及仪器系统
爆破振动对建筑物的安全是否构成影响,与爆破振动强度及振动频率密切相关。反映爆破振动强度的物理量分别有质点位移(S,mm)、质点振动速度(V,cm/s)和质点振动加速度(a,cm/s2)。质点振动速度(V)相对能够较好地反映建筑物的爆破振动特点,其传播也较有规律,特别是通过国内外工程界多年以来的大量工程实践和总结,形成了一系列可供参考的建筑物爆破振动速度安全控制标准,以及一整套成熟且便于操作和分析的现场观测方法,为利用质点振动速度进行爆破振动监测和控制提供了依据。故而选取质点振动速度作为振动监测的物理参量。现场监测采用的仪器系统由振动传感器、信号采集与记录设备、数据处理系统3部分组成。振速传感器有2种型号:CDJ-28P和CDJ-10P型振速传感器(可测水平方向的振速),CDJ-28Z和CDJ-10Z型振速传感器(可测竖直向振速)。记录仪器为TOPBOX-508振动信号自记仪。波形显示处理设备为装有爆破振动分析软件(TOPVIEW2000)的计算机。
1.2监测方案及测点布置
根据现场施工环境及爆破施工方案,爆破振动安全监测工作主要分为2个阶段:前期结合生产性爆破试验的爆破振动观测和施工期爆破振动监测。(1)结合生产性试验进行爆破振动观测,了解水下疏浚爆破开挖时爆破振动规律及码头结构响应特性,为制定施工方案及参数提供依据。并根据码头结构的响应特点,提出爆破安全振动速度控制指标。(2)在水下疏浚爆破施工过程中,针对典型爆源进行爆破振动的跟踪监测,根据振动测试结果,及时调整和优化相应开挖部位的爆破方案和参数,并提供码头爆破振动安全评定的实测数据。(3)建筑结构的爆破振动强度是由结构基础地面质点振动速度和结构振动响应特性综合反映的,相关规范提出的控制指标一般是指结构基础地面质点振动速度。考虑本码头结构的特殊性,无法取得地面(水下)监测数据,故爆破振动监测点主要布置于系缆墩、靠船装卸平台及卸料机等部位。一个监测点均同时布置垂直向和水平径向振动传感器。
1.3振动控制指标
在国家相关标准中并无对灌注桩式码头质点安全振动速度的明确规定,也无类似工程参考。
GB67221-2003《爆破安全规程》规定:对于钢筋混凝土结构房屋,在振动频率10-50Hz时,安全允许振速为3.5-4.5cm/s;交通部JTJ286-90《水运工程爆破技术规范》中规定,重力式码头的安全振动速度为5-8cm/s;在《工程爆破理论与技术》中提出建筑物抗震烈度与相应地面质点振动速度的关系为:抗震烈度为6o时,允许地面质点振动速度为3-5cm/s。
参考该码头设计抗震烈度为6o的标准,在综合考虑以上相关规范及有关工程经验的基础上,拟定本工程灌注桩式码头爆破安全振动速度[V]=3-5cm/s。在码头靠船装卸平台处进行监测并以该处监测数据作为安全评定时,参考爆破振动传播特性和实测高程放大效应,按安全保守取值(放大系数1.5),确定码头平台的爆破质点振动速度控制指标为[V]=4.5-7.5cm/s。
2.监测成果及分析
2.1监测成果
针对本水下疏浚爆破开挖工程,共进行了9场次的爆破振动监测。从监测结果可以看出,由于对爆破规模和最大单响药量进行了严格控制,并采取合理的微差起爆网路,在水下疏浚施工爆破中,码头靠船装卸平台处的质点振动速度基本都控制在允许指标内。另外,在卸料机处实测的质点振动速度均小于1.0cm/s。监测数据说明,本水下疏浚爆破工程未对码头建筑物和主要设备造成不利的振动影响。
2.2关于单响药量及微差间隔时间
在结合相关工程经验及参考爆破振动安全监测成果的基础上,对爆破施工提出如下要求:对各施工区域的爆破参数实行分区控制,距码头前沿6m以外的区域,单孔单段药量控制在6-10kg,孔间延期在50ms以上;距码头前沿6m以内的区域,单段药量应控制在4.5-6kg以内,接近装卸平台的开挖轮廓边缘取小值,孔间延期也应确保在50ms以上。
2.3码头结构响应特点分析
通过对监测数据的分析,码头结构在水下疏浚爆破振动激励下有如下特点:
(1)码头高层框架结构对振动具有一定的高程放大效应。在系缆墩不同高程处布置的测点所测的数据可以明显地反映出这一放大效应。在某次监测中,上部测点垂直方向峰值振动速度为5.51cm/s,下部测点垂直方向峰值振动速度为2.79cm/s;另一次监测中,其上部测点垂直方向峰值振动速度为2.68cm/s,下部测点垂直方向峰值振动速度为1.79cm/s,上、下两测点的高差为6.7m。实际的放大系数对于科学评定爆破振动安全和合理优化爆破参数具有参考意义。
(2)框架结构的滤波特性。根据以往的爆破振动研究,单响药量小且规模小的爆破所诱发的振动频谱较宽,且能量主要集中在高频部分。对在码头结构上监测的数据进行频谱分析,爆破振动的主频集中在20)50Hz,且频段较窄,而此类框架结构的自振频率恰好也在20Hz左右,可以推断此框架结构仅对频率在其自振频率附近的振动产生了响应,而将与其自振频率相差较大的振动滤掉。
3.结论
通过水下疏浚爆破的振动监测,有如下几点结论:(1)针对水下疏浚爆破施工进行的爆破振动监测,对爆破施工实现了有效的安全监控。(2)水下爆破工程要取得码头结构基础地面质点振动速度往往十分困难。本工程采用码头平台实测值及相关安全控制指标的处理,证明是一种合理且可操作的方法,对类似工程有参考借鉴作用。(3)多层框架结构的码头建筑物存在一定的高程放大效应。根据本工程监测数据和爆破振动影响的分析,采用了振动速度控制标准[V]=4.5-7.5cm/s,对保证码头的爆破振动安全和水下疏浚爆破工程的正常施工都是恰当的。
关键词:高桩码头;施工;技术
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
高桩码头是码头建筑物的一种重要结构形式,在各种可以沉桩的地基中应用,尤其适应软土地基条件。但是高桩码头对地面的超载作用力及装卸工艺的变化缺乏适应能力,与板桩式码头和重力式码头相比,耐久性较差,且构件容易受到损坏。因此,加强高桩码头的施工技术控制非常重要。
一、高桩码头的结构特征
高桩码头在我国港口工程中广泛应用,主要由桩基、上部结构和接岸结构三部分构成。①桩基的一般形式为大管桩、钢管桩、PHC 桩、预应力混凝土方桩、非预应力混凝土方桩、嵌岩桩及灌注桩等。在水工建筑物中,常见有叉桩及直桩的混合布置结构,桩基的施工多以柴油打桩锤的沉桩为主,但也有个别工程采取液压锤沉桩。有些工程的桩基处理,是在沉桩完毕之后,在桩中实行嵌岩,或者在桩中进行锚杆施工;②上部结构一般分为板式结构、梁板式结构或者墩式结构。根据预应力情况的不同,分为预应力结构、非预应力结构;根据安装和浇注工艺的不同,分为预制安装结构、叠合结构与现浇结构;根据材料的不同,分为普通混凝土结构、高性能混凝土结构;③斜坡是接岸结构最常见的形式,主要与高桩码头地基的软弱性相适应,又可避免由于边坡过陡而产生桩基损坏和码头位移等问题。除此之外,还可采用板桩卸载平台、重力式结构等方案。一般情况下,将基础部分实行开挖换填,或者采取抛砂垫层方式,以排水板加强软土应力,改善地基的不利条件;在坡面应利用人工护面块体或者块石进行护面,上部则采取小型直立式的挡土结构,实现与码头之间的过渡。以当前高桩码头应用的实际情况来看,在设计过程中,应该充分考虑码头与接岸之间的沉降问题,在简支板的下方设置橡胶支座。
高桩码头一般使用透空结构形式,具有结构轻的特点,适用于软弱的地基中。高桩码头的位移沉降相对较小,具有造价成本低、使用效果良好等优势。尤其在对使用要求较高的集装箱码头,或者作业面积小、垂直荷载度小的油气化工码头;或者外海开阔地域的码头等。在各方面条件的保障下,通过应用高桩码头,可实现经济合理的工程目标。
另外,高桩码头的结构相对薄弱,对外在荷载力相对敏感,结构的耐久性比较差,再加上码头结构较复杂、涉及诸多施工工序,对施工条件、设备等都有一定限制,工期时间较长。因此,对高桩码头耐久性的质量控制与后期维护等要求较高。针对施工和使用中经常出现的稳定性及码头回填沉降等问题,如果不能妥当处理,也可能造成桩基码头的位移或者破坏现象,这些都是在应用高桩码头时需注意的问题。
二、高桩码头的常见问题分析
1.裂缝问题
裂缝是钢筋混凝土结构中经常产生的现象,可以说所有的码头都涉及到裂缝现象,随着裂缝的加深、扩大,还会引发其他结果。随着面板的开裂,高桩码头整体结构构件的承载力降低,如果面板中砌缝出现开裂现象,或者无砂浆、砂浆不饱满、强度较低等问题,则面板无法承受正截面的应力,此时截面积减少,抵抗能力也随之降低。钢筋混凝土的裂缝对高桩码头产生的危害程度不确定,如果情况严重,可能对码头的正常使用及其安全产生影响。出现的各种问题,会沿着接岸结构对前方码头的结构产生影响或破坏,降低高桩码头承载力,可能出现各种倾斜、沉降、转动或位移。
2.钢筋锈蚀和混凝土碳化
钢筋锈蚀和混凝土碳化问题在钢筋混凝土的高桩码头中也时常发生,较为严重。随着出现钢筋锈蚀现象,可能出现混凝土剥落、裂缝等现象,造成钢筋与混凝土之间的粘结力丧失,减少钢筋截面积,降低承载力,从而对高桩码头的结构安全产生影响,留下安全事故隐患。经相关调查数据显示,如果碳化的深度接近或者已经超过了混凝土保护层的厚度,那么证明混凝土结构中的大部分钢筋已经锈蚀。如果混凝土的裂缝较多,那么钢筋锈蚀的程度较严重,需引起重视。
3.剥蚀现象
由于支座的破坏,会造成支座偏位,进而引发支撑不稳、丧失基本功能、压碎垫块等问题,剥蚀现象的判断应首先从混凝土外观开始,观察混凝土高桩码头的表面是否出现了蜂窝麻面、酥松起皮、剥落、漏石等现象,如果发生剥蚀现象,会造成高桩码头构件断面尺寸的缩小,钢筋很可能处于干湿交替的环境中,极易发生锈蚀。
4.结构的破坏
在钢筋混凝土高桩码头中,由于结构关键部位的构造不合理,再加上施工技术水平问题等,局部构件的强度不足、承载力较低,或者实际应用中的荷载超过了设计值,这些现象都可能引起结构的失衡、老化、变形等问题,对码头结构的安全性十分不利。
5.地基的不均匀沉降
地基的不均匀沉降对高桩码头影响较大,轻者造成码头结构裂缝,重者引起码头整体结构或者局部结构的倾斜、倒塌。因此,加强对地基不均匀沉降问题的重视,及时分析问题原因并积极解决,对提高码头施工质量具有重要意义。
三、高桩码头施工技术的要点
1.灌注桩的施工控制
在灌注桩施工过程中,首先加强对护筒沉放的控制,利用前方直角的交会,强化对桩位的控制,以满足规范要求。在沉放过程中,利用垂球检测护筒的垂直度变化状况,并及时调整偏差。在灌注桩的钻孔过程中,应确保钻机和护筒的中心线处于同一条直线中,成孔后需进行沉渣厚度和泥浆比重的检测试验,试验合格后再安装钢筋骨架。一般采取导管法完成灌注桩的混凝土浇筑,对首罐混凝土量实行精准测量,确保连续浇灌,避免出现断桩现象。
2.岸坡稳定性的控制
在施工期间,有关控制岸坡稳定性的问题,除了对挖泥进行严格的分层分段控制之外,对开挖工序的控制也十分重要;合理的打桩施工安排,可有效减少打桩震动作用对岸坡产生的影响,同时在施工过程中加强监测,及时发现岸坡变化状况,优化调整施工效率。有关岸坡稳定性的监测,主要做到以下几点。
(1)监测点的合理布置。沿着高桩码头岸线的方向,设置多组的深层测斜仪,注意测斜仪的埋入深度不能小于码头的前沿设计;(2)严格执行侧向位移标准。侧向位移的速率控制标准为≤4mm/d;(3)如果在监测过程中发现异常状况,应及时分析原因并采取措施。如果位移连续 3 天>10mm,则应分析原因,优化施工速率;(4)在沉桩施工过程中,如果出现特殊的气候条件,应强化监测密度。
四、高桩码头施工的经验与教训
有关高桩码头的设计与施工,现将几点经验教训总结如下:
(1)出现不了解地质条件,缺乏基本的试桩验证或桩长偏保守,工程实践中经常出现截桩问题,造成大量浪费。
(2)由于桩基结构长期受到水平作用力,并受到沉桩能力的限制,因此桩的抗压力、抗拔力等不足。例如广东湛江的江老码头工程,由于上部结构直接受到土的压力,而桩基
既受到水冲力也受到锤击力,在码头使用过程中经常出现裂
缝、位移等现象,影响码头的耐久性及其正常使用。
(3)如果地基的处理不当,很可能对边坡稳定性产生影响,并损坏桩基结构。最常见的问题就是边坡位移、上部结
构裂缝,如果情况严重,边坡可能出现滑动。
参考文献
[1] 马启阔.浅议高桩码头桩基础施工质量控制[J].科技致富向导,2011(7).
关键词:港口码头工程;施工质量;工程监理
工程建设质量控制管理的一个非常重要点就是施工过程中的质量控制管理,施工全过程高效质量管理是整个工程项目建设成败的根本。港口码头工程施工过程中,必须要结合工程的特点、技术难点、以及施工现场的实际情况,采取有针对性的技术措施确,从监理管理组织机构、管理人员、技术方法措施、原材料采购、施工机电设备运行状况、施工质量通病预防、以及应急补救措施等方面,建立完善的施工质量监理管理制度,对港口码头工程施工全过程做到精细化、精益化质量控制管理,确保工程高效、优质、快速的建设发展,就具有非常重要的意义[1]。
1 实行工程建设质量监理的重要性
港口码头工程通常在水深浪大的海湾或者水位变化较大的江河上进行施工建设,水上作业量非常多、作业难度非常大、施工质量要求非常高、工程建设周期短,尤其是一些海港工程其在施工建设过程中还受台风或其他风暴的影响,给工程高效优质快速施工建设提出了相当大的困难。工程项目建设质量控制管理,可以通过项目管理的框架优化、施工方案优选等提高工程施工整体水平,确保工程施工建设高效、安全稳定的施工建设。港口码头工程其建设投资费用较大,需要有强有力的系统组织作为施工质量保障基础,按照规范、科学的质量监督管理模式进行有序运作。有效的建设质量监督管理,可以提高工程投资的经济效益,使工程造价始终处于可控、能控、在控等良性循环中,确保工程具有较高的施工质量水平。
2 港口码头工程现场施工质量监理要点
2.1 科学合理安排施工
针对港口码头工程的实际情况,应制定切实可行的施工工序和进度安排,以确保工程快速稳健的施工建设。在施工应,应充分了解施工现场当地的气候、地质、水文等条件,为节点工期安排提供强有力的资料依据;要熟悉港口码头工程施工工艺、施工方法、施工工序等关键技术,明确工期进度中的关键制约点和可能存在的施工技术难点,有针对性安排施工和采取有效技术措施解决施工难题;在进行节点工期安排时,要引入气候、潮位等影响,确保节点工期顺利高效施工建设。如:港口码头工程中,大体积混凝土浇筑等施工应尽量避开当地雨季进行施工;防波堤工程施工应尽量避开风暴潮汐多发期;水上沉箱及卸荷板安装时,应尽量选择低潮位期进行施工,从而确保各节点工期均能按时高质的施工建设,有效提供工程施工质量[2]。
2.2 统筹安排分清主次
由于港口码头工程施工涉及范围较广、专业较多、施工现场质量监督管理点面过、错综复杂,工程建设管理者必须要从整个工程施工建设质量监督管理大局出发,统筹安排,要以工程建设就具有较高质量来进行施工项目和工序安排,切勿允许施工单位以自身“谋利”为主进行施工安排。在港口码头施工建设过程中,应采取水上来料结合路上汽运,水陆同步、潜堤先行的高效施工方案,力争在风暴潮汐多发期到来前将整个码头工程的全线潜堤施工建设完成,确保航道航运工程的安全正常发挥。
2.3 提高专业协调力度提高施工效率
港口码头工程施工现场质量监督管理具有点面多、错综复杂等特点。作为工程建设质量监督管理人员,应以整个工程施工质量为核心,站在较高高度进行统一协调和指挥,尤其对于施工交叉面、边界、管线接口等施工内容,应通过会议并以完善的会议纪要进行施工协调,以提高工程整体施工效率,缩短工程施工工期,提高工程投资效益。
2.4 做好施工日常安全和质量监督检查
监理完善的施工现场安全和质量监督检查和奖惩机制,可以有效调度施工、设计、监理等各方在施工现场日常安全和质量监督检查积极性,从而营造集比、学、赶、帮、超等优良施工氛围,确保工程安全高效的施工建设。
3 港口码头工程施工质量控制要点
3.1 基槽挖泥的质量控制
要严格按照设计要求进行挖泥施工,严格控制开挖宽度和深度,不能超出相关技术规范允许误差范围。对于港口码头工程而言,通常其超宽不应大于两米,超深不应大于0.3米。这就要求在施工过程中,必须严格根据设计要求和基坑开挖的实际情况等,合理选用适合工程特点的挖泥船舶等机械设备码头基槽开挖控制,基槽开挖未达到设计要求土质,导致后期使用过程中沉降过大。未清理干净基槽底部淤泥,降低基床与地基的摩擦力,可能造成码头滑移。
3.2 基床抛石的质量控制
待基槽挖泥施工完成后,应根据工程实际情况及时进行抛石施工。石料质量技术指标必须要满足相关技术规范或设计要求。当基床较为厚实时,应采取分层夯实措施,每一层厚度应控制在一米至两米为宜。虽然在实际施工图纸已给出了夯击能量参考量,但在实际施工过程中,为了提高工程整体施工质量,在进行全面夯实平整过程前必须先进行试夯作业,通过试夯以确认施工过程中夯击能量与重复夯击遍数。为了确保夯击密实度和均匀度,待整个基床夯实施工完成后,应要组织相关技术人员对夯实技术指标进行认真验收。应严格按照《重力式码头设计与施工规范》JTS 167-2-2009,对夯实基床的夯沉量等技术指标进行验收。
3.3 码头轨道位移和沉降的质量控制
重力式码头发生位移以及沉降的问题,在实际施工过程中是很难完全难免的,尤其是施工进度越快的港口码头工程,其后期位移及沉降量将会越大。轨道梁的施工标高应考虑在施工过程中的沉降,同时兼顾适应码头使用前期轨道梁的沉降,应根据码头使用的经验,在施工管理过程中提出并经有关参建方讨论确定轨道梁的施工标高,并在施工时预留不同的沉降量。后轨轨道梁由于距离码头的主体结构位置具有一定距离,因此,在施工过程应对其基础进行完善处理,以满足轨道承载力和沉降,保工程具有较高施工质量水平。
4 结束语
在港口码头工程建设质量管理中,做好施工质量监督管理就是对时间、资金、人力等资源进行有效协调,确保工程在施工进度的指导下,按照既定的施工质量控制和进度管理目标,将人力、物力、施工信息资源等有机结合起来,形成完善的质量监督管理运行机制,结合工程现象实际情况,做出更为合理的施工决策,确保港口码头工程高效、优质、快速的建设发展。
参考文献:
***临时码头是****第一标段水抛石专用码头,考虑工程进度,减少陆上推填的压力结合实际情况节省工程附属设施的投资,采用10*6*3钢筋笼结构,主要框架由80*6000*3镀锌管及12燥钢构成,中间由20钢筋进行加密,对槽钢与槽钢及槽钢与镀锌管的连接处都进行加强焊接。本临时码头从结构上看是结合重力式及板桩式两者所长,一是利用钢筋笼内的石料的自重来达到自身的稳定,二是增加锚定系统来提高其抗倾能力。
***临时码头地质情况据23日潜水员现场探摸反映,码头前沿位置为80cm淤泥,由于原来已推填的堤心石有7-8米高,按坡比1:1,推算在淤泥面上至少也有7-8米的堤心石散落在上,对钢筋笼的安装形成了很大的影响。施工现场没有水电设施,所有的材料均在项目部进行加工后在现场焊接,再加上交通不便,对施工进度造成一定的影响。
2.钢筋笼的吊装及拉杆的安装
由于钢筋笼的安装离目前的堤头的位置较远,达12m左右,一般吊机无法达此要求,故使用50吨汽车吊,附汽车吊挖掘机的、机械参数。安装程序:在现场由50吊利用四点吊(钢筋笼的前沿面)将钢筋笼移至右侧的堤边,注意吊起过程中受力平恒,慢车操作。然后吊机就位,固定好位置,后边由挖掘机帮助稳定,以防倾倒。就位后还是利用四点吊将钢筋笼按设计方位吊起,按四十五度进行横移,水上由交通船上的工人协助就位。安放的原则:考虑水下石头的影响,为了更好稳定尽量避开有石料的地方,尽可能将其向外摆放,使钢筋笼按自身来达稳定,并且可减少挖掘量。基本就位后由潜水员到水下观测各管就位的情况,是否有入淤泥,并且有无受石头的影响。实际情况在靠堤头左侧有一约七八十kg石头顶着,但对整个钢筋笼的位置并无影响。
钢筋笼除了靠其自重及伸入淤泥的钢管长度来达到稳定,还有6根12m长的拉杆锚定来增加稳定,拉杆的间距2M。拉杆要保持水平,保证受力均匀,以微上拱为好。
施工中充分考虑到回填石料对整个钢筋笼的影响,施工平台由墙后2m起,使用挖掘机小心进行摆放石料,平台的标高与拉杆的标高接近,平成后,并且可以利用此平台进行笼内的石料的抛填,石料使用的是10-100kg规格石,以保证钢筋笼的自重。装拉杆前先向笼内抛填一定量石料,以保证钢筋的稳定,之后进行安装拉杆。抛填过程中要注意避开拉杆,从拉杆的间隙中抛填,注意对称均匀抛填,减少不均匀沉降。
实际施工总结:
(1)必须了解到工程的水文条件,结合施工的实际情况进行统筹安排。
(2)在摆放钢笼的过程中,如在两侧加2根绳子帮助就位效果更佳。
(3)拉杆的埋设锚定不够,可做一道横梁将锚定台连成一个整体,更能增加锚固的安全系数。按规范要求,超过10M要通过紧张器来进行拉紧。拉杆的水平度未能很好保证,需要寻找一种更好的施工方法。
3.钢筋笼内石料的回抛
以目前情况来看,每日可以施工的时间是趁低潮水施工,时间大约有4-5小时,可保证抛石的一次性出水。采用由内至外抛填,施工中注意避开拉杆。考虑到钢筋笼的不均匀沉降后,各支撑脚可能不稳定。可由潜水员用石料在前沿作垫脚,以保证钢筋笼的稳定。抛填笼内的石料的过程中,要注意钢笼后倾的程度,及时地对墙后的棱体进行抛填,以防后倾过大。
实际施工总结:
(1)在抛填的过程要特别注意拉杆的位置,避免下料损坏钢笼的结构,造成不必要的损失。
(2)石料的规格在10~100KG间,保证密度及自重。
(3)在抛石进行到接近钢笼顶部时,约+2.0M标高(平均值),钢笼出现了不均匀沉降,假设钢笼左前边角点没有出现沉降,其他各边角点与之比较的数值分别为:右前-0.4M,右后-1.0M,左后-0.6M。由此分析,钢笼有部分已陷入淤泥中,并且有可能是由于泥下的石头使之出现上述现象。如有进行挖泥并做岩石基床,可以消除上面的情况。
4.加强锚固系统
由于钢筋笼的整体刚度较差,考虑在前沿加一排工字钢及两排围柃作一排拉杆(10M),来增加其稳定性及刚度。使用20工字钢及12槽钢加工而成。在项目部加工完成后,由平板车运至施工现场。一排围柃在施工水位,第二排围柃在最上,工字钢前头30cm削尖,方便沉桩。工字钢长7M,共有6根,通过挖掘机进行起吊及沉桩,工字钢的安放位置与钢笼钢管的位置大致相同,如遇上该位置下沉深度不足,可就近进行调整,以保证入泥有2M的长度。工字钢桩就位后,在其前沿进行钢围柃的制作。每排钢围柃都是由2根槽钢在沉桩上焊接成工字形,以保证受力的稳固。设拉杆的围柃在工字形中间留拉杆的直径的空间。
实际施工总结:
(1)钢围柃的施工要注意上下围柃间的关系,先在低水位的时候进行下排围柃的施工,后再上面围柃的施工。上排围柃是拉杆安放的位置。下排围柃越低越能发挥围柃的加固作用。
5.卸荷板
由于出现不均匀的沉降后,为码头结构的使用安全,考虑增加了卸荷板,减少上部荷载(上方土压力)对钢笼的影响,提高钢笼的整体刚度。卸荷板的尺寸为10*4*0.5M,为两层构造配筋,用12罗纹钢网格为0.4*0.4m,钢筋保护层为5㎝。后悬出钢笼出1M。
适当安排施工工序,木模的加工及安装,赶潮作业。
特别注意:墙后回填料的推填要注意控制推填的速度及高度,该码头由于部分工人在施工主管不在场的情况回填过快,导致码头出现了第二次沉降(约1M),并伴有位移(约0.6M)
6.围地梁及溜槽预埋件
针对上述情况,为保证码头的稳定又添加了地梁结构。其结构尺寸为前`后地梁为0.7*1*6M,两侧地梁为1*1*13M,将上部荷载引向后方,避免直接作用在码头前方,减少滑移的可能性。
赶工期及受潮水影响,施工方法的选择上受到很大限制。
在此,我们采取了在现场绑扎好钢筋笼后在潮水退至可以作业时候(大约是+1.4米,沉降后卸荷板的标高是+0.8米)就开始进行钢筋笼的拼装,(如不受潮水影响在卸荷板上直接绑扎成型是最佳方法,因由人力搬钢筋笼进行很费事,且效果不好。)模板采用木模板,在附近加工成片后,等钢筋拼装完成后,马上进行安装,由于只有厚度小,加固容易。砼的浇注直接由挖掘机从后方施工平台上倾倒,先浇注后地梁,第一车砼坍落度较小,使后地梁在较短时间内达到初凝,对其进行覆盖,不拆除其模板,回填两侧地梁间的空隙,方便挖掘机浇注两侧及前地梁。溜槽的后锚缆预埋在后地梁上。后锚钢丝绳采用30,并用32.5L绳夹加固。溜槽的立柱直接从前地梁浇两根1*1*3M的钢筋砼柱,此两根柱高度比较高,且采用木模制安,浇注的侧压力大,必须重视加固。浇注过程要控制振捣,以免爆模。
7.码头浆砌块石胸墙及立柱间横梁的浇注。
码头胸墙从+1.5m浇注至+4.5m,高度有3M。施工图纸要求砂浆标号为M15,如使用水泥标号为325,按经验其沙浆体积配合比为1:3,砂浆配合比(1方沙约用5包水泥合250公斤)。砂浆的主要技术性质:新拌砂浆的和易性(用沉入度来表示,良好的和易性使砂浆不容易产生分层、泌水现象,可以很好粘结成整体)、硬化后砂浆的强度及耐久性。一般来说,砌砖砂浆的流动性约为7~10cm,砌石砂浆的流动性约为5~7cm.砌石工程中最重要的是石材的选材,包括石材的规格、质地。
8.面层结构
由于码头的标高不够,不能满足大船的要求。增加面层结构提高码头前沿标高。从结构上也是采用地梁结构,先浇好地梁后,再在其上浆砌块石,回填石渣。浇注顺序必须特别注意:由于码头的前沿宽度只有10米,施工中要先绑扎前沿的横地梁及一边的地梁钢筋,并立好木模板,由于图纸与实际情况有出入,将码头前沿的浆砌块石(只有1M高)改为全部混凝土,方便施工。后才浇注另一边地梁。在两边的地梁上浆砌块石,其施工要求与前面加固的地梁相同。墙后回填石渣,在石渣面层覆盖一层开山土,以方便汽车行走。
9.溜槽的制作及安装
关键词:码头拆除绳锯水下切割
1工程概况
随着长江流域经济带的发展和世界航运市场的变化,船舶大型化已成为航运界的发展趋势, 载重吨位不断提高。本工程分别于13#14#泊位的四个区域的原有结构(桩、面板、梁等)进行拆除,其中于泥面标高上0~1米处截除600*600钢筋砼水泥方桩21根;并在原位新建4个高桩墩台结构的系靠墩 改造后13#泊位升级为3万吨级、14#泊位升级为4万吨级。
在码头改造施工中,钢筋砼方桩水下拆除工序是拆除工程的重要一环,传统上一直采用潜水员水下风镐凿除砼和潜水员用水下电割条切断方桩主筋相结合的传统工艺,该方法水下操作时受长江潮流影响大、能见度低下、风镐凿除缓慢、同时设备繁重、劳动强度高、水下电焊条割断钢筋施工速度慢、作业环境差、安全隐患大等缺点明显 。 钢筋砼绳锯静力切割工艺与传统钢筋砼凿除工艺相比,该工艺的优势突出,具有安全、高效、环保的特点。工程受前期审批等原因开工较晚,加上码头停产改造,所以工程工期异常紧张,为加快工程进度,最大限度缩短码头桩基拆除时间、减少对后续工序造成的影响,压缩工期,方桩截除采用了绳锯切割工艺,取得了较好的效果。
2 设备比选
目前施工中常用静力切割拆除设备主要有金刚石绳锯机、金刚石圆盘锯、金刚石薄壁钻(水钻)等几种。
2.1金刚石绳锯机
(1)工作原理及性能:绳锯静力切割是金刚石绳索在液压马达驱动下绕被切割物高速行进研磨从而完成切割工作。 (2)技术参数:金刚石绳锯在切割过程中绳索以25m/s高速行进切割;金刚石绳索质量标准满足切割过程中最大张拉强度。
2.2金刚石圆盘锯
金刚石圆盘锯工作原理是利用镶有工业钻石的盘锯高速切割含有钢筋的混凝土,切割位置精确、速度快,可遥控进行施工;锯头工作面大,可根据墙体厚度任意调整锯片的大小,目前一些先进的切割设备切割深度可超过1m;其锯头下有轨道装置,轨道随意固定,轨道单独架设,任意拉长。
2.3金刚石薄壁钻(水钻):
金刚石薄壁钻(水钻),属专业钻孔设备,钻孔直径范围40-150mm,钻孔深度可以达到20多延米。广泛用于开展各种打孔设施的施工,也可以对钢筋砼进行排孔切割,排孔切割时常用的钻头规格为Φ100。
码头桩基拆除属于水下钢筋砼静力切割,考虑施工条件的特殊性以及钢筋砼方桩的结构构造,我们选择了绳锯静力切割配套设备,在起重机的配合下对桩基实施水下静力切割截除。具体采用的设备:1台40吨汽车吊,1台绳锯切割机及配套金刚石绳锯,自制导向架装置。
切割机参数:
型号:DWSH-22A-6P,驱动轮直径:550mm,主电机:30KW,绳锯线速度:0-40m/s
导轨长度:6米 ,总机重量:220Kg。
3 施工方法
3.1工艺流程
前期准备¬工作――导向架系统制作¬――绳锯切割机就位――码头面安装转向滑轮――吊机下放导向架―― 桩头和导向架生扣――金刚石绳锯切割――割断后吊至码头面――重复下一根桩 ――破碎桩体――清理现场
3.2导向架制作
测码头待拆除区域的泥面标高,然后计算泥面至方桩桩顶的距离。通过实测,平均距离为7米。根据这一实测结果,制作绳锯切割导向架,架高为7米。导向架制作时,根据方桩直径600*600的尺寸,用角钢设置上下2道卡口,卡口宽度650mm,用于固定导向架和桩。导向架高度7米,基本与桩顶平。导向架刚度要求一般,主骨架采用50*50*6角钢制作成型即可。
设置顶部和底部滑轮装置,其中顶部1对滑轮与码头面上的1对滑轮组合成一个转向系统,主要功能是把绳据从码头面水平方向状态斜向转换到导向架;再由顶部转向至导向架的底部滑轮系统;最后由底部2对滑轮系统完成绳索的竖直转化为水平运动。在导向架和码头面滑轮的作用下, 完成绳索从码头面水平运动至水下切割水平运动的转换,最终由切割机主滑轮的驱动下,绳索形成一个闭合回路,从而实现有效的水下桩体切割运动。
3.3主要施工方法
3.3.1切割机就位
切割机就位时,根据所需截除桩位的位置,也采用40吨的汽车吊将机体放在码头面的对应桩体的位置。
3.3.2码头面安装转向滑轮
于码头面临近水域约10cm处,植入4个6*80型膨胀螺栓固定单个滑轮支座,完成安装转向滑轮。安装时,注意两个滑轮的高度一致,并保持良好的垂直度。
3.3.3 下放安装导向架、桩头和导向架生扣
吊机吊起导向架,在人工的配合下缓慢移动至待截除桩顶;穿好绳索后,将桩体套住;然后贴着待截除的桩体下放导向架沉入至泥面;用钢丝绳生扣绑住导向架和桩体,最后吊机吊钩上提至绷紧为止。
3.3.4金刚石绳锯切割
3.3.4.1操作要点及措施
(1)确保导轨安放平整,连接牢固,用水平仪检查导轨,倾斜不可过大。
(2)操作台安放在远离切割面,且切割面内严禁人员来回走动,以防短绳。
(3)绳锯机安装好后,调整主飞轮位置与被锯切面处于同一平面内。
(4)调节两个导向轮张开角度,调节出珠绳在主飞轮的接触长度。
(5)水平面锯切时,在导轨前放置两个水平导向轮,以保证切割面平直。
(6)启动行走电机,调整窜珠松紧度,以两人轻轻拉动为宜。
(7)开始切割时,手动控制机台,待尖角部分磨圆后再改为自动控制,且速度不宜过快,以保护窜珠绳。
3.3.4.2绳锯切割
进给速度控制:进给速度是后退锯机来实现的,我们是通过观察码头面上的绳索水平度进行操作的,一直让绳索处于保持有少量的下垂度(约1至2cm)。
绳索线速度控制:开始锯切阶段,进给速度为正常进给速度的3/4,当锯缝深达100mm 以上,锯切曲线比较圆滑时,即可增加进给速度达到正常值。锯切结束阶段速度应降低。操作时密切监视控制仪表。使压力值处于锯切的最佳状态。通过初始几根桩试切割的对比分析,确定初期切割速度控制在18 m/s, 稳定后加速至25 m/s,接近截断时减速至18 m/s。从开始启动锯机至完成切割,1根桩平均切割时间约50分钟。
3.4 切断桩后起吊
起重机选择必须考虑足够的安全系数,切断后的桩体和导向架总重量约8吨,本工程采用40t轮胎式汽车起重机满足安全使用要求。割断后,慢慢起吊桩体和导向架至码头面,这样完成1根桩的截除工作,重复下一根。
4 应用效果分析
4.1切割质量
能按照设计确定的切割位置,较为精准的完成截除任务,切割后的断面平整清晰。
4.2切割进度
单根桩,从前期准备到切割再到起吊至完成约需要3个小时。加上绳索定期检查等因素,平均1天可以完成截除3根桩。21根桩,总共花了7天时间。提前为下步沉钢管桩工序施工创造了条件。
4.3切割安全
采用水下切割后,无需潜水员水下作业,变水下施工为水上施工,提高了施工安全系数,本工程拆除零事故。
5总结
关键词:胸墙;混凝土;裂缝;防治
中图分类号:TU37 文献标识码:A 文章编号:
海港工程码头胸墙面层混凝土结构设计、施工工艺成熟,但其外观质量受多方面影响。裂缝是对胸墙面层混凝土结构危害最大因素,因此裂缝的防治是其质量控制的最重要的一个环节。
1. 裂缝的外在特征
1)横向裂缝。垂直于码头前沿线方向的横向裂缝,多发生在胸墙段的 1/2 部位或 1/3 部位。有时出现 1 道,有时出现 2~3 道,这也是存在最多、最普遍的裂缝。
2)水平向裂缝。平行于码头前沿线的纵向裂缝,此裂缝存在较少。
3)斜向裂缝。多发生在胸墙顶部系船块体周围、管沟、轨道槽四角处。
4)表面干裂和龟裂。在胸墙顶面出现的形状不规则、宽度不大、深度较浅的网状裂缝或龟纹状裂纹。
2. 对产生裂缝成因的分析
对于出现的上述裂缝,从混凝土配合比、混凝土振捣、顶层压面、养护、 现场施工条件等多方面因素加以分析,找出上述裂缝的产生原因。
2.1 垂直于码头前沿线方向的横向裂缝
该裂缝多集中于胸墙中心即靠近系船柱处,其开裂的主要原因是:
新混凝土浇注后,由于分段长度过大,同时,胸墙上设有系船块体和各类工艺管沟,断面比较复杂,在新、老混凝土接茬处,新混凝土受到老混凝土的约束,引起拉伸应力过大。约束产生的应力,在胸墙的 L/2 处为最大,同时又因为在该位置有系船柱而使截面面积减小,产生应力集中,所以绝大多数纵向裂缝产生于 L/2 附近处。
2.2 平行于码头前沿线的纵向裂缝
混凝土硬化初期尚处于一定的塑性状态时,混凝土骨料在自身重力作用下将会发生下沉。振捣不密实的混凝土在硬化的初期将产生一定沉缩。当这种沉降受到模板或钢筋的约束时,将导致混凝土产生塑性变形裂缝。这种裂缝一般沿钢筋走向呈断续状分布。
2.3 斜向裂缝
胸墙上设有系船柱和各种工艺管沟,这些系船柱和管沟四角处容易产生应力集中,导致在系船柱块体周围和管沟四角处出现斜向裂缝。
2.4 表面干裂和龟裂产生的不规则裂缝
1)胸墙顶面混凝土干缩和龟裂产生的裂缝与混凝土的技术条件有很大关系,如单方水泥用量较多、水灰比大、未掺用外加剂和掺合料以及泌水情况严重的混凝土,表面容易产生干缩裂缝。
2)混凝土养护不到位。浇注完毕后表面不及时覆盖,混凝土表面水分蒸发速度过快,特别是在炎热或大风天气,表面过早失水造成急剧收缩产生各种裂缝。
3)抹面时间控制不好,过早达不到压面目的,过晚难于进行压面,无法保证密实。特别是压面的遍数直接关系到面层的外观和表面收缩裂缝的消除;表面浮浆处理不彻底。
2.5 从大体积混凝土浇筑角度来看,混凝土温度应力、约束应力是裂缝产生的内在原因
1)混凝土硬化期间释放大量水化热,使混凝土内部的温度不断上升,混凝土内外温度不一将在混凝土表面引起拉应力。同时,在混凝土的降温过程中,内外降温的速度不一致,又会在混凝土内部出现拉应力。
2)在预制沉箱上部浇筑重力式码头胸墙,沉箱对其有约束。分层施工时,其下层混凝土对上层混凝土产生约束。特别是两层混凝土浇筑间隔时间较长,下层对上层新浇筑混凝土的约束增大,新浇筑混凝土结构的全部或部分边界受到外界约束,不能自由变形时,造成结构出现裂缝。
3)据有关资料介绍,当老混凝土层面上的新浇混凝土结构长度大于 10 m 时,新浇混凝土结构出现裂缝的机率较大。
3. 裂缝工程的危害
胸墙是重力式码头的上部结构,属大体积混凝土构件。其作用是将墙身预制构件连成一整体,承受波浪力、船舶系泊力等。胸墙混凝土裂缝的工程危害表现在:
3.1 影响码头结构的整体耐久性
码头胸墙处于水位变化区,干湿交替,受海水、大气侵蚀。在有配筋的胸墙上,裂缝处的保护层厚度减小,氯离子到达钢筋表面的时间缩短,使钢筋过早产生锈蚀。而胸墙一旦出现贯通性裂缝后,海水或潮湿的空气直接与钢筋接触。钢筋的锈蚀膨胀会加速裂缝的发展,使钢筋保护层遭到破坏,降低胸墙结构的整体性和耐久性,严重的会影响码头系泊能力。在我国北方的码头,码头胸墙还要承受冰凌的撞击和摩擦,严重的裂缝会降低混凝土的抗冻融和抗摩擦能力。
3.2 影响码头的观感质量
胸墙上布设有电缆沟、轨道槽、系船柱、防风锚、顶升等附属设施,其表面裂缝的多少和裂缝的开展情况,对码头的使用功能产生一定的影响,也一定程度影响了码头的观感质量。
4. 工程实例
以北方某码头工程为例,使用部位为现浇胸墙面层,设计要求C30F300,要求坍落度 80mm~100mm。综合以上胸墙混凝土裂缝的成因分析,以合理的施工设计为前提,从材料、配合比设计及施工过程控制的方面采取措施防止或减少胸墙裂缝的出现。
4.1 材料
提高混凝土的质量,合理选用各种原材料,外加剂等。严格按照《水运工程混凝土质量控制标准》(JTS202-2-2011)的规定标准要求施工,提高混凝土的质量。为降低混凝土在强度增长过程中所释放的热量,降低混凝土内外温差,避免或减轻大体积混凝土的温度裂缝,施工中所选用的原材料及控制措施为:
1)水泥尽量选用水化热低、凝结时间长的水泥,优先采用硅酸盐水泥。
2)掺合料采用粉煤灰、矿渣粉等。试验数据表明,每100kg纯硅酸盐水泥可使混凝土内部温度升高8℃~12℃,合理掺加掺合料不仅可以降低单方混凝土的水泥用量、改善混凝土和易性、减少水化热,而且可以降低成本,减小混凝土干缩性和抗裂性,提高后期强度。
3)采用连续级配的粗骨料和级配良好的中粗砂以及合理配置砂率。
3)单位立方混凝土用水量是个重要因素,用水量愈多混凝土收缩的趋势越大。施工中根据实际情况相应减少单位体积用水量。
4)外加剂采用高效减水剂、缓凝剂、引气剂,以降低混凝土拌合用水量,减慢水泥水化放热速率,降低产生水化热的内因,并提高混凝土耐久性。
5)原材料应放置在阴凉处或设置遮阳棚,降低原材料的温度。控制浇筑温度,使混凝土入模温度控制在6℃左右。
4.2 配合比设计
混凝土所用原材料性能(表1)和混凝土配合比(表2)如下:
表1混凝土所用原材料性能
表2混凝土配合比及试验结果
4.3施工过程控制(如图)
1)将胸墙顶面钢筋降低,胸墙结构与面层结构作为两项独立结构分别配筋,使面层结构实际形成上下层配筋的钢筋混凝土板。
2)浇注前应用水浸湿底板和模板,甚至浸湿钢筋,但不允许有明水存在。
3)胸墙混凝土浇筑至顶面时,振捣充分,避免过振。并进行二次振捣,既可预防和消除混凝土塑形裂缝,还可改善混凝土和钢筋的粘结强度。在初凝前完成抹平工作,终凝前完成压光工作。用木抹子反复搓平压实,使顶面为平整的麻面,而不再凿毛,以减小外部约束对面层裂缝的影响。
3)面层砼配合比在满足设计强度、耐久性和规范要求的最小水泥用量前提下,减少水泥用量,合理调整砂率,优化配合比设计;现场严格控制砼入模塌落度在4cm~6cm范围内。
4)养护采用在砼表面盖塑料薄膜,外层再覆盖土工布的形式,每天洒水保湿养护,并保证养护时间不少于14天。
5)面层每2m设一道砼切缝,同时面层钢筋也在切缝处断开,并在砼达到切缝强度后及时切缝,以减少砼面层开裂。
5. 总结
从检测结果可以看出,在成熟的施工设计前提下,通过合理使用材料,合理的配合比设计,及规范施工,可以把码头胸墙面层混凝土结构表面裂缝有效控制或消除。
参考文献:
[1] GB 50367—2006,混凝土结构加固设计规范[S].
1.码头设计中桥梁技术的应用
在桥梁设计之前首先应该实地勘察工程的具体情况,对码头工程施工的环境进行了解和掌握,并与码头工程施工实际情况相结合,对工程中的具体环节进行设计,并对设计中的一些细节进行备注。同时,设计过程中还要对国家相关设计规范和技术标准进行严格的遵守,对经济性进行适当的考虑,保证与实际情况相结合的情况下,对新技术和新材料进行因地制宜的使用,使成本得到降低,达到节省建设资金的目的。在初步完成桥梁施工方案之后,还应该对设计方案中桥梁的美观性和质量进行进一步的分析,使桥梁道路的加固型和美观性得到保证。在桥梁设计施工过程中,应该做到严把工程材料质量关,保证各环节中的使用材料能够与相关质量标准相符合。在分析设计施工方案时,应该与工程实际要求相结合,并根据施工实际情况,分析地基稳固性,尤其是要注意在低级不均匀沉降地区,处理这种地基时一定要有非常明确的措施。
桥梁设计的路线设计环节中应该注意遵循没管等原则,建设主桥时建设方式的选择应该对施工地段的地形特点等因素进行综合考虑,通过相应措施,使用直线相接的方式。对于桥梁耐久性来说,结构的延展性、构件截面等都是重要的影响因素,所以在设计过程中一定要注意这些方面的管理与控制,与此同时,还要采取相应的防腐蚀措施,例如化学防腐等等,对腐蚀问题要进行有效的控制,使桥梁的安全性得到实现,因为受到桥梁桥墩设计中大部分荷载的影响,在此基础上还会受到船舶挤压力以及水流力等因素的影响,朱桥墩设计中一定要将它承受的荷载进行良好的设计。
码头设计中桥梁设计是非常关键的部分,而在桥梁施工过程中,混凝土浇筑与混凝土振捣环节具有密切的联系,所以在进行浇筑的过程中,一定要做到不过振、不漏振,使混凝土密实均匀得到保证。水工混凝土在港口设计中主要使用密度为2400kg/m3的水泥混凝土,经常在水下和水上使用混凝土,混凝土的用途不同,所以技术要求也不同,混凝土都具有比较好的抗渗性能,同时还具有抗冲刷、耐磨等特点。高速水流在运动中会对建筑物产生摩擦,对表面产生严重的冲击,表面会出现不同程度的磨损痕迹。进而出现不同程度的水流扰动,最终形成空蚀现象。相对来说,漂移物质会造成一定的冲击,很容易会出现相对较高的反弹应力,这种反弹应力一旦比混凝土内聚力高,混凝土就会损坏,所以在实际施工过程中,应该对抗冲耐磨材料进行选择,例如高强混凝土等材料,通过这些材料的使用使磨损现象得到避免。分段现浇施工在进行混凝土灌注的过程中一般对泵送进行使用,注意将混凝土坍落速度控制在14—18cm,在施工过程中,一定要与施工温度、环境等因素相结合进行适当调整,全断面的灌注是施工过程中的一个必要环节,在灌注过程中应该与相关设计要求相结合,并严格按照相关操作规范进行操作。
裂缝现象经常会在桥梁施工中出现,会使桥梁的美观性和功能的正常发挥受到影响,对于桥梁的安全性存在很大的威胁。从现阶段来说,在我国桥梁建设过程中,混凝土是主要的建筑材料,而混凝土之所以会在桥梁设计施工中会出现裂缝现象,主要是因为混凝土自重和施工操作过程中并未按照技术规范进行,对这一经验进行总结,我们应该在桥梁设计时应该注重对这方面的控制,保证混凝土的使用剂量、配比等的合理性,并对施工过程进行严密的监督,严格按照相关标准与规范进行操作。对于桥梁中已经出现裂缝的桥面,一定要将出现裂缝的原因进行仔细查明,再与实际情况相结合,积极采取措施对裂缝问题进行处理。除此之外,如果施工中遇到了特殊天气,应该积极采取调温措施,使施工规范得到保证,使混凝土裂缝情况得到保证。
桥梁施工过程的管理工作是非常重要的,应该与实际情况相结合对施工方案进行制定,施工方案主要包括可能出现的各种问题以及施工阶段的实际情况,同时也包括施工过程中出现的具体问题以及解决的方法。此外,还要加强对施工关键工序的分析与探讨。工程建设都是存在一定的进度和期限的,所以应该不断加大施工的速度和力度。与此同时,验收部门也要加强验收工作,不断完善验收工作。在桥梁工程的实际施工过程中,需要大型机械的配合以及大量的人力作业,只有使各种机械的优点充分发挥出来,在施工现场进行适当的安排,统一调度,才可以做到对工程时间的有效利用,并使施工工程中工程延误现象得到减少。施工之前应该进行对机械设备的检查工作,做到在平时工作中对设备的日常保养与维护,并派专业技术人员对设备进行相关操作,保证施工人员在施工过程中的安全性。同时,还要对机械设备进行定期的维护,使机械设备可以在工作过程中充分发挥出其作用。值得注意的是,只有将桥梁工作做好,才能保证码头设计的顺利进行,这对于码头设计工作来说是十分重要的。
2.结语