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【关键词】栈桥;深基坑;支撑
一、引言
深基坑的开挖和土石方外运是城市建设中一个关键的课题。以往深基坑的出土通道是预留的土台坡道,但随着基坑开挖得越深,使用土坡道出土的难度就越大,后期施工进度和安全也会倍受影响。栈桥的设计为深基坑创造出了一条绿色的通道,解决了土坡道的不足,为施工提供了便利和效率。
二、栈桥的构成及形式特点
1、栈桥的构成
而在深基坑中,栈桥是为出土、运输材料设备而修建的临时桥梁结构。结合着深基坑中的混凝土支撑体系或者钢支撑体系,栈桥常见的为钢筋混凝土结构。
栈桥充分结合支撑体系的自身结构,一般由立柱、支撑梁及桥面构成。
立柱为钢格构立柱,其下部为冲孔灌注桩基础,上部采用钢格构柱结构,钢格构立柱插入钻孔桩内一定设计深度。冲孔灌注桩部分即为立柱桩的基础,也为栈桥的基础。栈桥的荷载通过钢格构柱传递到冲孔灌注桩基础,保证了栈桥的稳定。
支撑梁为深基坑支撑体系,钢筋混凝土支撑为对称形式,在基坑中形成了大小相等、方向相反、相互抵消的力,构成了稳定的支撑体系,支撑梁对跨度较大的栈桥板面起着承载和保障的作用。
桥面常为现浇钢筋混凝土板结构,是栈桥的重要组成部分,是栈桥的主要通道,也承受栈桥面上竖向的荷载。
2、栈桥的形式及特点
栈桥的形式可以根据现场的条件灵活变化,若根据结构的形式可以分为跨越式栈桥、斜坡式栈桥和半岛式栈桥。
a、跨越式栈桥为栈桥布置在同一水平面上或同一道支撑上面,为基坑提供水平的运输通道;
b、斜坡式栈桥为栈桥两端位于不同水平面上的两道支撑,为基坑提供上下的通道;
c、半岛式栈桥与斜坡式栈桥的区别在于半岛式栈桥一端设置在支撑上面,而另外一端设置在基坑中。
无论栈桥设计成哪种形式,都是与支撑体系紧密结合。栈桥与支撑相结合,可以利用支撑原有的结构,减少了施工难度,节约了成本和施工措施,也能保证施工的安全。但是值得注意的是,栈桥的施工于支撑结构结合能有效提高基坑支撑体系的刚性,但是在基坑开挖之后会给支撑体系带来了更大的荷载和影响因素,如果使用不当容易造成支撑体系失稳从而影响基坑的稳定,因此,在设计栈桥的同时,一定要结合支撑体系计算,保证结构和基础能有足够的保证。
三、实际工程案例
1、工程概况
本基坑面积为2.38万m2,基坑开挖深度为15.8~16.9m,总土方量约为40万m3。
根据设计要求以及本工程实际情况,施工土方分成三个大区五个小区。具体分区及面积如图3-1 土方分区图。
图3-1 土方分区图
根据本工程支护及开挖深度情况,将土方竖向分为三层,第一层底为第一道支撑底标高,包括第一道支撑和第一道锚索,深4m;第二层土方底为第二道支撑底标高,包括第二道支撑和第二、三道锚索,深7m;第三层土方底为基坑底标高,包括第四道锚索,深5.5m。
本工程在两道支撑中间设计了钢筋混凝土栈桥,栈桥由第一道支撑跨越连接到第二道支撑,栈桥平面位置位于图3-1的支撑阴影部分。
本栈桥分两阶段施工,第一阶段施工范围为第一道支撑以上部分及变截面部分,其中变截面段采用土台模施工,与第一道支撑同时浇筑;第一道支撑以上部分在第一道支撑施工完成后采用支架搭设模板浇筑。第二阶段施工范围为第二道支撑以上部分,其中最后三跨为土台模施工,其他采用支架搭设模板施工。
2、施工安排
土方开挖分为两个阶段,第一阶段为第一、二层土方开挖(栈桥启用前),第二阶段为第三层土方开挖(栈桥启用后)。
在第一阶段,利用围护阶段两个出口作为出土口,此阶段约从围护结构基本完工后开始,持续约90天,出土量达26万m3,考虑雨季出土、持续时间长干扰因素多等原因日均高峰出土量约4000m3。此阶段采用留坡作法,利用原路口作为主出土口,东侧位置旧路口作为副出口,两个出口均需设置临时坡道。临时坡道采用1:6放坡,坡道路面铺垫40cm厚砖渣,由于坡道高度较大,车道两侧采用放坡形式,坡比1:1,边坡采用挂网、浇筑厚5cm的C20细石混凝。
在第二阶段,利用栈桥作为出土坡道,同时原两个出口坡道土方(共约1万m3)开始挖运,此阶段约为本工程工期最后60天,出土量达14万m3,考虑雨季出土等原因日均高峰出土量约3000方。
最后收尾土方为栈桥平台下放坡土方,此部分土方开始挖运根据业主通知时间要求,采取长臂挖机或吊机吊运在平台上装运的措施。
3、栈桥的安全管理
为了规范使用栈桥,消除栈桥使用过程中的安全隐患,保障工程能顺利按期完成,必须遵守以下规章制度:
a、栈桥两侧要做好安全防护工作,栈桥两边搭设1.2米高的防护栏杆,栏杆必须焊接牢固,并刷上红、白相间的反光油漆,警示作用鲜明。
b、栈桥两端要设限速标志牌和相关警示牌,限速10km/h,严禁泥头车速度过快造成事故发生。
c、土方班组要派专人执勤疏导上下车辆,栈桥上只允许同时通行一辆空载的泥头车和一辆满载的泥头车,栈桥上不允许车辆排队等候。
d、要经常对栈桥和停车平台的安全性进行检查,并建立好监测和巡查记录。
e、当栈桥在使用时,严禁人员在栈桥上行走。
f、土方班组要对进场的泥头车司机进行安全教育,明确栈桥使用的细则。
四、栈桥使用的效益
1、在工期和成本方面,通过计算对比,若只用土坡道出土,最后预留坡道大约要2万方土,后期只能使用垂直运输工具开挖调运此土方,若一天能吊运150立方的土,则需要出土133天才能完全把土方完成,而且再加上坡道位置的锚索和腰梁等的施工,预留坡道至少需要180天才能把剩余土方全部完成。按这样计算使用栈桥技术可以把工程的工期提前半年以上,为工程下一步的施工提供的最佳的工作场地,大大提高了业主的效益。
2、在安全管理方面,栈桥能杜绝以往泥头车在土坡道行驶时打滑后流等危险现象,保证了泥头车上下基坑的安全,同时也减少了土坡道对施工造成的安全隐患。
五、总结体会
栈桥技术在基坑工程中的应用符合技术规范的要求,也满足了预期效果。我们在施工过程中总结并归纳了栈桥施工的重点难点及质量通病防治办法,为以后同类的工程奠定了坚实的基础。
栈桥的使用能满足了工程最大的时间效益和经济效益,在提高施工效率的同时也提高了基坑的安全系数,同时也是施工企业绿色施工的重要一步。栈桥技术能在实际应用中取得优良的效果,为企业创造出效益,因此希望栈桥技术能在深基坑的工程中不断的发展和推广,为城市和社会的建设发挥重大的作用。
参考文献:
[1]郭亮亮 陆志军 陈大友 刘全芝 《混凝土与支撑相结合的深基坑开挖技术》 建筑施工 (2014)03-0226-03
[2]赵升峰 李书波 马世强 《深基坑栈桥支撑结构设计与实践》 岩土工程技术(2012)03-0128-04
关 键 词:栈桥;路桥;施工;应用
中图分类号:U445 文献标识码:A
在路桥工程施工的时候,往往会因为受到地形、地质条件等各种因素的影响而导致工程不能顺利进行,栈桥的应用有效的解决了这一难题,有时候甚至会缩短工程工期。因此,提高对栈桥的认识,加强对栈桥的研究是当前公路桥梁施工中的重要内容。
1.工程概况
该工程是一个高速公路项目,整个标段全长约3km,其中一座桥梁主桥部分横跨该区域一条主要河流,为整个高速公路的控制性工程,主桥1~3号主墩位于该河上(其中1号墩距A岸约25m,3号墩距B岸堤坝约30m),4号主墩位于岸上。桥址处航道现状等级为内河八级航道,平均水深2.6m,通过对桥址位置河宽进行复测,测得河面水域宽度为268米,该河流为水源保护区。
2.栈桥施工方案选定
主桥4号墩位于岸上,施工较为方便外,1~3号墩施工前均须先行施工水上通道以供机械、材料进入施工区域。鉴于主桥施工范围处于水源保护区内,水上通道采用填筑施工便道的方案难于满足环保方面的要求,同时考虑河流宽度及水深等综合因素,决定采用搭设贝雷桁架钢栈桥作为主桥水上施工通道。
2.1 栈桥搭设形式比选
方案一:栈桥分东西两部分,东段栈桥从B岸开始搭设至3号墩,长42m;西段栈桥从A岸搭设至1号墩位置,东西段便桥间设置宽约100m的通航区间。
方案二:栈桥直接从B岸逐跨搭设至A岸,全长270.56m,在原航道通航孔位置设置一宽9.8m的通航孔。该通航孔桥跨可通过龙门吊起重机整体提升,保证汛期三防部门的船只通过净宽及净高。
上述两种栈桥方案,如从保证通航角度出发,方案一优于方案二,但通过对A岸实地勘察,只有一条长约3.5km小路通至主桥0号桥台位置,该路仅能单向通行一台拖拉机,大型施工机械不能进入施工范围开展施工。此外,采用方案一对后续施工的材料(如混凝土)的运输、人员管理等方面的难度也远比方案二大。通过比选,采用方案二作为主桥水上施工栈桥搭设形式。
2.2 施工栈桥的结构形式
施工栈桥下部构造为φ630mm壁厚8mm钢管桩基础,每排桥墩采用两根钢管桩,为加强基础的整体性,每排桥墩的钢管均采用[25a号槽钢连接成整体。桩顶横梁采用双肢I36a工字钢;栈桥上部构造纵梁采用4排贝雷桁架,分两组,采用标准1200mm花窗联结。分配横梁采用25b型工字钢,间距为0.75m,分配横粱上的桥面铺设采用[25a号槽钢纵向反扣铺设组成桥面系。桩顶横梁、分配横梁与贝雷桁架间采用U型卡子连接,分配横梁与桥面板采用焊接连接。桥面宽度设计为4m,长270.56m,标准跨径为12m,设置一净宽9.8m可提升通航吊孔,通航孔两侧各设一道钢板伸缩缝。经过力学验算,结构形式安全可靠。
3.施工栈桥平面位置选定
栈桥搭设材料的转运、施工机械上、落浮箱等均需通过临时码头进行,主桥施工大型构件也考虑用浮箱运送。将栈桥设置在主桥下游位置,如浮箱需向主桥运送材料或设备时,必须要先穿过栈桥预留的通航孔。浮箱使用的安全性难于保障,机动性受到了局限,因此栈桥设置于主桥上游(路线右侧)为宜,与主桥各墩承台最小距离为5m。
4.钢管桩沉桩方法及要点
施工栈桥钢管桩基础是整个栈桥结构的基础,所有荷载最后都集中钢管桩上,其施工质量对结构安全来说至关重要。本文中施工栈桥采用的φ630mmδ8mm钢管桩均由定型生产厂家采用Q235钢板制作,采用螺纹焊接技术。
钢管桩下沉采用悬打法施工,用挖掘机配液压振动锤施打钢管桩。挖掘机停放在组合式浮箱上,通过振动锤上液压夹将钢管桩竖直吊起放置桩位,测量确定桩位与桩的垂直度满足要求后,开动振动锤振动,在振动过程中要不断的检测桩位与桩的垂直度,发现偏差及时纠正。每根桩的的下沉应一次到位,中途不可有较长时间的停顿,以免桩周土扰动恢复造成沉桩困难。桩顶铺设好贝雷梁及桥面板后,浮箱通过绞车前移,进行插打下一跨钢管桩。按此方法,循序渐进施工。
为保证钢板桩施工质量,应注意以下要点:
1)、沉桩开始时,可依靠桩的自重下沉,然后吊装振桩锤和夹具与桩顶连接牢固,开动振动锤使桩下沉。当最后下沉速度与计算值相距不多,且振幅符合规定时,即认为合格,施工过程中采用设计桩长与贯入度法进行双控。
2)、沉桩时注意控制振动时间,每次振动持续时间过短,则土的结构未被破坏,过长则振动锤部件易遭破坏。振动的持续时间长短应根据不同机械和不同土质通过试验决定,一般不宜超过10min~15min。
3)、振动锤与桩头必须用液压钳夹紧,无间隙或松动,否则振动力不能充分向下传递,影响钢管桩下沉,接头也易振坏,在振动锤振动过程中,如发现桩顶有局部变形或损坏,要及时修复。
4)、施工中通过测量精确定位,在钢管桩打设过程中要不断的检测桩位和桩的垂直度,并控制好桩顶标高。下沉时如钢管桩倾斜,应及时牵引校正,每振1~2min应暂停,并校正钢管桩一次。
5.栈桥上部结构安装要点
5.1 贝雷桁架的拼装
将安装的贝雷梁抬起,放在首跨已装好的贝雷桁架后面,并与其成一直线,用木棍穿过节点板将贝雷桁架前端抬起,下弦销孔对准后,插入销栓,然后再抬起贝雷梁后端,插入上弦销栓并设保险插销。贝雷拼装按组进行,每次拼装一组贝雷(横向两排),每组贝雷长12m,贝雷片间用连接片连接好。为加快栈桥上部结构安装的速度,贝雷桁架组可先在临时码头进行预拼装。
5.2贝雷桁架纵梁的架设
结合起重吊车的起重能力,按单跨(12m)2排贝雷梁作为一组进行架设。
1)、在下部结构顶横梁上进行测量放样,定出贝雷架准确位置。
2)、将拼装好后的一组贝雷主桁片装车并运至吊车后面。
3)、贝雷每两片分为一组,首先安装一组贝雷,准确就位后在桩顶I36a工字钢上横向焊接限位挡块(限位挡块采用[25a槽钢或90×90×9mm角钢制作),再安装另一组贝雷,同时与先安装好的一组贝雷用贝雷片每隔6m采用一道剪刀撑进行连接。
5.3I25b分配横梁及桥面I25a槽钢的安装要点
采用吊车安装I25b型钢横梁,并用骑马螺栓固定好。I25b横梁的支点必须放在贝雷梁竖弦杆或菱形弦杆的支点位置,以满足最佳受力要求。
5.4拼I45a及双拼I36a工字钢安装
桩基施工平台以3拼I45a工字钢作为承重梁,搭设在贝雷梁上,I45a工字钢搭设完毕后在其上横桥向铺设双拼I36a工字钢作为冲机轨道。3拼I45a工字钢分24m和12m两种设计长度,双拼I36a工字钢拼接成34m,由于岸上场地有限及转运不便,考虑I45a工字钢与I36a工字钢在平台行车区进行加工,完成后采用大浮吊安装到位。
3.5栏杆安装
完成栈桥平台面板铺设后,进行两边安全护栏安装,钢栈桥两侧均设置装配式栏杆,竖向护栏底座采用14#槽钢与钢板采用螺栓连接的耳座,焊接在桥面板上,栏杆的竖杆、扶手刷上红白相间的警示反光油漆,每隔15m设置安全警示灯,另外在栈桥下游方向,栏杆外侧每隔1.5m水平焊接75cm长槽钢,槽钢规格采用10#,用来挂电缆。
无论设计验算显示结构多么安全可靠,最终所有的问题都归结到现场施工控制,在所有钢结构施工中,特别应注意的是钢构件连接部的焊接质量,它直接关系到结构物的结构安全,所有钢结构的焊接,包括钢管桩的节段焊接、型钢的焊接以及各个连接件的焊接都必须进行合格检验;此外钢管桩在平面定位时应采用全站仪精确进行,平面位置偏差控制在双排桩80mm,单排桩50mm以内,垂直度控制在1%以内,以保证实际结构尺寸与原方案一致,以确保栈桥实际受力状态与理论验算一致。
结 语
通过方案比选和先进合理的施工工艺,确保栈桥实施方案的最优化,既保证了方案在工程实施过程中的经济合理性,又保证其结构安全可靠,其架设所需材料容易获取,结构轻盈,无论作为路桥施工临时通道,还是作为抢修救灾的应急通道,其使用也越来越普遍,本文结合工程实例,总结归纳栈桥方案比选和施工要点,希望对以后类似工程有所借鉴。
参 考 文 献
关键词:铁路隧道;整体式仰拱移动模架;施工技术
Abstract: taking into chongqing passenger dedicated line the four winds of the arch tunnel construction supine tablet as an example, this paper discusses adopt and Yang arch movable formwork high-speed railway tunnel construction high up the methods and supporting technology arch, ensure the engineering quality, improve the efficiency of the project, to the similar projects for reference.
Keywords: railway tunnel; Integral Yang arch movable formwork; Construction technology
中图分类号:U45文献标识码:A 文章编号:
1工程概况
新建铁路成渝客运专线全长308.59公里,设计最高时速350公里每小时,是西南第一条高速铁路。四方碑隧道位于四川省内江市境内,隧道起止里程为DK140+582.567~DK141+310,全长727.433m,围岩等级为Ⅳ、Ⅴ级,地质情况复杂,该隧道为架梁通道上的首个隧道,工期较紧。
2仰拱移动模架适用性及优势
高速铁路隧道施工不仅对仰拱至掌子面安全距离有严格的要求,而且为满足客运专线排水及受力要求,要求仰拱开挖完成后必须及时封闭,仰拱和仰拱填充混凝土施工分开浇筑,且仰拱必须一次性浇筑。本项目采用整体式仰拱移动模架,不仅解决了仰拱一次性浇筑及仰拱浇筑缝的问题,保证了工程质量,而且在很大程度上降低了施工人员的劳动强度,提高施工效率,节约了施工成本。
图2-1仰拱结构及仰拱施工示意图
3整体式仰拱移动模架施工工艺
3.1整体式仰拱移动模架结构及设计原理
整体式仰拱移动模架分为五大系统:(1)端头梁系统;(2)栈桥系统;(3)中心水沟模板系统;(4)行走系统;(5)模板系统,如图3-1,各系统的组要结构及作用如下:
图3-1整体式仰拱移动模架效果图
(1)端头梁系统
端头梁系统的作用是将模板系统、栈桥系统及行走系统连接为一个整体,起到仰拱端头侧模加固及水沟、栈桥在端头梁上行走的作用。端头梁系统由主梁、横梁、竖肋、横肋、支架、三角支架组成,主梁、横梁、竖肋、横肋均采用工20b型钢,梁间连接及加固采用槽12加强连接。
图3-2整体式仰拱移动模架示意图
(2)栈桥系统
栈桥系统共设置4个栈桥,每个栈桥全长19m,宽1.2m,用于行走施工用车辆如挖掘机、自卸汽车(最大载重量30t)等。单个栈桥主梁采用5根工36C组成,圆弧肋采用5根工20b组成,主梁与圆弧肋之间支撑连接采用14mm厚Q235B钢板加工成方盒,间距1m,面板采用4m厚花纹板。
(3)中心水沟模板系统
中心水沟模板用于浇筑仰拱填充时的水沟模板,全长8.4m,高0.7m。竖肋采用工18,间距1m,端头板采用槽18b,面板采用6mm厚Q235B钢板。
(4)行走系统
行走系统设置在端头梁主梁的横梁上,用于栈桥的移动,行走系统主要由轮轴压板和卡板组成。
(5)模板系统
模板系统有两块曲面模板及桁架组成。曲面模板和桁架采用绞耳连接,可以向内侧转动。曲面模板
面板采用6mm厚Q235B钢板,主肋采用槽10,间距25cm,肋间用10mm厚Q235B钢板设置加劲板,间距1m,背部支撑采用端头梁桁架结构。
图3-3模板系统示意图
3.2整体式仰拱移动模架施工流程
整体式仰拱移动模架施工工艺流程如下:隧底开挖及清理架立钢拱架仰拱喷射混凝土混凝土养护纵环向盲管安装、防水板铺设、纵向止水带安装绑扎衬砌钢筋移动模架就位、立挡头模板、安装环向止水带浇筑仰拱混凝土混凝土养护仰拱模板前移就位中心水沟模板架设仰拱填充混凝土施工混凝土养护。
3.3整体式仰拱移动模架工作顺序
整体式仰拱移动模架的一个施工循环分为三个作业区段,如图3-4:
图3-4整体式仰拱移动模架施工顺序示意图
(1)一、二作业区段开挖至隧底标高,进行仰拱喷射混凝土施工。
(2)一作业区段进行仰拱钢筋绑扎和防排水设施施工,施工完成后将整体式仰拱移动模架移动至一、二作业区段,对仰拱模板进行加固,然后浇筑一作业区段仰拱混凝土;在进行第一作业区段混凝土浇筑同时,可进行第二作业区段仰拱钢筋绑扎及防排水安装和第三作业区段仰拱开挖。
(3)第一作业区段仰拱施工完成后,将仰拱模板前移至第二作业区段。在第一作业区段安装水沟模板,浇筑仰拱填充混凝土;第三作业区段进行开挖及喷射混凝土施工。
(4)栈桥前移至下一个区段。浇筑第二作业区段仰拱混凝土,同时进行第三作业区段钢筋绑扎和防排水设施施工;进行下一个区段仰拱开挖。
(5)第二作业区段仰拱施工完成后,将仰拱模板前移至第三作业区段。在第二作业区段安装水沟模板,浇筑仰拱填充混凝土。
4整体式仰拱移动模架施工工法关键
4.1整体式仰拱移动模架的移动与加固
仰拱曲面模板、栈桥是通过端头梁和行走系统连接成为一个整体,因整体结构较重,移动时需要采用挖掘机或装载机进行配合。当栈桥前移,在端头梁上行走时,端头梁的支腿必须落在已成型的初喷混凝土上,支腿高度可以适当调节,确保端头梁能承受栈桥的重量;当曲面模板和端头梁通过行走系统在栈桥上前移时,栈桥垫块必须落在已施工的仰拱填充或未开挖的岩面上,栈桥落地前要用测量提前对栈桥垫块的落地点的方位和高程进行放样,以保证仰拱曲面模板能顺利地移动和准确地定位。
仰拱模板由两块曲面模板通过绞耳连接,可通过背部绞车及支撑向内侧转动,方便模板拆除和移动。在仰拱浇筑前要注意通过背部支撑对两块曲面模板进行加固,防止曲面模板在浇筑时产生变形。在仰拱曲面模板定位后,要通过端头梁调节系统将栈桥和仰拱曲面模板分离,防止因栈桥上行走重型机械造成仰拱曲面模板变形或移动。
4.2混凝土的浇筑和振捣要点
仰拱混凝土通过拖泵泵入,浇筑顺序为先浇筑中部无模板处混凝土,再浇筑两侧曲面混凝土,浇筑曲面混凝土时应注意调节混凝土坍落度,防止混凝土在曲面模板底部翻浆。为了防止曲面位置振捣不密实,在曲面模板上安装附着式振捣器,插入式振捣器由上部插入,振捣完毕后,开启附着式振捣器。混凝土浇筑应连续进行,分层浇筑。混凝土浇筑分层厚度(指捣实后厚度)宜为振捣器作用部分长度的1.25倍,但最大摊铺厚度不宜大于600mm。在新浇筑完成的下层混凝土上再浇筑新混凝土时,应在下层混凝土初凝或能重塑前浇筑完成上层混凝土浇筑。混凝土浇筑时应注意止水带的保护和定位,确保止水带的外露长度和位置符合设计要求。
4.3整体式仰拱移动模架施工工法特点
1、整体式钢模能节省立模时间,曲面采用绞耳连接,拆模简便,通过行走系统能在栈桥上整体移动,大大的提高了施工功效。
2、曲面模板采用整体钢模,且通过端头梁桁架连接加固,坚固耐用,能保证仰拱线型顺直,满足设计要求。
5、实践应用
四方碑隧道在采用传统仰拱施工方法施工仰拱过程中,很难完全满足高速铁路的设计及规范要求,施工难度较大。主要原因是仰拱设计结构形式为弧形,为了按照设计尺寸浇筑仰拱,必须采用人工铲运或用挖掘机铲运混凝土成型,以这样的传统方式施工,对混凝土的塌落度及和易性要求很高,投入的施工人员较多,且很难满足外观尺寸要求,给混凝土施工带来了很大的难度。
四方碑隧道通过采用整体式仰拱移动模架这一新工艺后,由于该施工工艺的特点和其独特的优越性,使得仰拱施工过程中各技术指标均符合设计及规范要求,以四方碑隧道仰拱施工DK141+260- DK141+251段采用传统施工方式施工和DK141+240—DK141+220段采用整体式仰拱移动模架工艺施工进行技术指标对比,见下表:
传统施工方法和整体式仰拱移动模架施工对比表
对比项目 施工效果 对比结果
6、结论
四方碑隧道采用成渝公司试验的新设备整体式仰拱移动模架进行仰拱施工后,解决了仰拱浇筑缝问题,在施工质量、进度、成本及施工功效上都得到了很大的提高,最直接的体现为缩短工期24天。目前,我们正在梨儿园隧道施工中进一步研究该设备的施工工法,对设备改进提出相关改进意见,在下一步的施工过程中也将进一步优化、改进和总结。
参考文献:
(1)四川中铁勤宏钢结构有限公司.CRECGG-1型隧道仰拱快速施工设备设计图纸;
(2)《高速铁路技术》增刊.川新出增字(2011)012号;
关键字:1600吨履带吊,单机起吊,索具,吊点,工况,负荷率,路基箱,承载力,强度,风载荷。
中图分类号: TU74 文献标识码: A 文章编号:
一、工程概况:
黄骅港三期筒仓工程包含筒仓共计24座,均为钢筋混凝土结构。筒仓内径40m,由灌注桩基础、承台、筒壁和仓壁、仓顶连廊钢结构组成,总高度约为67m。仓顶房钢结构由两侧桁架,中间主梁、次梁、连接杆、隅撑、花纹钢板等构件组成,一个仓顶房主体部分重约300吨左右。其主体部分采取按设计图纸加工制作,进场合格的钢构件按施工方案指定位置摆放组焊,组装成一个完整合格的主体结构;再使用1台1600t履带吊起吊安装,安装在筒仓顶之后使用塔吊吊装两个筒仓之间的悬挑部分组成一个稳定的空间几何体,最后再完善其它构件直至组成通廊结构。
仓顶连廊钢结构示意图
二、工程量
本吊装方法施工的钢结构为14个,主要为筒仓群北侧的12个筒仓,由C1-C6、D1-D6、12个仓顶房,2个栈桥组成,采用1台1600t履带吊起吊安装,其中单体最重的C1\D1,每个为350吨,见平面布置图。
注:吊装重量=结构重量 +吊钩重量+索具重量
三、吊装方案
3.1吊装方案总体思路
3.1.1设备选型
现场主体结构均采用“单车抬吊法”进行吊装,吊装设备选择CC8800-1型1600t履带吊(以下简称1600t)直接吊装就位;
3.1.2 主体结构组装摆放
现场主体结构组装摆放位置既考虑到1600t设备配置、性能、站位、行走、超起配重的扫空,又要考虑到现场土建工程的交叉作业,最终确定C1~C5、D1~D5、栈桥均组装摆放于D轴筒仓的西侧,由北向南依次为D1、C1、C2、D2、D3、C4、C3、D4、D5、C5、栈桥;D6 、C6组装摆放于筒仓南侧(详见附图),组装完成后均一次性吊装就位,无需倒运;
3.1.3 吊装顺序
根据主体结构摆放位置、吊装高度和吊装重量,施工过程中本着先里后外的原则安排吊装顺利,整个过程1600t进出场各1次,整体组车拆车各1次,拆杆走车并组杆5次,其中改工况2次。具体情况如下:
进场组车(66+36,85°)吊装C1吊装D1拆杆走车改工况组杆(66+60,65°)吊装C2吊装C3拆杆走车组杆(工况不变)吊装C4吊装C5拆杆走车组杆(工况不变)吊装D2改工况(66+36,85°)吊装D3拆杆走车组杆(工况不变)吊装D4吊装D5拆杆走车组杆(工况不变)吊装C6吊装D6吊装栈桥C吊装栈桥D拆车撤场
3.1.4 设备行走
施工中要求1600t转场走车时拆除主臂、副臂、超起配重和后车配重,行走时要横向铺设1600吨级的路基箱来满足设备需要的路面平整度和承载力;同时设备拥有的电子计算机会有效控制吊车行走的速度、方向。
3.1.5 设备站位
吊车站位需要修筑4个区域,分别为D1北侧、D2\D3西侧、D4\D5西侧、D6\C6南侧(详见附图),对地设计承载力为23.9t/m2、15.5t/m2,其余行走地基对地设计承载力为14.4t/m2;站位时要在经过换填处理的地面上横向铺设1600吨级的路基箱使设备对场地的压力分布均匀,避免场地不均匀下沉。
3.2地基处理
本工程地基处理均使用3:7灰土换填法分层碾压处理,根据对承载力要求将地基分为三类:
3.2.11600t吊装12个仓顶房的站位地基为一类地基,以整车重量最大为例计算吊车对地压力,从而确定地基的设计承载力。其中吊装D6时,虽然吊装重量仅为285t,因其作业半径偏大(51米),所以超起配重为满配重640t,整车重量达到2245t,为整个吊装过程中整车最大值,最终求得地基承载力要求达到23.9t/m2,换填深度为2.1m;
3.2.21600t吊装立柱和栈桥的站位地基为二类地基,同理计算,求得其中吊装栈桥时整车重量达到1459t,最终求得地基承载力要求达到15.5t/m2,换填深度为1.4m;
3.2.31600t空载行走转场地基为三类地基,吊车转场走车时拆除主臂、副臂和后车配重,仅保留超起杆,整车重量为1152t,最终求得地基承载力要求达到14.4t/m2,换填深度为1.3m;
3.3吊装参数
根据现场情况确定最不利的吊装情况是C1和D1,就针对这两个单体进行说明。
3.3.1起吊
3.3.2就位
3.3.3吊装锁具
主体结构和栈桥均采用兜挂方式吊装,不设置吊耳。主体结构在底部位置横梁(GL1/GL1a)对称设备8个吊点,栈桥在底部位置横梁(GL1)对称设备4个吊点,均使用钢丝绳、卸扣与之连接吊装,备用4个85t卸扣调整钢丝绳长度,使钢结构下表面水平,便于就位组焊。
注:1、使用85t卸扣将1根∅84-50m与2根∅84-10m钢丝绳连接,代替1根∅84-70m的钢丝绳使用;
2、钢丝绳与卸扣相连时,均是绳套与卸扣连接,核算钢丝绳强度时无销轴折减;
3.4吊装施工
鉴于吊装高度和吊装重量,施工过程中本着先里后外,从东向西的原则安排吊装顺利,下面对C1、D1单机吊装过程各种情况进行说明:
a、先吊装C1,然后吊装D1;
b、按照方案要求摆放路基箱,组车并悬挂超起配重;
c、按照方案要求系挂索具,并核算起吊半径;
d、吊车起钩,钢结构离地200mm后观察吊车和地基情况,对钢结构进行抄平,使用卸扣调整索具长度,待钢结构底部接近水平后继续提升;
e、吊车逆时针转杆和行走相互配合,确保超起配重不与其它结构碰撞,此时吊装半径和超起半径保持不变;
f、提升钢结构底面高出安装标高1米后,钢结构越过D1筒仓行走至就位位置;
g、吊车继续逆时针转杆,使用麻绳溜放直至就位;
h、待确认后方可摘钩,继续吊装D1;
i、正式吊装D1前,按方案要求,1600t第一次站位,将D1吊装至原C1摆放位置;
j、1600t第二次站位正式吊装D1,其过程与C1相同;
3.5吊装附图
3.5.1地基处理图
3.5.2吊装图(立面图和平面图)
3.6计算书
3.6.1索具强度校核
表中:
1)P1计算中分别乘以动载系数1.1和不平衡系数1.1;
2)φ为钢丝绳与水平的夹角;
3)比例系数,R=D/d D 钢丝绳绕过的吊耳(或销轴)直径d钢丝绳公称直径
4)效率系数,E(考虑到钢丝绳配合卸扣使用时的销轴折减):
R ≤ 6 E=(100-50/R0.5)% R > 6E = (100-60/R0.734)%
5)强度能力 Pn = NPE, 其中N– 钢丝绳工作股数;
P - 钢丝绳单根破断拉力
6)f - 允许安全系数,5
结论:因为安全系数均大于等于5,所以钢丝绳强度均满足要求。
3.6.2对地压力计算
本工程吊装场地的处理根据吊装的实际需求为三类,见下表:
1)一类地基
2)二类地基
3)三类地基
3.6.3风载荷计算
部分仓顶房钢结构吊装时已安装彩钢板,参照《起重机设计规范 GB3811-83》风载荷计算对吊车的稳定性进行校核。
关键词:堤防工程;堤防加固;措施
引言
堤防工程是防洪体系的主要组成部分之一,每年新建、扩建、加固及维修的任务很多,在历次抗御大洪水的斗争中堤防工程都起到了不可替代的作用。但很多堤防因为建设年代久远,施工技术及设备较落后,监督管理水平较差,施工质量得不到保证,每到遭遇较大洪水时,易出现险情,危及堤后人民生命财产,所以对堤防进行加固,提高其防洪能力是十分必要的。在对堤防进行加固的过程中,往往由于其设计和施工较建筑物工程相对简单,得不到应有的重视,而造成一些施工中经常遇见的问题。
一、堤防加固工程常遇问题及原因分析
1.1 清基深度模糊不清
对原有堤防加固前,必须对其进行清基,将基面的淤泥、腐殖土、泥炭土等不合格土及草皮、杂植土等杂物全部清除干净后才能填筑土方,是保证新、老堤防紧密结合及提高防渗效果的关键步骤。在设计中,一般考虑清基深度为15~30cm,但由于很多老堤防建成时间较早,表面及周围容易发生较大变化,如:堤前和堤后存在大量鱼塘、苇塘,堤顶道路经过加固改造,堤防背水坡及堤脚有房屋建筑等。这些变化都增加了确定清基深度的难度,施工过程中的清基深度往往与设计文件中的要求不一致,带来了清基深度模糊不清的问题。其主要原因有两点。
a.堤防表面及周围产生的变化使清基深度大大超出了一般设计考虑的范畴。
b.在设计阶段未能彻底摸清现状堤防情况,施工单位在招标阶段对现场查勘不细。由于设计及施工均未能较好地了解堤防现状,所以设计中不能够正确地反映清基的深度,而施工单位也无法在招标答疑和设计交底两个环节当中提出此问题,以便及早发现和解决问题。
1.2 管道、栈桥等干扰物妨碍堤防设计及施工
堤防沿线往往有很多工况企业以及码头、港口等建筑物,因此在堤防前后经常会有一些输油输气的管道以及码头栈桥等建筑物,这些管道有的穿越堤身,有的则架空于堤防之上,而栈桥则位于堤防迎水面,一端与堤防相接。在堤防加固工程施工过程中,管道及栈桥会对堤防的加高帮宽以及迎水侧堤肩线的布置产生干扰。如:堤防加高帮宽会增大堤身内管道上部的土压力,对管道造成危害,有的也会减小堤顶与架空管道之间的距离而无法满足防汛抢险车辆通行和管道消防高的要求;而栈桥处则需预留通道,造成堤防上留有缺口,不能封闭挡洪等。在施工时需对干扰物体进行处理,确保其自身安全或满足相关要求后才能进行堤防施工,对堤防施工及设计均造成影响。问题的主要原因是外物设置的影响,属于不可抗拒的因素;次要原因是施工和设计都不够重视干扰物对堤防的影响,未能在施工前从设计角度给予充分的考虑,从施工角度给出合理的建议和处理措施。
1.3 施工断面与设计断面不一致
工程开工前施工单位未进行施工断面与设计断面的复核对比,结果在工程结束时,结算工程量与招标或概算工程量相差较大,给工程量及费用的确认和审计带来不利影响。例如,某加高帮宽的堤防加固工程完工后发现回填土土方工程量远远超出招标和概算的工程量,经核查,设计断面测量有误,其高程比施工断面高0.5m,图纸中加高的土方比实际断面要低,因此概算土方工程量偏小。造成问题的主要原因是设计测量有误,使工程量计算不准。另一方面,施工单位未对设计断面进行复核对比,未能尽早发现其与实际断面不符,故而不能及时发现并反映问题。
二、堤防工程加固常见问题预防及改进措施
2.1 完善前期勘测设计
优良的勘测设计是保证工程质量的先决条件,准确的勘察和周全的设计也能为施工减少矛盾。堤防工程一般战线较长,勘测中,对堤防断面变化较大和地形较复杂地段应加以特别重视,在常规要求的基础上增加断面,实事求是地反映出地形地貌的变化,为设计提供准确的勘测资料。尤其要注意对堤防高程的准确控制,如果高程有误则会使设计断面不准从而造成土方工程量的巨大差异。设计中要把平面图和断面图相结合,两者相互校对,综合考虑,可大大提高设计的准确性。设计人员应查勘现场,留心关注堤防周边的地形地貌,对水塘、植被、堤顶道路结构、堤身范围内的房屋、栈桥建筑物和管道等要特别关注,这些往往是影响堤防设计和施工的关键因素。提前考虑现状情况对设计和施工可能造成的干扰和困难,尽早在设计阶段采取有效措施加以解决,而不会在施工阶段才使问题暴露,从而影响施工质量及工期。
2.2 仔细查勘现场,认真消化设计图
施工单位在投标阶段应仔细查勘现场,对施工的环境进行分析,注意场地内的现状对后期施工的不利影响,并对设计图纸进行认真细致的消化,正确理解设计意图。设计图未必能够完全和准确地反映现场情况,这样会对后期施工带来隐患,如果施工单位能够留心注意可能出现的影响堤防施工的一些因素,并根据施工测量断面对设计断面进行复核,对发现的问题加以考虑或及时反映,则可使参建各方早做准备,避免施工中出现较大问题。
2.3 加强监理,确保工程质量
监理与施工单位是最早掌握现场资料的参建方,而监理则是监督工程施工质量,确保工程优良的关键。对于施工中发现的问题,监理应客观地进行核查,并提出自己的意见和看法。监理单位的意见对于设计方往往具有较高的可信度和参考价值。施工前仔细分析设计图,对一些容易产生问题的部位需特别重视,以便在设计交底时提出,尽早解决。对现场情况应进行分析,并判断对施工的干扰程度,及时提醒施工方加以重视。施工中如发现与设计不一致的地方,应首先查找原因并要求施工单位不得鲁莽施工而造成损失。认真复核施工断面,并与设计断面进行比较,在两者基本一致的情况下才能同意施工。
结语
综上所述,在堤防工程施工中遇到的问题,需要设计、施工及监理三方从自身角度出发,做好本职工作,并且密切配合,才能将所遇问题解决。堤防工程虽然以土方填筑为主,但不可掉以轻心,必须加以重视,分析可能出现的问题和原因,并找到预防和改进的措施,为施工扫清障碍,同时也为堤防工程施工总结经验,尽量避免类似问题的发生。
参考文献:
关键词:高速铁路隧道;大块仰拱模板
Abstract: according to your Canton railway field dam ridge tunnel inverted arch construction, this paper introduces high speed railway tunnel large inverted arch form construction technology, explore high speed railway large inverted arch form construction technology.
Keywords: high speed railway tunnel; Large inverted arch form.
中图分类号:TU74文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2013)
1引言
在当前隧道施工中,常因没有理想的配套设备和施工工艺,仰拱施工的质量和进度难以保障,成本也较高。进而影响了防水系统、二衬等后继工序的结构衔接质量和进度,隧道仰拱成为隧道施工中控制性工序。在现有的隧道仰拱施工中,通常采用多开仰拱工作面和增加一次仰拱施工长度来提高仰拱施工进度。然而,多开工作面,往往造成安全步距无法满足上述强制性要求、而且施工组织困难,文明施工差。一次施工仰拱过长,栈桥难以做到双车道,施工干扰加大,需要的循环时间更长,进度仍然无法满足开挖要求。本文介绍的田坝岭隧道大块仰拱模板施工技术,改变了传统的隧道仰拱施工理念,只需设置一个仰拱工作面,即可实现每天浇注一组仰拱及填充混凝土的目标,且可根据开挖进度设置相应长度的模架来满足进度要求,彻底解决了隧道仰拱施工进度落后于开挖进度并制约二衬等后继工序的难题。
2 工程概况
田坝岭隧道全长6470m,设计采用两头掘进,是贵广铁路六标单口掘进最长的隧道,也是全线工期压力最大的控制性工程。田坝岭隧道衬砌设计为有仰拱式复合衬砌,前期仰拱及填充施工采用组合1.0m×1.5m小块钢板施工,人工拼装,钢管支架加固。采用此方法施工出来的仰拱经常出现模板跑位偏移,造成仰拱端头及矮边墙线形不直、不圆顺等问题。为了解决此问题,按照增加机械作业、减少工人劳动强度、提高工序安全质量和工效的总体思路,项目部提出了采用整体大块模板施工技术进行仰拱及填充混凝土的施工。
3 大块仰拱模板施工工艺
3.1高速铁路隧道大块仰拱模板施工工艺流程(见图3.1)。
3.2 工艺说明
3.2.1.大块仰拱模板的制作要点
大块仰拱模板包含:端头模板、中心水沟模板及弧形模板
(1)仰拱弧形模板:满足仰拱混凝土一次性整体浇筑完成的要求;
(2)中心沟模板:满足填充施工中预留中心水沟的要求;
(3)端头模板:满足定位并固定仰拱弧形模板、中心沟模板,安设仰拱中埋式止水带。
3.2.2.大块仰拱模板各部分设计
(1)仰拱弧形模板:因仰拱中部弧形半径大,坡度比较平缓,可不设模板,混凝土通过自然摊铺的方法从中间向两边浇筑,混凝土浇至仰拱弧形模板下沿时,混凝由仰拱两侧的顶部入模,使仰拱混凝土一次浇筑完成。经现场试验证明:混凝土坍落度在120~140mm的情况下,从仰拱与二衬边墙设计施工缝处向下设置3.0米长的弧形模板,即可很好的满足仰拱混凝土的施工要求。仰拱模弧形模板设计为左右两幅,每幅加工成整体弧形模板,采用汽车吊安装。(图1、图2)
图3.1高速铁路隧道大块仰拱模板施工工艺流程
图1仰拱弧形模板图2安装好仰拱弧形模板
(2)中心沟模板:中心沟模板设计为左右两块,每块采用18cm工字钢为模架,在模架上有8mm钢板作面板和底板。(图3)
(3)端头模板:根据仰拱和填充混凝土的结构尺寸设计端头模板,以满足端头就位后,仰拱模板、中心沟模板跟着就位的要求。端头模板下部为弧形,与仰拱中埋式止水带位置一致,便于固定中埋式止水带,采用活动钢模及木模固定。端头模板上边缘与填充混凝土面标高一致,可控制填充混凝土浇筑标高。为适应隧底开挖清理后的地形情况,共设置8根可自由伸缩的支柱,可调整端头模板的标高。(图4)
图3已吊装好端头模及中心水沟模板图4 仰拱端头模板
3.2.3.现场施工要点
仰拱施工之前需做好充分的施工准备工作,主要有以下几点:
(1)施工准备:满足仰拱施工的作业面,现场风、水、电设施已配置完善,满足施工需求。施工仰拱地段的隧底开挖初期支护按照设计已施工完毕,仰拱施工技术交底已审批签字,并对施工作业人员进行技术交底和施工安全培训。
(2)架设仰拱栈桥
考虑洞内施工中设备配套情况,每幅栈桥采用两片分离式,每片重约10t,使一台挖机可完成栈桥的移动。
(3)清理仰拱底部杂物
在仰拱栈桥架设就位后,对仰拱底部的浮渣进行清理并检查是否存在超欠,对少量欠挖部分采用人工凿除,超挖部分采用同标号混凝土进行找平,并保证符合设计要求。
(4)测量放线
采用全站仪和水准仪利用洞内布置的导线网定出仰拱边线和中心线,利用水准仪定出中线及标高,已中线和设计边线定出仰拱轮廓线,这样有利于下步仰拱钢筋的定位。
(5)吊装中心水沟模板及仰拱端模
仰拱端模吊装采用8t吊车及装载机配合吊装模板,两侧同时起吊,同时前移,移至测量的定位点处,开始模板的顶面标高控制。仰拱填充端模顶面标高就是仰拱填充混凝土面的设计标高,所以模板的定位的标高线性特别重要,技术人员在吊装模板时必须是全程监控指导。中心水沟模板一端固定在端模上模架上,另一端固定在已施工完毕的中心水沟侧壁上,为了便于拆卸,两端采用液压千斤顶固定。
(6)绑扎仰拱钢筋(有筋段)
仰拱钢筋采用简易钢筋弯曲胎具先对主筋进行预弯,再运进仰拱内进行绑扎。仰拱钢筋按照仰拱底层钢筋位置进行划线绑扎,如绑扎过程中钢筋冲突宜采用分布筋让主筋、细筋让粗筋的方式进行调置。
(7)安装仰拱弧形模板及止水带
根据设计要求,仰拱施工时需安装3条中埋式止水带及3条背贴式止水带。端头处中埋式止水带采用活动钢模及木模固定,仰拱边墙顶面中埋式止水带采用吊杆及钢筋夹固定,止水带安装完成后,采用8t吊车吊车安装两侧弧形模板。
(8)浇筑浇注仰拱混凝土
本隧道仰拱为C35,浇筑砼前必须检查是否按设计要求预留管道或施工缝处预埋接茬筋等。砼的质量由实验室和拌合站共同负责,按照挡头模板的弧形线控制仰拱的混凝土标高,待混凝土高度浇筑至弧模板底部时,暂缓混凝土浇筑,40分钟后(让混凝土稍微有点强度),再开始浇筑仰拱弧模混凝土。
(9)浇筑浇注仰拱填充混凝土
在仰拱混凝土终凝后,由吊车吊走两侧仰拱弧形模板,进行C20混凝土填充施工。
4 应用效果及结论
高速铁路大块仰拱模板施工技术首次在贵广高速铁路田坝岭隧道的使用,经现场检验,施工快捷,作业面整洁、结构美观,从质量、工期、成本、文明施工等方面均取得了良好效果,得并到了贵广公司和集团公司相关领导的充分肯定,2011年8月29日贵广公司桂林指挥部组织各施工单位在田坝岭隧道出口进行现场观摩学习及总结推广。
参考文献:
[1]关宝树.隧道工程施工要点集[M].北京:人民交通出版社,2003.
关键词:钢桁架、结构计算、内力、杆件
中图分类号:TV314 文献标识码:A 文章编号:
1.引言
在选煤厂中栈桥的使用被广泛应用于煤炭的运输和煤炭洗选加工的输送环节。在选煤厂中的栈桥的结构形式多样化,其中地面以下采用箱形框架;地面以上按其支撑高度不同,结构型式选为钢筋混凝土框架、轻钢结构及钢桁架。栈桥通廊通常在其高度高于13~15m时,为其经济性,结合经验多会采用钢桁架的结构形式。为了节约工程投资、加快工程进度,利用轻型钢结构对其围护进行优化设计,必然会取得良好的社会和经济效益。为此,特结合实例分析钢桁架的设计思路及设计要点。
2 .工程概况
本工程为筛分破碎车间至大中块仓带式输送机栈桥,通廊为双皮带通廊,全长57.5m,支撑高度约26m至40m高,角度13度。
3 . 工程方案
1)由于本运输通廊在两个建筑物上部,根据长度与角度设计采用由两段式的钢桁架连接组成,中间采用钢筋混凝土四肢腿支架进行支撑。
2)该工程地处于内蒙古,属于严寒地区,采用C型檩条及100mm厚岩棉夹心彩板围护,夹芯彩板围护参照《压型钢板夹芯板屋面及墙体建筑构造》01J925-1施工。
3)楼面板采用钢骨架轻型板。
4. 荷载设计(以一榀钢桁架为例)
1)概述:钢桁架由纵向钢桁架、上弦水平支撑及下弦水平支撑组成。桁架下线节点上一般设置横向布置的钢梁。屋面上也要在桁架节点上设置横向的钢梁及放于钢梁上的C型檩条以及夹芯板。钢桁架两端设置门型钢架,以增强钢桁架整体结构的稳定性。
2)荷载
恒载:钢桁架自重+夹芯板围护+屋面+檩条+楼板自重
活载:屋面活荷载+楼面活荷载+风荷载+水暖、电气桥架荷载
3)内力分析
竖向荷载:进行内力分析时,应将荷载分配到临近的节点上,并假定节点处的所有杆件轴线在同一平面内。
水平荷载:计算主要将风荷载传递给两片钢桁架的上、下弦水平支撑所构成的两榀水平桁架。并且由支撑传递至设在纵向钢桁架两段的端部钢架。在建模时,应不计算水平钢桁架模型的自重。图例为横向水平支撑计算简图,图中虚线表示的一组斜腹杆因收压而退出工作,因此桁架应按单斜杆静定体系计算。当风荷载反向作用时,则认为另一向斜杆体系退出工作。
5.支架设计
1)钢桁架高的一端设置成滑动支座,另一端为固定支座。滑动支座可以释放整个通廊的温度应力以及通廊的所受的纵向外荷载。这样在建模时,高的一端可不按铰支座进行设计,应按滑动支座进行建模。
2)对于钢桁架两段门架设计时,应将桁架传递的竖向恒、活载以及水平向的风荷载都传递至门架上。在计算混凝土支架和滚轴支座时,钢桁架所传递的结果都可以门架计算的最后结果为准。
6.地震设计
在竖向地震作用下,支座与廊身间存在拉结现象,强烈地震作用下,其间将产生较大的拉、压力,因此设计中应考虑竖向地震作用下支座的拉结作用。
7.节点设计
1)在计算中钢桁架节点均按铰接构件进行设计,故,钢桁架节点均采用节点板加焊接的处理方法。钢桁架两段的门架也增强了整个钢桁架的整体刚度。
2)对于钢桁架上弦水平支撑采用单角钢与节点板焊接的方式进行连接,且横向支撑梁上要做支架支撑C型檩条,这样要求节点板尽量焊接于横梁下方,保证施工的方便。
3)钢桁架两片纵向桁架支撑均采用双角钢支撑,采用节点板与填板进行焊接连接,在安装上,内侧的角钢就会与上弦的横向横梁相遇,在施工中遇到此类问题,应采用角钢裁肢的方法进行规避。
4)对于钢桁架下弦水平支撑采用单角钢与节点板焊接的方式进行连接,且横向支撑梁上要支撑楼板,为保证楼板的平稳安装,要求节点板尽量焊接于横梁下方,角钢焊接于节点板的下方。
5)在钢桁架门架处,楼板往往无法铺设至门架柱边,导致柱底漏风现象严重,此时应采用8mm厚钢板进行焊接,位置应与楼板角度及高度平齐,并同楼面一起铺设抹面。
6)固定支座设置于低向的门架下方,应设置抗剪键以抵抗整个通廊所有纵向水平力的作用。
7)活动支座设置于高点的门架下方,应在滚轴中心线与相邻建筑轴线间距离留有足够的伸缩量,以保证在温度及地震作用下的变化距离,也应考虑在外力下,活动支座自我的最大变化量进行设计。
8)根据抗震要求,每段钢桁架间是要设有伸缩缝的,对于伸缩缝的节点要进行保温防水设计,这是保证通廊使用性及安全性的必要手段。
8结语
通过上述总结,皮带运输通廊采用的结构形式合理,传力简单,受力明确。利用这一方法可以很快的理清思路,对采用钢桁架结构形式的运输机通廊进行准确而且明快的设计分析。采用可靠的构造措施和计算方法,既可保证构筑物的安全实用性,也可保证其经济适用性。
参考文献:
1、《钢结构设计规范》GB50017-2003 中国计划出版社 2003
2、《构筑物抗震设计规范》GB50191-2012中国计划出版社 2012
3、《建筑抗震设计规范》GB50011-2010中国计划出版社 2010
关键词:斜井局部通风机 栈桥 风道
Abstract: the local fan is inclined is of vital importance to the construction of the equipment, to the traditional construction of our local fan arrangement and winter heating do change, will decorate the ground of traditional local-ventilator is changed to special fan channels in, and make use of air compressor work heat produced in the warm air rises to take underground for wind, change in the design of a few big after has a good effect.
Keywords: slope local-ventilator zhanqiao pier duct
中图分类号: TD55 文献标识码:A 文章编号:
1概况
昌达煤矿位于山西省宁武县圪乡境内,距县城约40公里,该区交通较为便利。井田共设计四条斜井,生产能力为90万吨/年,其中副斜井井筒全长861m,倾角18°,于2011年9月正式开工。该地区海拔高度在+1700米,冬季气候寒冷,霜冻及结冰期长,最低温度在-25℃,在此恶劣、严寒的气候下,给施工带来了种种困难,同时利用FBD型局部通风机通风更是难上加难。
2传统施工方案
传统斜井施工期间,将局部通风机固定在距井口20米外的地方,为了保证风筒进入井筒内保持直线而减少风阻,一般根据井筒中风筒设计固定位置将其顺斜井栈桥侧平行放置,采取加工通风机桥架将风机固定或直接固定在栈桥上。通风机将外界的新鲜空气压入井筒中,如果外界环境温度适中,这样井筒温度还可以,如果外界温度在严寒的环境下,那么将寒冷的空气直接压入井筒中,就会造成井下结冰,寒冷的空气造成井下人员和设备施工作业无法进行。如果加大投入的话,就必须建风机房,配热风炉加温提供热风源,但这样对于施工期间,施工单位的投入成本将大大提高。
3新安装方案
为了保证局部通风机正常运行,保证井下得到正常温度的新鲜空气,我们将原栈桥侧风机位置开挖风机通道,将风机安装在地下通道内,外用盖板将其密封,经过计算风机进风口预留进风通道,将进风通道用软质风筒与压气机房相连。
昌达项目部压气机房设计共安装5台复盛SM-20M3螺杆式空气压缩机,正常生产时一般要同时运行3台,此种压缩机运行时将产生高温,机器采用油冷却器辅以风冷降温,工作时将大量的热能散发到压气机房内,机器本身运行时冷却器一般在85℃左右,而机房内一般能够达到50℃左右,正常情况还要安装排风扇进行机房内降温,从而保证机器设备正常运行而不超温。传统以来大量的热源白白浪费掉了,经过研究我们将其产生的大量热空气引到局部通风机风道内,让局部通风机能够吸到温度较高的新鲜空气。经过现场实施过程中发现,单靠局部通风机的吸气能力远远不能将机房热量迅速传到风道内,经过改进我们将机房内安装一台小型排风机将机房热风强压入局部通风机风道内。这样保证了机房内热空气能够迅速的进入风道,从而满足局部通风机有足够的热风源。
布置如下图:
4应用效果
通过改造后的新方案,在2011年11月份至2012年3月份的冬季施工中取得了明显效果,归纳总结有如下几点:
1)改造后的效果明显,即使外界温度在-25℃,也能保证井筒温度在+5℃左右,避免了井筒内结冰,从而保证了井下作业人员的环境,确保了提升运输的安全。
2)改造后有效的利用了风机房的热源,既降低了风机房的温度,又保证了空气压缩机的工作散热。
3)节省了冬季施工安装热风炉资源,大大节省了人力、物力的成本的投入,既环保又节能。
4)将局部通风机放入地下,有效的控制了风机噪音,同时也保证了设备在相对安全的环境中运行,符合国家节能、降噪的要求。
5现场使用对比
昌达煤矿共设计4条斜井,目前正在施工3条斜井,分别为主、副及回风斜井,其中主斜井冬季施工方法是,传统的局部通风机安装方式配热风炉取暖,在5个月的冬季施工中,我们每天24小时共安排三人,1人/8小时专门负责热风炉的工作,同时热风炉还有引风机、鼓风机正常工作将大量消耗电能,热风炉不断加热大量消耗煤炭,统计计算人工、电能消耗,设备损耗等共计20万元左右,而使用新的施工方案,一个冬天将节约20万元,大大节约了成本的投入,在同一项目部,不同的斜井施工中取得了明显的差异和效果。
6使用中注意事项
1)在使用中要专门设计风机通道人行梯,方便人员检查、保养、检修风机。空间要根据风机大小,保证安全检修间隙,风机前后距离要适中,保证风机吸风风阻不超标。风道的密封顶要方便拆除、安装以便需要更换风机时能够简单易行,除此之外还要有一定强度和防雨功能。
2)此种设计虽然满足了冬季施工要求,但我们还要考虑雨季防洪问题。在风道地面盖板周围加筑围堰,防止雨水灌注通道内。另外在通道内安装排污水泵,防止一旦有水进入通道内能迅速降水排走,而不至于发生淹没局部风机事故。
7结语
关键词:建筑工程;基坑围护;施工技术
引 言
深基坑支护是一门理论性和实践性都很强的技术。它涉及到岩土力学、水文地质学、结构力学、钢筋混凝土结构学等学科;主要研究岩土的强度和变形、支护结构的强度和刚皮以及土与支护结构的共同作用等问题。由于深基坑工程的临时性、复杂性和随机性,作为一门新的专门学科,无论理论上还是实践上,都仍存在许多不成熟和不完善之处。因此尚须通过大量的工程实践,积累更丰富的原位测试数据,进而总结出有关动态设计、信息、施工、监理、监测等系列成熟经验。
1 工程概况
1.1 工程简介
我地区某在建设的5#地块由2幢37层的住宅楼和2幢22层住宅楼及楼层间2层地下车库组成。本基坑工程由住宅楼和地下车库组成,基本撑足红线,施工场地比较狭小。住宅楼距离基地红线相对宽松,普遍区域与红线距离超过8.3m,局部区域距离较小,约为6.9m;地下车库东两两侧基本上撑足红线,东侧与红线的最小距离约为4.0m,东侧紧邻有道路和供水管线需要保护,间距5-10m。西侧与红线距离仅为3.0mm。
本工程特点与难点主要表现在基坑开挖深度大,地下管网复杂,距现有建构筑物和建筑红线近等方面。
工程位于市区,施工场地较为狭小;基坑开挖面积大,开挖深度深,属于大型深基坑工程,因此基坑围护结构及地下室施工周期长,且施工过程中不可预测因素较多,围护体自身及周边环境变形控制难度高;周边有较多建筑物,需采用安全稳妥的围护形式,确保周边建筑物安全;建设方项目工期紧张,业主要求8个月内完成地下室结构,在工程进度方面基坑支护设计亦需重点考虑;土方量大,工地出口只有路一侧,需要考虑栈桥挖土和出土通道,以加快施工进度。
1.2 深基坑支护类型
1.2.1 围护墙体
根据本工程深度和地质特点,结合地区基坑围护的工程经验,本工程围护墙体可选:
1)钻孔灌注桩挡土+水泥土搅拌桩止水帷幕
优点:造价较低、工艺成熟、质量可靠,施工周期短;
缺点:围护刚度较小,需要解决泥浆外运,墙体结构总厚度较大;
2)SMW工法(型钢水泥土搅拌桩)
优点:挡土止水二合为一,墙体厚度薄;型钢重复回收利用,环保节能;若整个地下基础工程工期控制在4个月内,则价格最为低廉;
缺点:支护墙体刚度小,变形大;在基坑深度较大时,施工质量控制难度大;若整个地下基础工程工期超过4个月,则价格较钻孔灌注桩为高;
1.2.2 支撑体系
1)钢筋混凝土支撑
优点:支撑刚度大、质量易于控制,容易适应不规则基坑性状,可形成较大挖土空间,还可以作为施工栈桥使用;
缺点:混凝土养护周期长,拆除困难,造价较高;
2)钢支撑
优点:可以施加预应力,有利于控制位移;安装、拆除便利,利于重复使用;造价较低;
缺点:刚度较小,因此布置较密,影响挖土效率;安装质量要求较高,否则支撑易失稳;
3)土层锚杆
优点:基坑完全开敞,挖土速度快;施工设备简单,可根据实际情况增减,便捷灵活;也可以施加预应力;
缺点:刚度较小,围护位移较难控制;由于数量较多,施工周期较长;锚杆长度长,可能伸入周围道路、建筑基础下面造成不良影响;造价高;
1.2.3 总体围护方案
根据”安全、经济、方便施工、节约工期”的原则,综合考虑以上各种技术措施的优缺点,本工程基坑围护拟选用:
1)钻孔灌注桩挡土;
2)水泥土搅拌桩止水帷幕;
3)钢筋混凝土支撑;
4)基坑局部靠近周围房屋或基坑阳角处采用双排桩门架围护浅部土体,控制基坑变形;
5)基坑整体施工方案采取“整体围合、分块挖土”的常规顺作方法。
1.3 基坑围护技术方案设计
比选方案为:
方案一:直径850钻孔灌注桩方案,一道对撑与角撑相结合的钢筋混凝土支撑,止水帷幕为单排直径650三轴水泥土搅拌桩,搅拌桩底部深入相对不透水的第④l层lm左右。
方案二:4.4m以浅开挖采用复合土钉,深部采用直径750钻孔灌注桩方案,一道双圆环钢筋混凝土支撑,止水帷幕为单排直径650三轴水泥土搅拌桩,下端插入④1层深度在5m以上且深入基坑坑底以下约4m。
在充分了解周边环境和工程施工实际条件的基础上,经过对基坑支撑方案反复比较论证,且从施工条件分析,基坑四周几乎没有供大型土方机械作业的场地,也希望通过支撑布置能在基坑中间留出相对大一些的空间,供土方机械下坑作业。由于圆环能提供较大的空间,又有很好的受力性能,同时与本工程外形相适应的程度较好,因此本工程决定采用方案二。
2 基坑围护施工技术
2.1 开挖技术
土方工程施工是深基坑工程施工的重要组成部分,它不仅与工程进度密切相关,而且直接影响基坑及周边环境的安全。在具备以下条件时,方可进行土方开挖工作:围护结构施工或水平支撑结构施工完毕,同时其强度达到设计要求;基坑内水位已降至垫层下不少于50cm;基坑监测反映各项指标正常;已制定抢险措施,遇紧急情况能立即进行有效处理;已办理有关施工手续,设备机械人员已就位,开挖方案已制定并经业主、监理审批。
由于本工程基坑属超大型深基坑,工期又紧,因此土方开挖速度成为影响基础施工进度的主要因素。为此,土方开挖将充分利用圆形支撑的特点,采用中心岛式开挖,先挖周边,后挖中央,利用中心岛土体的自重减少基坑变形。在基坑北侧布置一座钢栈桥,挖土时钢栈桥与与中心岛连接一条出土通道,即土方车由北侧的钢栈桥进入中心岛装土,再运出现场。随着挖土施工的进展,中心岛的土体根据需要,逐步收缩土体的直径和降低标高,最后将基坑内的土方全部挖除。挖土时,为使基坑支护结构受力均匀和尽可能减少基坑暴露时间,采取平面对称开挖和限时完成支撑。
中心岛式挖土,对于加快土方外运和提高挖土速度是有利的,但对于支护结构受力不利,由于首先挖去基坑四周的土,支护结构受荷时间长,在软粘土中时间效应(软粘土的蠕变)显著,有可能增大支护结构的变形量。因此应采用分层、对称同步开挖,对环梁和围护结构逐步加载,均匀受力,使施工工况与设计工况相符合。避免因单向挖土、不分层或不对称挖土造成环撑和桩项受力不均衡、位移过大,以及使构件节点应力的集中和多变引起变截面接合处裂缝。
根据支撑形式,土方分三层进行。第一层土从自然地面-0.9m至第一道混凝土支撑底-5.70m,土层厚度4.8m。第二层土开挖从第一道混凝土支撑底至标高-8.70m,土层厚3m。第三层土开挖从标高-8.70m至基础垫层底,土层厚3.4m。
2.2 基坑信息化施工
信息化施工内容广、作用大。其内容主要包括结构与土体的应力监测,位移监测,水位、水压、流量监测等诸多方面,这些监测至少有三个方面作用。确保工程安全和质量;验证设计的正确与合理性;上升为理论便可作为科学研究的一种实验。对于大型工程,信息化施工是设计者的“护身符”。由于设计者设计时通过计算规定了桩顶位移值,在施工过程中,通过信息化过程,密切注意位移的发展,当位移超过限值时,应适当改变施工步骤或采取一定的工程措施,以阻止变形的进一步发展,确保深基坑边坡及环境的稳定与安全。
随着深基坑开挖工程的面积越来越大,深度越来越深,对相邻建(构)筑物、道路、管线等设施的影响也日趋严重;由于地基土、地下水位不一样,基坑大小、深度、支护情况的设计也不一样,常常因某种原因引起基坑土体滑移,边坡失稳,支护破坏,基底隆起,止水帷幕渗漏及基坑管涌等事故,造成相邻建(构)筑物、道路、管线等设施的损坏。
因此,要求深基坑设计、施工必须走动态设计、信息化管理的路子。信息化不仅对深基坑的安全施工起指导作用,而且对相邻建(构)筑物、道路、管线等设施实行全过程安全监测,明确了深基坑施工过程中相邻建(构)筑物、道路、管线等设施的影响程度及损坏原因,可靠有效的数据则可进行科学的说明和论证,使得安全鉴定更具时代信息。
2.3 基坑监测技术分析
支护结构项部的水平位移。支护结构顶部水平位移的分析与评定,是深基坑安全施工的支柱性项目,它的量测与定量分析,包括位移速率和累计位移量的计算,并及时绘制位移随时间的变化曲线,分析引起位移速率增大的原因,准确记录位移量。通过量测,得出现场一手资料,再进行定量分析,确保支护结构顶部水平位移控制在限值内。
沉降和沉降速率。对沉降及沉降速率的分析与评定,是实现信息化管理的必备项目,首先要区分沉降是由支护结构水平位移引起的,还是由地下水位变化等情况引起的。一般支护结构水平位移引起相邻地面的最大沉降与水平位移之比在0.65~1.0之间,沉降发生时间比水平位移发生时间滞后5~10天左右。邻近建(构)筑物的沉降观测结果及分析与评定可参考有关规范中的沉降限值。
监测结果的验证与比较。对各项监测结果进行综合分析并相互验证和比较,是原设计正确与否的“监督员”,用现场实际监测到的新的资料与原设计预计情况进行对比,判断现有设计和施工方案是否合理,必要时及早调整设计和施工方案。
预测新的动态。在深基坑施工期间,用数值模拟法分析各种情况下支护结构的位移变化规律,以及稳定性分析,用反分析方法推算岩土体的特性参数,检验原设计计算方法的适宜性,预测后续开挖工程施工中可能出现的新动态。
3 结 语
该工程成功地将复合土钉墙支护、内支撑钻孔灌注桩排桩支护、三轴水泥土搅拌桩止水帷幕等形成的组合支护体系应用于该深基坑支护工程,并结合基坑特点采用刚度大、稳定性可靠的内外双圆水平支撑,为土方开挖及地下室施工提供了充裕的空间,从而大大加快了施工进度,缩短了工期。
参考文献
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