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关键词 路基下沉;整治
中图分类号U416 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2014)108-0196-02
1 路基下沉原因分析及分布情况
路基下沉的主要病害类型是:冻害、热融下沉、翻浆冒泥等病害。冻害、热融下沉是造成路基下沉的主要原因。寒冷地区的路基冻害程度尤为严重,在牙林线库都尔至满归间,根据97年至2013年的冻害观察记录,此段冻害处所多、冻起高度大,对线路破坏性很强,几何尺寸难以保持。
2 路基下沉病害分类
2.1冻害
冻害是由于土体的冻结产生的土体膨胀的现象,在冬季冻结时,冰的比重为0.9,根据土壤中含水量的大小,造成路基本体膨胀,在春季时,冻土层开始融化,造成路基本体基床表面沉陷,对铁路的行车安全造成了严重的安全隐患。冻土根据土颗粒组成分为:不冻胀土、稍冻胀土、中等冻胀土和极冻胀土。根据含水量的多少分为:不冻胀土、弱冻胀土、冻胀土和强冻胀土
如:牙林线292km690m~292km712m历史最大冻高70mm。该段冻害两侧路基是冻土路基,路堤土壤为黄色砂粘土夹粗砂,地下水由路基右侧流向左侧,聚积在路堤40m左右处,路基两侧积水无法排出造成路堤冻起;牙林线300km782m~300km787m历史最大冻高45mm。该冻害地处路堑地段,地势较为平坦,由于路基土质不良,使汇积于线路两侧的水无法排出,造成路基两侧夏季长年积水,排水沟淤塞、道碴陷槽积水,线路冬季冻起,形成冻害。
2.2热融下沉
季节性冻土融化时,土壤中的冰晶融化,土体强度下降,经过列车荷载的压力,造成基床表面沉陷,即热融下沉。
热融下沉根据自然原因、人为因素等情况会造成集体的不连续及不均匀性下沉,由于土壤中的含水量多少不同,并且冻路基土融化属于饱和状态,其承载力几乎为零在,在列车活载的不断压力下,使路基本体造成严重的物理性融沉改变,热融下沉一般发生在路堑排水不良地段、滨河路基、地下水层较浅、塔头草等地段,并因为土壤的吸热量不同,造成冻土融化。
如:牙林线182km925m~183km025m历史最大冻高68mm。该处热融下沉处路堑地段,两侧山体及路基基础由于山体裂隙水及夏季雨水作用,地势条件限制汇积于线路两侧的水无法排出,造成线路基础的水处于超饱和状态,造成热融下沉;牙林线100km800m~100m836m历史最大冻高50mm。该处冻害地处多年冻土地带,土质不良,多为粘性冻涨土,路基两侧排水不良,冬季冻涨,夏季热融下沉。
2.3翻浆冒泥
翻浆冒泥主要原因为路基基床表面含水,造成土基松软,强度下降,在列车荷载的不间断压力下发生此类病害。
如:潮乌线:23km650m-23km750m此地段为路堑地段,两侧均为山头,排水不畅,山头流水、雪水无法排除,造成了严重的翻浆冒泥。
3 路基下沉整治措施
3.1冻害注盐整治
融入水中的盐能使水溶液的冰点低于淡水,而且浓度越大冰点越低。施工方法在雨季前主要将工业盐埋入这枕木盒中,经过雨水湿润后,盐水渗入土壤中,改变土壤中的冰点系数。
近几年降雨量较多,特别冻前降水较多,由于冰冻排水不良,多数冻土地段造成冻起高度达到40mm,最大垫高25mm。通过对伊加线139km、152km、175km、182km、192km的冻害处所多年的注盐情况分析,对由于土壤原因造成的冻害,通过合理的有计划的注盐能有效的减少冻害的冻起高度,保证线路设备的稳定。
3.2开挖排水沟冻害整治
大兴安岭地区线路大多与山临近,每年奏桃花水和夏天、秋天雨水从山上流下来,汇集到线路旁,使路基成了拦水坝。为了解决这一难题,在重点处所开挖排水沟、侧沟,把水排到临近涵洞,减少路基基体的含水量,冬季组织人员清理排水沟、侧沟内的垃圾,保证渠道畅通。在一定程度上也取得了不错的效果。冻害冻起频次、峰值明显减少。特别是在湿地、沼泽地等上覆塔头草地带,这样的土质最易积水,在线路两侧造成集水坑。通过疏通排水,减少线路含水量,从而减少冻害发生。
3.3铺设EPS板
在路基中铺设保温材料是解决路基冻害的有效方法之一,聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)保温板吸水率低,隔热性好,铺设在路堤中可以减小地基冻土与陆地填土之间的热交换,使地表温度对保温层下部土体温度变化的影响大大降低,也降低了路基活动层的厚度和减小了路基冻融程度,是抗路基冻害的有效措施。
如:牙林线315km800m~316km100m,此处为塔头草常年下沉地段,通过EPS保温板的铺设,每年最高冻起高度为4mm~5mm,起到了良好的效果。
3.4安设热棒
热棒又叫无芯重力式热管、热虹吸管,热棒是一种由碳素无缝钢管制成的高效热导装置,地下埋入5m,地面外露2m。周身均为横向散热片,具有独特的单向传热性能:热量只能从地面下端向地面上端传输,反向不能传热。在冬季,热管内工作介质由液态变为气态,带走基底热量;在暖季,热棒则停止工作。独特的冷却地温的作用使热棒堪称“魔棒”对多年冻土地段具有良好的保护作用,牙林线铺设热棒共4处101km000m-101km800m、107km200m-107km800m、274km550m-275km000m、275km700m-276km000m。
铺设热棒具有良好的效果如:牙林线101km000m-800m间,地质复杂,土体主要为黄泥、冰块等,未铺设前冻害极为严重,左股常年下沉,冬天冻高在30mm~40mm,夏天回落20mm左右,铺设后冬天冻高仅为4mm~5mm,夏天基本回落为0mm。
根据镇农村房屋安全隐患排查整治实施方案要求,为全面彻底消除用作经营性农村自建房安全隐患,保障人民群众生命财产安全,特制定本方案。
一、总体要求
以——新时代中国特色社会主义思想为指导,深入贯彻落实——总书记关于安全生产的重要指示批示精神,认真落实农村房屋安全隐患排查整治决策部署,牢固树立以人民为中心的发展思想,全面落实安全生产发展理念,强化红线意识和底线思维,落实产权人(使用人)主体责任、属地管理责任和行业监管责任,对存在安全隐患的经营性农村自建房实施集中整治,及时消除农村房屋重大安全风险隐患,确保人民群众生命财产安全和社会稳定。
二、整治内容
对排查确定存在安全隐患的经营性(含生产性、公益性)农村自建房坚持“零容忍”,逐级建立重点整治台账,落实房屋产权人(使用人)整治主体责任,按照“一房一策”、分类处置的要求,逐户制定整治方案,明确整治措施、时限和责任人,做到该加固的加固、该停用的停用、该拆除的拆除,实行整治一户、验收一户、销号一户。在整治验收销号前严格管控经营行为,并采取切实有效安全防范措施,防止发生安全事故。
三、整治时限
对排查确定存在安全隐患的经营性农村自建房实行倒排工期、挂图作战、销号整改,力争5月中旬前全部整改到位。
四、整治步骤
(一)组织安全鉴定(3月上旬前)。
县住建局对乡镇(街道)排查初步判断存在安全隐患的房屋,及时组织专业技术人员依据《农村住房安全性鉴定技术导则》或委托具有相应资质的第三方机构逐户鉴定房屋安全等级,出具房屋安全鉴定报告。对鉴定存在安全隐患的房屋,及时向房屋产权人(使用人)发出房屋安全整治告知单明确整治措施和整治时限。
(二)实施集中整治(3月中旬—5月上旬)。
按照“谁拥有谁负责、谁使用谁负责”的原则,对排查确定存在安全隐患的经营性农村自建房,由房屋产权人(使用人)对照明确的整治措施和整治时限,采取自主或者聘请专业人员、机构等方式进行集中整治。各村要加强对农户整治的跟踪督促、技术指导和政策支持,在整治到位前严格管控经营行为,并采取有效安全防范措施。
(三)检查验收销号(5月中旬前)。
房屋产权人(使用人)完成房屋安全隐患整治后,由县农村房屋安全隐患排查整治工作领导小组办公室牵头组织乡镇、相关部门和专业技术人员及时对整治情况进行检查验收,对达到整治要求的,予以核实销号;对未达到整治要求的,督促限期返工整改,确保整治质量。
五、整治重点
(一)C级危房维修加固。
鉴定为C级的经营性农村自建房,管控经营行为,在完成房屋主要危险构件全部甄别鉴定的前提下,逐项实施维修加固,消除房屋所有危险点(包括墙体裂缝、屋面破损、地基下沉、梁柱腐蚀、地质灾害、火灾隐患等),确保房屋加固改造后达到15年以上的安全期限。具体改造技术可参考《省农村住宅建筑和加固技术手册(试行)》。
(二)D级危房组织拆除。
鉴定为D级的经营性农村自建房严禁经营使用,对不符合“一户一宅”、拆旧建新规定的,结合农村宅基地改革,依法依规组织拆除;若不能立即拆除的,设置安全警示标志,并采取有效安全防范措施。对符合“一户一宅”政策的,组织人员搬离并拆除危房,按规定重新申请新建住房,其中对符合农村危房改造条件的,及时纳入2021年农村危房改造计划,组织实施拆除重建。
六、工作要求
(一)强化组织领导。
各村要加强农村房屋安全隐患重点整治组织领导,结合实际制定本村(居)重点整治方案,细化任务目标,明确工作责任,加强对重点整治进度调度、现场督导,推动重点整治任务落到实处、取得实效。
(二)强化整治保障。
各村(居)要在符合政策的条件下,统筹农村危房改造、秀美乡村建设等项目资金,支持房屋产权人(使用人)实施农村房屋安全隐患整治。加强技术服务指导,组织有经验的专业技术人员或聘请第三方专业机构,全程参与农村房屋安全隐患整治和检查验收销号,确保农村房屋安全隐患整治质量。
(三)强化督促指导。
镇土管办将定期调度各村(居)重点整治工作进展,适时开展实地督导,对整治进展缓慢、推诿扯皮的,予以通报;对敷衍应付、弄虚作假的,进行严肃问责。
(四)强化机制健全。
各村(居)要结合排查整治中发现的问题,完善对非法经营、违章建设的监管查处机制,加大查处力度,避免整治效果反弹。建立农村房屋安全巡查机制,对经营性农村自建房安全情况实施定期监测,及时发现和整治安全隐患,实现动态清零。加快建立农村房屋改扩建和变更用途管理制度,填补管理空白,避免农村房屋安全隐患边整治边发生。
关键词:铁路工程;路基病害;
中图分类号:K826.16 文献标识码:A 文章编号:
引言
铁路为大型线路工程,往往穿越多种地貌单元,土层条件多变,铁路路基沿线经过的地质条件差别较大,填料也不均匀一致,既有线铁路由于施工时的技术水平、经济条件及施工工艺等方面的原因,填料、结构设计采用较低的技术标准,容易导致各种路基病害的产生。
南(宁)至广(州)铁路是广西、云南至华南沿海地区铁路通道的骨干线路,跨桂、粤两省区,西接拟建柳南客专黎塘西站,沿西江流域,经广西贵港市、广东省云浮市,至肇庆市高要市端州区,正线全长466.734km,线路主要位于剥蚀山丘及河流冲积平原区,整体地形较平缓,间夹溶蚀孤峰。不良地质主要为:软土、错落、崩塌、危岩落石等。属于中亚热带~南亚热带湿润季风气候区。常年气候温和湿润,阳光充足,雨量充沛,四至九月暴雨较为集中,为汛期,冬季很少严寒,雨量稀少,年均降雨量在1835mm。因此路基病害的防护在南广铁路尤显重要。
1铁路路基病害的类型和原因分析
铁路路基病害按路基面形状可分为路堤病害和路堑病害;按发生部位可分为基床病害、路基本体病害和地基病害;按表现形式可分为下沉、挤出变形、翻浆冒泥和边坡失效。
下沉是最常见的路基病害,具体表现为路基下沉,路堤地段、路堑地段和过渡段都有发生,是由于路基填筑密度不够和强度不足,在水、荷载、自重及振动作用下发生局部或较大面积的竖向变形,产生原因为路基填料及压实达不到要求。
挤出变形具体表现为路肩隆起、侧沟被挤等,是由土体强度不足而产生的剪切破坏或塑性流动引起的。
翻浆冒泥分为道床性和基床性两种。道床性是由于道床板结,阻塞路基面降水的顺利排出而形成的。基床性是由于基床土质不良,在列车荷载作用下液化成泥浆,由于荷载的反复作用形成抽吸作用,泥浆受挤压向上冒出。其发展过程一般为道心积水阶段、冒砂阶段、局部翻浆冒泥阶段、区段翻浆冒泥阶段。
边坡失效主要是受路基下沉及排水不良的影响,路堤边坡和路堑边坡都有发生。
这些路基病害表现形式为多种多样的,但由分析可以看出,路基病害的产生和发展与路基填料的工程性质、地表水与地下水和列车振动荷载有关,产生路基病害的原因主要是土质不良、填筑密度不够、强度不足和排水不良等。
2 铁路路基病害的产生机理
路基病害的原因是多种多样的,但是每一种病害都有着发病的原因和机理,总结起来主要有两个方面。首先病害的产生是由于路基所处地段的地质状况造成的;其次病害的产生与铁路所在的地区气候有着很大的关系。地质状况是路基病害产生的主因,对一条具体的铁路线路来说,由于地质状况的客观性,即使它也在发生着不断的变化,但从宏观角度讲仍然是较为稳定的状态。所以,在很大程度上决定铁路路基病害的是气候条件和列车行驶时产生的振动荷载。
研究表明,路基在列车轮轴荷载的长期作用之下,铁路路基的渐进性损坏,主要表现在过大的塑性变形,长期的塑性变形将会导致铁路路基土的塑性流动,最终导致路基病害的发生。相关的研究证明,以上这些病害的产生,很大程度上是因为铁路荷载条件下的抗剪强度的特性。随着土质饱和度的加大,土的动强度将呈现明显降低的趋势。位于轨道下面的路基土,由于受到了多次的反复挤压以及土的固结,而形成了较大的累积塑性形变。特别是在雨季的时候,路基基床填土的含水量达到最饱和,动强度明显减小,致使道床的稳定性下降,影响了铁路的正常使用。
3 铁路路基病害的检测方法
为了有效的整治铁路路基的病害,首先要进行准确到位的病害检测,深入的分析路基病害的原因。按照铁路既有线路的特征,铁路路基的检测不能影响或者少影响列车的形式,因此需要采取的监测手段,要最大程度上实现快速、准确,减少因为病害检测造成的不便。检测时候可以采用轻型动力触探,地质雷达等先进的检测手段来完成,检测的具体手段和方法有:
在病害多发地段进行开挖横沟,查明路基的几何特征。其次使用探地雷达法以及瞬态面波法,对铁路路基试验区段范围内的路基,做大面积的扫描检测。使用探地雷达法能够直观的反映铁道道床的几何特点,表层分辨率高等特点,能够很好的探测路基的结构。瞬态面波法表层状况,因为石碴的散射,以及高频限制等原因,不能精确的反映,探地雷达技术能够有效的弥补瞬态面波法的缺点。
对铁路路基强度,路基刚度等参数的分析,重型动力触探是进行路基力学性能的探测为主,是按照击数×10cm-1来标线路基各个位置的力学性能的参数指标,击数越高表明路基土质的性能越好,路基的强度也就越,能够从不同深度位置来测试出不同深度下土的力学性能,以更好的进行路基状况的分析。轻型动力触探与重型动力触探原理基本上是相同的,只是重型动力触探以击数×30cm-1来展现铁路路基,每个位置的力学性能指标。针对现有的铁路线路的特征,对现有路基测试要按照原位以及区段测试相结合的测试措施,这样能够实现对既有铁路路基的基本状况,进行一个综合的评价,为铁路路基病害的预防和处理提供实际的资料。
4路基病害的整治措施
路基病害的整治要根据产生病害的不同部位和不同原因,采用针对病害特点的整治措施,主要有以下措施。
4.1路基面防排水
路基面防排水措施是在基床表层形成封闭层,可以采用中粗砂+复合土工膜、中粗砂+复合排水板或采用P. P. T高分子聚合材料作为封闭层。中粗砂+复合土工膜作为封闭层的设计比较常见,适用于补填高度较大的段落。基床加固后,清除表层的道砟之类的浮土,做出路拱后在其上设置封闭层,而后向上补填。中粗砂+复合排水板适用于补砟厚度相对较小的地段。挖除道碴,填筑中粗砂厚0. 10 m,中间夹铺一层复合防排水板,其上铺道碴厚0. 30 m,路肩两侧设挡碴墙。病害严重路段可采用P. P.T高分子聚合材料作封闭层,P. P.T高分子聚合筑路剂为一种新型的高分子土工聚合材料,液状,可溶于水,反应后形成不溶于水的凝胶体,它依靠材料中分子间的聚合反应,形成立体网状结构,将土颗粒紧紧连结成一个整体,改善天然土的基本性能,使土体具半刚半柔特性,强度及抗渗性能显著提高。利用P. P. T材料改良土体的工艺,施工快,操作简单,凝胶时间可调,处理厚度薄,特别适合目前铁路客货车流量大、要点时间短的情况。
4.2基床加固
路基基床加固主要是提高路基的强度和刚度,经常采用的措施有补填、水泥土挤密桩和无砂混凝土桩。补填措施适用于路基沉降较大、补砟较多的地段,下部填筑体承载能力基本良好或经过加强处理,设置排水封闭层后向上补填A、B组土或改良土,然后按照标准道床厚度铺砟、铺轨。水泥土挤密桩常用于基床承载力较差的地段的基床加固,加固深度在既有路基面以下3. 0~5. 0 m,水泥土挤密桩布置在枕木间。无砂混凝土桩的桩径、布桩方法和成孔都与水泥土挤密桩类似,与水泥土挤密桩不同的是桩孔内填碎石后注浆,注浆材料采用水泥-粉煤灰。采用桩对既有基床部位加固后,还需在既有路基面上部设置封闭层,并向上补填至设计路肩高程。
4.3基床以下部位加固
基床以下部位的加固就是对填筑体的加固,常用措施有旋喷桩加固和花管注浆方案。旋喷桩加固措施主要针对与那些沉降量大、填筑体受水害已久,路基形态变化较大,承载力严重不足的地段,如下沉严重的路桥涵过渡段和区间路基地段。花管注浆的注浆材料为水泥-水玻璃。
4.4加宽路基面宽度
路基下沉、冲刷等原因造成路肩宽度不足,采取帮宽、设置挡砟墙等方式加宽路基面至符合要求,路肩宽度满足路堤0. 8 m、路堑0. 6 m的要求。
4.5坡面加固
路堤坡面加固可采用浆砌片石肋条、拱型骨架护坡或路堤墙。浆砌片石肋条用于坡面高度不大于3. 0 m的坡面。肋条上部接挡砟墙或镶边,沿路基坡脚处设一道条形基础,各肋条下部与条形基础相接。拱型骨架护坡用于填高大于3 m,既有坡面无防护、路堤帮宽后恢复坡面防护地段。路堤墙适用于为不出现新征用地,帮宽受到限制地段,坡脚处设路堤墙收坡,墙高根据地质资料和现场条件确定,一般不宜超过4 m,挡墙以上边坡采用拱型骨架护坡。既有边坡溜塌时,清除滑塌体,重新帮填路堤,坡脚处设护脚墙加固,并砌筑或恢复拱形骨架护坡。路堑两侧设侧沟,其中设于路堑顶的侧沟称为天沟,设于边坡平台的侧沟称为截水沟。地面排水设施为避免渗水和冲刷,可铺砌或修筑木质、石质或混凝土排水槽,在高差较大和地形陡峻处,可增设滴水和急流槽。再次,若路基附近存在危及路基稳定性的地下水时,则在侧沟下或侧沟旁作渗水暗沟,以截断地下含水层,降低地下水位或将地下水聚集引出路基范围以外。渗水暗沟有的埋有渗水管,也有完全回填沙砾料,不设渗水管,即盲管的。渗水暗沟设有反滤层和检查井,以防淤塞。
未防护水害路基边坡
骨架防护路基边坡
路堑坡面加固可采用重新砌补、整修或桩板墙加固。对于既有堑坡稳定,坡面仅有少量损毁地段,对损毁坡面重新砌补、整修。对于既有堑坡稳定、坡面损毁较为严重,有鼓胀开裂或有较长的横向贯通裂缝地段,分段拆除重新砌筑坡面,并在坡面中部设一道耳墙。对于边坡较高且不稳定,或有滑动倾向时,在坡脚处设桩板墙,桩间设外挂挡土板。使之有利于加宽路基面,增设排水沟,并有利于边坡稳定。
结束语
铁路路基病害的产生原因各不相同,针对不同地区、不同特点的路基病害,需要采用不同的整治措施,要彻底整治好病害,需要判别出路基病害产生的具体原因,然后针对其关键因素确定适宜的整治措施。
参考文献
【1】彭华,张鸿儒.铁路路基病害类型、机理及检测与整治技术[J].工程地质学报,2005(2)
【2】冷长明.某线路桥过渡段下沉成因分析及整治措施研究[J].中国水运,2008(9)
关键词:大变形;原因;设计;施工;质量控制
一、隧道概况
广西靖西至那坡高速公路位于广西壮族自治区百色市靖西、那坡两县境内。该段公路是《广西高速公路网规划(2006~2020)》中“四纵、六横三支线”高速公路布局中的“横六”合浦(山口)至那坡(省界)高速公路的组成部分,也是国家西部大开发战略中的西南出海大通道的重要路段。
那龙1号隧道位于K77+050~K77+340长 290 m,隧道按高速公路标准设计,采用连拱双洞单向行驶, 隧道平纵线形和隧道净空断面标准按100Km/h设计速度, 隧道建筑限界净宽10.75m (0.75+0.5+3.75×2+1.00+1.00),净高5.0m。
隧道区地貌单元属低山沟谷地貌。隧道走向主要穿越椭圆形山体,地面标高为970.00~1051.50m。最高点位于隧道中部,高程为1051.50m。设计进出口均位于山腰处,其中:进口山体自然坡度20~32°,局部形成陡崖;出口山体自然坡度20~30°,局部可达35°。隧道地表大部分为第四系全新统残坡积层所覆盖。洼地发育有第四系全新全新冲积层,隧道下伏为泥盆系泥岩、砂岩、页岩、灰岩。由于区内基岩受多期构造影响,局部断裂构造带十分发育,岩石破碎,裂隙水量十分丰富,连通性好,且直接受地表水补给。围岩以Ⅴ级为主(约占80%)。
二、大变形概况
2010年11月18日,右洞K77+100~K77+130地段上半断面初期支护喷射混凝土开始出现裂纹、裂缝,缝宽0.5~1.5cm,局部块状脱落。施工单位对该段上半断面采取压注单液水泥浆液,边强补强加固,压浆管长3.5cm,管径42cm,出浆孔距30cn,压浆管径为1m,呈梅花形布置。12月1日至12月6日,天连降大雨,12月5日正洞上半断面初期支护I20工字钢顶部压平,工字钢撑脚处围岩软化并下沉,喷射混凝土裂缝宽2~6cm,经量测拱顶最大下沉量达24.5cm,周边收敛最大量达23.9cm,严重侵入二衬界限。上半断面需换拱扩挖。如果临时支护不及时加强、或强度不够,洞身上半断面有可能出现大面积、长距离坍塌。
三、大变形原因
那龙1号隧道K77+100~K77+130段,覆盖层平均厚20~30m,并存在一定偏压,设计为Ⅴ级围岩,隧道轴线通过岩层主要为黏土、泥岩、碳质页岩。自12月1日至12月6日连降大暴雨,因岩石破碎、裂隙发育,地下水直接受地表水补给,致使围岩进一步软化,呈现软塑、流塑状,自稳能力进一步恶化,加速地层下沉。其次对围岩判定欠准确,当该段围岩整体性、稳定性差,涌水量大的情况下,仍按原设计进行初期支护,故不能满足要求,出现大变形。
四、处理方案
针对那龙1号隧道上半断面发生大变形情况,提出了“临时支撑、深孔泄水、加固围岩、支护加强、变形留够、底部加强”设计施工整治原则。
(1)临时支撑:竖向增设150mm钢管、I20工字钢临时支撑,以减缓初期支护钢支撑的变形,保证开挖洞体不垮塌,确保换拱扩挖施工安全。
(2)深孔泄水:为将本段的地下水导出,加设深孔导水管。导
水管位置在拱顶及拱腰处,长8m,纵向间距5m。导水管采用100双壁打孔波纹管,将水引至纵向或环向排水管,及时排除洞外。
(3)加固围岩:撤除初期支护、扩大断面之前,对K77+070~K77+100段,用长4.5m,42注浆小导管进行围岩加固,小导管环向间距40cm,纵向间距依照I20工字钢间距,小导管与工字钢焊接牢固形成整体受力。小导管注浆不小于2.0MPa。
(4)支护加强:提高超前支护、初期支护、二次衬砌刚度。K77+100~K77+130段按照Ⅵ级围岩设计参数施工。
(5)变形留够:为了防止初期支护变形后侵入二次衬砌的净
空,预留变形量加大为:拱部30cm,边墙20cm,隧底15cm。
(6)底部加强:1)为防止I20工字钢因拱脚地基支撑不够
而下沉,将拱腰处四根锁脚锚杆中的两根和拱脚处的两根锁脚小导管改为斜向下60°施作,以增加向上支撑力。环向工字钢之间增加纵向I20工字钢连接件。2)隧道仰拱地基围岩为流塑至软塑状土体,则对仰拱地基进行注浆小导管加固。
五、施工工艺
5.1施工准备
初期支护换拱扩挖前充分做好劳动力、材料、机电等各方面组织工作满足施工要求。
5.2施作临时支撑
那龙1号隧道K77+070~K77+130段增设临时钢支撑,钢支撑采用 150mm钢管、I20工字钢。其中 150mm钢管为竖支撑,I20工字钢为斜支撑相邻临时钢支撑相互焊接。从里程K77+070向K77+130架设。纵向间距为30~50cm,用工字钢增设横向联结。待该里程段钢支撑施作及加固完毕后,再由K77+130向K77+100扩拱开挖。未进行超前支护,不能拆除同里程段临时支撑。同时根据监控量测结果对临时钢支撑补强加固。
5.3超前小导管预注浆施工
小导管为长度3.5m、外径42mm、壁厚3.5mm的热轧无缝钢管。
钢管前呈锥状,尾部焊接上6mm加劲箍,管壁四周钻8mm压浆孔(尾部1m范围内不设孔)。
5.4预注浆施工要点
①注浆压力根据岩体的孔隙率、地下静水压力等因素确定为1.0Mpa,实际注浆量以单管达饱和状态时耗用量为准。先注内圈孔,后注外圈孔,先注无水孔后注有水孔,环向应从两边拱脚往拱顶按先下后上顺序进行。
②注浆前必须对导管孔位进行编号,逐孔、逐根检查管内是否堵塞。
③注浆过程中要经常检查浆液质量,控制好浆液水灰比、注浆压力、注浆量,并逐管填写注浆记录。对异常情况及其处理等应详细记录,注浆完成后要求检查注浆固结效果。
④检查宜在搭接处进行,采用钻孔方法主要对注浆量偏少和有怀疑的部位进行检查,并认真填写检查记录,若发现注浆范围、厚度不够或固结效果不良时要求补管注浆。
六、质量控制
①沿隧道轴线两组小导管间应保持1m以上的水平搭接长度。
②注浆后观察效果,如果发现漏注或有空洞,应及时补注或用混凝土补喷,保证结构总体均匀。
③拱部注浆导管的上挑角度要适中。上挑角度太大,两组小导管搭接长度变短;上挑角度不足,难以达到注浆效果。
七、开挖支护施工要点
①开挖掘进时应尽量采用风镐进行,确需爆破,必须严格控制药量。
②按短进尺,快支护原则,每掘进50cm即安设一榀I20工字钢拱架,钢拱架间采用22筋连接,连接筋环向间距为100cm。
③当整个大变形段换拱扩挖完成后,对该段及时浇筑仰拱、隧底填充、二次衬砌、使变形段整个断面生尽快形成环状封闭结构,这样有利于变形段的稳定、安全。
结束语:
①隧道K77+100~K77+130大变形段换拱扩挖通过精心组织,每天3个循环,历时半个月完成。
②每天分3班派2人观察临时刚支撑变形情况,做好洞内外文明施工,一旦发现险情,洞内所有施工人员立即撤出。
③在换拱扩挖过程中,导管注浆是重要环节,只有当一定范围内围岩与管棚良好固结,达到一定的自承能力,才能为后续掘进、支护工序创造条件。因此,务必要加强对浆液质量、注浆压力、固结效果的检查控制。
④经采用上述措施后,大变形得到迅速整治,衬砌施工后,结构完好,未出现任何开裂现象,经预埋的应力、应变计测试,有最够的安全储备。
参考文献:
1、《公路工程技术标准》(JTG B01-2003);
关键词:吹填土;浅地基;振冲法
Abstract: with the continuous development of city construction in our country and the speeding up of urbanization, land has become one of the important factors that affect the urban development in coastal regions, the land resources become increasingly nervous. Many coastal city have begun to exploit land area, in the form of reclaimed stretched out, in turn, increase land area. But as a new form of land reclamation on the surface of the soil water content is higher, loose soil, large void ratio, small heavy, small defects such as low strength, high compressibility and permeability, the construction and planning for the future of site is very bad, if not handled properly can cause settlement of foundation, lead to the collapse of buildings, serious impact on people's life and property. In this paper, in view of some characteristics of the reclaimed soil, the vibroflotation method is simple in processing of the use of reclaimed soil of shallow foundation.
Key words: blow fill; Shallow foundation; Vibroflotation method
中图分类号:TU4文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)
吹填土指的是在整治和疏通江河航道时,用挖泥船和泥浆泵把江河和港口底部淤积的泥砂通过水力吹填而形成的沉积土。填海造陆工程一般采用干填法和吹填法两种方式,干填法采用挖方的形式,已形成一套较完善的处理方法;而吹填材料最理想的就是中粗砂,已有相应的处理方案,取得了一定的成绩。然而在很多地方,由于砂源紧缺和建设深港口的需要,不得不采用近海新近沉积的海底软土(粘性土)作为吹填料,由于吹填土是由水力吹填形成的,因此其成分和分布规律与所吹填的泥砂来源及吹填时的水力条件有着密切的关系。现在国内外出现了很多适用于吹填土的处理方法,这些方法主要从物理和化学两个方面来改善吹填土的工程性质。
吹填土的性质具有三高一低的特点,即天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、渗透系数小,一般呈软塑到流塑状态。为了改善吹填土的工程性质,提高吹填土的承载力,有效降低吹填土的含水量是关键,吹填土的物质成分通常较为复杂,在大多数情况下,吹填的物质是粘土和粉土。以粘性土为主的吹填土,土中含有大量的水分,且排水困难,强度要经过一段时间后才能提高。吹填土的工程性质与颗粒组成密切相关;含砂量较多的吹填土,其固结情况和力学性质较好;含粘土颗粒较多的吹填土,则多属于强度较低和压缩性较高的欠压密土,其强度和压缩性指标都比同类天然沉积土差。下面就针对吹填土浅地基处理方法中的振冲法进行简单的介绍。
一、振冲法定义及原理
振冲法
所谓振冲法是振动水冲法的简称,是加固沙土和软土地基的一种有效的方法,最早是在德国先行进行试验,我国在上世纪80年代末引入该项技术,并在应用的过程中取得了良好的加固效果和经济效益。
振冲法的加固地基的基本原理:是在振冲器启动之后,在较大的水平向振动力及端部射水的联合作用下,以每分钟0.5~0.3 m的速度挤入地基中,下沉到加固设计标高。清孔后,向孔内填入碎石或砂、砾石等填料,并向上逐段用振冲器挤密,使每段填料均达到要求的密实度,直至地面,使在地基中形成很多的地基土啮合的碎石桩体。由于振冲器水平向振动力作用于四周土体,加之水的饱和,使四周的土体在径向一定范围内出现短暂时段的液化,使土的结构重新排列,从而大大减少地基土的孔隙而达到加固的目的。
适用范围:目前,振冲法处理地基适用的土质有:砂性土、粘性土、淤泥质粘性土等。采用振冲法处理砂性土地基时,利用振冲时孔内沙土坍塌而下沉方法挤密,常称振冲挤密法,相对密度可达70~80%以上,有的可达92~95%,但需填入当地砂土;处理粘性土地基时,只可采用置换填料来达到要求的密实度,常称振冲置换法。
二、振冲法地基加固的施工工艺
1、现场试验确定施工参数
在进行大规模施工前,应根据实际现场场地情况,进行现场振冲试验,进而获得准确的施工参数。振冲试验的施工工艺流程如下:
振动下沉至孔底留振振动上拔分段留振(每隔50cm)成桩结束,关闭水泵以及振冲器,并移至下一根桩。
振冲法地基加固试验点间距按照正三角形布置。进行振冲试验的主要目的是检验和评价该施工工法在工程场地的适宜性,并进一步确定施工工艺参数。通过地基处理后的检测以及处理过程中的监测数据,确定其处理的效果,为将来大面积的进行施工提供了可靠的监测和检测手段。
2、施工前的准备工作
2.1施工场地的准备工作
首次要保证施工现场的机组用水;其次是保证电源容量必须满足所有机组的用量,三相电源380±20V,单相电源主要考虑夜间施工用电;最后,堆料场至各机组距离应最短,防止运料线路与施工作业线路互相干扰。应做到堆料符合设计要求,储料备足施工周转。
另外还要做到施工场地现场的平整应尽量满足施工机械的要求,清除地下障碍物,防止阻碍振冲器的正常工作。
2.2施工设备的准备
振冲法地基施工最主要的机具就是振冲器,它具有振动挤密所需要的最佳振动频率和射水成孔,冲水护壁使土体和填料处于饱和状态的供水功能等。其原理是利用一个偏心体的旋转产生一定频率和振幅的水平振动力进行振冲挤密的。
其他辅助机械有:吊机、水泵、运料设备、泥浆泵等等。
3、振冲器造孔制桩
振冲器造孔制桩步骤:定位启动造孔清孔护壁填料制桩制桩成型。
3.1定位起动
将振冲器对准桩位,先开水,后开电,检查水压、电压及振冲器的空载电流是否正常。
3.2造孔
使振冲器以1~2m/min的速度在地基土层中徐徐下沉,当负荷接近或超过电机的额定电流值时,必须减速下沉,或向上提升一定距离,使振冲器悬留5~10sec扩孔等高压水冲松土层,孔内泥浆溢出时再继续下沉。如造孔困难,可加大水压到1300kPa左右。开孔后应作好造孔深度、时间、电流值等方面记录。电流值的变化反映了上层的强度变化。振冲器距桩底标高30~50cm时,应减小水压到400kPa,并上提振冲器。
振冲器造孔的顺序与下列因素有关:
(1)如果使地基边缘效果好一些,可先打围护桩,然后再依次打工程桩;
(2)如果考虑施工时对邻近建筑物的影响,可先打靠近建筑物的一排,再依次向中心造孔;
(3)如果在抗剪强度低的吹填土中施工,可考虑跳打法;
(4)如果考虑要挤走一部分吹填土、可用一边推向另一边的打法。
无论施工顺序如何都应考虑尽量减少机械移动和挖排泥浆沟,特别要注意每制一根桩的全过程中,严禁停振冲器和关闭高压水。
3.3清孔护壁
当振冲器距桩底标高30~50cm时应留振10sec,水压在300~500kPa,然后以5~6m/min速度均匀上提振冲器至孔口,然后反插到原始振冲器位置,这样反复2~3次,使泥浆变稀准备填料。
3.4填料制桩
加填料制桩分两种:一种是振冲器不提出孔口面在孔口加料的方式,叫连续加料法;另一种是把振冲器提出孔口下料,叫间断下料法。间断下料法施工速度较快,但若控制不好易产生漏振,即使是采用大功率振动器每次加料高度不能超过6m。连续下料法制的桩体密实均匀。
填料制桩工艺:振冲器上提加料反插留振上提至孔口。
如果第一次填料反插到原位,而密实电流和留振时间达不到规定值,则上提振冲器1m加料1m,再反插振冲器。如果再达不到规定的密实电流和留振时间,则重复上述操作步骤,直至达到规定的密实电流和留振时间。自上而下每个深度都要达到规定的密实电流和留振时间。
需要注意:①每倒一次填料进行振密时都要作好记录,记录下振密深度、填料数、留振时间和电流量。②实际施工中提振冲器次数不宜过多,否则填料时再下振冲器困难,且易出现断桩漏振。③如果不是试验规定的振冲器参数,选择参数尤为重要。振冲器选定后,电机额定电流也就确定了,振冲器振动力大,电机后备功率则小,易造成实际电流过大超过额定电流,而损坏电机。振动力过小则遇到硬层不易穿透,而且影响加固范围,达不到加固目的。因此,振冲器振动力的参数一定要调合适。
参考文献
[1]王世威.吹填土浅基处理试验研究[D].同济大学2008
[9]牟宏彬,章奕峰,杨小宝,翁钢.振冲法在加固粉细砂地基中的应用[J].浙江建筑.2006(10)
关键词:隧道 二衬缺陷 原因分析 整治原则 整治处理 防治措施
中图分类号:U45 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)04(a)-0183-05
二衬混凝土在浇筑过程中常常受到人为因素、技术因素、混凝土干缩、徐变等因素的影响,在衬砌拱部和边墙与围岩接触面之间局部存在空洞、不密实、二衬厚度不足等现象,尤其是拱顶与围岩之间极易形成空隙。这种空隙常常会改变二次衬砌的整体受力结构,削弱其支护强度。根据新奥法理论,初期支护承载围岩70%左右的松散压力,二次衬砌仅是用作安全储备和满足净空尺寸等方面的需求。当围岩的收敛和下沉结束后进行二次衬砌的施工,在初期支护形成抗荷环,只要混凝土的强度达到设计及规范要求,那么就能保证隧道结构的安全。但目前国内的隧道施工现状,初期支护往往只是起到一个临时的封闭作用,确切的说是一个施工过程中的措施。当初期支护的水平收敛和拱顶下沉尚未完全稳定时,一般紧跟施做二次衬砌。所以二次衬砌的作用就不仅仅是安全储备,相反承载着较大的围岩松散压力。
在这种情况下,隧道是否存在二次衬砌厚度不足、衬砌背后有空洞、脱空或不密实等质量缺陷及病害,将直接影响隧道的安全性能。因为若有脱空、空洞等情况的存在,衬砌将无法在围岩和初期支护变形的第一时间起到主动限制变形的作用,只能在变形达到一定程度后被动支承,这样会给隧道安全造成巨大隐患。尤其是铁路隧道在目前高速动荷载作用下,安全隐患将更加突出。
鉴于此,隧道二衬质量缺陷及病害整治和预防就显得尤为重要。该文以此为出发点,根据实际隧道施工情况,分析、总结二次衬砌缺陷和病害产生的原因,对缺陷和病害提出综合整治原则及具体整治措施,并研究防治措施,以起到减少或消除隧道二衬缺陷的作用,尤其是杜绝或避免拱顶脱空情况的发生。
1 宜万铁路隧道工程概况
宜万铁路宜昌东至凉雾段设计时速160 km/h,为双线电气化铁路,全线共有隧道134座,总长276 km,其中由我单位负责施工的W6标段共有隧道5座,长11.9 km。隧道工程除明洞采用整体式衬砌外其余暗洞均采用复合式衬砌结构,拱墙初期支护与二次衬砌间设EVA类防水板(加无纺土工布),模筑衬砌环向施工缝采用遇水膨胀橡胶止水带,在二次衬砌背后环向采用直径50 mm的加劲型软式透水盲管,设置间距8~12 m设置;在洞内两侧水沟泄水孔标高处设贯通的内包两条纵向钢筋的Φ100加劲型软式透水管盲沟。隧道工程于2004年初开工,2010年12月22日开通运营。
2 缺陷检测情况
根据中国铁路总公司《关于开展铁路隧道、路基工程质量专项整治的通知》的要求,武汉铁路局于2013年5月至7月对宜万铁路宜昌东至凉雾段所有隧道衬砌结构进行了无损检测并现场调查,发现隧道不同程度的存在二次衬砌厚度不足、衬砌背后空洞或不密实、衬砌产生裂缝、钢架、钢筋间距分布不达设计要求等现象。
3 原因分析
3.1 衬砌背后有空洞、不密实产生的主要原因
(1)局部存在超挖现象,且形成较深的凹坑,在初期支护施工时也未将凹坑进行特殊处理,致使初支面不平顺,防水板挂设后形成一个空腔,因防水板松弛度所限,在混凝土浇筑后形成空洞。
(2)防水板挂设张弛度不适。防水板如果挂设太紧,会造成防水板与初支面之间留下空隙或因混凝土压力太大撑坏防水板;防水板如果挂设太松,在混凝土浇筑过程中会因受挤压形成褶皱,在褶皱之间留下空隙。
(3)混凝土在浇筑过程中振捣不密实,内部存在气孔、空洞等,上部混凝土浇筑完成后在自重作用下下沉,在拱部形成空洞。
(4)拱部混凝土浇筑时,由于泵送压力或浇筑方式等问题,致使拱顶位置浇筑不到位,留下空洞。
(5)端头模板拼接不严实,混凝土浇筑完成后在凝固过程中接缝处出现漏浆、跑浆,使拱部混凝土下落,形成空洞。
(6)混凝土和易性差,出现离析现象,加之振捣不到位,浇筑后的混凝土极易出现不密实的情况;浇筑拱部混凝土时,混凝土塌落度过小,泵送入模的混凝土流动性差,加之振捣不到位,局部将出现混凝土未浇筑到位而留下空洞。
(7)浇筑二衬混凝土时,提前停止混凝土泵送浇筑,且没有进行充分振捣,造成二衬混凝土没有与初期支护密切结合,而在拱部形成空洞。
(8)拆管过早,混凝土掉落形成漏斗。在混凝土浇筑后,现场施工人员急于拆下混凝土输送管,在拆管时,未形成自稳能力的混凝土随输送管掉落下来,形成漏斗,造成衬砌拱部脱空。
(9)衬砌台车底座支撑不牢固,在混凝土浇筑过程中或浇筑后变形下沉,导致衬砌拱部脱空或不密实。在现场施工过程中,台车多采用方木支垫行车轨道,由于衬砌台车附近较潮湿,方木容易腐烂,在混凝土浇筑后方木被压碎引起台车下沉。另外,混凝土浇筑时模板应采用刚性支撑,绝不可用液压杆支撑模板,使用液压杆支撑时由于压力过大可能会使杆件受压收缩,使模板内收或下沉,造成拱部空洞。
(10)拱架背后喷射混凝土不密实,留有空洞,混凝土浇筑后在凝固过程中初喷混凝土受挤压破坏,混凝土进入空洞内,造成拱部混凝土下落而形成空洞。
3.2 二衬厚度不足产生的主要原因
(1)在隧道开挖过程中局部存在欠挖情况。
(2)在复杂地形及较差地质条件下施工隧道,未加强监控量测工作或监控量测工作做得不到位,导致未及时调整预留变形量,造成预留变形量不足,初期支护侵入二次衬砌界限内。
(3)由于初期支护施工后,二次衬砌施工的间隔时间较长,初期支护和围岩的变形较大,从而引起二衬厚度不足。
(4)由于诸多原因引起拱部混凝土与围岩不密贴,留有空隙,导致浇筑的拱部混凝土厚度不足。
3.3 二衬混凝土产生裂缝的主要原因
(1)地基不均匀沉降引起的裂缝。
(2)裂缝出现与部分二衬厚度不足、厚度分布不均有关。
(3)裂缝出现与混凝土质量、混凝土强度、混凝土养护等施工工艺有关。
(4)二衬施工时初期支护的水平收敛和拱顶下沉尚未处于稳定状态。
3.4 钢架、钢筋间距分布达不到设计要求产生的主要原因
(1)在初期支护钢架和二衬钢筋施工过程中,未严格按照设计要求的间距布设钢架和钢筋。
(2)在钢架和钢筋施工过程中,水平位置和垂直度控制较差,间距分布不均匀,局部出现间距分布达不到设计要求。
(3)在复杂地质条件下,安装的钢架和布设的二衬钢筋,由于纵向连接钢筋未焊接牢固,在初支发生较大变形过程中,钢架局部发生了偏移,二衬钢筋在浇捣过程发生了移位,使得钢架和二衬钢筋间距分布达不到设计要求。
4 缺陷及病害等级评定标准
根据相关规范、标准和地质雷达、超声检测及现场调查结果,对照各项评定标准(详见表1、表2、表3),将衬砌缺陷及病害进行量化,确定衬砌缺陷及病害等级(轻微C、较严重B、严重A1、极严重AA),为隧道衬砌缺陷及病害整治提供依据。
5 整治原则
(1)验证并修正检测报告
会同运营公务部门、检测单位等,对检测报告中缺陷段落通过目视、敲击听空音、钻孔等方法进行检查,确认衬砌背后空洞、不密实、二衬厚度不足等缺陷范围,必要时通过取芯、破检、摄影、摄像等方法进行验证;隧道敲击检查要做到不留死角,对不便施作的电化区段吊臂、槽道等检测盲区以及软弱围岩段落要强化敲击检查;二衬渗漏水严重地段还要对水压力进行测试。补充混凝土强度检测,采用回弹等无损检测方法进行,必要时采用钻孔取芯检测;验证后对检测资料进行修正、补充和完善,并对衬砌缺陷进行重新分级,确保检测、检查资料符合现场实际,并据验证后的资料进行整治,考虑到营业线时限问题,整治时按照先难后易、先严重缺陷后轻微缺陷、先拱部后边墙的整治程序进行。
(2)根据营业线有时限要求的实际情况和专家会审意见:对缺陷等级为A级(A1和AA)和有开裂、掉块的B级地段及时整治,其它B级及C级地段加强监测,根据变化情况采取相应措施。
6 整治措施
(1)拱部二衬表面起皮剥落地段的处理措施
对拱部二衬表面起皮剥落的(如施工缝处修补的),通过凿、磨、刮等方法进行清除,以免在列车的长期振动下脱落下掉,危及行车安全。
(2)二衬厚度不足、衬砌背后空洞或不密实地段的处理措施
按照缺陷等级采用监测、锚杆、钢带、回填注浆等措施针对性的进行处理,考虑到二次破坏带来的弊病,尽量减少拆换。具体处理措施如下:
①衬砌监测
对二衬厚度不足缺陷等级为B级(二衬衬砌有效厚度为设计厚度75%以上的;或二次衬砌有效厚度在设计厚度75%~60%之间,连续长度小于5m的),且衬砌表面无裂纹、无渗漏水、衬砌背后无空洞、不密实等叠加缺陷的,采用标识、标记,按照长期观测+监测进行处理。
②回填注浆
对二次衬砌厚度不足缺陷等级为B级(二衬衬砌有效厚度为设计厚度75%以上的;或二次衬砌有效厚度在设计厚度75%~60%之间,连续长度小于5 m的),衬砌表面无裂纹、无渗漏水,但衬砌背后存在空洞、不密实地段,采用回填注浆措施处理,注浆采用纯水泥浆和水泥砂浆。
注浆管采用直径为42 mm的马牙扣形钢花管,钢花管顶端距离空腔顶面不大于2 cm,注浆管在空洞位置每1.5 m设置一个钻孔,每处不少于3个。注浆压力0.1~0.5 MPa,水灰比(重量比)0.6∶1~1∶1,灰砂比1∶1~1∶2.5。
③锚杆加固
当二次衬砌有效厚度在设计厚度75%~60%之间,连续长度大于5 m,但衬砌表面无裂纹、无渗漏水、衬砌背后无空洞等叠加缺陷地段或衬砌表面有开裂、错动、压溃,且裂损病害等级达B级地段,采用R25N自进式中空注浆锚杆对衬砌背后围岩进行注浆,提高衬砌背后围岩的承载能力,从而减轻衬砌背后围岩对二次衬砌的地层压力,有裂纹的应先进行裂纹嵌补。
锚杆的长度及布置间距根据围岩级别及单双线确定。单线隧道:Ⅱ~Ⅲ级围岩时,L=2.5 m,布置间距1.5 m(环向)×1.2 m(纵向);Ⅳ~Ⅴ级围岩时,L=3.5 m,布置间距1.2(环向)×1.2 m(纵向)。双线隧道:Ⅱ~Ⅲ级围岩时,L=3.5 m,布置间距1.5 m(环向)×1.2 m(纵向);Ⅳ~Ⅴ级围岩时,L=4.5 m,布置间距1.2(环向)×1.2 m(纵向)。加固范围应为缺陷或裂损部位并向四周延伸不少于1.5m。
④锚杆+钢带加固
当二次衬砌有效厚度小于设计厚度的60%但不小于15 cm,连续长度小于5 m的,且二次衬砌混凝土强度达到设计要求,外观完好,无开裂、掉块等叠加病害地段,或衬砌表面有开裂、错动、压溃,且裂损病害等级达A1级地段,采用锚杆+钢带进行锚固。
钢带采用W270钢带,钢带纵向间距1.0 m,钢带通过锚杆外露端部的垫板进行固定;锚杆采用R25N自进式中空注浆锚杆,布置间距:1.2 m(环向)×1.0 m(纵向)。锚杆长度根据单双线确定,单线隧道:Ⅱ~Ⅲ级围岩时,L=3.0 m;Ⅳ~Ⅴ级围岩时,L=4.0 m;双线隧道:Ⅱ~Ⅲ级围岩时,L=4.0 m;Ⅳ~Ⅴ级围岩时,L=5.0 m。加固范围为缺陷或裂损部位并向四周延伸不少于1.5 m。
⑤预应力锚杆+钢带加固
当二次衬砌有效厚度小于设计厚度的60%但不小于10 cm,连续长度小于5 m的,且二次衬砌混凝土强度达到设计要求,外观完好,无开裂、掉块等叠加病害地段,或衬砌表面有开裂、错动、压溃,且裂损病害等级达AA级地段,采用预应力锚杆+钢带进行锚固。
纵向钢带采用W270钢带,环向钢带采用250平钢带,钢带环向、纵向间距均为1.0 m,钢带通过锚杆外露端部的垫板进行固定。拱顶40度范围内采用R25N自进式中空注浆锚杆,两侧拱腰采用R25N预应力锚杆和R25N自进式中空注浆锚杆交错布置,布置间距:1.0 m(环向)×1.0 m(纵向),预应力锚杆施加预应力T=60 KN。锚杆长度根据单双线确定,单线隧道:预应力锚杆L=6.0 m,自进式锚杆L=4.0 m;双线隧道:预应力锚杆L=8.0 m,自进式锚杆L=5.0 m。加固范围为缺陷或裂损部位并向四周延伸不少于1.5 m。
⑥凿除、植筋、钢筋混凝土嵌补+锚杆+钢带加固
当二次衬砌有效厚度小于设计厚度的60%,连续长度小于5m地段,经现场验证存在开裂、掉块确实需要凿除重做地段,采用凿除、植筋、钢筋混凝土嵌补+锚杆+钢带加固。
凿除混凝土时,缺口应内宽外窄,形成倒梯形。切口表面应粗糙,但结构应致密,不得留有松散、气泡、裂隙等结构,然后采用钢丝刷清理后用水冲洗,并在施工期间保持壁面洁净。在空洞四周二次衬砌中部环、纵向植入Ф16钢筋,环、纵向间距20 cm,植入深度按30 cm、50 cm交替布置。植筋采用A级锚固剂锚固。浇筑回灌混凝土前,严格按要求做好隧道的防排水系统,对损坏的防水板进行重新修复、焊接,确保防水板与初期支护密贴。浇灌混凝土时通过预留灌料孔灌入C30微膨胀混凝土,并采用插入式振捣器捣固。封口处预埋一根R25N注浆管,待两天后对孔洞部分进行压力注浆。混凝土强度达到C30后拆除防护模板,并对表面打磨处理。
隧道空洞、开裂掉块、采用凿除、植筋、钢筋混凝土嵌补后,需要采用锚杆+钢带进行加固。纵向钢带采用W270钢带,环向钢带采用250平钢带,钢带环向、纵向间距均为0.6 m,钢带通过锚杆外露端部的垫板进行固定。锚杆采用R25N自进式中空注浆锚杆,锚杆长5 m,间距环向×纵向=60 cm×60 cm。加固范围为缺陷或裂损部位并向四周延伸不少于1.5 m。
上述加固所使用的W270钢带:宽270 mm,高25mm,厚5 mm,孔径27 mm,250平钢带宽250 mm,厚5 mm,均为镀锌钢带。钢带通过锚杆外露端部的垫板进行固定,锚垫板采用150 mm(边长)×150 mm(边长)×8 mm(厚度),施工完成后,对锚杆头、垫板、螺栓等外露部分采用环氧富锌防锈漆。锚杆抗拔力不小于50 KN,现场应采用拉拔计对锚杆抗拔力进行抽检,每个施工段抽检率不小于5%,且不少于3根。钢带布置区域有渗漏水的,应先进行整治,确保钢带区域不渗水。
(3)对钢架、钢筋分布间距过大地段的处理措施
①仔细查阅、核对原施工日志、施工小结等竣工资料,确认该段是否存在围岩变更或变更漏报等情况,确保缺陷资料符合现场实际。
②对于原设计为钢筋混凝土衬砌,实测二衬钢筋间距大于35 cm或钢架间距大于设计间距10 cm且连续长度大于5 m段落,采用R25N自进式中空注浆锚杆对衬砌背后围岩进行注浆加固,提高衬砌背后围岩的承载能力。锚杆布置间距:1.2 m(环向)×1.0 m(纵向)。锚杆长度根据单双线确定,单线隧道:Ⅱ~Ⅲ级围岩时,L=3.0 m;Ⅳ~Ⅴ级围岩时,L=4.0 m;双线隧道:Ⅱ~Ⅲ级围岩时,L=4.0 m;Ⅳ~Ⅴ级围岩时,L=5.0 m。加固范围为缺陷或裂损部位并向四周延伸不少于1.5 m。
7 监测方案
观测对象:对所有缺陷段及缺陷整治段均应进行长期观测。观测内容:衬砌裂纹、掉块、变形、渗漏水等病害发生与发展。
监测对象:对二次衬砌厚度不足缺陷等级为B级且衬砌表面无裂纹、无渗漏水、衬砌背后无空洞、不密实等叠加缺陷的,采用长期观测+监测措施。监测内容:衬砌位移的变化,监测断面间距按10 m考虑,不足10 m处布设一处,监测点布置于拱顶、两侧拱腰,不少于3处,监测的同时,还应观测衬砌表面是否有裂纹、掉块、变形、渗漏水等病害发生与发展。
长期监测、观测频率,一般为1次/月,有病害发生与发展的,应加大频率。每次观测、监测的成果应予以记录与保存,同时应定期评估观测数据,评价结构安全性,根据评价结果调整观测频率及处理措施。
8 整治处理效果评价
宜万铁路W6标段沙坪隧道和红瓦屋隧道共有9处A级缺陷,其中红瓦屋隧道5处,处理措施均为回填注浆;沙坪隧道4处,其中1处锚杆加固,2处锚杆+钢带加固,1处凿除、植筋、钢筋混凝土嵌补+锚杆+钢带加固。以上两个隧道的缺陷及病害整治处理于2013年11月9日开始,11月25日完成。
通过加固处理后二衬变形得到控制,采用R25N自进式中空注浆锚杆对衬砌背后围岩进行注浆,有效地提高了衬砌背后围岩的承载能力。注浆回填、锚杆钢带加固使得二衬形成整体,外观平顺,未侵入建筑界限。施工结束后连续观测了4个多月,发现隧道二衬全部正常,至今未发现新的病害,说明隧道已处于稳定状态,缺陷和病害已得到成功解决,原本大幅限速地段的列车也早已恢复了正常速度的通行。图5~8是加固处理后的效果展示。
9 防治措施
9.1 严格控制超欠挖和规范防水板挂设
(1)防水板挂设前应先对初期支护喷射混凝土进行检测,欠挖部位应先加以凿除,对喷射混凝土表面凹凸显著部位应分层喷射找平。外露的锚杆头及钢筋网头应齐根切除,并用水泥砂浆抹平,使混凝土表面平顺。
(2)防水板挂设完成后用手托起防水板看其是否能与初支密贴,且没有太多余量,一般防水板长度为初支面长度的1.2~1.5倍。防水板挂设时焊接点数量和间距要满足设计要求,保证拱部防水板挂设稳固,防止防水板因挂设不稳在混凝土浇筑过程中掉落后压入两侧混凝土,造成拱部空洞。
9.2 加强混凝土浇筑过程的控制
(1)在浇筑拱部时适当调整混凝土的水灰比或采用适量的膨胀混凝土,减小混凝土的干缩徐变,同时严格控制混凝土的搅拌时间和外加剂的参入量,提高混凝土的和易性和流动性。浇筑过程中振捣密实,尽量排除在混凝土浇筑时被挤压到拱部的空气。
(2)在拱部混凝土浇筑时,将泵送管深入模板外接近拱顶的部位,使拱部混凝土由上向下浇筑。混凝土泵送管选择在台车标高较高的一端入模。混凝土浇筑到拱部时设置观察孔,安排技术员或质检员值班观察浇筑情况,确保拱部混凝土填筑饱满。
(3)拱部堵头板安装时注意接缝密贴,可采用双面胶等措施,保证混凝土浇筑后不漏浆,不跑浆。
(4)混凝土浇筑时,安排专人现场值班。值班人员要恪尽职守、认真负责、经验丰富。混凝土浇筑完成后要求施工人员不要急于拆下输送管,须待混凝土有一定自稳能力后再拆,在拆下同时,迅速关闭窗口,以免混凝土掉落。
9.3 衬砌台车支撑稳固,并定期检修
做好二衬台车附近的文明施工,防止支垫方木长期被水浸泡。现场管理人员要定期检查方木受压能力,防止混凝土浇筑后被压碎引起台车下沉。衬砌台车在使用过程中要定期检查、维护,防止台车屈服变形。
9.4 其余应注意的事项
(1)二衬防水板挂设施工前要先检查初期支护背后是否存在空洞或喷砼不密实的情况,若发现有空洞或不密实等情况存在应安排注浆充实。
(2)初期支护钢架安装过程中要严格控制钢架间距和垂直度等,认真检查钢架纵向连接钢筋焊接是否可靠,纵向连接钢筋的间距是否满足设计及规范要求,钢架是否与锚杆、锁脚锚管等可靠焊接牢固。
(3)二衬钢筋施工时,首先对钢筋位置按照设计要求的间距进行定位,然后严格按确定位置将钢筋焊接或绑扎牢固,并合理预留钢筋保护层厚度。在衬砌台车就位前对二衬钢筋进行认真的检查,对钢筋间距、焊接质量、绑扎质量不符合要求的必须进行调整或返工处理。
(4)二衬混凝土施工完成一定里程后(以300~500 m为宜),可采用地质雷达等无损检测设备检查混凝土背后脱空情况,并根据检测报告对空洞进行注浆处理。
(5)加强对初期支护拱顶下沉和水平收敛的监测,为二次衬砌施作提供最佳时机,二次衬砌施作时初期支护的水平收敛和拱顶下沉要基本处于稳定状态。
10 结语
通过对隧道二次衬砌缺陷产生原因分析,施工工艺与施工管理对隧道初期支护及二衬缺陷起决定性作用。二衬背后脱空和局部二衬厚度不足是目前隧道施工普遍存在的质量问题,其严重影响了隧道的二衬混凝土受力性能,造成了安全、质量隐患。开挖断面时严禁欠挖,严格控制超挖量,浇筑二衬混凝土时按照设计与规范要求预留注浆孔和注浆管,待二衬混凝土施工完成一定里程后(以300~500 m为宜),采用无损检测检查混凝土背后脱空情况,并根据检测报告对空洞进行注浆处理。
参考文献
[1] JTGD70-2004隧道设计规范[S].北京:人民交通出版社,2004.
[2] JTGF60-2009隧道施工技术规范[S].北京:人民交通出版社,2009.
关键词:高层住宅;施工过程;危险源;识别;危害;整治
Abstract: The combination of high-rise residential construction practices, with reference to the relevant principles of the "significant risk to the source of identification" (GB18218-2000), a major hazard in the high-rise residential construction process to identify hazards and remediation measures.
Key Words: high-rise residential; construction process; sources of danger; recognition; hazards; remediation
中图分类号: TU97文献标识码:A文章编号:
根据国务院《建设工程安全生产管理条例》(国务院令[2003]第393号)相关规定、参照《重大危险源辨识》(GB18218―2000)的有关原理,对高层住宅施工过程中重大危险源的识别与监控,是加强施工安全生产管理,预防重大事故发生的基础性的工作。
建筑施工重大危险源控制的目的,不仅是预防建筑工地重大事故的发生,而且要做到一旦发生事故,能将事故危害限制到最低程度。一般来说,重大危险源总是涉及易燃、易爆或有毒性的危险物质,并且在一定范围内使用、生产、加工或储存超过了临界数量的这些物质。
高层住宅施工是建筑施工中的一种常见形式,现结合工程实践,概述高层住宅施工过程中危险性较大的几个分部分项工程及施工现场易发生重大事故的部位、环节和预防监控措施。
1大型脚手架
1.1高层住宅施工过程中常用的大型脚手架
1)搭设高度在20m以上的组装式脚手架。
2)搭设高度<20m的悬挑脚手架。
3)高度在6.5m以上、均布荷载>3kN/m2的满堂脚手架。
4)附着式整体提升脚手架。
1.2脚手架易发生重大事故的部位、环节和预防监控措施
1.2.1因地基沉降引起的脚手架局部变形
在双排架横向截面上架设八字戗或剪刀撑,隔一排立杆架设一组,直至变形区外排。八字戗或剪刀撑下脚必须设在坚实、可靠的地基上。
1.2.2脚手架的悬挑钢梁挠度变形超过规定值
应对悬挑钢梁后锚固点进行加固,钢梁上面用钢支撑加U形托旋紧后顶住屋顶。预埋钢筋环与钢梁之间有空隙,须用马楔备紧。吊挂钢梁外端的钢丝绳逐根检查,全部紧固,保证均匀受力。
1.2.3脚手架拆卸时拉接体系局部产生破坏
要立即按原脚手架搭设方案中制定的拆卸、拉接方法将其恢复,并对已经产生变形的部位及杆件进行纠正。
如纠正脚手架向外张的变形,先按每个开间设一个5t倒链,与结构绷紧,松开刚性拉接点,各点同时向内收紧倒链,至变形被纠正,做好刚性拉接,并将各卸荷点钢丝绳收紧,使其受力均匀,最后放开倒链。
1.3附着升降脚手架出现意外情况
工地应先采取如下应急措施:
1)沿升降式脚手架范围设隔离区。
2)在结构外墙柱、窗口等处用插口架搭设方法迅速加固升降式脚手架。
3)立即通知附着升降式脚手架出租单位技术负责人到现场,提出解决方案。
2土方工程
2.1高层住宅施工过程中常用的土方工程
1)挖掘深度超过1.5m的沟槽。
2)深度超过5m的基坑。
2.2土方工程易发生重大事故的部位、环节和预防监控措施
1)悬臂式支护结构过大,内倾变位。可采用坡顶卸载,桩后适当挖土或人工降水、坑内桩前堆筑砂石袋或增设撑、锚结构等方法处理。
为了减少桩后的地面荷载,基坑周边应严禁搭设施工临时用房,不得堆放建筑材料和弃土,不得停放大型施工机具和车辆。
施工机具不得反向挖土,不得向基坑周边倾倒生活及生产用水。
坑周边地面须进行防水处理。
2)有内撑或锚杆支护的桩墙发生较大的内凸变位。要在坡顶或桩墙后卸载,坑内停止挖土作业,适当增加内撑或锚杆,桩前堆筑砂石袋,严防锚杆失效或拔出。
3)基坑发生整体或局部土体滑塌失稳。应在有可能条件下降低土中水位和进行坡顶卸载,加强未滑塌区段的监测和保护,严防事故继续扩大。
4)未设止水幕墙或止水墙漏水、流土,坑内降水开挖造成坑周边地面或路面下陷和周边建筑物倾斜、地下管线断裂等。
应立刻停止坑内降水和施工开挖,迅速用堵漏材料处理止水墙的渗漏,坑外新设置若干口回灌井,高水位回灌,抢救断裂或渗漏管线,或重新设置止水墙,对已倾斜建筑物进行纠倾扶正和加固,防止其继续恶化。
同时要加强对坑周地面和建筑物的观测,以便继续采取有针对性的处理。坑外也可设回灌井、观察井,保护相邻建筑物。
5)发生流砂、流土,坑周地面开裂塌陷。立即停止挖土,采取补桩、桩间加挡土板,利用桩后土体已形成的拱状断面,用水泥砂浆抹面(或挂铁丝网),有条件时可配合桩顶卸载、降水等措施。
6)设计安全储备不足,桩入土深度不够,发生桩墙内倾或踢脚失稳。应停止基坑开挖,在已开挖而尚未发生踢脚失稳段,在坑底桩前堆筑砂石袋或土料反压,同时对桩顶适当卸载,再根据失稳原因进行被动区土体加固(采用注浆、旋喷桩等),也可在原挡土桩内侧补打短桩。
7)基坑内外水位差较大,桩墙未进入不透水层或嵌固深度不足,坑内降水引起土体失稳。
停止基坑开挖、降水,必要时进行灌水反压或堆料反压。
管涌、流砂停止后,应通过桩后压浆、补桩、堵漏、被动区土体加固等措施加固处理。
8)基坑开挖后超固结土层反弹,或地下水浮力作用使基础底板上凸、开裂,甚至使整个箱基础上浮,工程桩随底板上拔而断裂以及柱子标高发生错位。
在基坑内或周边进行深层降水时,由于土体失水固结,桩周产生负摩擦下拉力,迫使桩下沉,同时降低底板下的水浮力,并将抽出的地下水回灌箱基内,对箱基底反压使其回落,首层地面以上主体结构要继续施工加载,待建筑物全部稳定后再从箱基内抽水,处理开裂的底板后方可停止基坑降水。
9)在有较高地下水的场地,采用喷锚、土钉墙等护坡加固措施不力,基坑开挖后加固边坡大量滑塌破坏。
停止基坑开挖,有条件时应进行坑外降水。
无条件坑外降水时,应重新设计、施工支护结构(包括止水墙),然后方可进行基坑开挖施工。
10)因基坑土方超挖引起支护结构破坏。暂时停止施工,回填土或在桩前堆载,保持支护结构稳定,再根据实际情况,采取有效措施处理。
3起重机械
3.1高层住宅施工过程中常用的塔式起重机
在施工现场使用的,符合国家标准的自购或者租用的塔式起重机、物料提升机、人货两用施工电梯。
3.2塔式起重机易发生重大事故的部位、环节和预防监控措施
3.2.1塔吊出轨与基础下沉、倾斜
1)应立即停止作业,并将回转机构锁住,限制其转动。
2)根据情况设置地锚,控制塔吊的倾斜。
3)用两个100t千斤顶在行走部分将塔吊顶起(两个千斤顶要同步),如是出轨,则接一根临时钢轨将千斤落下,使出轨部分行走机构落在临时道上开至安全地带。如是一侧基础下沉,将下沉部位基础填实,调整至符合规定的轨道高度落下千斤顶。
3.2.2塔吊平衡臂、起重臂折臂
1)塔吊不能做任何动作。
2)按照抢险方案,根据情况采用焊接等手段,将塔吊结构加固,或用连接方法将塔吊结构与其它物体联接,防止塔吊倾翻和在拆除过程中发生意外。
3)用2~3台适量吨位起重机,一台锁起重臂,一台锁平衡臂。其中一台在拆臂时起平衡力矩作用,防止因力的突然变化而造成倾翻。
4)按抢险方案规定的顺序,将起重臂或平衡臂连接件中变形的连接件取下,用气焊割开,用起重机将臂杆取下。
5)按正常的拆塔程序将塔吊拆除,遇变形结构用汽焊割开。
3.3塔吊倾翻
1)采取焊接、连接方法,在不破坏失稳受力情况下增加平衡力矩,控制险情发展。
2)选用适量吨位起重机按照抢险方案将塔吊拆除,变形部件用气焊割开或调整。
3.4锚固系统险情
1)将塔式平衡臂对应到建筑物,转臂过程要平稳并锁住。
2)将塔吊锚固系统加固。
3)如需更换锚固系统部件,先将塔机降至规定高度后,再行更换部件。
3.5塔身结构变形
1)将塔式平衡臂对应到变形部位,转臂过程要平稳并锁住。
2)根据情况采用焊接等手段,将塔吊结构变形或断裂、开焊部位加固。
3)落塔更换损坏结构。
4装饰工程
高层住宅施工过程中的装饰工程是指:建设工程装饰装修阶段的施工生产过程。
装饰工程易发生重大事故的部位、环节和预防监控措施
4.1易燃易爆物品的消防安全控制措施
装修期间施工单位应根据工程的具体情况制定消防保卫方案,建立健全各项消防安全制度和安全施工的各种操作规程。
1)装修期间施工单位不得在工程内存放油漆、稀料等易燃易爆物品。
2)施工单位不得在工程内设置调料间,不得在工程内进行油漆的调配。
3)施工单位不得在工程内设置仓库存放任何其他的易燃易爆材料。
4)装修期间工程内严禁吸烟,使用各种明火作业应得到消防保卫部门的批准。
5)装修期间要配备充足材消防器材。
4.2临时线路的消防安全控制措施
由于在装修期间需用大量的线路照明,在工程内架设了大量的低压线路,所以低压线路的铺设要严格按照操作规程施工,由正式的电工安装临时用电线路和临时用电灯泡,其他任何施工人员不得随意在线路上私拉乱接照明灯泡,临时用电的闸箱非正式电工不得随意拆改箱内的线路。
临时线路的架设高度应符合要求。
装修期间各工种的机械设备的线路不得有破损,线路的接头应符合要求,不得使用损坏的插头。
施工期间电工操作人员要每天对线路和闸箱进行巡视、检查。
4.3氧气瓶、乙炔瓶消防安全控制措施
1)装修期间工程内不准任何单位在工程存放氧气瓶、乙炔瓶。
2)氧气瓶、乙炔瓶的施工作业时要与明火点保持10m的距离。氧气瓶与乙炔瓶的距离应保持在5m以上。
参考文献
[1]重大危险源辨识GB18218-2000
[2]建设工程施工重大危险源辨识与监控技术规程DBJ1391-2007.北京:中国建筑工业出版社,2007
[2]中华人民共和国安全生产法(主席令第70号)
[3]建设工程安全生产管理条例(国务院令[2003]第393号)
[4]南京市建筑工程重大危险源安全监控管理暂行办法(宁建工字[2006]107号)
关键词:铁路线路;病害原因;预防方法;黄土湿陷;路基下沉
中图分类号:F530.3 文献标识码:A 文章编号:
铁路线路设备由于列车的荷载作用和自然外界因素影响,轨道几何尺寸、路基形态不断发生变化。伴随着铁路跨越式发展战略的不断深化,重载列车的开行,在快速扩充运输能力的同时,也缩短了线路设备的维修周期。铁路轨道结构主要以线路爬行、钢轨及接头联接零件病害和曲线病害较为常见;路基病害则主要发生在湿陷性黄土路基地段。为了能够预防这些病害的发生和发展,需要分析病害的成因,合理进行整治,以延长设备的使用寿命,保持线路设备完整和质量均衡。确保列车以规定速度安全、平稳和不间断地运行。
一、线路爬行病害
1、线路爬行的原因
造成线路爬行的原因很多,其中主要有:钢轨在动荷载下的挠曲;列车运行的纵向力;钢轨温度变化;车轮在接头处撞击钢轨;列车制动等。当线路上防爬设备不足,扣件的扣压力及道床纵向阻力不够时就会发生线路爬行。一般认为钢轨挠曲是线路爬行的主要原因,而其他的因素则是促成或加剧了线路的爬行。
2、预防线路爬行的方法
(1)防止线路爬行的措施主要是加强轨枕与道床间的纵向阻力。方法是保持道床的标准断面,轨枕下有足够的道碴厚度,轨枕盒内道碴饱满,堆高轨枕两端碴肩,并加强捣固。调整好线路大平,保持线路平顺,夯实道床。此外对脏污板结严重的道床进行清筛,防止因翻浆冒泥和线路爬底,降低线路纵向阻力。
(2)保持扣件的应有扣压力。为了增加钢轨与夹板之间,钢轨与垫板之间、垫板与轨枕之间的阻力,应及时拧紧螺栓,拧紧扣件。对于失效的扣件应及时更换和整修。
(3)及时整治接头病害。有病害的接头会加剧列车对钢轨的冲击力,加大钢轨爬行。对马鞍型磨耗接头、低接头、破损的钢轨头部都要及时进行整治。对于连续的大轨缝和成段轨缝不均的地段要进行整治。
二、钢轨接头病害
1、钢轨及联结零件病害的原因
(1)由于轧钢质量不好,出厂时钢轨内就存在伤损。
(2)无缝线路插入短轨地段,接头养护不良,加重车轮冲击。
(3)在车轮冲击力作用下,接头顶面受到很大的压力,产生塑性变形。
(4)捣固不良和线路爬行。
(5)客货列车速度不同,造成小半径曲线地段钢轨磨损。
(6)线路上铺设的钢轨,轨底坡不合,钢轨顶面容易发生磨损。
(7)换轨时预留轨缝过大或接头错牙,形成先天性的轨面不平顺。
(8)轨枕间距不均或垫板歪斜窜动,钢轨受力不均,造成破裂或折断。
2、预防钢轨及接头连接零件病害的方法
一是加强钢轨和接头夹板的养护工作
(1)加强钢轨的检查,及时更换重伤钢轨或夹板;
(2)及时矫直硬弯钢轨;
(3)非提速地段及时焊补轨面擦伤;
(4)经常注意拧紧扣件,整修防爬设备,锁定钢轨,防止爬行,不使轨缝拉大。
二是加强接头养护
(1)加强接头捣固,保持道床饱满,并加以夯实。
(2)经常上紧夹板螺栓,保持接头紧固。
(3)及时清筛接头范围内的不洁道碴,避免道床板结失去弹性,或引起翻浆冒泥,造成轨面不平顺。
(4)及时消灭接头高低、左右错牙。
(5)用加强型夹板整治低接头。
(6)及时调整大轨缝。
三是及时整修轨底坡,使之符合规定的标准。
三、曲线钢轨病害
1、曲线地段钢轨磨耗的原因
(1)钢轨的位置不正确。钢轨在空间上位置不正确是造成钢轨磨耗的主要原因。
(2)养护不良造成钢轨磨耗。
①曲线不圆顺、方向不良,使列车通过时产生摇晃,加速钢轨磨耗。
②轨距超限,使车轮与钢轨的内接情况不好,增加行车阻力与摇晃,加速钢轨磨耗。
③缓和曲线超高的递减距离不够,引起列车在缓和曲线运行时发生震动、摇晃和冲击,加速钢轨磨耗。
④小半径曲线地段,客货列车车速不同,曲线过超高或欠超高造成钢轨磨耗。
(3)钢轨材质不好,耐磨性差。
2、预防曲线病害的方法
(1)保持正矢不超限,定期调查曲线正矢,细心计算,全面拨正。特别是要保持曲线头尾的圆顺。对于曲线“鹅头”、“支嘴”等病害及时整治。
(2)做好缓和曲线超高顺坡和正矢的递减,顺坡和递减时应等量进行,不应忽大忽小,缓和曲线头尾可适当增减3mm 的超高。
(3)合理设置曲线的超高。
(4)加强养护,经常保持曲线状态良好,保持方向顺、轨面平、轨距水平不超限是减少列车的摇晃,减少车轮冲击力的有效措施之一。
(5)调整轨底坡,使钢轨踏面坡度符号车轮踏面。使车辆的重心落在钢轨中心线上,减少钢轨磨耗。
(6)定期对钢轨涂油,钢轨作用边侧面涂油会延长曲线地段钢轨使用寿命。
四、黄土路基病害
1、黄土路基病害的原因
黄土路基病害在行车速度不太高,行车密度不太大,列车轴重较低时显得并不十分突出。但随着列车朝高速、重载方向发展时,黄土铁路路基地段,因在列车荷载作用下,受到降雨影响的路基基床,尤其是基床表层部分,所产生的病害所造成的不利影响非常突出。为了提高湿陷性黄土铁路路基的工作性能,增强其抗变形能力,增加基床表层土体稳定性,对黄土路基基床进行改良和病害整治是十分有必要的。
2、湿陷性黄土路基防治的基本方法
(1)由于黄土的湿陷性,使得路基产生不均匀沉降,路基本体结构断面遭到了破坏。针对出现的现象,要对路基进行处理,必须分两步进行。首先应找到造成黄土路基湿陷的水源,并截断水源;其次必须对已经湿陷的路基进行加固。采用经济、可靠的加固手段,减缓黄土路基的湿陷变形,承载力满足上部结构荷重的要求。
(2)由于路基延长较长,工程地质条件复杂,而且机具、材料等条件也会因地区不同而有较大差异。因此,对每一区段铁路路基条件都要进行认真分析,从路基条件、处理要求(包括处理达到的各项指标、处理范围)、工程费用、材料、机具等诸多方面进行考虑,以确定合适的路基处理方案。铁路的路基处理不同于其它建筑物地基的处理, 湿陷性黄土路基处理主要是全部或部分消除土体的湿陷性。
五、结语
铁路线路及路基由于列车荷载作用和外界自然环境的影响,其技术状态不断地发生着变化,通过对线路几何尺寸、钢轨及连接零件以及路基病害的综合整治和预防,可适当延长工务设备使用的寿命,减少养修成本的投入,同时确保铁路运输安全畅通。
参考文献:
[1]孙国瑛,沈善良等.铁路工务〔M〕,西南交通大学出版社,1998
关键词:高压旋喷桩;基础加固;承载力
中图分类号: U448.14文献标识码: A 文章编号:
1.引言
当前,在公路桥梁中,由于下游挖砂的影响,造成了河床平衡状态的破坏,冲刷加剧,致使河床断面不断下降,一些桥梁墩台因此变为浅埋基础。随着时间的推移,一些墩台出现不同程度的病害,诸如下沉、倾斜、淘空等。为消除桥下河床的进一步冲刷,需要进行平面防护或立体、局部防护,目的在于防止墩周围产生局部冲刷,以消除对桥墩安全的威胁,维护桥梁的安全使用。其途径不外乎是削弱水流的冲刷能力和提高基础周围河床的抗冲刷能力。根据不同情况采取的加固方法有:(1)扩大基础;(2)压注灰浆或硅化土层;(3)加深基础;(4)旋喷桩等。
现以重庆市开县和谦镇江大桥病害基础部分的整治为例,谈谈旋喷桩的综合应用。
2.工程实例
2.1 桥梁实例介绍
镇江大桥是位于重庆市开县境内的一座三跨空腹式石拱桥,桥梁全长116.8m,桥跨布置为3×34.0m,主拱圈净矢高5.7m,主拱圈厚度1.0m,其宽为8.0m;每个主拱都对称分布有6个腹拱,腹拱圈跨径为2.6m;上部桥面布置为:6.0m (行车道)+2×1.0m(人行道)。该桥基础为扩大基础。
该桥在运营过程中,结构出现了较严重的病害,主要表现在:桥墩基础冲刷、掏空严重,面积约为10.0m2。
2.2病害成因分析
设计组在现场收集资料的基础上进行了深入、细致地分析,得出造成该桥病害的主要原因有:该桥年代久远,加之桥梁下游河床采砂严重,在河水长期冲刷作用下,桥墩基础冲刷、掏空十分严重。针对该桥现状,决定采用高压旋喷桩加强基础,同时现浇素混凝土对基础进行封闭,使旋喷桩和扩大基础形成整体。
3.加固设计要点
3.1高压旋喷注浆法加固基础技术
3.1.1 加固体直径的确定
旋喷桩直径与现场土质、土体强度和喷射压力、流量、提升速度和浆液稠度等诸多因素有关,应通过现场试验确定。当无试验资料时可参照表1选用。
表1旋喷桩直径参考值(m)
喷注种类 单管法
土的类别
粘性土 0<N<5 1.2±0.2
10<N<20 0.8±0.2
20<N<30 0.6±0.2
砂土 0<N<10 1.0±0.2
10<N<20 0.8±0.2
20<N<30 0.6±0.2
砂砾 20<N<30 0.6±0.2
注:表中N为标准贯入实测锤击数。
3.1.2 布置形式
桩的平面布置形式需根据加固的目的给予考虑,分离布置的单桩可用于基础的承重,排桩、板墙可用作防水帷幕,整体加固则常用于防止基坑底部的涌土或提高土体的稳定性,水平封闭桩可用于形成地基中的水平隔水层。
3.1.3设计承载力
(1)按桩身强度计算容许承载力。
[P]= a[σ]A
式中[P]——桩的容许承载力(kN);
a ——桩体材料的强度折减系数,a=0.4~0.5;
[σ]——桩体材料7cm×7cm×7cm试件的室内平均抗压强度(kPa);
A ——桩的横断面积。
(2)按土体强度计算桩身容许承载力。
[P]= uΣfi li + A[R]
式中[P]——桩的容许承载力(kN);
u——桩身截面周长,按桩的直径计算(m);
fi——各土层的容许摩阻力(kPa);
li ——各土层的厚度(m);
A——桩底支承面积,按桩的直径计算(m);
[R]——桩尖处的地基容许承载力(kPa)。
(3)复合地基承载力。
式中 ——复合地基的容许承载力(kPa);
[P] ——单桩承载力(kPa);
[R] ——桩间土天然地基承载力(kPa);
Ae——一根桩分担的荷载面积;
Ap——一根桩的断面积;
A ——天然地基承载力折减系数,当不考虑桩间土作用时为0。
3.1.4浆量计算
浆量计算有两种方法,即体积法和喷量法,取大者作为设计喷射浆量。
体积法:
喷量法:
式中Q ——需要的喷浆量(m3);
De——旋喷固结体直径(m);
D0——注浆管直径(m);
K1——填充率,0.75~0.9;
h1——旋喷长度(m);
K2——未旋喷范围土的填充率,0.5~0.75;
h2——未旋喷长度(m);
β——损失系数,0.1~0.2;
ν——提升速度(m/min);
H——喷射长度(m);
q——单位喷浆量(m3/m)。
根据计算所需的喷浆量和设计的水灰比,即可确定水泥的使用数量。
通过以上公式,并参考《公路桥涵地基与基础设计规范》得到单桩自身承载力为1849KN,每根桩所受到的外荷载为1616KN。故旋喷桩满足受力要求。
3.1.5强度要求
旋喷桩设计要求,成桩28天后抽芯取样进行无侧限抗压强度试验,抽检数为2%,并不小于2根,其无侧限抗压强度不得小于设计要求;地基加固后,复合地基承载力不得小于设计要
3.2凿毛施工要求
为加强新混凝土与原结构的结合,需要对原结构进行凿毛处理。凿毛的施工工艺如下:人工凿除结合面6~10mm,凿除界面应去除疏松的表面层,同时表面凸凹不平度不小于6mm,且100mmx100mm面积内不小于1个点。
凿毛后的界面需要采用空压机或水冲洗干净表面的灰尘,然后保湿时间不小于6h。最后涂抹满足设计要求的界面剂,涂抹界面剂时原结构界面要保持湿润但无水珠。
3.3基础现浇素混凝土加固技术
根据该桥的现状,基础现浇C20素混凝土加固层来提高原桥的整体强度、刚度和承载力。其加固工序为:准备工作基础模板支撑浇筑片石砼基础养护竣工验收。为了保证施工质量,基础的加固施工一定要严格按照下面的施工步骤进行施工:
1、凿毛旧结构表面后用界面剂修复,清除松动的块石,并清洗孔洞及表面。
2、待石料表面稍干后,基础模板就位并固定。
3、浇筑基础的C20混凝土加固层,浇筑基础混凝土时应采用整体浇筑的方法,由于现浇混凝土较薄,施工空间狭小,务必采用有效措施确保混凝土浇筑质量,建议采用内插式振捣器及外挂式振捣器同时振捣混凝土。
4、应按施工技术规范作好混凝土的养生工作,拆模后无蜂窝麻面现象。
4.结论
和谦镇江大桥加固后, 桥梁现状良好, 运营平稳。说明旋喷桩结合扩大基础的加固方法不仅可以有效提高基础承载力, 而且可以起到防止基础底部被进一步冲淘的作用。有一定的推广应用价值。
旋喷桩加固是一种适应性较强的基础加固方法,但象其它的加固技术一样, 在加固前, 应该从病害成因、地质条件、荷载情况等方面进行合理的方案比选,使旋喷桩发挥其最大作用, 否则也会造成加固效果不理想或经济上的不合理情况。本文所举工程实例正是结合了桥梁的实际病害和河床的具体冲刷情况,使旋喷桩和扩大基础的优点得到充分发挥。可以为类似的墩基础加固提供参考。
参考文献:
[1]李玉芳.浅谈旋喷桩在铁路桥梁基础加固中的应用[J].《铁道工程学报》,2007.