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【关键词】地铁工程导洞围护桩变形
中图分类号:U231+.2文献标识码: A 文章编号:
1前言
广深港客运专线ZH-4标深港隧道下穿地铁1号线暗挖段位于福田站南端,该段隧道结构和福华路地下商业街、深圳地铁1号线区间隧道平面位置重叠,相互关系为:地表为益田路与福华路相交的十字路口,交通繁忙,地下一层为福华路地下商业街,地下二层为深圳地铁1号线区间隧道,地下三层为本段暗挖隧道结构。且施工同时,地铁1号线仍处于运营状态,对检测要求高,施工难度大。下穿地铁1号线隧道采用导洞内施工围护桩施工工法有效的解决了这一问题,取得了明显的社会效益和经济效益。
本隧道拱部采取φ159长管棚超前支护和水平旋喷止水帷幕,采用洞桩法施工(拱部设2个导洞),CRD法非爆破开挖。先施工水平旋喷止水帷幕和超前支护长管棚,再施工导洞,导洞完成后,在导洞内施工旋喷桩、钻孔桩和冠梁等,最后采用CRD法施工隧道。
2工程地质及水文地质
该段地层自上而下为素填土、淤泥质细砂、淤泥、粗砂、粉质粘土、全风化、强风化及弱风化花岗岩。隧道断面主要在全风化花岗岩,下部进入强风化和弱风化花岗岩。Ⅵ级围岩。
场地位于深圳市南部沿海地带,为海积平原,现已被人工改造。
地表水较发育,地表径流密布,含水层分布广,厚度大且连续稳定,地下水与地表水的水力联系密切,互为补排关系明显。
3工法特点
3.1 利用地下导洞施人工挖孔围护桩,并将围护桩与导洞衬砌连接在一起,能有效地保护邻近既有地铁及建筑物,使地下工程的施工中对它的影响非常之小。
3.2 采用新的“地下基坑”围护结构分析模型和解析方式,用简单的代数运算即可预测地层沉降和水平位移值,与实测值相比在同一数量级上。
3.3 将数据处理和信息反馈技术应用于施工,利用监控量测指导施工,动态修正施工方法和支护参数,确保施工安全、快速。
3.4 将地表作业转入地下,使施工对城市地面、路面的占用和交通影响极小,能满足城
市地下施工的高环保要求。
4适用范围
临近建(构)筑物、地面条件限制、地层构造复杂、富水条件下的暗挖地下工程施工。
5工艺原理
采用“地下基坑”围护结构分析模型和解析方式,在主体隧道两侧与贴近既有建筑结构基础的地下各设计施作一导洞,在导洞内施作人工挖孔桩,桩顶与导洞格栅连接并施做冠梁,将各根钻孔桩连接成为一道整体性较好的桩墙,而导洞之间的未被开挖掉的土体则成为两道桩墙间的横撑,从而形成一个稳定可靠的“地下基坑”的围护结构。
在导洞开挖前,对富水地层进行井点降水使施工始终处于无水环境。在导洞-围护桩墙防护下,下穿一号线隧道施工以新奥法为依托,采取加密超前管棚、加强超前注浆、初支背后注浆加固等支护方法进行初支扣拱,控制地表下沉,通过全过程的施工监控量测,监视土体及结构的稳定,随时调整支护参数,使主体结构能安全顺利地建成。
6施工工艺流程及操作要点
6.1施工工艺流程
施工准备 井点降水施工竖井施工横通道施工下穿一号线隧道主体导洞施工围护桩墙及冠梁施工隧道开挖及初支扣拱隧道结构施工。
6.2操作要点(着重介绍导洞及围护桩施工)
6.2.1 导洞施工
按照设计图纸要求,导洞断面大小定为拱形直墙。视情况可采用上下台阶法施工(导洞施工工艺流程参见图6.2.1.1,导洞-围护桩墙断面结构示意参见图6.2.1.2),施工中的具体要求有如下几点:
图6.2.1.1 导洞施工工艺流程图
图6.2.1.2 导洞-围护桩墙断面结构示意参见
1、 严格控制导洞线路精度,确保导洞与结构关系。
2、喷混凝土封闭后开挖前排设袖阀管,并作为超前注浆管,于开挖前超前注水泥水玻璃双液浆。
3、严格控制开挖进度,每次开挖一到两榀,并留核心土,严禁多榀一次开挖。
4、遇到导洞上方存在人工杂填土,开挖过程出现不良地质情况及时对开挖面进行网喷封闭,进行加固处理后再施工。
5、严格控制钢支撑间距,网构钢架应精确定位,注意“标高、中线、前倾后仰、左高右低、左前右后”等各个方位的位置偏差,格栅钢架保护层临土侧32mm,背土侧20mm。安装允许误差见表6.2.1。
表6.2.1 网构钢架安装允许误差
方位 中线 高程 倾 斜 度 左、右拱脚标高 左、右钢架里程同步
允许误差 5cm +5cm-0 ≤5° ±5cm ±5cm
6、按设计施工满铺钢筋网,将纵向联接筋、钢筋网与网构钢架连接牢固。
7、滞后掌子面5m回填注浆一次,浆液为纯水泥浆,在地铁运营段注意控制注浆压力,避免破坏地铁。
8、导洞施工过程中,加强量测频率,及时反馈量测结果,以便根据量测结果及时修正支护参数,确保安全。
6.2.2 围护桩墙施工
依据测量控制桩点及设计图纸定出桩孔平面位置。人工挖孔桩采取1、4、7跳格法施工,成桩后将桩顶与导洞支护结构结为整体并施做冠梁。围护桩墙施工工艺流见图6.2.2。
图6.2.2围护桩墙施工工艺流程图
6.2.3监测技术与分析
确保工程建设安全的关键是全过程监测隧道周边建(构)筑物的变化情况,及时测量各主要工序施工阶段引起的动态沉降数值,并与分析计算值比较,及时反馈指导设计和施工。主要的监测内容参见表6.2.3。
表6.2.3监 测 项 目 汇 总 表
注:可根据施工条件和沉降情况增加或减少观测次数,随时将监测信息报告给现场技术人。
6.3劳动力组织(见表6.3)。
表6.3劳 动 力 组 织 情 况 表
本工法无需特别说明的材料,采用的机具设备见表7。
表7 机具设备表
8质量控制
8.1工程质量控制标准
8.1.1导洞施工质量执行《铁路隧道施工及验收规范》。导洞允许偏差按表8.1.1执行。
表8.1.1导 洞 允 许 偏 差 表
序号 项 目 允许偏差(mm) 检查频率 检验方法
8.1.2钻孔灌注桩施工质量执行《城市地下铁道施工及验收规范》、《钢筋混凝土工程施工及验收规范》。围护桩允许偏差见表8.1.2。
表8.1.2人 工 挖 孔 桩 成 桩 允 许 偏 差
8.2质量保证措施
8.2.1导洞必须按照设计要求做好支护结构,断面不得欠挖,严禁一次开挖进尺超过设计值。
8.2.2应根据现场情况积极采取措施(如初喷混凝土等)防止塌方。对意外出现的超挖或塌方应采用喷混凝土回填密实,并及时进行回填注浆。
8.2.3成环后在滞后掌子面几米处及时进行回填注浆。
8.2.4围护桩人工挖桩时,必须严密注意地层地质变化,
8.2.5围护桩成孔后必须进行孔径、孔深、孔斜率及沉碴厚度的检测,下钢筋笼后,灌注水下混凝土之前复测沉碴厚度,确保满足规范要求。
8.2.6下钢筋笼应缓慢进行,防止刮碰孔壁,混凝土振捣密实并一次灌注成桩。
8.2.7围护桩施工必须按隐蔽工程要求做好施工记录。
9安全措施
9.1认真贯彻“安全第一,预防为主,综合治理”的方针,根据国家有关规定、条例,结合施工单位实际情况和工程的具体特点,组成专职安全员和班组兼职安全员以及工地安全用电负责人参加的安全生产管理网络,执行安全生产责任制,明确各级人员的职责,抓好工程的安全生产。
9.2施工现场按符合防火、防风、防雷、防洪、防触电等安全规定及安全施工要求进行布置,并完善布置各种安全标识。
9.3生活区房屋、库房、料场等的消防安全距离做到符合公安部门的规定,室内不堆放易燃品;严格做到不在库房、木料场等处吸烟,可在适当位置单独设吸烟亭;随时清除现场的易燃杂物;不在有火种的场所或其近旁堆放生产物资。
9.4氧气瓶与乙炔瓶隔离存放,严格保证氧气瓶不沾染油脂、乙炔发生器有防止回火的安全装置。
9.5施工现场的临时用电严格按照《施工现场临时用电安全技术规范》的有关规范规定执行。
9.6电缆线路应采用“三相五线”接线方式,电气设备和电气线路必须绝缘良好,场内架设的电力线路,其悬挂高度和线间距要符合安全规定的要求。
9.7施工现场使用的手持照明灯使用36V的安全电压。
9.8室内配电柜、配电箱前要有绝缘垫,并安装漏电保护装置。
9.9对将要较长时间停工的开挖作业面,不论地层好坏均应作网喷混凝土封闭。
9.10建立完善的施工安全保证体系,加强施工作业中的安全检查,确保作业标准化、规范化。
10环保措施
10.1成立对应的施工环境卫生管理机构,在工程施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章,加强对施工燃油、工程材料、设备、废水、生产生活垃圾、弃渣的控制和治理,遵守有防火及废弃物处理的规章制度,做好交通环境疏导,充分满足便民要求,认真接受城市交通管理,随时接受相关单位的监督检查。
10.2将施工场地和作业限制在工程建设允许的范围内,合理布置、规范围挡,做到标牌清楚、齐全,各种标识醒目,施工场地整洁文明。
10.3对施工中可能影响到的各种公共设施制定可靠的防止损坏和移位的实施措施,加强实施中的监测、应对和验证。同时,将相关方案和要求向全体施工人员详细交底。
10.4设立专用排浆沟、集浆坑,对废浆、污水进行集中,认真做好无害化处理,从根本上防止施工废浆乱流。
10.5定期清运沉淀泥砂,做好泥砂、弃渣及其它工程材料运输过程中的防散落与沿途污染措施,废水除按环境卫生指标进行处理达标外,并按当地环保要求的指定地点排放。弃渣及其它工程废弃物按工程建设指定的地点和方案进行合理堆放和处治。
10.6优先选用先进的环保机械。采取设立隔音墙、隔音罩等消音措施降低施工噪音到允许值以下,同时尽可能避免夜间施工。
10.7对施工场地道路进行硬化,并在晴天经常对施工通行道路进行洒水,防止尘土飞扬,污染周围环境。
11效益分析
11.1本工法将工程施工由地面转入地下,避免了地面施工产生的大量场地占用,消除了对城市交通的严重影响,施工产生的振动、噪音、粉尘等公害也得到了最大限度的降低。工程建设时,周围的居民及企事业单位能正常生活及工作。超近距离安全穿越高层居民楼房的成功,为以后城市地下工程在类似情况下的规划建设提供了可靠的决策依据和技术指标,新颖的工法技术将促进地下工程施工技术进步,社会效益和环境效益明显。
11.2本工法与同类地下工程的工法相比,由于工程的地面部分小,场地易于布置、工程进度快、干扰因素少、有利于文明施工、各种资源能较好地利用,能确保周围既有设施完好无损,确保居民生命、财产安全,避免线路绕行和居民临时迁移,节约了大量工程拆迁、地面场地占用等费用。
12参考文献
12.1《地下铁道工程施工及验收规范》(GB50299-1999) .
【关键词】:盾构施工;工法,施工原理
中图分类号:TU74 文献标识码: A
引言
盾构法起源于欧洲,用盾构修建地下隧道至今已有160多年的历史,最早是法国的工艺师 MarelsambrardBmnel发明的,1834年建成第一条盾构法隧道。受启发于蛀虫挖洞,在日本得以较大发展。目前,日本及欧洲处于该技术的领先地位。我国在五十年代就开始采用盾构法施工。至今也有四十多年的历史。上海是在1983年施工了第一条盾构法隧道。
一、地铁隧道盾构法施工原理
盾构(如图1)法自法国工程师布鲁诺尔(Brunel)1818年发明以来,至今已有一百多年的历史,其发展迅速,已广泛应用于德国、美国、日本、法国和中国等。
地铁隧道盾构法施工就是在盾构的掩护下连续安全地进行地层开挖与管片衬砌支护工作,其基本构造(如图2)包括盾构壳体、刀盘、人闸系统、螺旋输送机与保压泵喳装置、铰接装置、盾尾密封装置、管片拼装机和管片整圆器、刀盘驱动系统、盾构推进系统、同步注浆系统、泡沫发生系统、膨润土设备、数据采集系统、SLS-T隧道导向系统、后配套设备等部分,其主要施工工序包括盾构的安设与拆卸、土体开挖与推进、衬砌拼装与防水等部分。
二、盾构法的施工特点
盾构法施工具有施工速度快、洞体质量比较稳定、对周围建筑物影响较小等特点,适合在软土地基段施工。盾构通常由盾构壳体、推进系统、拼装系统、出土系统等四大部分组成。用盾构机进行隧洞施工具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响、开挖时可控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响和在水下开挖时不影响水面交通等特点,在隧洞洞线较长、埋深较大的情况下,用盾构机施工更为经济合理。
现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体,具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能,而且要按照不同的地质进行“量体裁衣”式的设计制造,可靠性要求极高,被广泛应用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。
三、几种盾构施工方法
1、MF盾构法
MF(Multi Face)盾构是由多个圆形断面的一部分错位重合而成,可同时开挖多个圆形断面的盾构法。隧道有效面积较开挖面积相等的单圆断面而言要大,是一种较为经济合理的断面形式。两个或多个大小不同的圆形断面通过一定规则的叠合可提供任意断面形式的隧道,在隧道线路规划时,对线性的选择有更多的灵活性。上下空间受限制的情况下,则可选择横向叠合式。MF盾构法更适用于地铁车站,共同沟和地下停车场等大断面隧道的开挖。
MF盾构法的特点:
(1)由MF盾构法建成的隧道基本结构形式为圆形,所以它保持了圆形断面的力学特性;
(2)隧道可由多个小型圆断面叠合形成,开挖量小,断面利用率高:
(3)在隧道线路规划时对线形的选择有更多的灵活性,可根据需要选择横向MF盾构或纵向MF盾构,更加适用于地下空间受到限制的隧道建设;
(4)根据土质情况和施工条件以及对周围环境影响的需要,采用泥水盾构或土压盾构;
2、偏心多轴盾构法
偏心多轴盾构采用多根主轴,垂直于主轴方向固定一组曲柄轴,在曲柄轴上再安装刀架。运转主轴刀架将在同一平面内作圆弧运动,被挖开的断面接近于刀架的形状。因此,可根据隧道断面形状要求设计刀架是矩形,圆形,椭圆形或马蹄形。
偏心多轴盾构特点:
(1)可根据需要选择刀架形状开挖任意断面的隧道:
(2)刀架转动半径小,可选择较小的驱动扭矩。因采用多个转动轴同时驱动刀架,所以盾构掘进机具有紧凑玲珑,易装,易拆,易运等特点,适用于大断面隧道开挖;
(3)刀架转动半径小,刀具的行走距离也小。从刀片的磨损角度上来说,比一般盾构至少可多开挖3倍以上的距离,适合于长距离隧道的开挖:
3、自由断面盾构法
所谓自由断面盾构法就是在一个普通圆形盾构主刀盘的外侧设置数个规模比主刀盘小的行星刀盘。随主刀盘的旋转行星刀盘在作自转的同时绕主刀盘公转,行星刀盘公转的轨道由行星刀盘扇动臂的扇动角度确定。通过对行星刀盘扇动臂的调节可开挖各种非圆形断面的隧道。也就是说,通过对行星刀盘公转轨道的设计可选择如矩形断面,椭圆形断面,马蹄形断面,卵形断面等非圆形断面。此盾构法尤其适用于地下空间受限制的,如穿越既成管线和水道之间的中小型隧道工程。
自由断面盾构法特点:
(1)可开挖多种非圆形断面的隧道,选择细长型断面使宽度或深度受限制的地下空间更有效的得到利用;
(2)可根据不同的使用目的合理选择不同断面,比如共同沟和电力管线等选择矩形断面,公路和铁路隧道则选择马蹄形断面等;
(3)隧道断面的最大纵横尺寸之比为椭圆形1.5:1.0,矩形1.2:1.0,马蹄形1.35:1.0;
4、球体盾构法
球体盾构是利用球体本身可自由旋转的特点,将一球体内藏于先行主机盾构内部,在其他内部又设计一个后续次机盾构。先行盾构完成前期开挖后,利用球体的旋转改变隧道的推进方向,进行后期隧道的开挖。改向后盾构掘进机刀具交换和维修非常方便。到目前为止在日本已开发了三种用途的球体盾构掘进机在9个工程中得到了运用。
5、纵横式连续推进球体盾构
纵横式球体盾构是用一台盾构掘进机完成竖向工作井和横向隧道开挖的一种特殊盾构掘进机。在纵向主机盾构内预先设置一个可旋转的球体,在球体内又收藏了一台专门用于开挖横向隧道的长度较短的盾构。在纵向盾构内设有驱动轴可自由旋转的球体,横向盾构的主体切削刀盘兼用于开挖竖向工作井。也就是说,只要在横向盾构的主体刀盘的外侧安装一个环状的超挖刀具,就可以用同一个切削装置开挖两个功能和尺寸不同的地下空间。纵横式球体盾构共享一个切削驱动装置,主体切削刀和外侧环状刀具之间采用铰接式拉杆连接,通过油压千斤顶可使铰按式拉杆伸缩。竖向工作井开挖结束后外侧环状刀具脱离主体刀盘残留在土中。纵横式球体盾构的主要特点
(1)因竖向工作井和横向盾构隧道是连续推进的,所以它无需考虑盾构进出洞时的土体加固处理和漏水等技术问题,提高了大深度工作和隧道施工的安全性和施工速度,对缩短施工工期有积极的作用;
(2)竖向工作井施工时对周围环境和地基沉降的影响较一般的施工法相比要小;
(3)竖向工作井的内部空间的井壁厚度都可以减小,节省工作井的工程费用;
(4)隧道推进过程中,开挖刀具的交换和维修非常方便,更适用于长距离隧道开挖。
6、横横式连续推进球体盾构
横横式球体盾构的开挖原理与纵横式球体盾构基本相同,先行主机盾构和后续次机盾构可在同一水平面内进行直角开挖。交通拥挤的十字路口以及在地下一定深度内存在有各种管线设施无法构筑竖向工作的地区可采用此施工方法。
结束语
进入21世纪,世界经济的迅猛发展加速了城市化建设。随着城市密集度的提高,地面可利用空间越来越少。一个完整的地铁盾构建设项目都是由一个或多个单项工程组成的,单项工程由单位工程组成,单位工程又分为分部分项工程。所以,能详尽地辨识出分部、分项工程施工过程中存在的危险源,也就保证了整个施工过程中的危险源辨识的全面性。而地下又布满了各种用途的管线,所以,如何更有效利用和创造地下空间已成为当今城市现代化建设的重要课题,采用盾构法来开发地下空间则是一种最佳选择,新的盾构法将会层出不穷。
参考文献:
[1]周顺华.我国城市轨道交通地下工程的施工技术现状与发展[J].城市轨道交通研究,2005.
关键词:三轴搅拌桩工法;施工工艺
Abstract: Three axial mixing pile method as the foundation pit retaining and waterproof curtain is a kind of technology, in Shanghai, Tianjin, Nanjing three has been gradually accepted by the engineering and technical personnel, and has made the mature experience of many applications, it is to promote the country, currently in Tianjin Bay Plaza Project in Tianjin city by using three axis mixing pile construction foundation pit waterproof curtain.
Key words: three axes agitating pile; construction technology
中图分类号:U455.1
1. 工程概况:
津湾广场工程位于天津市和平区金融街,与天津站隔河相望,东临赤峰道,南临解放北路,西北为路。津湾广场一期工程由A、B、C、D、E五个区组成。建工总承包投标的E标段位于7#地块内,为地下2层,地上4层(局部7层)框架结构,建筑面积47956㎡。E标段支护类型包括钢筋混凝土灌注桩、三轴搅拌桩止水帷幕、地下连续墙、高压旋喷桩几部分组成。止水帷幕采用三轴深层水泥搅拌桩,直径Ф850@600。
2. 工法特点:
2.1 三轴搅拌桩工法与传统的深层搅拌桩工法相比,其采用的设备不同,成桩机理也不同。深层搅拌桩是采用传统的单轴搅拌钻机,施工时水泥浆注入充填在原土间隙中,而新型三轴搅拌钻机则在充填水泥浆时加入高压空气,同时钻机对水泥土进行充分搅拌,并置换出大量原状土。新型的三轴钻机成桩的桩体强度及桩身均匀性明显优于传统的单轴钻机,其重要性是相邻两幅桩与桩的平行性和搭接程度都十分良好,保证了优良可靠的防水性能。
2.2与目前经常采用的地下连续墙和钻孔灌注桩的施工方法相比主要有以下特点:
(1)三轴搅拌桩工法桩挡水防渗性质好,有利于采用坑内降水坑外不降水的情况;不必另设挡水帷幕。
(2)对周边建筑物、管线影响小;
(3)施工时基坑无噪声,低震动,对周围环境影响小,符合环境保护要求。施工不扰动邻近土体,不会产生邻近地面下沉、房屋倾斜、道路裂损及地下设施移位等危害。
(4)能适应绝大多数地层(特别是软土地区);
(5)工期短:由于具有承力和防渗双重功能,相对于灌注桩和水泥土搅拌桩组合式排桩体系或其它体系、工序减小,施工工期大大缩短,对于施工工期要求紧的工程,此法施工特别有效。
(6)费用低:相对其他的支护体系,工序减小,减少工程造价。
3. 适用范围:
3.1三轴搅拌桩工法最常用的是三轴型钻掘搅拌机,其中钻杆有用用于粘性土及用于砂砾土和基岩之分,此外还研制了其他一些机型,用于城市高架桥下等施工,空间受限制的场合,或海底筑墙,或软弱地基加固。本工法不仅适用于软土地基加固,而且也适用于地下室基坑的挡土止水帷幕;这种施工方法于1993年至今。
3.2三轴搅拌桩工法是利用专门的多轴搅拌桩机就地钻进切削土体,同时在钻头端部将水泥浆液注入土体,经充分搅拌混合后,形成地下连续墙体,利用该墙体直接作为挡土和止水结构。其主要特点是构造简单,止水性能好,工期短,造价低,环境污染小,特别适合人防这种处于城市中且基坑深的工程。
4. 工艺原理:
4.1三轴搅拌桩工法桩是利用专门的多轴搅拌机就地钻进切削土体,同时在钻头端部将水泥浆液注入土体,经充分搅拌混合后,再将H型钢或其他劲性材料插入搅拌桩体内,形成水泥土地下连续墙体,利用该墙体与支撑体系共同作用作为挡土和止水结构,确保基坑工程的安全。三轴搅拌桩工法桩采用专用三轴搅拌机施工,两轴同向旋转喷浆与土拌合,中轴逆向高压喷气在孔内与水泥土充分翻搅拌和,而且采用三轴搅拌机施工比单轴或双轴搅拌机施工,更加有效地减少因接缝搭接不好而造成的止水效果不佳现象,而且由于中轴高压喷出的气体在土中逆向翻转,使原来已拌合的土体更加均匀,成桩直径更加有效,成墙效果及止水性能更优。
4.2三轴搅拌桩工法也叫柱列式土壤水泥墙工法,即利用多轴式长螺旋钻孔机在土壤中钻孔达到预定深度后,边提钻边从钻头端部注入适合适合工程要求的水泥浆,并与原土壤进行搅拌。它是采用专用钻机,用水泥作为固化剂与地基土进行原位的强制性搅拌,固化后形成水泥土“地下连续墙”墙体,充分利用水泥土挡土墙的高止水性用作侧向防水结构。
5. 施工工艺流程及操作要点:
三轴搅拌桩工法施工顺序如下:
5.1场地平整及地下障碍物探察
三轴搅拌机施工前,必须对现有建筑物进行拆除原有建筑拆除后进行场地平整,清除施工区域的表层硬物和地下障碍,本工程在中心市区,地下原有障碍较多,在场地处理阶段,可请专业单位进行全场沿线地下障碍物探察,根据探察报告,在开挖过程中将障碍物全部清除。
5.2测量放线
根据甲方提供的坐标基准点,按照设计图进行放样定位及高程引测工作,做好永久及临时标志。放线定位后请监理进行复核并验收签证。确认无误后主可进行搅拌施工。
5.3开挖沟槽
根据基坑围护内边控制线,采用0.5m3挖机开挖导槽,并清除地下障碍物,,导槽尺寸要求中心线两侧宽各0.6米,深0.4米,在施工中随打随挖,保证浆液不外溢,挖出的废浆液存放在现场空地,等施工结束后进行外运,以保证三轴搅拌桩的正常施工,并达到文明工地要求。
5.4三轴搅拌桩孔位定位
三轴搅拌桩三轴中心间距为600mm,桩径800mm,采用套接一孔法施工。
5.5三轴搅拌桩工法施工
采用套接一孔法施工。
(1)施工顺序
三轴搅拌桩工法施工按下图顺序进行,其中阴影部分为重复套钻,保证墙体的连续性和接头的施工质量,水泥搅拌桩的搭接以及施工桩体的垂直度补正是依靠重复套钻来保证,以达到止水的作用。
1) 单排挤压式连接:一般情况下均采用该种方式进行施
2)跳槽式全套复搅式连接:对于围护转角处或有施工间断情况下采用此连接。
(2)桩机就位
关键词:移动模架造桥机;施工工艺;质量控制
1 前言
1.1 概况
移动模架工法也简称MSS工法,MSS造桥机是一种安装简易、操作高效、重量轻的整孔现浇桥梁施工设备,它适用于各种断面、各种跨度的桥梁和不同的桥型。当桥墩较高、桥跨较长或桥下净空受到限制时,已更为广泛地采用移动模架逐孔现浇施工技术。随着移动模架造桥机的不断改进完善及造桥技术的日臻成熟,该技术必将拥有广阔的发展空间。
移动模架造桥机有两种结构形式:上行式(图1左)和下行式(图1右)。
本文结合工程实例,介绍MZ1000S型移动模架施工工艺工法,将与大家讨论,以供交流。
1.2工艺原理
移动模架为架模一体式施工方式,其工艺原理是在设计混凝土箱梁的上方(或下方)设置承重钢主梁来支承模板、梁重和各种施工荷载。钢主梁前端支承于墩上,后端支承于已浇混凝土梁端上。当一跨梁段张拉完毕后,脱模卸架,由模架上配套的液压系统和传动装置,牵引钢主梁和模板纵移至下一跨。此方法为大型桥梁施工向机械化、自动化和标准化的方向迈进了成功的一步。实践证明此法适用于跨径20-70m的等跨和等高度连续梁桥施工。
2.工艺工法特点
2.1 工序简单,施工周期短。上、下部构造可平行施工,在下部构造超前完成2~3孔后,上部箱梁施工即可按顺序进行,有利于加快全桥的整体施工进度。
2.2 工序重复,易于掌握和管理。由于每段梁的模板、钢筋、预应力体系、混凝土浇注等工序和工艺基本相同,施工2~3个梁段后即可走入正轨,易于掌握和管理。同时移动模架反复周转使用,有效地降低了综合施工成本。
2.3 移动模架工厂化施工,标准化作业,梁体整体性好,利于工程质量和安全控制。移动模架逐孔施工,具有明显的经济效益。
3.适用范围
高墩现浇箱梁施工、复杂地形现浇梁施工、水上现浇梁施工。
4.主要引用标准
《客运专线铁路工程施工质量验收标准应用指南》;《钢结构设计规范》GBGB50017-2003《铁路架桥机架梁规程》TB10213《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205。
5.施工方法
移动模架作为主要承重结构,利用桥墩为支点临时支承梁体自重,在移动模架上完成模板调整、预拱度设置、绑扎钢筋、浇筑混凝土、张拉预应力索筋等,当完成一孔梁的施工之后移动模架降架脱模,移动至下一跨就位,以此进行逐孔浇筑施工。采用逐孔施工能连续操作,施工设备的周转次数愈多,经济效益越高。
6.工艺流程及操作要点
6.1施工工艺流程
移动模架施工过程中,要利用前后支腿顶升油缸调整模板的纵向标高,使模板处于浇注混凝土时的正确位置,与此同时设置好预拱度。预拱度设置由安装在主梁上的吊杆调节连接器来完成,预拱度值由模架自身挠度和箱梁预拱度两部分组成,工艺流程见下图2。
6.2操作要点
6.2 1 首跨梁施工
6.2.1.1 移动模架拼装
移动模架拼装工艺流程为:
一、搭设临时支架、主梁及前后支腿拼装
在58#墩线路右侧场地上用枕木搭建主梁拼装临时平台,在地面逐节拼装主梁。在墩旁边搭设临时钢管支撑平台,在临时支撑顶安装造桥机后支腿;在57#墩顶安装造桥机前支腿,支腿后方安装支腿斜拉机构,前方拉设锁链并可靠锚固,如图3所示。
主梁吊装与对接安装,导梁与主梁对接安装,主梁与辅助钢箱梁对接安装。如下图4所示。
图4前导梁与主梁、叠梁与主梁安装示意图
二、安装模架系统结构(挑梁、吊臂、吊杆及电动葫芦轨道安装,拼装调整底模架底模板,拼装调整侧模架侧模板及撑杆)
三、安装液压系统
MZ1000S型移动模架造桥机液压系统共五套,分别为前支腿液压系统(1套)、后支腿液压系统(1套)、辅助支腿液压系统(1套)和开模液压系统(2套)。
6.2.1.2移动模架预压载
在初次使用该类移动模架时,应科学严谨的进行预压试验,以便将试验数据与计算值进行对比,确定弹性变形是否与计算相符,同时取得非弹性变形数据指导后续梁跨施工预拱度设置。
在底腹板铺设完成后,进行预压试验,验证MZ1000S移动模架造桥机的设计和制造质量,确保设备在使用过程中正常工作,及通过模拟移动模架在箱梁施工时的加载过程来分析、验证移动模架主梁框架及其附属结构的弹性变形,消除其非弹性变形。预压采用堆码沙袋法分级加载,分别按照计算重量的0%、50%、80%、100%、120%实施,并在各吊杆位置、主梁跨中、1/4跨及梁端设置观测点进行观测,按规范准确获得预压试验数据,通过其规律来指导移动模架施工中模板的预拱度值及其混凝土分层浇注的顺序。
6.2.1.3安装支座及模板调整
安装支座质量符合设计及规范标准。模架预拱度的设置主要是考虑钢箱主梁承重后引起的弹性变形。预拱度的设置由模板桁架的竖杆长度变化来实现,吊杆也通过其丝扣的调整来达到与竖杆的统一长度。当侧模及底模安装就位后,调整各支点模板纵向标高,使钢箱模板处于浇筑混凝土时的正确位置,与此同时设置好预留拱度。
6.2.1.4普通钢筋及预应力管道安装
梁体钢筋应整体绑扎,先进行底板及腹板钢筋的绑扎,然后进行顶板钢筋的绑扎,当梁体钢筋与预应力钢筋碰撞时,可适当移动梁体钢筋或进行弯折。钢筋绑扎按设计及施工规范要求进行,在箱梁腹板钢筋绑扎接近完成时,要按设计图要求的位置,绑扎纵向预应力束管道定位筋,然后安装管道。
6.2.1.5内模安装及预埋件施工
底板、腹板钢筋及预应力波纹管道安装完毕验收合格后,安装内模,内模采用拆装式组合钢模板结构体系。顶板钢筋绑扎按设计及施工规范要求进行,同时注意按照设计图纸,预埋梁体预埋件。
6.2.1.6箱梁混凝土浇筑及养护
混凝土浇筑时间控制在初凝时间内。混凝土在混凝土工厂集中拌制,用混凝土搅拌车运至墩位后,混凝土输送泵泵送至模内。浇筑混凝土时采用两端向跨中斜向分段、水平分层的方法灌注。混为控制桥面标高,必须按两侧模板标示高度进行混凝土浇筑,并现场每隔1~2m设置一个标高控制点,保证主梁混凝土面平整,保证梁面纵、横向坡度符合要求。
6.2.1.7预应力筋张拉及压浆
一、预应力筋张拉、孔道压浆及封锚
梁体混凝土达到允许张拉强度设计值时,预应力简支梁采用两端对称张拉,根据设计要求进行对称张拉。采用张拉应力与伸长量双向控制,预施应力值以油压表读数为主,伸长值作为校核。钢绞线在张拉控制应力达到稳定后,方可锚固。当终拉完成后,宜在两天内按照设计及规范要求进行管道压浆。对预埋在构件中的锚具,压浆后应先将其周围冲洗干净并凿毛,然后设置钢筋网和浇筑封锚混凝土。
6.2.2移动模架开模前移
6.2.2.1模架开模及前移准备
箱梁张拉完毕,拆除墩顶散模系统、吊杆及连接螺栓。辅助支腿油缸伸出,后支腿油缸收回脱空并吊挂前移至指定位置,辅助支腿及前支腿支撑油缸收回脱空,整机下降0.27m;底模架横移开启并临时锁定,准备第一次前移过孔。
6.2.2.2整机第一次纵移及前支腿吊挂前移
启动移动模架纵移机构,整机纵移13.95m后停止。移动模架后支腿油缸伸出与主梁转换支点牛腿顶紧,解除前支腿与墩顶间锁定;后支腿油缸伸出顶升0.1m,前支腿脱空,前支腿吊挂前移至前墩安装且前支腿立柱与墩顶临时用斜拉杆张紧,并与墩顶预埋件间锁定。指派专人检查无误后,后支腿油缸收回,整机准备第二次前移。
6.2.2.4整机第二次纵移
启动移动模架纵移机构,纵移至前支点牛腿与前支腿顶升油缸基本对正时停止。吊挂后校正支腿纵移后支点位置;启动前后支腿横移油缸对整机进行微调,完成后指派专人检查;横移关闭底模架,连接左右模架间连接螺栓。安装吊杆并调模,整机完成过孔前移。
6.2.3移动模架掉头
从北江中心岛58#墩开始施工到52#墩这6孔40m简支梁之后,需要掉头施工58#-68#跨。移动模架的掉头步骤:52#-53#40m简支梁施工完成后张开侧模底模托架,移动模架退回至北江中心岛57#-59#墩间梁面上。将9#、10#主梁与2#主梁拼接在8#主梁上安装后支腿1#主梁与8#主梁拼接安装辅助支腿将前支腿安装在10#主梁上拆除支撑主梁的钢支撑木按照正常过孔的工艺。见图6、7
7.劳动力组织及机具设备组织
移动模架施工劳动力组织采用架子队组织模式。完善各部人员及机械配置,满足施工需要。
8.质量控制
8.1易出现的质量问题
重点是标高控制及外观控制。移动模架施工过程中,定位各支点处模板的纵向标高,使模板处于浇注混凝土时的正确位置,确保预拱度的设置准确。混凝土外露面平整度,色泽等;容易出现出现露筋和孔洞,表面蜂窝麻面面积超过该面面积的0.5%,梁体裂缝,外形轮廓清晰度及外部线型控制。
8.2保证措施
坚持设计文件图纸分级会审和技术交底制度。工程施工中做到每个施工环节都处于受控状态,每个过程都有《质量记录》,施工全过程有可追溯性。制定专门的箱梁施工质量保证措施,严格执行。
9.安全措施
9.1主要安全风险分析
移动模架制梁施工属高空作业,人员坠落、物体打击等风险也比较大,而且移动模架系统的拼装及箱梁制造的原材的吊装主要使用大型吊装设备,吊装难度较大。作业人员施工过程中必须切实做好安全防护工作,进场前必须经专业培训,达到要求后方能进场作业。
9.2保证措施
制定专门的移动模架安全施工方案且进行交底教育,严格遵守施工用电、高空作业、机械设备使用安全操作规程,保证人身安全。
10.环保措施
在减小生态破坏;噪声、光污染控制;水环境保护;大气环境保护;固体废弃物处理;水土保持措施等方面设置专项措施进行控制。
11.应用实例
11.1工程简介
广肇城际轨道项目GZZH-4标北江特大桥起讫里程为DK061+617.185 ~DK064+683.615,全桥长3076.43m,为跨越北江而设。北江特大桥52#~58#墩及61#-68#墩40m简支箱梁采用MZ1000S型移动模架施工。
11.2施工情况
广肇城际轨道项目GZZH-4标北江特大桥在上部结构40m简支梁施工过程中,从移动模架拼装、安装就位、简支梁体施工,移动模架施工队伍和现浇简支梁施工队伍相互配合,至2012年1月3日,北江特大桥52#-61#墩40m简支梁完成,移动模架双向行驶作业完成。
11.3工程结果评价
关键词:空心墩封顶;模板设计加工;横梁设计加工
中图分类号:U445文献标识码: A
1前言
中铁六局集团呼和铁建公司通过在改建蓝多铁路工程LDZH标段的吉尔哈达特大桥、北滩特大桥施工,在不断归纳总结和实践的过程中,形成本工法。该工法具有安全、优质、高效、节能的特点,能将薄壁空心墩封顶施工的安全、质量、工期把握在可控状态,具有明显的经济效益和社会效益,现将其方法整理,形成工法,以便推广使用。
2 工法特点
2.1空心墩封顶底模采用拉杆吊装固定,不需要下部支撑,克服了墩内空间小、支设模板难度大等困难。
2.2空心墩封顶模板支设只用五根横梁、六根高强精轧螺纹钢、一套定制组合木模,具有用料少、安装简单等特点,降低作业人员的专业技术难度要求,在不额外支出材料成本的前提下提高了施工效率。
2.3空心墩封顶木制组合模板,面积小、重量轻,便于在高空搬运、安装、拆除,有利于对墩身已浇筑部分(空心段)的保护,也大大降低了施工安全风险。
2.4空心墩封顶模板及支设辅助材料可以重复利用,提高了材料的周转利用率,降低了施工成本。
2.5本工法不增加任何特殊设备,操作简单方便,经济实用,安全可靠。
3 适用范围
从本工法设计的使用情况来看,安全性能得到了保证,可广泛应用于同类墩型铁路、公路桥梁空心墩封顶施工,特别是对今后出现的类似薄壁空心墩群墩柱封顶施工具有一定的借鉴意义。
4 工艺原理
该标段薄壁空心墩封顶施工采用木制组合模板吊装固定施工。吊装辅助材料采用五根特制横梁(上三根,下两根)、六根高强精轧螺纹钢,上横梁支设在墩身模板顶部,在作业平台上的工人将一端由配套高强螺母固定的高强精轧螺纹钢穿入下横梁的预留孔中,并套1m长PVC管(便于事后抽出精轧螺纹钢再次利用),用吊车将下横梁和高强精轧螺纹钢同时吊起,再将精轧螺纹钢相应穿入上横梁预留孔中并用配套高强螺母固定,在下横梁上铺设木制组合模板,吊装固定系统使封顶底模与墩身外模形成一个整体。为了减小竖向荷载对吊装模板系统的作用力,顶部实心段3.5m分两次浇筑,首次浇筑0.6m高的实心段,待浇筑混凝土达到一定强度后,拆除封顶底模,堵塞预留PVC孔,再浇筑顶部2.9m高实心段。后浇筑2.9m高墩身混凝土重量依靠以浇筑0.6m高实心段形成的钢筋混凝土结构支撑。先浇筑段与后浇筑段混凝土经过养护后形成一个整体共同作用。
墩身横断面图
墩身纵断面图
5 施工工艺流程及操作要点
5.1 施工工艺流程
墩身模板拆除设置墩内作业平台墩身模板安装吊装固定系统安装封顶底模安装实心段底钢筋网片绑扎首次混凝土浇筑二次混凝土浇筑吊装系统及模板拆除。附:工艺流程图。
5.2 操作要点
5.2.1 墩内作业平台搭设
空心段模板拆除后,在进人洞下0.3m处的墩身内外模对拉杆预留孔内穿入一排Ф20高强精轧螺纹钢,高强精轧螺纹钢两端用配套高强双螺母固定,并配1cm厚钢垫板。墩内作业平台采用5cm后木板搭设,为避免安全事故发生,木板满铺,并用木方加固形成一体,在圆弧段有漏洞处设置安全防坠网。具体见下图。
墩内作业平台搭设侧面图
Ⅰ-Ⅰ剖面图
5.2.2模板设计及加工
考虑薄壁空心墩封顶施工的特点及环境,封顶底模采用木制模板,模板尺寸与空心墩上实心段底截面的尺寸相符,为了便于人工安装、拆除,一套底模由6块木模组成。模板材料选用1cm厚竹胶板,为了加强模板钢度,中间4块模板每块底部设置三道方木楞,间距为30cm,两边圆弧每块底部设置四道方木楞,间距为29cm,木楞采用60mm×100mm。
5.2.3横梁设计及加工
考虑横梁所受荷载,横梁由两根[16 槽钢对扣焊制而成,上横梁3根,长4.1m,下横梁2根,长4.2m,横梁上对应留有预留孔。横梁采用吊车搬运。具体见下图。
横梁断面图
5.2.4 横梁吊装和模板安装固定
在墩顶模板安装加固稳固后,开始横梁吊装和模板安装固定。横梁吊装和模板安装固定具体分为上横梁吊装固定、下横梁吊装固定、底模板安装。
上横梁吊装固定:用吊车将下横梁和高强精轧螺纹钢吊放在墩内作业平台上备用,在模板顶纵向架设三根钢制横梁,从墩顶中线向两侧排开,间距为1.2m,并用8#铅丝将每根横梁与墩身模板连接固定。
下横梁吊装固定:在作业平台上的工人将套有1m长PVC管的精轧螺纹钢一端穿入下横梁的预留孔中并用高强配套螺母加垫片固定,用吊车将第一根下横梁和高强精轧螺纹钢同时吊起,高强精轧螺纹钢另一端相应穿入上横梁预留孔中,用高强配套螺母加垫片固定,第二根横梁吊装同上。通过上端高强配套螺母对下横梁进行高低调整,直到调整到预定位置为止,然后上下端均用双螺母锁死。
横梁架设示意图
Ⅰ-Ⅰ剖面图
底模板安装:模板用吊车统一吊运到墩顶,按编号将模板铺设在下横梁上,模板缝用密封条进行密封处理。清理模板内的施工垃圾后,开始绑扎上实心段下钢筋网片,钢筋网片设置要保证保护层的厚度。经项目部安质人员和技术人员自检合格后报监理工程师进行检查,检查合格后进入下道工序。
底模板断面图
底模板铺设平面图
5.2.5 封顶混凝土浇筑
封顶混凝土浇筑具体工序为首次混凝土浇筑、封顶底模拆除及墩帽钢筋吊装、二次混凝土浇筑。
首次混凝土浇筑:首次混凝土浇筑0.6m高,待混凝土强度达到80时,对混凝土面进行凿毛处理。
封顶底模拆除及墩帽钢筋吊装:封顶底模拆除首先要拆除下横梁,为避免安全事故发生,两根横梁要以次拆除,墩顶工人将第一根横梁上所有高强精轧螺纹钢上端固定螺栓松开,横梁与精轧螺纹钢顺着PVC管慢慢向下滑,直到落到墩内作业平台为止,第二根横梁拆除同上。其次将底模板逐块拆下,同时将预留孔用砼标号的混凝土堵死,模板和横梁从进人洞运出墩外。最后开始吊装墩帽钢筋,利用吊车将绑扎好的墩帽钢筋笼吊运到墩顶且安装加固好,项目部安质人员和技术人员进行自检合格后报监理工程师检查,检查合格后进入下道工序施工。
二次混凝土浇筑:二次浇筑混凝土高度2.9m,分层浇筑至模板顶,浇筑应连续进行。混凝土拌和应均匀,浇筑层厚 30-50cm,在下次混凝土未凝固前浇筑上层,振捣应符合规范要求,不能过振、欠振而造成混凝土内在和外在质量缺陷。振捣上层混凝土时振动棒应插入下层混凝土 50~100mm,每一处振动都应做到快插慢拔,振动密实的标志是混凝土停止下沉,不再冒出气泡,表面 呈现平坦、泛浆。振动过程中,避免碰撞模板、钢筋。 模板拆除后,及时涂刷养护剂养护。
关键词:GIN法;灌浆;流量控制法;稳定浆液;施工工法;研究
1.前言
GIN法灌浆由瑞士灌浆专家隆巴迪博士(G.Lombardi)于1993年提出,GIN灌浆方法具有施工速度快、节约材料、灌浆效果好、施工简单等优点。已在许多国家得到了广泛地应用,取得了良好的经济效益和社会效益。2004年隆巴迪博士(G.Lombardi)又提出GIN法流量控制灌浆的观点,使GIN法灌浆又有了新的发展。GIN法灌浆在国外是一项成熟的工法,在国内还处于试验(已终止)阶段。GIN法流量控制灌浆的观点国内尚没有接触,还谈不上成熟工法。
突尼斯克比尔粘土心墙大坝(坝高70m)工程由中国水利水电建设集团十五工程局有限公司(原陕西省水电工程局)承建,大坝基础灌浆采用GIN法灌浆,通过自动控制设备监控灌浆过程证实GIN法灌浆效果相对传统灌浆方法比较明显。
2.GIN灌浆工法适用范围和特点
2.1 本法适用于岩石水泥帷幕灌浆施工,也可用于岩石水泥固结灌浆施工;
2.2 GIN值由设计单位确定,在施工工法中只是执行;
2.3 GIN法在一个灌浆段灌浆的全过程采用单一配合比的稳定浆液,在灌浆过程中不变换浆液配比,配比经过试验确定;
2.4 采用中国国内厂家生产的自动控制设备,具有较强的自动监控和报警能力,能自动统计和生成中、英两种文字的报表和成果资料,减少了人为因素的影响,有利于灌浆质量的控制;
2.5 采用“流量控制法”控制灌浆全过程,强调灌浆过程中流量的控制,在保持流量稳定的条件下,使压力慢慢提高,强化了灌浆对地层和建筑物破坏的监控,保证了工程质量;
2.6 采用固定配比的稳定浆液,简化了施工工艺;
2.7 由于稳定浆液属于浓浆,可以减少灌浆结束后浆液的回流,提高浆液固化后的密度、强度、耐久性以及抗化学侵蚀、抗水冲击能力。
3.GIN法灌浆施工工法研究
3.1 GIN法灌浆理论阐述
GIN法灌浆由瑞士灌浆专家隆巴迪博士(G.Lombardi)于1993年提出,2004年又提出GIN法流量控制灌浆的观点。他认为帷幕灌浆施工时所需要消耗的能量近似等于GIN值,只要保证各个灌浆段的GIN值大体一致,就可以形成一道均匀连续的防渗帷幕。在给定的灌浆段内,灌浆最终压力(P)和注入量(V)的乘积即P×V称为灌浆强度值或GIN值,单位是MPa.L/m。用灌浆强度值(Grouting intensity number)控制灌浆的方法称为GIN法,也称之为“灌浆强度值”灌浆法。
GIN灌浆法采用稳定浆液进行灌浆,浆液扩散半径R和灌浆强度GIN值通过下列公式关系来表达:
R= ,V= ,GIN=
对于裂隙而言,GIN= =2
另外,可以推倒出以下公式:
R=
R=Rt×
Rt和GINt值都是在实验室得到的数值。
GIN -灌浆强度,e-假定的裂隙宽度,n-裂隙的数目,R-浆液到达的最大扩散半径,C-浆液的内聚力,P-灌浆结束压力,V-累计浆液注入量,KP-孔壁糙率,包括孔壁摩擦造成的压力损失系数,KV-浆液流动过程中(层流及紊流)的沿程损失以及裂隙宽度变化造成的损失系数。
从以上公式可以看出:浆液的内聚力决定着浆液在一定压力下和一定裂隙宽度范围内,向远处扩散的速度,而决定着浆液扩散最远距离还是浆液的内聚力。因为浆液内聚力有限制浆液扩散的作用,所以浆液最大扩散半径总是有限的,而浆液内聚力对完成灌浆所需的时间有一定影响。
3.2 GIN法灌浆和普通灌浆法的区别
GIN法灌浆和普通灌浆施工区别很大。第一,普通灌浆采用配比变换的浆液,要变换浆液浓度,开始用稀浆,一般为5:1或3:1,然后逐级变浓:一般为2:1、1:1、0.8:1、0.6:1、0.5:1等 6个级别,而GIN灌浆法在一个灌浆段灌浆的全过程中始终是单一配合比的稳定浆液,水灰比较低,一般在0.7~0.9,不需要变换浆液;第二,普通灌浆在开始灌浆后要很快达到设计压力且始终保持这一压力到灌浆结束,而GIN灌浆法并不是采用同一个压力;第三,GIN灌浆法必须使用计算机对GIN值和灌浆过程进行自动控制,并且具备报警和自动结束功能。
和普通灌浆方法比较,GIN法灌浆具有灌浆质量好、速度快、节约水泥、工艺简单等优点,已在许多国家得到了大规模的应用,取得了良好的经济效益和社会效益。
3.3 稳定浆液(浓浆)和普通浆液(稀浆)的特性与区别
稳定浆液系指2小时析水率≤4%(或5%)的浆液。稳定浆液比重≥1.63g/cm3,马氏粘度在28~36s之间,浆液7天抗压强度大于10MPa,浆液28天抗压强度大于17MPa。稳定浆液属于浓浆,浆液的流动性与浆液的水灰比有直接关系,水灰比愈小,流动性愈小。水灰比0.7:1~0.9:1的稳定浆液流动性适中,另外,水泥的品种、细度、浆液温度等对流动性也有一定的影响。根据稳定浆液的流动性要求,一般通过室内和室外试验确定水灰比。
普通灌浆的浆液从稀浆向浓浆逐级变换,水灰比选用的范围一般在10:1~0.4:1之间,帷幕灌浆使用范围一般在5:1~0.5:1之间,固结灌浆多在2:1~0.5:1之间。起始灌浆水灰比为5:1或3:1(国内规定起灌水灰比为5:1)的稀浆进行灌注,当孔内被注入一定量浆液后,再使用一个稍浓的浆液进行灌注,逐级变浓,直至水灰比为0.5:1非常浓的浆液进行灌注,当某一级浓度的浆液灌注压力达到设计标准,且流量极小时即可结束灌浆。
由于普通灌浆起灌浆液水灰比较稀(5:1或3:1),浆液中的含水量较高,致使裂隙过早的被稀浆填充,加之稀浆中的水泥颗粒容易沉淀,不稳定,不利于浆液凝结,很难固化形成整体。由于水分过量,使裂隙中水泥结块的抗压强度和抗化学侵蚀能力降低,耐久性降低。而在灌浆结束前使用较浓的浆液,由于粘度和内聚力太高,极不利于浆液在裂隙中的流动和扩散。特别是普通浆液有较高的离析率,容易造成裂隙上部是空腔,下部形成结合较为充分的水泥结块。
实例证明,不同水灰比的普通浆液有不同的粘度和内聚力,稳定浆液有稳定的粘度和内聚力。由于浆液进入裂隙的速度是不均匀的,速度的不均匀性使得浆液有一部分附着在裂隙的内壁,只有在裂隙中心的浆液才能扩散的更远。在浆液中心,浆液的流动速度最高,但随着浆液附壁,浆液的流动性降低直至停止。
本工程灌浆后钻孔提取的岩芯证实,浆液具有层理性。不同浓度浆液产生的层理性在水泥结块中往往能够清晰的看到:岩芯裂隙壁存在着由稀浆液产生的弱物质,而在裂隙中心,存在着由浓浆液产生的呈灰色、强度较高的水泥结块,这就是浆液层理性的体现。
突尼斯KEBIR(克比尔)心墙大坝工程基础灌浆试验数据表明:对于裂隙而言,水泥颗粒的直径和裂隙的开裂度决定着浆液进入的速度,浆液中水量的多少并不能代表稀浆比浓浆更容易进入裂隙中。可以采取1)在浆液中加入外加剂(避免因静电造成水泥颗粒集结现象);2)采用细水泥;3)提高灌浆压力;4)利用压力水冲洗加大裂隙开裂度等措施,可以使浆液更为方便的进入裂隙中。
普通浆液(稀浆)具有不稳定性,岩石裂隙灌浆注入量不可预估,而使用稳定浆液(浓浆),GIN值相同时浆液的扩散半径大致是相同的,浆液不会流失到灌浆范围之外造成水泥浪费。在压力结束时,普通浆液(稀浆)有明显的回流现象,而稳定浆液(浓浆)则没有。
GIN法灌浆使用的稳定浆液不变换浆液浓度,相对于需要变换浆液浓度的普通浆液的制备工艺要简单。
采用稳定浆液(浓浆)主要是考虑到岩石裂隙内水泥结块的特性,灌浆后的工程质量比采用普通灌浆(稀浆)效果明显。主要表现在:1)力学强度更高;2)可以减少灌浆结束后的回流量,减少浆液的析水率,使水泥结块充满裂隙;3)与岩壁有很好的附着力;4)有很强的抗化学侵蚀能力。
3.4 外加剂对稳定浆液流变特性的影响
新鲜浆液是水和水泥颗粒混合的悬浮体,它符合宾汉体的力学性质,特性主要包括:密度、离析、粘度、内聚力和初凝时间。已凝固浆液的特性主要包括:抗压强度、抗侵蚀能力、抗水冲击强度及密度。
目前有许多外加剂能影响甚至改变浆液的某些特性,主要是直接影响到实际注浆过程中新鲜浆液的流变特性。
突尼斯KEBIR(克比尔)心墙大坝工程基础灌浆试验数据表明:加减水剂可使马氏粘度时间下降,使浆液的强度快速下滑,同等条件下若只简单的加水,浆液的强度和粘度会快速的以线性关系向水的特性数值接近。在浆液中加入膨润土与加入减水剂的作用恰恰相反。向水泥浆液中加入膨润土,虽然使浆液流动性变得更差,但可以获得价格低廉的浆液,在不影响浆液岩石灌浆强度的情况下,使岩石能得到较为充分的填充。
如果采用膨灰比为B/C=1%的比例加入膨润土,在水灰比为W/C=0.67不变时,随着膨润土比例的提高,浆液的粘度和强度亦逐渐趋向水的粘度和强度;若采用B/C=2%的比例加入膨润土,浆液强度几乎是一样的,但流动性变差。
总之,灌浆试验数据表明添加一些外加剂如减水剂和膨润土,可使新鲜浆液在保持其粘度、强度、析水率和初凝时间等特性不变的情况下,具有充分的流动性来充填岩石裂隙,而不会影响浆液的最终强度。
4.GIN法灌浆施工方法和工艺流程
4.1稳定浆液室内试验
水泥浆液的基本组成是水泥和水。稳定浆液的基本组分有水、水泥、膨润土和减水剂。可比尔大坝使用的是突尼斯水泥厂的42.5 水泥,阿尔及利亚产的塑性指数大于400膨润土,SIKA公司的MENT90MF减水剂。
在室内实验室进行稳定浆液的配比试验,选用水灰比(W/C)范围大约在0.6:1~1.0:1之间,膨润土添加量为水泥量的(B/C)0.5~5%,减水剂添加量为水泥量的(A/C)0~3%。试验的组数基本按正交试验确定,每种浆液配比做3~6次,以确保试验数据的稳定。在提交的试验报告中以表格形式建立W/C、B/C、A/C之间的对应关系。根据稳定浆液室内试验成果表绘制以下6种相关曲线:
1)浆液水灰比和相应浆液马氏粘度值(秒)、离析率(%)对应曲线图;
2)浆液水灰比和相应密度(理论数值和试验数值)对应曲线图;
3)浆液水灰比和对应浆液马氏粘度值(秒)、不同添加量外加剂的对应曲线图;
4)浆液水灰比和膨灰比(%)、不同添加量外加剂的对应曲线图;
5)浆液配比比重、水灰比和每种浆液离析率(%)对应曲线图;
6)浆液水灰比、浆液模块7天抗压强度和外加剂的对应曲线图。
根据曲线选择各种参数。突尼斯KEBIR(克比尔)大坝室内试验最后确定的水灰比(W/C)是0.7:1,膨灰比(B/C)是1.5%,减水剂灰比(A/C)是0.5%。其性能参数:比重1.65g/cm3、析水率3.0%、马氏粘度30s、7天抗压强度13.0MPa。每立方米浆液的材料用量为:水泥959.3kg,水671.5kg,膨润土14.4kg,外加剂4.8kg。
施工中根据现场实际通过减少膨润土和增加减水剂的用量,来增加浆液的流动性,并对施工配合比进行调整。用的较多的是:W/C=0.7,B/C=0.5%,A/C=1.0%,实测马氏粘度值是 26~34s(随温度变化)。
4.2 室外灌浆试验和设计GIN值的确定
正式灌浆前,首先建立灌浆试验区,试验区分四序进行,帷幕灌浆试验段灌浆设计孔间距为1.5m,孔深为75m,先导孔孔深为80m,为增加和岩石裂隙的垂直度,所有孔向左岸倾斜14°。坝基帷幕试验区设计GIN值如下表所示:
坝基及坝肩固结灌浆孔呈梅花形布置,孔间距为3m,孔深9m,每孔分三段进行灌浆。坝基固结设计GIN值如下表所示:
4.3、GIN法灌浆工艺流程过程控制
4.3.1制作灌浆任务书
通过设计公司和监理公司给定的参数和孔位布置情况,制作详细的单孔任务书,下发施工现场技术员和现场操作司钻进行施工和控制。
4.3.2 建立GIN灌浆包络线模型
在每一段灌浆前输入设计GIN值、最大注入量和最大压力,软件自动生成包络曲线。
4.3.3 钻孔
GIN灌浆对钻孔没有特殊的要求,和普通灌浆一样,GIN灌浆可以适应不同孔径。主要采用φ75mm和φ90mm两种孔径进行帷幕灌浆,φ50mm孔径进行坝基和两坝肩固结灌浆。
4.3.4制备稳定浆液
浆液制备采用自动制浆系统,由自动称量系统和自动搅拌系统组成。
稳定浆液的四种组分,除水泥是固态加入外,其余三种都以液态加入。膨润土要先制成浆(称母浆),再熟化24小时后(称熟浆)才能使用。
现场根据实际需要,设计了手动制浆站。制浆站由建在坝肩的高位水池供水,用有刻度的水箱量取;两个20m3的立罐分别作为膨润土母浆的膨化罐和熟浆的储存罐,由一个泵循环膨润土浆液,每隔2~3小时交替地循环母浆和熟浆。母浆按水/膨润土=20:1配制,人工加入袋装膨润土,水由制浆机划线计量。母浆在膨化罐中浸泡循环24小时后泵送到储存罐内循环备用。制浆站有1个有刻度的盛浆箱,可以量取膨润土浆液量,水泥是由自动称量系统计量并自动控制加入,减水剂由人工用量筒计量加入。
向高速搅拌机投料的顺序为:水水泥膨润土浆外加剂,由于投料顺序对浆液指标有一定影响,必须严格遵守,且每罐添加间隔时间大致相同。高速搅拌机搅拌3分钟左右即可,太长或太短,都会影响鲜浆的粘度、密度或析水率指标。每1000~1500L浆液对指标检验一次,以确保制浆质量。稳定浆液制备流程如下图所示。
4.3.5灌浆控制设备和软件
智能灌浆设备、高压胶管及其他辅助设备均采购于国内。流量传感器为上海光华爱尔美特公司的K300型流量传感器,压力传感器为成都华滕自控设备有限公司生产的BP800型压力传感器,灌浆数据采集系统为成都华滕自控设备有限公司生产的HT-2型智能数据采集系统。
根据需要对灌浆数据采集系统软件进行了改造:
1)软件中增加了灌浆附加压力
由于GIN灌浆中严格遵守P×V=GIN,P即压力的大小直接影响V(累计注入量)的多少,也直接影响灌浆的效果,每段灌浆中的压力取值只能为该段段中压力,但压力传感器所安位置又往往在孔口位置,灌浆段的深浅和孔内水位高低都影响灌浆段所受压力,在灌浆前首先应对孔内水位高程进行测量,并将所测数据和浆液密度、灌浆起始和结束高程等有关输入软件,软件智能计算附加压力,并在灌浆过程中有效校正,从而使采集压力有效反应灌浆段中心实际灌浆压力,继而提高灌浆过程的准确率和有效率。
附加压力的另一作用是可以有效抵冲灌浆过程中浆液高流速带来的沿程损失,沿程损失在浆液流速高时非常大,有时可达到0.5~0.7MPa。
2)软件中增加了“OK小助手”
在GIN灌浆“流量控制法”中,由于对于PMax 和GIN值的控制极其严格,尤其对灌浆过程中达到PMax 95%和GIN值95%;PMax100% 和GIN值100%;PMax 105%和GIN值105%时改变流量的要求,需要控制过程的准确无误,所以灌浆软件中增加了“OK小助手”,“OK小助手”可以有效提示和帮助技术员控制灌浆过程,使灌浆控制准确无误。
4.3.6 GIN法灌浆试验器
灌浆试验器可采用充气或注水式气密胶囊试验器,也可采用机械式试验器。本工程施工期间大部分采用的是注水式胶囊试验器。
注水式胶囊试验器放置在灌浆段的顶部,试验器内管部分和输浆管路连接,通过手压泵给胶囊内注水,直到压力至相应值,一般胶囊压力大于本段灌浆压力最大值。
只能采用纯压式灌浆方法进行灌浆,灌浆结束,放完胶囊内全部水,使压力为零时再提拔胶囊并及时清洗。
4.3.7 GIN“流量控制法”灌浆流程
GIN“流量控制法”灌浆是在灌浆前设定一个灌浆基础流量,一般为15L/min,灌浆开始时使灌浆注入流量保持在15L/min,持续向孔内灌注浆液,由于灌注量的增加和孔内压力的逐渐增加,灌浆GIN值渐渐上升,当灌浆GIN值达到设计GIN值的95%或最大压力(Pmax)的95%时,降低灌浆浆液流量至基础流量的2/3(即10L/min),保持流量不变,向孔内灌注浆液,由于灌注量的增加和孔内压力的逐渐增加,灌浆GIN值渐渐上升,当灌浆GIN值达到设计GIN值的100%或最大压力(Pmax)的100%时,再次降低灌浆浆液流量至基础流量的1/3(即5L/min),保持流量不变,继续向孔内灌注浆液,由于灌注量的增加和孔内压力的逐渐增加,灌浆GIN值渐渐上升,当灌浆GIN值达到设计GIN值的105%或最大压力(Pmax)的105%时,结束整个灌浆过程。或者当注入量达到灌浆设计的最大注入量时可结束灌浆过程。
关键词:玻璃钢管;施工工法;承插;连接
工程概况
本工程为全球首个采用提取酸法氧化铝项目,玻璃钢工艺管道约8000m,工期紧,介质为32%的盐酸粉煤灰混合溶液,且与土建交叉施工,施工管理矛盾较为突出。工程采用玻璃纤维缠绕法施工玻璃钢管,现场下料组装,施工便捷,并且由于玻璃钢管道比较轻,克服了钢管施工吊装的局限性。另外还克服了采用特殊钢材施工辅助措施复杂,技术要求高的困难。该工程于2011年5月20日开工,2011年7月10日完工,历时50d。
1 玻璃钢工法特点及适用范围
玻璃钢管道施工最主要的特点就是采用玻璃纤维缠绕,由于这种工艺易于实现机械化、自动化,与其它成型工艺相比,劳动条件好,劳动强度低,且产品的质量稳定,成本低,因此得到了广泛的应用。本工法适用于石油、化工、冶炼行业的低温低压管道(温度等级120℃以下,压力等级1.2MPa以下)及城镇给排水管道。
2 工艺原理
纤维缠绕工艺一般可分为干法缠绕和湿法缠绕两类。
(1)所谓干法缠绕,是将干纤维束缠绕在芯模上,然后喷涂树脂,并用压辊滚压浸透的工艺方法,采用这种方法缠绕,设备清洁,可改善劳卫条件,但对连续纤维的无捻性、浸透性要求较严,并需要充分滚压,否则容易发生干裂现象。
(2)湿性缠绕是将浸胶后的玻璃纤维集束,在一定张力控制下直接缠绕在芯膜上的工艺方法,采用这种方法可使不同规格纤维有较强的适应性,无需滚压即可使纤维充分浸透,使用这种方法生产的产品质量稳定,气密性能好。但对缠绕过程的各个环节需要严格的人工维护,从而增加了劳动强度。便如,导丝头、浸胶槽等装置在每次缠绕结束后必须认真刷洗,使其保持良好的清洁状态,尽管如此,每次成型结束后,在浸胶槽内以及缠绕机周围的工作区域内不可避免地剩留或滴落一部分树脂,造成浪费和不卫生。
(3)在上述干法和湿法的基础上又出现了改进的工艺方法,即干预浸法和湿预浸法。干预浸法对于难于直接以液体状态使用的树脂,是比较适宜的。例如酚醛树脂、苯基硅烷树脂、有机硅树脂、邻苯二甲酸二丙稀酯树脂和间苯二甲酸酯树脂。湿预浸法是在纤维浸过树脂,并使树脂部分固化后再供缠绕使用,这种方法的主要优点是生产效率高,而且浸渍效果更好。
3 施工工艺及操作要点
玻璃钢管道的安装主要有地上架空、地面铺设和地下埋设三种方案。
架空管道是将管道架设在各种支架之上,优点是便于安装仪表、阀件及其它管件,可在最低点设置排放阀,最高点设置排气阀避免形成死角。缺点是占用空间较多,要与电气架空线路保持一定距离,为确保安全生产,这就带来了管道起重吊装和高空作业的复杂性。
地下埋设是指管道埋于地下,其管顶与地面之间有一定的填土高度。这一方法能为管道的静态平衡提供良好的条件,且不会妨碍交通及农业耕种等等,适用于大部分地区。但是对于冰冻土地带、地下水位较高地区及有活动滑坡的山区,需要结合其经济性作全面考虑。
地面铺设是指管子的底面与地面同高或管子搁在土垫层上,可用来进行农业灌溉,工业给水和介质输送,适用于森林、高山及地下水位高的地区或临时铺设使用。但考虑到交通及建筑等问题,这种铺设形式受到了条件限制。
3.1 管道的架设
管道不宜沿走道架设,架空管道需穿越公路时,不应设置法兰、阀门等连接点,以避免泄漏时造成事故。如必须设置法兰等连接点必须将连接点包在盒内,以盛装泄漏的物料。盒应定期打开检查。管道与其它管路架设在一起时,则视介质腐蚀情况应考虑分层架设。输送强腐蚀性介质的管道应架设在下层,防止出现泄漏点腐蚀其它管路。管道在穿过墙壁或楼板时,应预埋一段套管,套管内径比玻璃钢管外径大,大到足以松动穿进为宜。套管两端露出墙壁或楼板100mm,两管间充满弹性填料。垂直管道的套管不应限制管道位移和随管道的垂直负荷,如穿过防火墙,两管间应填塞石棉或其它非燃性填料。
3.2 管道的支呆架施工
常用的管道支吊架按用途可分为滑动支架、固定支架、导向支架及悬支架等见图1:
管道支吊架形式的选择主要考虑管道的强度、刚度、输送介质的温度、工作压力、管材的线膨胀系数、管道运行后的受力状态及管道安装的实际状况等,同时要考虑制作和安装的成本。
3.3 管道的安装
根据玻璃钢材料比重小的特点,为了把现场连接减小到最小,并能进行快速地铺设操作,一般是在能满足吊装允许长度和重量的情况下预先将玻璃钢管进行部分组连。
在按照管道的布局、管架间距进行安装吊架以后,用绳索或柔性带吊装管段。如用钢索起吊,则必须在其间以软垫隔开或用软管在钢索外吊装,凤防损坏管道的外保护层。在管托与管道之间垫一块与管托同面积的弹性垫,其材质与厚度以达到能起保护效果为宜。此外管子和易燃产品连接安装时,要进行静电处理。
管路安装的水平偏差一般为≤2~3‰垂直偏差≤2~5‰,坡度可取3‰。
4 玻璃钢管道的连接
无论是玻璃钢管道系统还是其它管道系统,管件及其它连接方式对系统的使用效果都具有重要意义,经验表明,管道系统出现问题最多的地方往往在连接处。所以,对于管件间以及管与其它设备的连接方式的选择、设计、施工不可轻视。
4.1 包缠对接与承插粘接
包缠对接和承插粘接的工作程序基本相同,只是个别的工作细节上有所不同。
4.2 法兰连接
一般情况下,法兰不平行是产生泄漏的重要原因,因此螺栓拧紧后法兰与法兰应密封且应相互平行。这就要求法兰密封面必须平整光洁,不受损伤或变形,尤其不得有径向沟纹,两法兰必须保持相对相互平行,否则就会因强行拉平而产生不必要的螺栓拉紧应力,容易使得法兰或带有法兰的管体受到破坏。
在法兰连接之前,首先需要根据管径及连接要求选择好合适的密封件,并对所有要相互接触的部分进行清洗,以保证密封效果。在拧紧螺栓时应遵守拧紧螺栓的顺序,不可以从开始的一个螺栓顺次拧到最后一个螺栓,这样会因法兰受力不均使法兰张嘴,旋紧力再大也不容易密封严。正确的方法是将法兰盘用螺栓对准、调好,法兰盘与螺母间加平垫,在规定的负荷下用两个测力扳手按等分角对称位置的方法紧固,使法兰盘均匀受力,表1所列为建议的旋紧力矩。
由于玻璃钢法兰与管道是靠手糊粘接而成,所以对法兰粘接口进行检测也是必要的。尽管产品出厂前是经检查合格的,但在运输贮存中不可避免也会出现一定问题。所以,在安装好后进行试压时,法兰接口必须检查。
4.3 承插连接
在要连接的管之间留下一定空间,以便进行清理、检查操作。用布清理接头偶联区、环槽、承口的张口部分,并均匀地涂上无酸无溶煤油酯(液态凡士林、液体矿酯、硅油等)。将橡胶圈在两手间滑动,涂上油酯,再从插口下面往里套,直到入槽为止,之后强行上拉,使圈的3/4入槽,并继续强行上拉未入槽部分,直至上母线以上方松开橡胶圈,使之弹入槽内,以免扭搓。
5 管道系统的压力试验
管道系统安装完毕后投入生产前,要对管道系统进压力试验(简称试压)。压力试验又分为强度试验和严密性试验。强度试验主要检验管材、配件、接口等部位的强度,严密性试验等检查管道系统的全部严密性。
为了不妨碍施工现场其它工序的正常作业,改善敷设条件,通常对管道分段进行试验,地上管道在其支撑、设置完毕后进行,地下管道在连接好后未覆盖时进行,设备、仪表加以盲板切断,试压结束后将盲板拆除。
管道系统的压力试验多采用液压试验,如果没有特殊规定,一般强度试验压力取工作压力的1.5倍,但不得小于2kgf/cm2,而严密性试验取管道的工作压力。
水压试验:用精度不低于1.5级,最大量程为试验压力的1.5~2倍的压力表按照试验技术方案进行试验。向管内灌水时,应打开管道各高处的排气阀。待水灌满后关闭排气阀和进水阀,停止供水后,系统静止2h左右,以使管道达到机械、热力和化学上的平衡。如果需要可向管内补充一些水,然后以每分钟不大于0.1kg/cm2的速度增加管内压力,直到达到工作压力为止,停止加压1h,然后以每分钟不超过0.05kg/cm2的速度再次加压,使管内水内达到检测压力值,在试验压力下保持20min,如果管道未发生异常现象,压力表指针不下降即认为强度试验合格(由于玻璃钢材料的弹性变形,压力表指针在稳定前会稍有降落,这不影响管道的合格)。然后把压力降至工作压力进行严密性试验,在该压力下使管道系统在不少于2h的时间内保持静止。这样系统的平均泄漏率不超过设计要求。
6 效益分析
本工法中的效益主要体现在造价方面,在石油、化工、冶炼行业的工艺管道中,大部分介质含有腐蚀性,特别是酸性介质,若采用钢材必须用特殊钢,如钽管、锆管等,其造价一般均为3000~4000元/kg,而采用玻璃钢管道造价大约在120元/kg,故工程造价大大的节省。
另外,目前国内一些新兴产业,如粉煤灰提取氧化铝、煤制油等项目中,由于玻璃钢管道工法的日趋成熟,使得以前由于材质问题无法实施难题逐一解决,为寻找新能源和发展循环经济提供了保障。
参考文献
[1]陈春霞,王伟,陈志刚等.玻璃钢管输水管线施工技术[J].市政技术,2004,(6):343~346.
[2]李长颖.大口径玻璃钢管在输水管道工程中的应用[J].市政技术,2004,(5):319~322.
在地下结构工程及高层建筑的地下室外墙施工中,若外墙外侧空间狭小,可采用先砌筑导墙,然后做防水层及保护层,以此作为结构墙体的胎膜,待墙体钢筋绑扎成形后,只需进行内侧支模即可,而单侧支模的加固就成为一个难题。在很多工程中,由于模板加固不到位经常出现一些胀模现象,且情况非常严重,由于处理胀模问题必定给施工方造成一定的经济损失,为了消除由于加固不到位造成的胀模,现将单侧支模模板加固采用的单侧支架加以推广。
关键词:地下结构、单侧支模、模板加固
1.单侧支架特点
1.1单侧支架在高度方向上不受限制,可通过加高节予以加高。
1.2安装简单方便,因重量较大,需使用吊车将其吊装就位,混凝土浇筑一天以后,即可将支架拆除,周转方便。
1.3混凝土成型效果较好。
2.适用范围
单侧支架适用于墙体单侧支模模板的加固,尤其适用于地下结构工程及高层建筑的地下室外墙施工中,同时也可适用于地铁工程中的墙体模板加固。
3.工艺原理
3.1单侧支架的组成
单侧支架由埋件系统部分和架体两部分组成,其中埋件系统包括:地脚螺栓、连接螺母、外连杆、外螺母和横梁。
3.2工艺原理
墙体合模后,利用预先埋置在混凝土板中的埋件系统与支架相连,通过安装单侧支架斜撑及压梁槽钢,调整支架垂直度,用钩头螺栓将模板背楞与支架部分连成一个整体,然后将勾头螺栓紧固,经过反复调整,从而保证墙体垂直度,以达到加固墙体单侧模板的目的。
4.工艺流程及操作要点
4.1工艺流程
埋件部分安装 模板安装 单侧支架安装 浇筑墙体混凝土
4.2操作要点
4.2.1埋件部分安装
(1)地脚螺栓出地面处与混凝土墙面距离:模板厚+50mm,出地面长约为130mm;各埋件杆相互之间的距离为300 mm。在靠近一段墙体的起点与终点处宜各布置一个埋件,具体尺寸根据实际情况而定。
(2)埋件与地面成450的角度,现场埋件预埋时要求拉通线,保证埋件在同一条直线上。
(3)地脚螺栓在预埋前应对螺纹部分采取保护措施,用塑料布包裹并绑牢,以免施工时灰浆粘附在丝扣上影响连接螺母。
(4)因地脚螺栓不能直接与结构主筋点焊,为保证混凝土浇筑时埋件不偏移,要求在相应部位增加附加钢筋,地脚螺栓点焊在附加钢筋上,点焊时请注意不要损坏埋件的有效直径。
4.2.2模板及单侧支架安装
(1)单侧支架直接坐于混凝土上,相互之间的矩离为600 mm(可根据实际情况调整)。支架中部用φ48钢管架绑扎连接。安装流程:
钢筋绑扎并验收后弹外墙边线合外墙模板单侧支架吊装到位安装单侧支架安装加强钢管(单侧支架斜撑部位的附加钢管,现场自备)安装压梁槽钢安装埋件系统调节支架垂直度安装上操作平台再紧固检查一次埋件系统验收合格后砼浇筑
(2)墙体合模时,模板下口与预先弹好的墙边线对齐,然后安装钢管背楞,临时用钢管将墙体模板撑住。
(3)吊装单侧支架,将单侧支架由堆放场地吊至现场,单侧支架在吊装时,应轻放轻起,多榀支架堆放在一起时,应在平整场地上相互叠放整齐,以免支架变形。
(4)需由标准节和加高节组装的单侧支架,应预先在材料堆放场地装拼好,然后由塔吊吊至现场。
(5)在直面墙体段,每安装五至六榀单侧支架后,穿插埋件系统的压梁槽钢。
支架安装完后,安装埋件系统。再用钩头螺栓将模板背楞与单侧支架部分连成一个整体。调节单侧支架后支座,直至模板面板上口向墙内倾约5mm,因为单侧支架受力后,模板将略向后倾。最后再紧固并检查一次埋件受力系统,确保砼浇筑时,模板下口不会漏浆。
4.2.3浇筑墙体混凝土
混凝土浇筑过程中,严格控制分层厚度,并严格控制浇筑速度,浇筑速度不宜过快,不得出现过振、漏振和欠振现象。
4.2.4模板及支架拆除
(1) 外墙砼浇筑完24小时后,先松动支架后支座,后松动埋件部分。
(2) 利用吊车吊走单侧支架,平放在材料场地。
(3) 支架边拆除,单侧模板边用临时钢管加以支撑,以防模板整片脱落。
(4) 待达到拆模要求时,即砼达到1.2Mpa后,拆除模板。正常情况下,在保证墙体砼表面及棱角不因拆模而受损时,即可拆模。
5.材料和机具要求
5.1 主要材料
地脚螺栓、连接螺母、外连杆、外螺母和横梁、扳手等
5.2 主要机具
序号 机具名称 数量 备注
1 吊车 QTZ100 臂长45米
6.质量控制要求
6.1埋件必须在浇筑底板混凝土时预先埋设,严格控制预埋螺栓的位置和间距,角度要呈450,其外露长度必须满足安放压梁槽钢的要求。
6.2模板拼装完成后,背面用脚手管(横向)作背楞,然后安装支架,用钩头螺栓将模板与支架拉结牢固,随时吊线坠进行检查模板的垂直度。
6.3支架安装时,将预埋螺栓与支架的压梁槽钢连接牢固,以保证底部不出现胀模。
6.4根据工程实际情况,控制混凝土的坍落度和分层浇筑高度,保证每层不超过50cm,避免出现过振现象。
7.施工安全措施
(1) 施工时应严格按照技术交底及安全交底施工;
(2) 施工过程中正确使用安全防护用品;
(3) 支拆模板时必须搭设双排脚手架,并满铺脚手板。
(4) 单侧支架重量大,为确保安全,工人在立支架时应由多人同时进行。
(5) 单侧支架必须要有牢固的斜撑,以保证不会因为混凝土的侧压力致使支架发生位移。
(6) 在确保单侧支架立稳后,工人才可安装操作平台,操作平台上的跳板须满铺,操作平台的护拦至少设三道。
(7) 支架模板安装需一定的空间,工程中有内隔墙的地方,如不能保证支架模板的安装空间,可在外墙浇筑完毕后,再绑扎内隔墙钢筋。
(8) 砼浇筑时,工人应在操作平台上工作。
(9) 在吊装及拆除支架时,必须由专业的信号工进行指挥。
8.环保要求
(1) 操作面做到活完场地清,拆除支架后钩头螺栓要集中堆放,单侧支架要存放于现场指定地点并码放整齐。
(2) 混凝土浇筑完成后,要及时清理散落在模板及支架上的灰浆,并将落地混凝土清理干净。
(3) 在支拆模板时,必须轻拿轻放,上下、左右有人传递,模板的拆除和修理时,禁止使用大锤敲打模板以降低噪音。
(4) 模板面涂刷水性绿色环保脱模剂,严禁使用废机油,防止污染土地,装脱模剂的塑料桶设置在专用仓库内。
(5) 模板拆除后,清除模板上的粘结物如砼等,现场要及时清理垃圾,集中堆放在垃圾堆场,待够一车后集中运到市垃圾集中堆放场。
【关键词】现浇楼板;混凝土;二次法
近年来现浇混凝土楼板在工程结构中得到了大量的应用,但应用过程中也发现,现浇混凝土楼板易产生裂缝现象,混凝土裂缝已成为目前广泛存在的质量通病问题。由于裂缝的存在,降低了工程使用寿命,增加了维修费用。
1 工艺特点
1.1 “二次法”,主要指混凝土浇筑后,通过两次振捣和两次摸面压实的方法,使混凝土内部和表面晶体重组,达到混凝土密实度提高,减少内部和表面裂缝的目的。
1.2 混凝土裂缝的施工控制主要控制以下几个方面:
1.2.1 原材料质量控制
1.2.2 外加剂及掺和料质量控制
1.2.3 混凝土配合比坍落的控制
1.2.4 混凝土浇筑过程的控制
1.2.5 混凝土后期养生控制
1.2.6 模板刚度及施工荷载等方面综合控制
“二次法”施工是混凝土浇筑控制的一个方法,该方法能有效的减少裂缝的产生,但施工中如果上述几个方面因素控制得不得力,其作用效果将降低。
1.3 通过“二次法”施工的混凝土,既可以提高混凝土自身质量,又可以保证和提高混凝土表面的平整度,大大减小了由于板面不平整造成的装饰浪费,经济效益极为可观。
2 工艺原理
混凝土在初凝转为冷凝直至增长强度过程中,由于组成混凝土结构自身材料性质的影响以及混凝土大量的脱水,从而使混凝土结构内部产生了较多的微裂缝,随着混凝土强度的增长,这些裂缝可进一步开展,进而成为混凝土表面裂缝甚至贯通裂缝,因此尽可能在终凝前消除这些裂缝,就成为裂缝控制的有效方法。
“二次法”就是在混凝土浇筑时,进行第一次振捣和表面抹压,保证混凝土的密实度;在混凝土初凝左右,内部已产生微裂缝时,在井陉第二次振捣和抹亚,从而使混凝土内部晶体重组,愈合混凝土内初裂缝,达到提高混凝土密实度,减少混凝土裂缝的目的。
3 施工工艺
3.1 “二次法”工艺实施的保证条件
3.1.1 严格控制石子的颗粒级配,含泥量符合施工规范规定;石子应清洁,石粉含量较多时,应冲洗后使用。
3.1.2 砂应采用中砂。砂的含泥率应符合规范要求。尽量避免使用细砂。砂应质地坚硬、干净,如有泥块等杂质,使用前过筛。
3.1.3 水泥一般多采用普通硅酸盐水泥,进场必须有合格证并作二次复试。
3.2 外加剂及掺和料
3.2.1 外加剂及掺和料的品种、参量必须根据对混凝土的性能要求、施工及气候条件、混凝土所采用的原材料及配合比等因素经试验确定。
3.2.2 当掺和料和外加剂同时使用时,对外加剂的适应性和合理掺量应通过试验确定。
3.2.3 进场的外加剂必须有合格证并进行二次复试后可使用。
3.2.4 混凝土中所参加的外加剂及掺和料必须符合现行国家标准、规范那及规程的规定。
3.3 配合比及坍落度控制
3.3.1 混凝土配合比必须由试验室确定。
3.3.2 混凝土再拌制阶段,应派专人负责后台计量,保证配合比和坍落度附和设计要求,这是保证混凝土质量的前提,坍落度必须罐罐检测。
3.4 模板体系及施工荷载
顶板的模板体系必须进行验算后施工,混凝土浇筑前进行检查验收,浇注过程中派专人看模,确保施工荷载不超过设计允许值。
3.5 混凝土标高即平整控制
混凝土浇筑前,在柱主筋上弹出标高控制点。实际浇筑时,纵横交叉拉出标高线(标高线一定要拉紧,不得有坍腰现象),据此进行混凝土表面标高的控制。
混凝土初次郑捣找平后,由抹灰工再以2米长刮尺,进行混凝土表面的找平。
3.6 第一次振捣
混凝土第一次振捣应与混凝土浇筑同时进行,边浇边振,振捣遵循“快插慢拔”的原则,振捣棒采用斜向振捣。
插入点采用“行列式”布置,点距控制在300~500mm左右,连续振捣,每次振捣时间控制在20~30s之间,应以混凝土表面不再沉落、不再出现气泡和浮浆为度。
3.7 第一次抹浆
第一次抹压应在初次振捣后,立即进行。此时应采用刮尺将混凝土表面找平,保证混凝土表面平整度在3mm以内;然后在进行抹压,施工时应注意下列事项:
3.7.1 如果混凝土表面有浮浆必须刮除,然后再取等量的混凝土补找平。
3.7.2 应将突出混凝土表面的石子压入混凝土中
3.8 第二次振捣
3.8.1 振捣时间的控制
根据哈尔滨国际汽车城工程的现场实际测定,二次振捣时间应控制在混凝土初凝时左右为合适。具体时间由于受到混凝土中水泥品种、数量、混凝土和易性、所掺的外加剂的品种和气温等因素的影响而不同。常温下一般约为20~40分钟左右,此时混凝土达到塑性状态。
二次振捣时间必须严格控制;过早会失去二次振捣的意义,过晚会破坏混凝土结构、降低混凝土强度,因此实际施工时,这个时间必须试验确定。
3.8.2 振捣方法
二次振捣时,采用垂直插入法,插点采用“行列式”布置,按顺序移动,防止漏振。
振捣棒插入混凝土内后应立即提起,每点振捣时间在10s左右,不得振捣时间过长。
振捣后重新将混凝土表面整平。
3.9 第二次抹平
3.9.1 抹压时间
混凝土二次振捣找平后,达到硬塑状态时,开始进行二次抹压。
3.9.2 二次抹压
采用铁抹子,压实压光,此时应注意将刚刚产生的裂缝用力碾压,使之完全愈合封闭
3.9.3 对于二次磨压时,混凝土上工人踩出的脚印,必须取同配合比的混凝土补平、拍实然后抹平
3.9.4 然后以扫埽,将混凝土表面拉毛进行毛化处理。应控制拉毛方向,使毛面纹理一致。
3.9.5 二次抹压完毕后,还必须设专人检查,发现微裂缝应及时碾压,使之愈合,有利于减少裂缝的产生。
3.10 养生
采用二次施工法的混凝土必须加强养生,养生时间不得少于7天最好采用覆盖养生法,效果较好。
3.10.1 效益分析
采用“二次法”进行楼板施工,减少了裂缝的产生,同时保证了板面的平整度,在规范允许偏差内,大大降低了由于结构尺寸、标高不准确,产生的浪费。
3.10.2 工程实例
哈尔滨东方玫瑰园住宅工程,总建筑面积8.6万平方米,从一层以上住宅部分开始,根据公司的总体部署,进行了混凝土楼板“二次法”施工的试验,通过与非“二次法”施工的楼板对比,裂缝产生率大大减少,减少率达70%以上,效果非常明显。另外,由于采用了“二次法”施工,使混凝土板面的平整度大大提高,实测平整度控制在4mm以内,减少了由于板面不平整造成的装饰浪费,此一项可节约工程费用达20多万元。