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关键词: 工法编写 保证措施
中图分类号:C29 文献标识码:A 文章编号:
一、引言
工法是企业标准的重要组成部分,是企业开发应用新技术的一项重要工作内容,是企业技术水平、施工能力和科学管理水平的重要标志。多年来,政府相关部门在引导企业开发工法、提升科技进步水平中发挥了积极的推动作用。建设部在《关于进一步加强建筑业技术创新工作的意见》(建资【2006】174号)文中,要求建筑企业“要逐步建立更加科学有效的市场准入制度,在企业资质标准和工程质量标准中,应进一步体现管理技术、科技创新、资源节约和企业效益等内容”、“建立以专利、专有技术和工法等为主要内容的建筑业技术进步指标和评价体系,积极开展企业技术进步水平评价活动”。政府部门在政策上具有鲜明的导向性。在实际执行过程中,广大职工和工程技术人员的积极性并没有充分地调动起来,企业的技术素质和管理水平提高不快。企业工法的编写不规范。企业重生产、轻管理、轻技术、追求眼前利益的现象比较普遍,企业不善于技术积累和技术跟踪,很难形成具有本企业特色的综合配套的新技术。企业工程实践经验很丰富,但很难拿出几份像样的材料来,工程技术人员忙于施工现场,文字表达能力低于实际工作能力。没有对技术攻关的项目进行有效总结,对工法如何编制不清楚,即使编制也不规范,对工法的11项编写内容表述不清楚。文本格式不完全符合要求、选题不当、命题不准确、前言冗长、工艺原理笼统等等。本文探讨工法的编写,希望对企业工法的编制有一定的指导作用。
工法的基本内容、意义和作用
1. 工法的含义(定义)
工法是以工程为对象,工艺为核心,运用系统工程原理,把先进技术和科学管理结合起来,经过一定的工程实践形成的综合配套的施工方法。
应包括:前言、工法特点、适用范围、工艺原理、施工工艺流程及操作要点、材料与设备、质量控制、安全措施、环保措施、效益分析和应用实例。
工法的五个特征:
(1)工法的主要服务对象是工程建设。
(2)工法既不是单纯的施工技术,也不是单项技术,而是技术和管理相结合综合配套的施工技术。
(3)工法是用系统工程原理和方法总结出来的施工经验,具有较强的系统性、科学性和实用性。
(4)工法的核心是工艺,而不是材料、设备,也不是组织管理。
(5)工法是企业标准的重要组成部分,是施工经验总结,是企业的宝贵的技术财富,并为工程管理服务。
三、工法编写的有关问题
1.工法的编写注意事项
(1)工法的成立是以成功的工程实践为基础的,而且被一定的工程实践证明是技术先进和效益显著、经济适用的。必须实事求是。
(2)每项工法都是一个系统,系统有大有小,针对工程项目、单位工程的是大系统,针对分部、分项工程的是子系统,工法成立与否不在于项目多大,而在于其技术的先进和实用,在于其实际效益。
(3)工法的编写不同于工程施工总结,施工总结往往先交代工程情况,然后讲施工方法和经验,再介绍施工体会,大多是工程的写实。而工法是对施工规律性的剖析与总结,是同类工程先进技术与科学管理的升华与凝练。要把工艺特点(或原理)放在前面,在最后引用一些典型的工程实例加以说明。这样做并不是简单的顺序问题,它是与工法的成熟性和推广应用作用紧密相联的。
企业级工法的选题分类
(1)通过总结工程实践经验,形成有实用价值、带有规律性的新的先进施工工艺技术,其工艺技术水平应达到企业领先水平。
(2)通过应用新技术、新工艺、新材料、新设备而形成的新的施工方法。
(3)对类似现有的省级工法有所创新、有所发展而形成的新的施工方法。
3.企业工法编写内容
工法的编写内容,分为前言、工法特点、适用范围、工艺原理、施工工艺流程及操作要点、材料与设备、质量控制、安全措施、环保措施、效益分析和应用实例11项。
(1)前言:概括工法的形成原因和形成过程。其形成过程要求说明研究开发单位、关键技术审定结果、工法应用及有关获奖情况。
(2)工法特点:说明工法在使用功能或施工方法上的特点,与传统的施工方法比较,在工期、质量、安全、造价等技术经济效能等方面的先进性和新颖性。
(3)适用范围:适宜采用该工法的工程对象或工程部位,某些工法还应规定最佳的技术经济条件。
(4)工艺原理:阐述工法工艺核心部分(关键技术)应用的基本原理,并着重说明关键技术的理论基础。
施工工艺流程及操作要点:
① 工艺流程和操作要点是工法的重要内容。应该按照工艺发生的顺序或者事物发展的客观规律来编制工艺流程,并在操作要点中分别加以描述。对于使用文字不容易表达清楚的内容,要附以必要的图表。
②工艺流程要重点讲清基本工艺过程,并讲清工序间的衔接和相互之间的关系以及关键所在。工艺流程最好采用流程图来描述。对于构件、材料或机具使用上的差异而引起的流程变化,应当有所交代。
(6)材料与设备:说明工法所使用的主要材料名称、规格、主要技术指标;以及主要施工机具、仪器、仪表等的名称、型号、性能、能耗及数量。对新型材料还应提供相应的检验检测方法。
(7)质量控制:说明工法必须遵照执行的国家、地方(行业)标准、规范名称和检验方法,并指出工法在现行标准、规范中未规定的质量要求,并要列出关键部位、关键工序的质量要求,以及达到工程质量目标所采取的技术措施和管理方法。
(8)安全措施:说明工法实施过程中,根据国家、地方(行业)有关安全的法规,所采取的安全措施和安全预警事项。
(9)环保措施:指出工法实施过程中,遵照执行的国家和地方(行业)有关环境保护法规中所要求的环保指标,以及必要的环保监测、环保措施和在文明施工中应注意的事项。
(10)效益分析:从工程实际效果(消耗的物料、工时、造价等)以及文明施工中,综合分析应用本工法所产生的经济、环保、节能和社会效益(可与国内外类似施工方法的主要技术指标进行分析对比)。
另外,对工法内容是否符合满足国家关于建筑节能工程的有关要求,是否有利于推进(可再生)能源与建筑结合配套技术研发、集成和规模化应用方面也有所交代。
(11)应用实例:说明应用工法的工程项目名称、地点、结构形式、开竣工日期、实物工作量、应用效果及存在的问题等,并能证明该工法的先进性和实用性。一项成熟的工法,一般应有三个工程实例。
对于在工艺原理、工艺流程、材料与设备的主要技术指标中涉及技术秘密的内容,在编写工法时可予以回避,申报国家工法时,须在申报材料中加以说明,但有关部门在审定时,应当按照知识产权的有关规定对企业秘密加以保护。
按上述内容编写的工法,层次要分明,数据要可靠,用词用句应准确、规范。其深度应满足指导项目施工与管理的需要。
企业编写和应用工法的保证措施
1、各施工企业必须重视工法工作,真正把它视为增强企业竞争力,应对进入市场严峻挑战的有力措施,指定人员管理,有计划、有安排、有检查,最后还要出成果。
2、认真学习工法编写的有关规定和要求,并熟练地掌握,争取编写的工法上报后不需大的改动。
3、对技术含量高的工程项目,从工程一开始就落实工法题目和编写人员。
4、严格工法评审标准,同时对真正符合标准的工法应按照规定给予编写人以奖励,并作为职称晋升的重要依据,以鼓励和提高广大技术人员编写工法的积极性。
一般由工法所有权企业给予奖励。
5、对于企业已形成的工法,要印制下发,并加大宣传推广力度,企业负责人、各级总工程师、项目经理等,都应有一个清晰的概念,那就是在编制一个工程的标书或者组织一个工程的施工时,首先看有否相同或类似的工法,有的话,就充分利用其与本工程相同的地方,对不同的部分再加以研究,就可快速、高速、高质量地完成标书编制或施工组织设计的制订。
五、企业工法编写和应用工作的组织与管理
1、制定工法管理办法
一般来说,首先要依据建设部的工法管理办法,制定企业的工法管理办法,注意对于不同级别的工法,对技术水平的要求应有所不同,国家级工法要求关键技术要达到国内领先水平,而省部级工法要求国内先进或省内领先。
2、理顺企业的工法管理体制
集团级企业的工法管理分集团、子公司、分公司三层管理。
集团总公司由总工程师负责工法的领导工作,科技管理部负责工法工作的归口管理,负责组织集团级工法的评审、省级工法以及国家级工法的推荐申报和奖励工作。(每年4月份报上一年度的奖励项目,11月对上一年度的成果进行奖励)
各子公司由总工程师负责工法的领导工作,技术部负责日常管理工作;组织编制工法开发规划和年度计划;组织指导工法编写、审定、上报、推广应用及奖励等工作。
分公司是开发应用工法的具体执行单位,应由主任工程师负责,有组织、有计划地对本单位先进的施工技术和管理经验进行总结,形成工法。
3、成立工法评审委员会
工法的申报、评审和公布采取自下而上逐级申报评定的办法。
4、工法的立题
各单位要根据本单位所承建的工程任务的特点,制定本单位的工法开发规划和年度计划,并组织项目的实施和协调。各单位要在每年年底前将次年的工法编制计划上报集团科技管理部。
5、工法编写的组织
一般按单位制定的工法编写计划所列的工法题目,将编写任务落实到工程项目部,由项目部的工程师负责,按各自负责的不同工作,分派不同的内容,如:针对某一技术工艺的工法,可分别由技术、质量、安全、财务等方面的人员分别收集资料、编写相关内容,也可由1-2人主笔,其他人提供资料。
6、工法应用
经评审确定成立的工法,一般应印刷下发有关单位执行,最好将本行业的工法发给每个技术和主要生产管理人员,作为工程项目管理的重要参考资料。
工法的主要作用:
1)工法稍作修改,就可以作为相同或类似工程结构投标文件的一部分。
2)在工程项目施工组织的编制和施工方案的准备阶段,工法可作为重要参考。
3)工法可作为年轻技术人员的培训参考教材。
4)工法可规范管理,显著提高企业的管理水平。
5)工法可作为宣传企业实力的有力证据;
关键词:现浇箱梁后张预应力工法
1前言
目前我国无论是公路、铁路还是城市立交桥粱,多采用“后张预应力箱梁结构”,在设计,施工及验收质量标准方面,都积累了匆当宝贵的经验。
近几年,建筑市场竞争激烈。相当一部分施工企业采用粗放经营,扩大外延的办法增加在施面积。这种方法使得企业的整体素质、管理水平很难提高。由于企业不替于技术积累和技术跟踪,很难形成具有本企业特色的综合配套技术。为此,建设部干1989年颁布了《施工企业实行工法制度的试行管理办法》。因而,我们应积极实施这一“办法”,以提高企业的整体技术素质和技术管理水平。
2工法的含义
工法一词来自日本,日本〈国语大辞典)将工法释为工艺方法和工程方法。日本建设者的官员、科技界和工程界人士普遍认为工法是一种泛指,其词义并不严格。
近几年,我画工程技术人员在总结比较综合性的施工经验时感到,用“工艺标准”、“操作规程”的方式难以表达,照规范、规程太原则又不能满足需要,故在建设部颁发的《施工企业实行工法制度的试行管理办法》中,对工法赋予了严格科学的定义,这就是“以工程为对象,工艺为核心,运用系统工程原理,把先进的技术和科学管理结合起来,经工程实践形成的综合配套的施工方法。”从这个定义出发工法有以下几个特征:
(1)工法的主要服务对象是建设工程。
(2)工法既不是单纯的施工技术,也不是单项技术,而是技术与管理的结合。
(3)工法是用系统工程的管理和方法总结庄来的施工经验,具有较强的系统性、科学性和实用性。
(4)工法的核心是工艺技术,
(5)工法是企业标准的重要组成部分,是施工经验的总结,是宝贵的技术财富并为管理人员服务,概括起来说:工法是施工过程中理论与实践的完美结合,并将其系统的用文字表达出来。
3“后张预应力箱梁结构工法”的构成
根据目前国内施工工艺及技术水平,该法由四部分构成:
(1)模板成型,
(2)结构钢筋绑扎及预应力孔道布置,
(3)混凝土的浇筑;
(4)预应力的施加,
4建立工法时解决的问题
工法是理论与实践结合的产物,因而建立工法时必须将实践过程中遇到的问题采取措施加以解决,从而保证工程能顺利实施,才是一部完整的工法。
4.1横板成型中应解决的问题
4.1.1模板的防锈
模板锈蚀或表面粗糙直接影响到砼的外观,在城市立交、机场或繁华地带,外观是十分重要的使用性能之—。一些较为先进的国家对此都十分重视。如法国巴黎国际机场,采用混凝土本色做为装饰,既节约丁装饰的巨额费用又美观大方。因而是工程中不可忽视的—个重要环节。
一般采用钢模板,将模板除锈后就可直接使用,而在重点部位有较大影响的工程中,应对模板进行静电喷涂处理。在实际工程中,我们发现传统的涂脱模剂、涂油或涂漆工艺均不能满足要求。只有在少数无雨、无风、无土的地区方才适用。而涂漆工艺更不可取,一旦脱落反而贴在混凝土上,更加影响外观。在一些湿度小、温差小的地区,也可采用铅框非金属模板或木模饰面。其工程效果也比较理想。
4.1.2夸桥、斜桥、谈截面桥的模板成型
在弯桥,斜桥、变截变桥模板成型中,首先遇到的问题就是如何保证结构的几何形状。
在弯桥工程中,屏形钢模板不仅成本较高,而且利用率极低,一般一座桥梁使过后,很难再次使用。故我们认为采用钢木结合的模板更具广泛的适用性。木模应装3~5mm,塑斜饰面板以保证与钢模的—致外观。
在变截面梁施工中,可利用钢管的挠度来实现截面的变化,这已在多座桥梁中被证明为可能,并保证丁整体线型的美观。
4.1.3内模的施工
目前内模—般有三种常用的施工工艺,即钢模、木模及胶囊,其中钢模,木模较为普遍,胶囊只限于大批量生产时才被采用。在工程实残中我们发现木模做为内模具有最广泛的适用性和最低廉的价格。但必须采取相应的措施才能保证木材的回收率。用木模致少有两大优点:首先,对于内张拉的箱集结构来讲,木模成型较容易,也更加容易固定内外模及锡具的连系:其次,加果用水泥袋或纤维布做内模外侧饰面,可以使木材回收率大大提高,并起到防止漏浆的作用,既降低了成本义保证了质量。
4.2结构钢筋绑扎与预应力孔道布置施工中应解决的问题结构钢筋绑扎与预应力孔道布置是预应力箱梁结构施工的重要组成部分,直接关系到箱粱结构的质量。在后张预应力箱梁结构牛,结构钢筋必须保证粱体能够承受预应力施加时所产生的荷载及预应力孔道,锚板的架立功能,而预应力孔道的成型质量则是能否按照设计施加预应力的基本保库。
4.2.1结构钢筋在绑扎过程中必须先解决钢筋的立位稳定性问题
在工程中可以先绑横隔粱、中隔梁钢筋,最后再绑扎梁腹结构钢筋。这样可以增加稳定悦,但在穿波纹管时仍湛对钢筋进行加固。如果不采取措施,金发生波纹管位置不准,结构钢筋倾斜等问题。
4.2.2预应力孔道成型的主要施工要求位置准确、线型园顺、密闭性能好
解决好下届三个问题对能否满足以上耍求十分重要。
(1)施工前必须校验孔道符座标位置与曲线长度是否相符,否则常会发生孔诣及锚区位置与断面不符的情况,造成孔道、模板的返工修改。
(2)在设计中,一般锚区钢筋与结构钢筋分别承担各自功能。因而经常发生办钢筋密集地段相互位置发生矛盾的现象。因此,施工中必须加以整理,排好位置,加处于隔梁处或结构钢筋直径较粗时,可通过设计进行精简,避免发生钢筋过密以至无法绑礼或混凝土无法浇筑的情况发生,一旦这种情况发生,极易造成锚区混凝土出现蜂窝,狗洞。降低了锚座的承庄能力,直接影响预应的施加。
(3)在墩柱、隔梁处一般钢筋都比较密,必须对上述截面的钢筋与孔返位置进行排列。特别是有横向预应力时,一般位置都排不开。通过设计调整时,应以纵向线型为中。绑扎钢筋时也应特别注意绑扎顺序,避免钢筋绑扎成型后孔道无法就验或锚座预埋件无法放人。
4.3浇筑混凝土施工中应解决的问题
浇筑混凝土箱罢结构是环节录多、最不易控制的一道工序。在施工中必须解决好施工组织、浇筑顺序、强度、坍落度控制、振捣及孔道保护等一系列问题才能保证浇筑质量以及下上工序的顺利完成。
施工组织是根据浇筑量、浇筑方式、浇筑顺序等因素考虑的。由于混凝士一旦开始浇筑则必须连续完成,因此在施工中必须考虑到以下凡个方面:
(1)混凝土开盘前必须检查是否有满足此次浇筑量的、足够的屋材料(即:水泥、石子、砂及水源)。同时必须有备用搅拌机械和电源。
(2)必须有足以满足浇筑速度的运输工具,当运距过远时,要有保证到场质量的外加剂,同时耍有专项措施保证运输路线的畅通,当运输路线情况复杂时应考虑备用运输路线,
(3)在混凝士浇筑施工中对混凝土自身质量设看两层质量控制是十分必要的,即混凝土出盘质量控制和现场入模前质量控制。
(4)当混凝土浇筑高度大、采用泵车施工时,应有备用泵车或吊车和灰斗。
(5)搅拌站与浇筑现场之间要有能迅速勾通信息的通信手段或交通工具,以便能及时调整混凝土质量或浇筑速度。
(6)混凝土现场要有合理的照明布置,并有备用电源、备用振捣器械及熟练的模板工、钢筋工。
(7)在考虑浇筑顺序与浇筑方式时应根据箱粱结构断面跨径、排架模板型式及浇筑速度进行选择。一般来讲,以排架模板不至偏压变形,混凝土浇筑接缝不超过2小时,能够分层及时振捣为原则。
(8)混凝土浇筑前必须进行浇筑方案交底,特别是振捣人员要对振捣质量及孔道保护两方面负责。要划分清楚各个振捣人员的界限挂牌负责。
(9)浇筑时应有专人负责预应力孔道及排气孔、预埋件的保护。在以往的工程中我们采用循环水拉球法,有效的防止了瞎孔。回时循环水也可以带走部分高标号水泥产生的水化热。
(10)预应力箱梁混凝土标号一般都在C38以上,而箱梁腹板较窄,钢筋及孔道密集这就要求石子粒径要小,混凝土的坍落度和易性要好。因此对强度、坍落度、和易性的控制尤为重要。我们得出的经验是选择高标号水泥、高强度破碎石、石英砂并精心试配,选择适当的外加剂就可以有效的控制强度、坍解度及和易性,其中,现场外加剂二次掺加技术尤为重要。
4.4施加预应力施工中应解决的问腿
预应力施加是后张预应力箱粱结构质量的最终体现。预应力的施加效果是由孔道位觉线型、预应力筋的力学性能、张拉控制程序、锚具质量精度等多方面因素构成。但其将归结为预应力施加量与预应力损失两部分。这两者之差也就是预应力的施加效果。玄预应力施加过程中经常遇到的只有3个问题:断丝、滑丝、预应力损失,解决好这3个问题也就保证了预应力的施加效果。
4.4.1断丝
(1)造成断丝的原因:
a.预应力筋力学性能不合格。
b.锚板喇叭筒、锚板、锚环及千斤顶不同心,造成偏拉,受力不均。
c.锚垫板的选用也是原因之一。目前采用的锚垫板有钢制与铸钢制两种。钢制垫板喇叭筒较细、校长,端部也比较锋利,稍有连接不顺,张拉时就可能造成对预应力筋的伤害。而铸钢制垫板喇叭筒较短粗,端部与孔道用内插式连接。故应尽量选用后者。
d.采用高强钢丝做为预应上筋时,锚具夹片硬度不能太高,齿高也不能过大:这样稍有偏控就造成刻痕过深,容易发生断丝。
(2)防止断丝的措施:
a.严格材料力学性能试胎。强度相同,延伸率差异较大的两批材料不能同束使用。
b.在施工中应考虑锚垫板喇叭筒与波纹的连接。安装千斤顶应做到安正与垫板方向垂。
(3)断丝处理:
a.双张钢束时可先用卸锚器松锚,然后移动钢束,用单孔小顶进行张拉,这样就缩短了千斤顶占用长度。
b.当预应力束较短时,也可以用单张代替双张的办法加以解决。
c.当本身就是单张的钢束发生断丝时,一般采用超张拉的办法加以解决,超张时可采用全断面超张或同束号超张的办法。因为一般设计都未用足0.75Rbv只用到0.7左右,超张时应根据断丝数量计算超张值。计算时应以规范控制应力误差下限为准。
4.4.2滑丝
(1)造成滑丝的原因:
a.锚环、夹片硬度不够或夹片齿过浅。
b.钢束、夹片清理不彻底、有油、锈或杂物张拉时存在于夹片与钢束之间或夹片与锚环之间。
c.当铺环孔坡度过小、过大时都可能发生滑丝。安装夹片顶面不齐也能造成滑丝。
d.千斤顶张拉时回油过快也可能发生滑丝现象。拆卸工具锚时巨烈震动也可能造成滑丝。
(2)防止滑丝的措施:
a.张拉前对钢束锚锚固部分、锚环、夹片进行彻底清理,安装夹片时要保证外露部分相同,顶面平齐。
b.根据所采用的钢束种类选择锚具。当用高强钢丝时宜采用XM型锚具,因该锚具夹片有偏转角,锚固方向为360°无间隙。当采用钢纹线时则OVM型锚具较为适宜。
(3)滑丝的处理:
滑丝处理一般采用单孔补张,补张不成功时可用叠加锚环法处理。
4.4.3预应力损失
在预应力的6种损失牛,混凝土干缩损失、徐变损失两种不易控制。但其损失值与其它4种相比也较小。因此,要想减小预应力损失应在其它4种损失上想办法。
(1)孔道库阻损失。
孔道摩阻的损失值较大,实践证明,孔道布设对铺置轨道筋,加密架立筋,在张拉锡固前先不上夹片,反复单张拉数次都可以有效的降低孔道摩阻系数。
(2)锚具回缩损失。
减小锐具回缩损失可以两方面入手。一是选用机械顶锚的锚具及张拉机具。二是当采用自锚体系时,适当减小锚环与限位板之间的间距,但调整时必须注意不能调整过大,否则锚具回缩损失虽然减小,但锚口损失增加,得不偿失。
(3)混凝土压缩损失。
减小混凝土压缩损失可在不影响结构受力状态的前提下,通过调整张拉顺序于以减小,一般原则是先长后短、对称施压,一次完成。
(4)松驰损失。
减小松驰损失的办法,除采用高强低松驰钢纹线外,唯—的办法是及时饱满的灌浆并全水泥浆迅速达到设计强度。
5“后张预应力箱梁结构工法”
“后张预应力箱梁结构工法”的研究始于1987年北京安慧立交桥工程,后经西厢菜户营立交工程、紫竹立交桥工程,首都机场候机楼栈桥平台工程、四元立交桥工程的不断总结完善,而形成工法。在工法的形成过程中,逐步采用了高强混凝土、高强低松驰钢纹线及符合FTP标准的群锚体系等—系列新工艺、新技术因而在一定程度上代表了目前国内后张预应力箱梁结构施工的先进水平。
5.1特点
后张预应力箱梁结构工法是包括模板成型钢筋绑扎与预应孔途布置、混凝土浇筑、预应力施加四部分组成的一套完差工法。由于后张预应力箱粱结构具有跨度大、施工方法灵活、结构刚度大、抗震能力强,行车舒适、外形美观等—系列优点而被广泛采用。近年来由于不断的采用新技术、新工艺、新材料,从而使上述优点更为突出,采用本工法不仅可以杜绝箱梁结构的一般质量通病,而且可以在短期内修建大面积箱梁结构。在紫竹立交桥工程中只用36天浇筑、张拉完成11000m2后张预应力变截面箱梁结构。因此,本工法的基本特点是优质高速。
5.2适用范围
本工法是在弯桥、斜桥、变截面桥及单厢单室、单箱三室、单厢九室等不同结构型式的是砒上总结而成的。因而具有较强的通用性。同时工法构成时将排架、支架部分剔除,使本工法可以与顶推法、悬浇法,分段拼装法、转体法等不同的施工方法进行衔接,从而使本工法的适用范围更广泛。此外,对体外预应力箱梁结构、无粘结预应力箱梁架结构、也有重要的参考价值,
5.3工艺流程
5.4操作要点
5.4.1模板成型操作要点
(1)模板成型前必须对模板底面高程与支座高程、变截面线型座标与预应力孔道座标进行校核,并将棋板成型的特征点和控制点绘编成册。
(2)当采用钢木结合的模板形式时,对结合部位要有联接措施。板而以钢模标准为依据。
(3)箱粱结构一次浇筑成厢时,内模底部开口不要过大。同时要留有排气孔,振捣孔及封孔模板。
(4)外侧模板与内箱模用螺拴形式连接对应注意其位看必须与孔道位置错开,这一点在模板设计时就应加以考虑到。当外观要求不能设置螺枪时,盅利用侧面支架与排架赖体施工法加以解决。
(5)采用卡拆法分段制做箱梁对,其卡板在孔道处应留孔较大,然后用诲绵或其它柔软房品封堵。
(6)当设计为箱内张时,其锚座模板应与内模一体,安装时要特别注意锚垫板方向能否满足张拉要求,并检查箱内锚区前施加张拉必备的空间:如预留空间不能保证张拉机具的需要时,必须调整相应位置确促张拉工序的顺利实施。
(7)内箱模设计时要有拆模考虑,最好有脱模措施,以增加内模板回收利用率。
(8)当结构有外艰要求成工程量较大时,最好采用极板静电喷涂处理,可以达到既美观又经济的效果。,
5.4.2结构钢筋与预应力孔道布置操作要点
(1)检有图纸结构钢筋,特别是横梁、隔梁、锚区等钢筋较密部位是否与孔道位置有所矛盾。调整对应以孔道位置为主,
(2)核验孔道、锚区、横、隔梁等间隙较小的部位,看能否满足混凝土浇筑要求。加不满足,应与设计方面协商解决。
(3)结构钢筋绑扎时要特别注意操作安装顺序。结构钢筋未成型时要有加固措施以保证位置准确,并能承受布束时的外力荷载。这一点在采用先穿束工艺时尤为重要。
(4)孔道布置施工中,必须设置架立筋,轨道筋以降低摩阻损失。一般架立筋间距以75cm为宜,轨道筋视具体情况设置单轨或双轨钢筋。
5.4.3浇筑混凝土操作要点
(1)在浇筑方法与浇筑顺序的选择中应遵循以下原则:一般单箱单室结构应尽量—次浇筑成型。多室结构以两次浇筑成型较为适合,采用二次浇筑成形时,接茬部位应选在翼板下腋角处为宜。
(2)搅拌机、振捣器械、电源、灌筑机械运输工具都应留有备用以保证浇筑的连续性。
(3)混凝土质量必须设置双控系统。即搅拌机出盘质量控制与现场入模前的质量控制。现场与搅拌站耍有畅通的通讯手段,以便随时调整浇筑速度及混凝土质量。
(4)砼浇筑前必须认真制定浇筑方案,并详细文底明确分工,各负其责。特别是振捣人员的振捣界限,挂牌负责。
(5)浇筑时应有专人检查预应力孔道情况并负责及时修补,回时设专人控胶皮球,注循环水以保证孔道畅通。
(6)高强混凝土的配制前必须对原材料的物理、力学件能进行严格试胎,配制对应掌调配比的3d、7d、14d、28d的强度情况及外掺剂效果,坍落度损失等请况。全方位的满足工期、强度、浇筑性能才算合格的配比。
5.4.4施加预应力的操作要点
(1)张拉设备必须事先经过校验,并有校验报告结果。校验报告结果应注明顶号,表号给出顶力与油表的关系线。
(2)张拉控制程序除特殊要求外,一般为00.2σk1.03σk(持荷5min)锚固。
(3)伸长值计算公式
(4)安装锚具及千斤顶时必须保证锚板、锚环、千斤顶均在一条直线上。在安装夹片时必须先检查钢绞线锚固部位及夹卡是否清洁,合格后方可安装,安装时必须使夹片外露部分平齐,开缝均匀。
(5)当使用OVM型锚具时应注意限位板上有不同规格钢绞线的识别标志,以免用错,造成内缩量过大或增加锚口损失。
(6)当钢束较长或曲线较多对应先不安装夹片从两端反复张拉数次,可有效的降低摩阻系数。
(7)切割多余钢束,一般应使用砂轮切割机。如确需加热切割时,应采取保护方法使夹片不至受热失锚。
(8)张拉锚固后应及时压浆(一般应在48h内完成)水泥浆配制及压浆工艺按设什要求或现行规范执行。
5.5主要材料及机具
5.5.1混凝土
后张预应力箱梁混凝土标号一般不低于C38预应力混凝土用水泥,除设计有特殊要求外,宜采用不低于425号硅酸盐水泥、普通水泥或矿渣水泥。混凝土用砂石料除符合混凝土—般要求外,所用砂的容重不得低于1550kg/m3,所用粗骨料宜采用花岗岩破碎石或卵石,石料孔隙率不宜超过40%,为缩短施工工期,不仅要求混凝土强度高,而且要求有很高的早期强度。
5.5.2预应力筋
预应力筋目前应用最广泛的只有碳素钢丝与钢纹线两大类(见表1、表2)。冷拉钢筋和冷拔低碳钢丝在箱梁结构中很少采用。
预应力混凝土结构用碳素钢丝机械性能表1
直径及容许
偏差
抗拉拉
强度σb
(Mpa)
屈服强度
σ0.2
(Mpa)
弯曲次数
(r=10mm)
伸长率
σ%L=100mm
1900
1520
8
4
1800
1440
6
4
1700
1360
5
4
1600
1280
4
4
注:(1)钢丝纳椭园度不得超过直径公差。
(2)钢丝表而不得府裂缝,小刺,机械损伤、氯化铁皮麻油迹。
(3)标准强Rbv采用表中σb值,抗拉设计强度Ry用表中σ0.2值。
在《公路预应力混凝土桥梁设计规范》中Rbv采用表列公称抗拉强度。
公称直径(mm)
钢绞线
断面
面积
(mm2)
破断拉力(KN)
公称抗拉
强度
(Mpa)
不小于
钢绞线
伸长度(%)
标距200mm
钢绞线
外层钢丝
中心钢筋
加大范围
整根钢绞
线断拉力
全部钢丝
拉力之和
不小于
7.5
2.5
0.11~0.20
38.85
59.3
65.4
1800
4
9.0
3.0
0.21~0.30
51.98
81.3
88.4
1700
4
12.0
4.0
0.21~0.30
91.85
135.2
147
1600
4
15.0
5.0
0.21~0.30
142.99
197.3
214.5
1500
4
5.5.3模板
由于箱梁结构多用于桥梁工程,宜采用QM系列模板体系。
5.5.4锚具
(1)群锚体系锚具
目前国内后张预应力箱梁结构广泛采用群锚工艺:其中柳州建筑机械总厂与中届建筑科学院结构所相继研制的OVM、XM、QM型锚具的锚固性能均己达到国际预应力混凝土协会的(FIP)标准。
这三种锚具的构成形式均为多孔锚环与夹片构成。但其性能侧重各有不同,采用钢绞线张拉时以OVM型锚具最为方便可靠。采用高强碳素钢丝时则XM型锚具较为适宜。OVM型锚具是在QM型锚具基础上改进而成的。
(2)固定端锚具
固定端锚具也是后张预应力箱梁结构经常采用的型式,可与其它锚具配套使用。其产品类型主要有三种,即挤压锚、压花锚、墩头锡。
OVM1153固定端P型锚固体系:自需要把后张力直接传至桥端时,可采用P型锚固体系。P型包括挤压套,锚板、螺旋筋、钢环、波纹管、排气管。挤压套与钢绞浅采用专用的GYJ型挤压机挤压锚固。
(3)联接器
OVM1513联接器:有单根和多根二种形式。单根作为接长钢纹线,多根作为接长预应力筋,通常用在连接梁中。
5.5.5张拉机具
群锚体系张拉所需用的大吨位千斤顶是一种大孔径穿心单作用千斤顶,其类型有YCD、YCQ、YCW型。
YCD、YCW型主要适用于XM型QM型锚具系列;YCQ型主要适用于OVM型锚具系列。但这些千斤顶更换顶压器或增加撑脚后幸均可以通用。
5.6质量标准
本工法应违照执行《市政工程质量检验评定标准》桥梁DBT—01—12—82、《混凝土结构施工及验收规范》GBT204—92及《混凝土结构设计规范》GBT10—89。
【关键词】先锚后填;工法;填方边坡;应用
The "fill after the anchor man first" construction work method is in the building side ascent of application
Li Si-quan
(There is color geology in Yunnan province the bureau survey a design hospital Kunming Yunnan 650051)
【Abstract】"Fill after the anchor man first" construction work method application is very success in the building Gao Tian2 Fang the side ascent protect.Pass the plank rib type anchor man Suo to block a wall to undertake to protect structure up of the lotus carry, the adoption prepare should dint anchor man Suo availably restriction the level of soil body move, assurance the side ascent upper part building of Gao Tian2 Fang of safety.This text combine the engineering solid example, synopsis introduction the side ascent of Gao Tian2 Fang of the slope district manage medium"first anchor man empress fill" construction work method of advantage and its key technique problem and quality control, it success experience can for aftertime similar engineering of design, construction manage to provide to draw lessons from.
【Key words】First the empress of the anchor man fill;Work method;Fill a square a side ascent;Application
1. 引言
随着我国城市化的快速推进及经济的快速发展、人口的快速增长,可利用的平地资源相当有限,而城乡建设用地需求不断增加,坝区耕地资源持续减少,土地开发与保护的矛盾越来越突出。伴着“城镇上山”和工业项目上山,推动城镇尽量向山坡、丘陵发展,多利用荒山荒坡搞建设,少占或不占优质农田,努力实现城镇朝着山坡走、良田留给子孙耕的目标,高大挖方边坡、填方边坡就应运而生,而高边坡的开挖支护也受到周边环境的极大制约。因此,为了保证坡地建设项目的正常实施及边坡周边环境的安全,避免次生灾害的发生,必须采用合理安全经济的边坡治理措施。
经过若干年的工程实践,人们探索和总结出了许多行之有效的边坡治理方法,而且高边坡病害的防治技术正向着复合型、轻型化、小型化、施工机械化发展,但在特殊情况下,也会出现现有方法不能满足特殊需求的情况。边坡治理工程设计与工程实施中,常常会遇到一些特殊情况,特殊问题的解决,常常需要一些特别的工程技术手段,因此,解决问题过程的本身就意味着必须去思考一种新型的工艺技术方法。非常规手段往往又是不成熟的,或者是没有类似经验可以借鉴,但其在理论上又是成立的或者是可以诠释的。本文所涉及的项目中,采用了“先锚后填”施工工法与板肋式锚索挡墙相结合,解决了直立高填方边坡快速、安全、经济的治理问题,其中,板肋式锚索挡墙是成熟可靠的工艺技术,“先锚后填”施工工法则是需要本项目解决的关键技术问题。
2. 研发背景及技术思路
2.1 在较大范围的高填方区,常常会遇到这样的情况:一是用地紧张,没有分台放坡填筑的条件,需直立或近乎直立填土;二是填方高度大,边坡安全等级高,对支护结构要求高,挡墙等常用支挡方法满足不了填方边坡稳定要求,需实施锚固支护结构;三是填土填料受制,填土中含有较大的块石等,不易压实,在填土中施工锚索非常困难;四是工期紧,实施常规锚索无法满足工期要求。五是不能因边坡填土堆载而诱发其它次生灾害。
关键词:软土地基 袋装砂井 沉降监测 排水固结
中图分类号:TU473.1 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)01(a)-0-02
1 国内外现状及简要说明
随着科学技术的发展,越来越多的新技术及新方法都应用到处理软土路基中。但是各种新技术及新方法都必须要有一个验证过程,其间必然会存在各种各样的难点暂时无法解决。
袋装砂井加固软土地基法属于垂直排水加固地基方法,是在一般砂井法的基础上发展起来的一种工艺、技术。它是在需要加固地段的地面上先填筑好排水坡(路拱或横坡),并铺设好排水垫层,再将加工好的砂袋垂直置入地基中已成孔内,形成袋装砂井,然后对地基加载预压,使地基中的水分迅速从袋装砂井中排出,从而达成加速地基沉降固结的目的。在以往的关于袋装砂井的设计及施工研究中,大多偏向于对井径比及井间距等砂井本身排水性能的阐述,而对砂井、其上排水垫层以及排水横坡等相关因素的参数在施工期间经沉降监测数据动态调整方面论述较少。
中铁二十二局集团承建的邯黄铁路Ⅳ标段全长130.05 km,位于华北平原河北省沧州市境内海河流域,海拔在1~7 m间。地质上属于山前冲积层和海积层,地层为层状粉砂层夹黏土层结构。地下水丰富,埋深在0.5~2 m间。设计上路基基底软基处理多采用袋装砂井,利用路基堆载使软基能排水固结从而达到加固的原理。袋装砂井施工主要集中在近海区域海兴县及黄骅港段,设计总里程约30 km,总工程量1596万延米。科研项目总施工里程共2 km,其中包含7~20 m多种长度袋装砂井,总施工长度84万延米。
2 袋装砂井工法应用分析
邯黄铁路Ⅳ标段在近海段路基软基处理中设计采用了大量袋装砂井。由于该段软基地质地层含有粉质黏土层、粉砂层、黏土层及粉土加夹砂层等透水层和不透水层间隔地层,根据袋装砂井通过堆载而排水固结的作用原理:①通过对袋装砂井软基处理地段地质情况探测、软基地层透水层的探测、砂井长度是否深入到透水层、路基清表后在表面先填筑高于两侧地表的路拱、路拱横坡坡度的设置考虑基底沉降量、路基填宽及高也须考虑基底沉降量等数据的变更调整以确保路基基底处理的质量;②通过对施工机械的选择、孔深、沙袋贯入的控制总结出袋装沙井作为一种地基加固措施,在不同季节的施工工艺;③同时研究袋装砂井软基处理地段路基沉降观测方法,形成一套系统的数据收集和分析方法。
3 袋装砂井工法实施
3.1 试验阶段
通过施工前期先行对上述试验段试钻,每100 m路基钻任意3个孔,其中有12%的孔在钻至设计标深度后拔钻杆的过程中出现涌水、涌沙现象;5%的孔在钻进过程中出现难以钻到设计深度的现象;77%的孔在钻完后虽无涌水、涌沙现象,但孔周1~3 m范围内出现0.15~0.89 m的早期沉降。分析试钻结果,结合设计图纸地层分类说明,本标段袋装砂井处理地段存在不同程度的地下承压水层,该承压水层在钻机打通上、下不透水层后通过钻孔向上、下层的不饱和透水层涌、渗流,导致该承压超饱和层体积减小,在重力作用下,此处地面出现不同程度的沉降。
3.2 实施阶段
为了使袋装砂井软基处理达到设计目的,必须对原设计某些参数进行适当的变更调整。并根据现场两种类型机械设备及人员配备情况总结,得出了最经济合理且满足工期需求的机械、人员配备方案。
①与甲方、设计、监理及咨询单位一道共同论证并由我方组建了专门的袋装砂井软基处理地段沉降观测小组,制定了专项沉降观测方案,并依据沉降观测数据及时动态地变更调整了袋装砂井施工的机械设备、施工工艺参数(如孔深、竖直度、沙袋贯入的控制、砂垫层底路拱的填高和横坡、路基超填宽、预留沉降量等)及设计图纸数据。
②对设计图纸提供的2%的砂垫层底路拱横坡进行了变更调整,并增加了清表后回填的路拱高度,并分析了一旦路拱横坡设置大于2%后路基整体稳定性变化是否满足设计要求。根据已填土段路基基底沉降观测数据分析,路基横断面中心沉降值远高于设计所预留沉降值20cm,在填方3.6 m(设计填高7.5 m)时最大沉降量为93cm。据此推断如按设计图纸施工,路基基底砂垫层表面工后沉降后将形成一沿线路方向的凹槽,通过砂井排出的地下承压水将积于槽内无法排到路基两侧边沟,使整个路基工程处于不稳定的淤泥或积水层上。如图1所示。
③对路基本体填宽及填高根据沉降观测数据在设计图纸的基础上进行了适当变更调整,确保整体路基工后沉降后的宽度及填高满足设计要求;
④对设计图纸提供的地质地层厚度进行了变更调整,增加了孔深,使砂井深入到粉砂层等透水地层中,打穿了地表和地层中较厚的不透水层,使地下承压水得到有效释放。见图2所示。
4 工法技术成果总结
袋装砂井工法在具体实施阶段,从试钻、分析到联合各建设参与方共同变更调整原设计部分参数,再到分阶段实施后进行专业的沉降监测,再根据监测数据对后续施工参数进行动态的调整,使袋装砂井施工工法不断完善、能更好的达到使被处理地层尽快排水固结的设计目的,是该文的主旨。
1)由近1年的沉降监测数据可知,此类地质条件下,采用袋装砂井工法处理软基,经加载沉降后局部最大沉降量可达1.15 m,平均沉降量可达0.65 m;
2)为达到排水固结的设计目的,该工法的关键之一在于做好袋装砂井顶砂垫层底的普通土回填路拱,即务必使路拱中心高出两侧地表一定的高度,使其在充分沉降后依然有一定的排水横坡,可以使路基线路中心的水排往路基两侧边沟,再由边沟排走。根据前期试验段沉降监测数据,路基中心线路拱标高应大于路基两侧70 cm以上。一旦横坡设置大于2%后路基整体稳定性变化,对路基整体稳定性分析如下。由以下先行试验段沉降监测数据可知,路基袋装砂井顶砂垫层底的普通土回填路拱横坡设置应在6%~8%之间。
路基整体稳定性分析:虽然路基基底路拱横坡经调整后远大于原设计2%的横坡,理论上可能会给上层土方填筑造成向路基两侧沿砂垫层滑移的趋势,增加路基填筑过程中不稳定因素,但实际通过沉降监测数据分析,路基基底在袋装砂井施工完毕之后即开始呈不同程度沉降,上面再填筑土方加载后,沉降一直在进行,其沉降曲线如图3。而此时的基底路拱横坡已逐步变小,随着上层土方填筑的高度增加直至全部完成路基填筑(为尽量减少工后沉降,此时路基填筑按原设计土方量的120%进行超载预压,预压期一般为3~6个月),经变更调整成6%~8%的砂垫层基底路拱横坡会逐步变小至1.8%~2.5%,接近原设计横坡2%,因而路基整体稳定性满足设计要求。如图3所示。
3)为达到排水固结的设计目的,该工法的关键之二是设计图纸结合实际地质地层厚度情况,变更调整砂井深度,务必使设计加固处理地层内的承压水排出,否则在地表加载后地下承压水层可能出现因铁路线路周边地方开采地下水等其它原因导致水压下降,使路基工后产生急剧差异沉降。
4)由沉降监测数据变更调整路基填筑的高度(由沉降曲线知,填筑至路基顶层时沉降大多已完成60%~90%,因而顶层标高实际只比设计多填高30 cm即足够)和宽度(同理,比设计多填每侧各30 cm),充分考虑经施工期沉降和工后长期沉降后路基满足设计运营要求。
5)机械设备及人员配备方面,经过科研小组不断试验总结,袋装砂井施工机械以ZTG20-20履带振动式钻孔机最经济、有效。每台钻机配备2个钻机熟练操作员、2个砂袋入孔工、3个砂袋制作工,一个工班可以完成袋装砂井施工1000延米。
5 结语
通过前期试钻和沉降数据分析软基加固处理的效果,分析、总结出一套袋装砂井地基加固方法的机械选型、施工工艺、质量控制措施和能够满足设计要求的施工技术参数,撰写施工工法,并形成局级科技成果,在局集团内及各行业在软弱地基采用袋装砂井加固处理方面进行推广或借鉴。
参考文献
[1] 丛吉日,夏伟.用袋装砂井法处理软土地基的设计[J].科技信息,2006(S4).
[2] 彭勇,史玉金.袋装砂井处理软土地基中砂井间距计算方法探讨[J].公路,2003(11).
关键词:绞吸船;开挖;粘性土;混砾石;施工工法
中图分类号:TU74文献标识码:A文章编号:
粘土、砾石混合土在我国疏浚工程中比较常见,特别是大连港附近工区,由于较多港口都拟建在粘土砾混土质海岸带,粘土砾混作为一种特殊的疏浚物质,必将给疏浚行业带来挑战,因此编写粘土砾混土质开挖工法具有重要现实意义。
中交天津航道局自2000年以来实施了较多的粘土砾混项目,取得了大型绞吸式挖泥船开挖粘土砾混土质的实践经验,经总结、完善、创新形成了成熟的施工工法,取得了较好的经济效益。
1.工法特点
1.1此工法能够保证船机设备正常运转施工,针对开挖粘土砾混而言,能够减少疏浚费方,提高船舶疏浚产量,保证工程质量。
1.2此工法有效的保护挖掘机具,减少绞刀、绞刀齿、绞刀齿坐的磨损,节约成本,提高效益。
1.3此工法实践性强,并且理论与实际结合紧密。
2.适用范围
本工法适用于大型绞吸船开挖粘土砾混土质的疏浚与吹填工程。
3.工艺原理
绞吸式挖泥船施工主要靠绞刀的旋转挖掘和泥泵的吸输来完成,绞吸船挖掘生产率主要和前移距、切泥厚度、横移速度、泥泵的输送能力等因素有关。在挖掘粘土砾混土质时,主要控制前移距、切泥厚度,同时加快横移摆动速度,正反刀进行挖泥,这样可以在保证设备安全的前提下,增加泥泵对泥浆的吸入能力,使绞刀负荷相对平稳,即采用“小进步快摆动”方法。开挖泥面较高的粘土砾混土质,挖深较浅,泥面厚度为6m,不宜采取大分层工艺施工,采用正反刀进步,台车内拉抽屉的施工工艺,在施工车内拉抽屉施工工艺。下层开挖完毕后换台车留1.5m,防止塌方造成“扛脖子”现象。采取此施工工艺挖泥效率有很大提高,特别是在挖掘粘土砾混土质过程中有明显优势。
另外绞吸船开挖粘土砾混时,对绞刀、绞刀齿、齿坐、绞刀锥体磨损较大,局部易坍塌造成吸入真空瞬间急速增加形成震车现象,解决塌方、扛脖子、磨损问题是开挖粘土砾混土质的关键,施工船舶采用D40型号绞刀和尖齿型绞刀齿。
4.施工工艺流程以及操作要点
4.1 工艺流程图
图4-1施工工艺流程图
4.2船舶主要施工条件
大连大连湾项目土质根据资料显示,第一层从-3m至-7m为淤泥质粉质粘土,灰色,饱和,流塑~软塑,其中含有20%左右石英角砾和零星贝壳其中圆砾占50%~60%。
第二层从-7m至-8m土质为粉质粘土:灰色、黄褐色,软塑~可塑,含少量石英圆砾;该层分布广泛,层顶高程-4.70~-11.60m,层厚0.50~6.40m,平均层厚3.00m。
天杉船管线长度为2310m,设计深度为-8m,原始泥面为-2米-2.6米分布不均,泥层厚度为5.5m左右。
大连大连湾工程施工平面布置图:
表4-1标准贯入试验成果统计表
4.3操作要点
由于所挖泥层厚度为5.5m,为节省分层多造成的移船、移锚、车的生产性停歇时间,故采取单台车内分两层拉抽屉一次成槽工艺施工。
①第一单台车分层:绞刀从原始泥面一次下放至-6.8m(为防止回淤,做上层时绞刀下放深度多下0.3米保证多吃,吃不下的塌下来,做下层的时候一刀收齐)前移距1.0~1.2m。根据横移速度控制绞刀电流以及吸入真空和浓度,换台车后第一步前移距比后面前移距离稍大0.3m左右,其他前移距离基本相等。
②第二单台车分层:绞刀从-6.8m一次下放至-8.7m(经过测量船的及时测深,在开挖下层时绞刀下放深度为-8.6时,测量水深为8.0-8.1m,为防止工程验收前的淤泥回淤,决定在开挖下层时绞刀下放至-8.7米以保证工程质量),前移距0.5~0.6m(由于下层泥质为粉质粘土混圆砾,绞刀头容易糊死并对绞刀的椎体磨损极大,故而在开挖下层时前移距适当的调小到0.5―0.6m)。注:在及时分析测深图水深并通过多次实践检验后,现在采取“上5下6”的新施工工法,即:在下层车得时候把台车收到1米,这样做上层时上层进5米,下层进“6米”―开挖下层时再把上台车5米时的下层从扫一遍,施工中收零米时小时产量率保持在2000方/时,这样可充分保证工程质量。
图4-3绞刀轨迹示意图
4.4船舶施工参数要求
①原始泥面开挖至-6.5m施工参数:
4.5注意事项
施工区含有大量石英角砾、圆砾对船舶的绞刀齿、绞刀齿坐、绞刀本体、船体吸排泥管线、橡胶短节、水上水下以及陆地排泥管线磨损比较严重。为保证船舶提高时利率有以下几点值得注意:
绞刀齿及齿座应采用耐磨产品,延长单齿使用寿命,减少船舶停工换齿次数和时间。
拆换下的磨损绞刀要求进车间修理。天气较凉时,由于烧焊修复有温度工艺要求,现场露天条件下修复不能满足烧焊温度控制要求,露天修复的齿座工作时易断裂。
【关键词】:SMW工法地铁基坑
Abstract: In this country , it is rarely seen that SMW method has been fully utilized in underground Metro station construction. The article incorporating the practices of Nengjiang Road station of M8 Shanghai mass transit line, rounds up a preliminary summary and analysis for this kind of strutting & bracing mode in the application of deep pit in Metro construction.
Keywords: SMW method, Metro, Foundation Pit.
1 概述
SMW工法是Soil-Mixing Wall的简称,最早由日本成幸工业株式会社开发成功。SMW工法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型钢或其他型材插入搅拌桩体内,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,特别适合城市中的基坑工程。
2 工程概况
嫩江路车站位于中原路、嫩江路交叉口,为地下一层半侧式站台车站,人行联络通道和电缆通道及环控通风通道设在顶板下夹层内。嫩江路中原路上交通繁忙,地下管线众多,周边紧邻居民小区。车站施工期间中原路和嫩江路上交通不能断,中原路现站位处有埋深6m的φ1 500污水管和φ2 460雨水管及埋深3mφ900给水管需搬迁车站一侧。根据本车站的周围环境分析,车站基坑变形控制保护等级为二级。
车站全长169.5m,站台中心顶板覆土3.3m。标准段基坑开挖深度约12.3m,端头井开挖深度约14m(此深度为目前地铁基坑采用SMW方法施工的最大深度)。
3 地质概况
本工程场地属长江三角洲入海口东南前缘的滨海平原地貌类型,微地貌上属吴淞江古河道沉积区,由于吴淞江古河道的切割,场地缺失③层灰色淤泥质粉质粘土和④层灰色淤泥质粘土,代之以分布有厚达约18m的②3层砂质粉土。场地地形平坦,场地地面标高一般4.0m,站区内地下水属潜水类型,稳定水位在地表以下0.5~1.0m。站区四周无污染源,地下水对砼无腐蚀。由上到下各土层主要力学指标见表1。
4 基坑围护结构设计
4.1 围护方案
车站基坑围护采用SMW工法,车站基坑开挖深度为12.3~14m,采用进口φ850三轴劲性水泥土搅拌桩作围护结构,内插 H700×300×13×24型钢,建议水泥掺量不小于20%,水泥搅拌桩搭接200mm,H型钢间距@1 200mm。标准段设3道φ609×16钢管支撑,端头井设4道φ609×16钢管支撑,支撑间距一般为4.0m。桩顶做钢筋砼圈梁兼作首道支撑围囹,其余选用2H400×400×13×21双拼作钢围囹。为减少围护桩在基坑开挖时的位移,对钢支撑施加预应力,其值为设计轴力的50%~70%。根据本车站基坑坑底土层为②3砂质粉土,透水性较强,对坑底采用降水加固方案。为降低车站造价,SMW桩中插入的H型钢在车站结构施工完毕后拔除。基坑围护支撑平面布置图见图1,基坑围护横断面图见图2。
4.2 水泥搅拌桩计算
4.2.1 水泥土强度的确定
国家建筑标准(JGJ79-91)规定在深层搅拌桩作地基处理时以90d的无侧限抗压强度qu90作为标准强度,本文认为这对SMW挡土墙来说时间太长。分析国外资料并结合上海实际情况建议以28d的水泥土强度qu28作为标准强度比较合理。
由于不同水泥、不同土质、不同配合比的水泥土力学指标差异较大,因而水泥和外掺剂的掺入量必须以现场土做试验,再确定其合理的配合比及水泥土的无侧限抗压强度qu28、弹性模量等参数指标。本工程设计中搅拌桩桩体在达到龄期28d后,钻孔取心测试其强度,要求28d的无侧限抗压强度qu28不小于1.5MPa。水泥土的设计抗压强度取fc=qu28/2,设计抗剪强度取τs=qu28/6。水泥搅拌桩计算简图见图3。
4.2.2 型钢净间距L2的确定
因为水泥土在侧向水土压力的作用下,以“工”字型钢为支点,当间距过大时,型钢间的水泥土除受剪力、轴力外,还会产生弯曲应力,由于水泥土的抗拉强度很小,因此应控制型钢间距,避免水泥土处于弯曲应力状态,防止出现弯曲破坏。
型钢净间距尺寸要求L2<=Bc+h+2e
由图3可知Bc+h+2e=850+700+2×0=1550>900经验算满足要求。
式中Bc——水泥土墙的有效厚度;
h——“工”字型钢的高度;
e——“工”字型钢形心轴与截面对称轴的距离,规定“工”字型钢形心轴靠近基坑内侧为正。
转贴于
4.2.3 水泥土强度验算
水泥土强度要求验算型钢翼缘边的水泥土抗剪强度和水泥土搭接处的抗剪强度,另外在侧压作用下,在水泥土内形成一抛物线承载拱,还要验算拱的轴力强度。
由图3可知:d1=795mm,d2=602mm,L2=900mm,L3=600mm。
Q1=qL2/2,Q2=qL3/2
经验算均满足要求。
式中q——侧压力(kN/m2);
d1——墙体有效厚度(m);
d2——水泥土搭接处厚度(m);
Bf——型钢翼宽(m);
fc——水泥土的设计抗压强度(kPa)。
4.2.4 入土深度的确定
SMW工法围护墙入土深度的确定需确定两部分入土深度,首先是H型钢的入土深度Dh,Dh主要由基坑抗隆起稳定、围护墙内力和变形不超过允许值及型钢顺利回收等条件决定。在进行围护墙结构内力、变形和基坑抗隆起稳定分析时,围护墙结构的深度仅计算到型钢底端。经计算:标准段Dh=11.5m,取型钢长度Lh=24m,端头井Dh=12m,取型钢长度Lh=26m。
其次是水泥土搅拌桩的入土深度Dc,Dc主要由3个方面决定:(1) 确定坑内降水不影响基坑以外环境;(2) 防止管涌发生;(3) 防止底鼓发生。取以上条件中入土深度的最大值作为水泥土桩最终入土深度值,同时应满足Dc≥Dh。经计算得标准段Dc=12.5m,水泥土桩长Lc=25.5m。端头井Dc=13m,水泥土桩长Lc=27.5m。
4.3 基坑稳定性分析
SMW工法属于板式支护体系,其稳定性分析按规范板式支护有关公式计算。经验算均满足规范要求。计算结果如下:
基坑墙底抗隆起:
K=3.05(标准段)K=2.87(端头井)
基坑坑底抗隆起:
K=2.56(标准段)K=2.5(端头井)
基坑抗倾覆稳定性:
K=1.2(标准段)K=1.15(端头井)
抗管涌验算:
坑外地下水位取最不利季节性水位为地面以下0.5m,坑内地下水位考虑坑内降水取坑底以下3m。
K=2.3(标准段)K=2.2(端头井)
4.4 围护墙内力位移计算
SMW工法采用等刚度代换为一定厚度钢筋砼地下墙,沿车站纵向取单位长度采用杆系有限元法计算。因考虑H型钢拔除,SMW工法围护墙组合刚度不计水泥搅拌桩的刚度贡献,即仅计入H型钢的刚度。地层的被动抗力采用弹性链杆代替,地层对围护结构的作用采用一系列考虑时空效应的等效弹簧进行模拟。围护结构划分为梁单元,支撑为仅受轴力的杆单元并施加预应力。计算时模拟施工全过程,根据“先变形,后支撑”的原则,计入结构的先期位移值以及支撑的变形,并计算结构回筑阶段各工况的内力组合,分阶段按竖向弹性地基梁法进行计算。地面超载取20kN/m2,地下水位取地面以下0.5m,作用在围护桩上的水土侧压力采用水土分算,c,φ取固快剪峰值。地基土弹簧压缩系数K=10 000kN/m3。经计算,各阶段内力和位移包络图见图4和图5。由图可以看出:最大水平位移:fmax=40.7mm,最大弯矩:Mmax=617kN·m,发生在坑底附近。
4.5 围护结构形式的比较
目前,上海地区地铁车站基坑围护墙体采用的结构形式一般都为地下连续墙(单墙或双墙),不论单墙还是双墙,其工程造价均较高,对环境的影响、污染均较大。与之相比较,SMW工法有如下优点:
(1) 在现代城市修建地铁,经常靠近建筑物红线施工,SMW工法在这方面具有相当优势,其中心线离建筑物的墙面80cm即可施工,这也是其他工法所无法比拟的。
(2) 消除泥浆污染公害,促进城市文明建设。随着城市管理的规范化,由施工造成的泥浆污染成为日趋严重的问题。地下连续墙由自身的特性决定,在施工时将形成大量泥浆需外运处理,而SMW工法仅在施工后期将置换出来并已固结的干土外运。
(3) 施工效率高,缩短工程建设周期,降低围护结构成本。SMW工法构造简单,施工速度快,可大幅缩短工期。根据本站工程实践,每台搅拌机每昼夜可施工基坑周长在10~20m左右。另外,SMW工法用于围护墙体,其成本约为地下墙结构的70%,若考虑型钢回收可以降到50%,在现有围护结构中是最低的。
(4) 因SMW工法作围护结构与主体结构分离,主体结构侧墙可以施工外防水,与地下连续墙相比车站结构整体性和防水性能均较好,可降低车站后期运营维护成本。
5 结语
(1) 通过上海M8线嫩江路车站采用SMW工法的工程实践,证明整个地铁车站全部采用SMW工法施工是可行的,而且大大降低了工程造价,加快了工程进度,取得了良好的经济社会效益。
(2) 由于现行的设计规范缺乏SMW工法的计算依据,制约了SMW工法在我国基坑支护工程中的推广应用。本文对SMW工法的设计和计算进行了初步归纳和总结,以便在今后的工程实践中更好的加以运用。
参考文献
[1] 建筑地基处理技术规范JG79-91,北京:中国计划出版社,1992
【关键词】工法特点;适用范围;工艺原理;流程及操作要点;材料和设备;质量控制
Construction Method of Tool - type Mold Control Shear Wall Wall
Zhou Li
(Zhejiang Huadi Engineering Consulting Co., LtdWenzhouZhejiang325000)
【Abstract】In order to prevent the occurrence of a greater degree of dislocation at the junction, my unit uses a special tool for the shear wall stubs to control the shear wall wall construction quality of the construction method, the application of the law to simplify the traditional model, Hanging mold, fastening of the complex process, from the structure and construction to solve the vertical wall of the vertical wall, flatness deviation of the standard, the wrong wall of the problem, on the basis of successful examples of construction, summed up the work of the law.
【Key words】Engineering characteristics;Scope of application;Process principle;Process and operational points;Materials and equipment;Quality control
1. 前言
混凝土结构层间接茬部位漏浆、凸凹不平、错台、振捣不密实、观感差等问题一直是传统的框架结构及剪力墙结构施工中存在的较突出的质量问题。这些现象虽然对整个建筑物的结构安全没有什么太大的影响,但一般从结构施工完毕到外檐装饰装修进行总会有较长的一段时间,无论怎么去修补掩饰,这些质量问题总会较长时期暴露在人们面前。为防止交接处发生较大程度错台现象,我单位采用专门用于剪力墙接茬的工具式模具来控制剪力墙墙体接茬施工质量的施工方法,该工法的应用简化了传统支模、吊模、紧固的复杂工序,从构造上和施工上解决了外墙墙面垂直度、平整度偏差超标、墙体错台的问题,在成功施工实例的基础上,总结编制了本工法。
2. 工法特点
(1)节能、绿色施工。工具式模具采用牛腿设计,制作方便,可重复使用,更有利于体现节能环保与绿色施工理念。
(2)本工法工艺较简单,操作便捷。模具固定利用墙体模板螺栓孔加固,一次性安装固定,模板与模具之间采用木楔子塞紧,工人操作方便省时省工。
(3)与同类施工技术相比,在减少工期的情况下,节约了墙体清理费用,降低了成本。
(4)施工质量更有保障。本工法接茬美观,结构成型效果好,质量通病基本消除,大大的提高了施工质量。
3. 适用范围
适用于一般剪力墙结构与框架结构的工业与民用建筑的墙体支模系统,使用部位位于地下室防水导墙与上部墙体连接处,剪力墙、框架柱的层间接茬部位,电梯井井道层间、楼梯间层间接茬部位,墙柱根部与下层结构的相接处等。
4. 工艺原理
在混凝土浇筑时的上下层剪力墙接茬部位专门设计模具用于控制混凝土浇筑接茬质量,该模具采用牛腿型设计,10#槽钢定型化尺寸加工,利用模板预留孔和装置预留孔,使用穿墙螺栓加固模具。利用槽钢自身性能好,刚度大,模具整体刚度强度满足要求,与模板之间接触稳定可靠。减少了接茬部位漏浆、凸凹不平、错台、振捣不密实、观感差等质量缺陷问题,节约了事后剔凿费用,更好的保证了接茬部位的结构质量及观感(模具安装后效果图见图1,模具尺寸示意D见图2)。
5. 施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程(施工工艺流程见图3)。
5.2操作要点。
5.2.1施工缝剔凿清理。
(1)放线人员根据轴线弹出墙体的边线控制线,以便于模板的安装与校正。
(2)采用锤錾将涨模部分剔除,保证安装卡具边线顺直且无位移现象。
5.2.2顶板模板搭设。
(1)顶板模板搭设按施工方案执行,符合规范要求。
(2)顶板与外墙交接的地方采用多层板挡模。
(3)挡模的固定利用外墙模板的第一道穿墙螺栓眼,挡模板的高度为顶板厚度上下各增加50mm。
5.2.3外墙模具安装。
(1)利用墙体螺栓孔安装定型模具。
(2)利用“山”型卡将模具锁紧,并校正模具垂直度。
(3)底部利用外墙穿墙螺栓眼固定(地下外墙螺栓暂不割掉),上部采用固定模具固定,定型卡具支设顶板图具体详见图4。
5.2.4外墙模板搭设加固。
(1)外邦模板定型加工后,安放模具与墙体槽内,用短木方与木楔夹紧固牢。先安装角模,再安装一侧模板,就位,调垂直,放穿墙螺栓,然后就位另一侧墙模,调垂直,安装斜撑及穿墙螺栓,具体搭设情况见图5。
(2)安装外墙模板前,在模板下口沿长度方向加海绵条,以防跑浆。
5.2.5顶板绑筋、钢筋水电隐检、浇筑混凝土。
模板安装完毕后,全面检查扣件、螺栓、斜撑是否紧固、稳定,模板拼缝及下口是否严密。经自检、交接检、专检后方可浇筑砼。混凝土浇注速度对模板侧压力影响较大,施工中混凝土应分层浇筑,浇筑速度小于2米/小时确保根部不涨模(具体钢筋水电隐检浇筑混凝土的施工方法本工法不在熬述)。
5.3注意事项。
5.3.1模具及模板的维护与修理。
(1)吊装模板时应轻起轻放,不准碰撞,防止模板变形;
(2)拆模时不得用大锤硬砸或用撬棍硬撬,以免定型模具变形;
(3)拆下的模具后如发现表面不平或损坏时,应及时修理或更换;
(4)模板及木方子应注意防雨保存,避免受潮变形;
(5)模板连接件应及时放于工具袋中,不准乱扔乱放;
(6)应高度重视模板拆除后的清理及剔凿工作,要作为一道必不可少的工序来对待,并由专人负责;
5.3.2使用大钢模应注意的事项。
(1)模具设计及穿墙螺栓选型应经过力学计算;
(2)支模前在模具上架设100*100木方,楼板侧面与大模板相接处加粘3mm厚海绵条。
(3)设置专人、专用工具对模板进行清理,并将清理模板作为一道工序验收,做到“一磨(用打磨机磨去凸物)、一铲(用铁铲铲去污物)、一擦(用拖布擦洗板面)、一涂(用滚子涂刷脱模剂)”四道工序,尤其是模板的口角处,模具清理合格后方可安装。
6. 材料和设备
6.1材料。
10#槽钢、焊条、穿墙螺栓、勾头螺栓、“山”型卡、海绵条。
6.2机具。
工程需要的电钻、电锯、手锯、铁木榔头、活动(套口)扳子、水平尺、钢卷尺、线坠、锤子等必须完好,有问题及时维修,确保工程需要。
7. 质量控制
7.1执行标准。
《建筑工程施工质量验收统一标准》。
《混凝土结构工程施工质量验收规范》。
7.2其他控制要点。
7.2.1在同一检验批内,对墙和板定型模具应按有代表性的自然间抽查10%,且不少于3道墙;墙可按相邻轴线间高度5m左右划分检查面,抽查10%,且均不少于5个,具体应检查如下项目,允许偏差详见表1。
7.2.2模具加工成型达到刚度强度要求。
7.2.3模具与墙体间螺栓连接牢固可靠。
7.2.4模具间距按原墙体螺栓孔距离布置。
7.2.5模具与模板间固定严密,不留空隙。
8. 安全措施
8.1模板上架设的电线和使用的电动工具,应采用36v的低压电源或采用专用电箱配漏电保护器。
8.2使用电锯切割混凝土槽时做好防护,防止灰浆溅入眼内。
8.3高空作业时,各种配件应放在工具箱或工具袋内,严禁放在模板或脚手架上;各种工具应系在操作人员身上或放在工具袋内,以免掉落。
8.4装拆模板时,上下应有人接应,随拆随运转,并应把活动部件固定牢固,严禁堆放在脚手架上和抛落。
8.5临边粘贴海绵条、支设模板时要保证有可靠的立足点,保证临边防护高度符合作业要求。
8.6安装墙、柱模板时,应随时支撑固定,防止倾覆。
8.7预拼装模板的安装,应边就位,边校正、边安设连接件,并加设临时支撑稳固。
8.8拆除承重模板时,应先设立临时支撑,防止突然整体坍落。
9. 环保措施
9.1严格遵守国家有关环境保护的法律和规章,做好施工区的环境保护工作,出台建筑垃圾和污染物处理制度。
9.2现场模板加工产生的垃圾要及时清理,并存放至指定垃圾区,做到工完场清。
9.3加工使用的槽钢废料及下脚料不得随意乱扔,统一集中堆放。
9.4在施工区、生活区设立足够的卫生设施,定时清理建筑和生活垃圾,集中堆放在指定地点掩埋或焚烧处理。
9.5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。
9.6工程完工后及时拆除临时设施,清除施工区和生活区及其附近的施工废弃场,按照的环保措施计划完成环境恢复。
10. 效益分析
10.1工具式模具采用牛腿设计,制作方便,可重复使用,更有利于体现节能环保与绿色施工理念。相对于常用方法省去铁丝、钉子等临时材料,并且工人操作方便,施工进度快,从而加快进度,降低成本。
10.2利用工具式模具控制剪力墙墙体接茬,避免大量增加额外人工、材料投入,但却更好的减少接茬部位漏浆、凸凹不平、错台、振捣不密实等质量缺陷。不但使混凝土观感好,更是保证了接茬部位的混凝土质量,节约了清理墙面的费用。
10.3工具式模具控制剪力墙墙体接茬施工工法在我公司多个工程中得到了应用和推广,收到了良好的效果。它能够有效的解决上下层剪力墙交接处的垂直度、平整度偏差,减却模板安装人员的劳动强度和安全隐患,施工操作简便快捷,成本低,结构成型效果好,经济和社会效益显著(楼梯间层间接茬拆模效果见图6,外墙楼层间接茬拆模效果见图7)。
11. 工程例
本工法在温州地区两个工程中得到应用,以其加工方便、操作简单、安装快捷,同时周转性好、节约成本、结构成型效果好的众多优点,受到了甲方和监理的一致好评。
我公司主要在以下几个工程中得到应用:
11.1平阳中富阳光景苑工程
本工程本项目位于浙江省温州市平阳县鳌江镇昆鳌大道和火车站大道交叉口A地块。本项目用地面积6333.8m2,总建筑面积:16800.89m2。1#楼附设1~2层商业,2层局部住宅,3~16层为住宅,56.5m。2#.3#.4#.楼附设16层住宅,首层架空层层高3.6m,上部标准层层高为2.95m,顶层电梯机房屋面、层高3.0m,建筑总高度58.3m。采用工具式模具控制剪力墙墙体接茬质量施工工法,该项费用每平方可以节省17~25元。每层楼施工可节省工期0.8~1.2天。