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1前言
目前設置橋頭搭板是使橋梁平穩過渡到道路的最普遍的做法,普通橋頭混凝土橋頭搭板如圖1.0-1所示。
圖1.0-1普通橋頭混凝土橋頭搭板
在圖1中①處搭板同路面基層的剛柔過渡處,由于搭板的沉降量比路面基層的沉降量要小得多,使瀝青面層在搭板和路面基層相接處產生剪應力,當剪應力超過面層抗剪強度時,面層即在搭板同路面基層相交處產生裂縫。該病害增加行車的風險,影響了行車的舒適性,對道路的工作狀況產生不利影響;同時由于車輛在橋頭加速或減速,必將增加車輛的能耗和廢氣排放。據統計全國每年為處理橋頭搭板病害花費高達8億元以上。
針對普通搭板的缺陷而改進了的楔形混凝土橋頭搭板技術,經過工程檢驗能有效預防搭板處路面裂縫。
2技術特點
2.1將剛性搭板同相對來說的柔性基層的剛柔過渡由普通橋頭混凝土搭板的一條縫變成了楔形混凝土橋頭搭板的1m長的緩沖帶,使由沉降差引起的剪應力分布由一條線分散成一個面,極大地改善了瀝青面層的受力狀態。
2.2在此過渡段加鋪能夠吸收應力的土工材料,減少路面在該處產生裂縫的可能性,有效地延長路面的使用壽命。
3適用范圍
本技術適用于采用半剛性基層瀝青路面結構形式的道路工程的橋頭搭板施工。
4工藝原理
搭板末端采用如圖4.0-1所示的上邊短、下邊長的楔形構造,使路面基層同搭板的沉降差有了緩沖過渡段,同時在此過渡段加鋪防裂的土工材料,顯著地降低了瀝青路面在此處的剪應力,減少路面在該處產生裂縫的可能性,有效地延長路面的使用壽命。
圖 4.0-1 楔形混凝土橋頭搭板
5施工工藝流程及操作要點
5.1工藝流程(見圖5.1-1)
圖5.1-1
5.2操作要點
5.2.1臺帽靠背澆筑前將靠背處預埋鋼筋按設計要求綁扎牢固。
5.2.2臺背土應在臺背混凝土強度達到設計強度70%后分層回填壓實,混凝土結構處壓路機碾壓不到處用小型夯實設備夯實。
5.2.3搭板施工前對基層進行檢查;基層表面應平整、密實,拱度與搭板底拱度應一致;基層強度、剛度、高程符合要求。在基層上按設計恢復搭板各塊混凝土板塊的邊線。
5.2.4搭板鋼筋、伸縮縫預埋鋼筋和傳力桿的規格、尺寸應準確,安裝應牢固、位置準確。搭板鋼筋按圖5.2.4-1布置。搭板傳力桿按圖5.2.4-2每30cm布置一道。安裝搭板鋼筋同時安裝好伸縮縫預埋鋼筋。
圖5.2.4-1 搭板鋼筋布置示意圖
圖5.2.4-2 傳力桿布置示意圖
5.2.5混凝土模板采用12mm厚竹膠板;外側采用50mm×100mm方木,間距2.5m;橫檔采用Φ48mm×3.5mm腳手鋼管,上下各一道。模板安裝應接縫嚴密、并保證搭板形狀、尺寸及結構相對位置;為防止楔形部分模板上浮,將Φ20mm鋼筋錘擊入基層1m,縱橫向間距各0.5m,通過螺絲將模板固定。施工前應在模板與混凝土的接觸面應清理干凈并涂刷隔離劑。
5.2.6混凝土澆筑前,應對模板、鋼筋、預埋件等進行檢查,確認符合設計和施工要求;模板內無雜物、積水,鋼筋上無污垢;混凝土必須滿足設計的混凝土強度等級,并具有較好的施工和易性,并在其初凝前澆筑完成;混凝土澆筑時自高處傾落的自由高度不應超過2m,以防止混凝土離析;搭板楔形部位振搗需適當增加振動棒插入密度和時間,確保振搗密實;搭板頂面應平整,頂面標高符合施工圖要求。
5.2.7搭板澆筑完成后的,及時覆蓋并灑水養護;采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥,灑水養護時間不少于7d;摻用緩凝劑的混凝土,灑水養護時間不少于14d。
5.2.8搭板混凝土強度達到2.5MPa后,方可拆除模板;模板拆除后應立即清理養護,方便下次使用。模板拆除后盡快切除伸縮縫部位混凝土,并鑿毛。
5.2.9搭板強度達到實際強度70%后方可進行搭板底以上部位的半剛性基層;楔形部位處應用小型夯實設備夯實而不可用重型壓路機壓實。
5.2.10搭板楔形部位敷設1層寬1.5m的土工合成材料,搭板上50cm,基層上1m。土工材料鋪設要緊貼瀝青路面下承層,平整,無皺折,盡量張緊,插釘固定,土工材料通長無接頭。
6材料
6.1材料
主要有鋼筋、混凝土、土工合成材料、型鋼伸縮縫、鋼模板或木制模板。
7質量控制
7.1基本要求
7.1.1鋼筋的品種、規格、性能等均應符合國家現行標準《鋼筋混凝土用鋼》(GB1499)、《冷軋帶肋鋼筋》(GB13788)的規定和設計要求。鋼筋加工和焊接質量應符合《鋼筋焊接及驗收規程》(JGJ18)《鋼筋機械連接通用技術規程》(JGJ107)規定和設計要求。鋼筋安裝時,數量、形狀應符合設計要求。
7.1.2混凝土用水泥應按現行國家標準《混凝土結構工程施工質量驗收規范》(GB50204)的規定進行強度、細度、安定性和凝結時間的試驗。混凝土用礦物摻合料的技術條件應符合現行國家標準《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T1596)、《用于水泥中的火山灰質混合材料》(GB/T2847)等的規定,并應有出廠檢驗報告和產品合格證。混凝土骨料的顆粒級配范圍、各項技術指標以及堿活性檢驗應符合國家現行標準《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》(JGJ52)的有關規定。混凝土強度應按現行國家標準《混凝土強度檢驗評定標準》GHJ107的規定檢驗評定。
7.1.3臺背回填土壓實度按城鎮道路工程施工與質量驗收規范(CJJ1-2008)表6.3.12-2控制。臺背處半剛性基層施工質量按公路路面基層施工技術規范(TJT034-2000)控制。
7.1.4搭板應保證橋梁伸縮縫貫通、不堵塞,且與橋臺錨固牢固。搭板基底應平整、密實,并在基底上鋪3~5cm水泥砂漿墊層。橋頭搭板不得有蜂窩、露筋,搭板表面應平整、邊緣應順直。
7.1.5土工合成材料技術性能應符合《土工合成材料塑料土工格柵》(GB/T17689-2008)、《彈性體改性瀝青防水卷材》(GB18242-2008)要求和設計要求。土工合成材料敷設、膠接、錨固和回卷長度應符合設計要求。土工合成材料下承層不得有突刺、尖角。
7.1.6瀝青面層施工質量按《瀝青路面施工及驗收規范》(GB50092-96)控制。
7.1.7伸縮縫施工質量按《城市橋梁工程施工與質量驗收規范》(CJJ2-2008)20章第4節控制。
7. 2主要實測項目
主要實測項目見表7.2-1、表7.2-2。
表7.2-1 鋼筋安裝實測項目
表7.2-2 橋頭搭板允許偏差
8效益分析
8.0.1 采用楔形混凝土橋頭搭板技術,使剛性搭板同相對來說的柔性基層有了剛柔過渡段,使柔性基層的沉降變形有了緩沖,成功解決了瀝青面層在常規橋頭搭板和路面基層相接處因沉降差異而產生裂縫的質量問題,減少了后期的維護費用的同時降低了道路維修頻率,使交通更為通順,提高社會對道路服務的滿意度。因采用楔形混凝土橋頭搭板技術的路橋過渡段更為平順,減少了車輛在橋頭的加速或者減速,降低了車輛的能耗和排放,契合了節能型社會要求。
8.0.2該技術因增加了部分鋼筋混凝土和土工材料,在施工過程中增加了一些費用,但比道路使用過程中產生的維護費用而言微不足道,從長遠角度看,為業主節約了成本。
【關鍵詞】工程;淤泥質軟土;地基
0、引言
在我國沿海、河流的中下游或湖泊附近地區,地表下埋藏有深厚的第四紀松軟覆蓋層,其類型主要有三角洲相沉積、濱海相沉積、湖相沉積和黃泛沖積沉積等等。淤泥、淤泥質土、沖填土、雜填土或其它高壓縮性土層構成軟弱地基,軟弱地基必須經過處理才能有足夠的承受力,滿足建構筑物的承載要求。淤泥質軟土是指濱海、湖沼、谷地、河灘沉積的天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低的細粒土。淤泥質軟土是淤泥和淤泥質土的統稱。淤泥是指天然含水量大于液限、孔隙比大于15的粘性土:淤泥質土是指孔隙比大于10、小于15的粘性土。它是一種分布廣泛的特殊巖土。由于淤泥質土具有含水量大,一般在40%~70%之間,有的大于70%,孔隙比>1.0,形成土質滲透性小,特別當含有水平夾砂層時更為顯著。透水性差,觸變性及流變性大,由淤泥質土構成的地基強度、承載力低,增加負荷后易變形且不均勻,作為地基則易產生不容許的差異沉降。土層物理力學指標推薦值見表1。所以對淤泥質軟土地基進行研究有很重要的意義。
根據軟土地基處理的原理和作用,現就幾種簡單易行、經濟效益較高的淤泥土處理方法,分析如下:
1、樁基法
對中小型水工建筑物,當淤土層較厚,不能進行大面積處理時,可采用打樁的辦法進行加固處理。當淤土層較厚,難以大面積進行深處理,可采用打樁辦法進行加固處理、而樁基礎技術很多。淤土層厚度小于5m時, 通過打砂樁或石灰樁可以達到一般地基要求,其工作原理是通過吸水和排水擠密淤土,使其孔隙比小于1。當淤土層厚度在5~7m時,宜打預制樁,鋼筋混凝土預制樁具有承載力強,投資少,質量穩定,施工速度快等特點,鋼筋混凝土預制樁還具有抗水閘水壓力產生水平荷載,達到水平穩定作用。淤土層較厚(7~10m)地基處理可以采用灌注樁作承載臺,打灌注樁應至硬土層。灌注樁有沉管灌注樁和沖鉆孔灌注樁兩種。10m以上厚的淤泥土層,宜打懸浮樁擠密淤土層并靠摩擦承載。
淤泥質土層樁基有如下特性:
①在淤泥質土層qb800mm旋挖灌注樁有擴徑現象存在,施工時可通過控制泥漿指標和在有需要的位置增加長護筒的方法解決,其充盈系數可在1.4附近。
②在淤泥質土中,極容易沉樁,在沉樁過程中要隨時監控、調整樁身垂直度,樁架與地面不垂直會造成樁傾斜過大。施工中施工速度過快、樁入土太深;樁傾斜過大;樁堆放、起吊、運輸的支點或吊點位置不當;樁身彎曲過大;錘擊次數過多等都會造成樁斷裂的問題。
③表2 淤泥質土極限摩阻力對比表是根據樁身內力測試及高應變擬合分析的樁側極限摩阻力與《建筑樁基技術規范》(JGJ94—94)來計算的。
表2 淤泥質土極限摩阻力對比表(kPa)
)
在樁基施工中質量問題及隱患,將影響建筑物的結構安全。單樁承載力低于設計值,樁傾斜過大、斷樁、樁接頭斷離、樁位偏差過大,都會造成打(壓)樁工程出現質量問題。打(壓)樁工程施工工序多,工藝要求高,工程地質勘察報告不夠詳盡準確;設計的取值不合理都會影響樁基質量,在施工時要特別注意。
2、換土法
本方法適用于淤泥、淤泥質土、濕陷性黃土、素填土、雜填土及暗溝、暗塘等的淺層處理。當淤土層厚度在4m以內時,也可采用挖除淤土層,換填砂壤土、灰土、粗砂、水泥土、采用沉井基礎等辦法進行地基處理。換填法的作用,是提高持力層的承載力,改善土的壓縮性,減小地基變形。鑒于換砂不利于防滲,且工程造價較高,故一般小型水工建筑物應就地取材,以換填泥土為宜。對大中型水工建筑物,可采用沉井基礎。換土法要回填有較好壓密特性土進行壓實或夯實,形成良好的持力層,從而改變地基承載力特性,提高抗變形和穩定能力,施工時應注意坑邊穩定,保證填料質量,填料應分層夯實。
3、灌漿法
灌漿法是利用氣壓、液壓或電化學原理將能夠固化的某些漿液注入地基介質中或建筑物與地基的縫隙部位,灌漿法對加固淤泥軟土地基具有明顯效果。水泥漿、水泥砂漿、粘土水泥漿、粘土漿及各種化學漿材如聚氨酯類、木質素類、硅酸鹽類等都可以作灌漿漿液。
4、排水固結法
排水固結法是解決淤泥軟粘土地基沉降和穩定問題有效方法,由排水系統和加壓系統兩部分組成。排水系統根據排水體的不同可分為砂井排水和塑料排水帶排水兩種,是在地基中設置排水體,利用地層本身的透水性由排水體集中排水的系統。塑料排水帶排水經濟效益較高,塑料排水板施工要在砂墊層完成后才能進行。其施工原理是,當插入軟基排水板,建設地下基礎及上部構筑物時,軟基受到荷載擠壓,地下水在擠壓和毛細作用下,沿塑料排水板升高到砂墊層,經砂層向兩側排出,基底承載力因此得到增加。
5、優化結構法
①選擇輕型結構。自重輕是“U”形橋梁最顯著的優點, “U”形橋梁橋臺還有基礎淺的特點,把橋臺基礎設置在地基表層的密實土層上,可以避開淤土層。因為有這個優點,肋拱橋、桁架拱橋、剛架拱橋等被廣泛應用。
②對小型水工建筑物可采用設計較薄的鋼筋混凝土底板,大基礎底板的方法。對大中型工程,可加大底板高度、減輕底板自重,即采用空箱底板的辦法來適應軟土地基要求。
③水工建筑物控制和調節水流,防治水害,開發利用水資源的建筑物,是實現各項水利工程目標的重要組成部分。為了滿足軟土地基設計要求,可以通過將水工建筑物兩岸連接部分設計成格箱式岸墻或順坡丁壩式岸墻的方法,把擋土岸墻改為擋水岸墻, 把重力式擋土岸墻改為無土重和土壓力的輕型岸墻。
④在淤泥質軟土地基上建造擋洪大堤時,既要保證滲徑設計標準,還應在堤的外側設置一個戧臺, 戧臺的高度與寬度由設計確定.借助戧臺減輕壓重,這樣可以有效地阻止大堤水平位移和減少堤腳外側隆起變形。填筑水利擋洪大堤,除設計戧臺減少壓載外,填筑速度應合適,不能太快或太慢、合理控制施工期限,使淤土地基在施工中有足夠的時間固結。
6、加筋法
加筋法是指在建筑物基礎軟弱處在土基中加入特殊材料(金屬絲,土木材料等)。根據所用的填充材料的不同分為土工合成材料,土釘墻技術和加筋土三種。
(1)土工合成材料是一種新型的巖土工程材料。土工合成材料可分為土工織物、土工膜、特種土工合成材料和復合型土工合成材料等類型。它是塑料、化纖、合成橡膠等人工合成的聚合物,制成各種類型的產品,置其于土體內部、表面或各層土體之間,增強拉力或保護土體。
(2)土釘墻技術一般是通過鉆孔、插筋、注漿來設置,但也有通過直接打入較粗的鋼筋和型鋼、鋼管形成土釘。土釘適用于地下水位以上或經降水后的人工填土、粘性土、弱膠結砂土的基坑支護和邊坡加固。土釘與周圍土體接觸,與接觸界面上的粘結產生摩擦阻力,與其周圍土體形成復合土體,土釘在土體發生變形的條件下被動受力。并主要通過其受剪工作對土體進行加固,土釘一般與平面形成一定的角度,故稱之為斜向加固體。
(3)加筋土是利用土顆粒位移與拉筋產生摩擦力,將抗拉能力很強的拉筋埋置于土層中,拉筋是一種水平向增強體。能與土形成整體,減少整體變形和增強整體穩定。拉筋材料一般使用抗拉能力強、摩擦系數大而耐腐蝕的條帶狀、網狀、絲狀材料,例如,鍍鋅鋼片;鋁合金、合成材料等。由于土工織物受拉作用,調整了基底應力分布,地基側向位移和沉降卻相應減少,地基穩定性就大大提高。
7、結語
改革開放以來,水利、交通和鐵道等基礎建設規模越來越大,在建設土木工程中,不良地基問題愈來愈嚴重,建設高等級公路時,過濕土和軟弱地基總會在通過水網地區時遇到。通過對淤泥質土地基的處理方法進行全方位的分析介紹,為避免事故的發生提供了參考。
參考文獻:
[1]GB 50023—2001,巖土工程勘察設計規范【S】.中國建筑出版社,2003.
關鍵詞:水利 地基 處理 技術
中圖分類號:TV551.4 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0745(2013)05-0342-01
1水利水電地基施工過程中的具體管理措施
(1)不僅要詳細掌握施工區域內的地質情況,還要具有地基與基礎的施工圖紙和地質勘察報告等有關技術文件和資料。
(2)應根據施工方案要求進行土方開挖,凡是妨礙施工的道路、溝渠、建(構)筑物、墳墓、管線、樹木等等,均應該予以妥善處理,清除出施工區域。
(3)如果在山區施工,當地地層巖性、地形地貌、地質構造、水文地質等情形應該予以事先的了解,如果在土方施工過程中,有可能產生滑坡時,可靠措施應該及時予以采取。如果是在比較陡峻的山坡下面進行施工,針對山坡坡面情況應該事先予以檢查,如果存在危巖、孤石、崩塌體、古滑坡體等不穩定跡象,妥善處理的措施是需要采取的。
(4)對于有施工機械進入進入和經過的道路、橋梁和卸車地點,必要的加寬、加固等準備工作應該事先做好。
(5)應該對測量放線的定位控制線(樁)、水準基準點及基槽的灰線尺寸予以復核,使其跟設計要求相符合,相應的預驗手續也應該予以辦理,并且應該多相關設施予以經常復測和妥善保護。
(6)關于場地的清理,表面坡度的建構應該按照設計要求予以建造,尤其是排水坡度和臨時排水設施的設計和制作應該盡可能的合理。在設計上面不存在相關的要求的時候,通常情況下,排水溝方向的坡度應該不小于2%。
(7)如果地下水位的基坑(槽)、管溝高于開方挖土位置,這個時候地質勘察文件及資料就成了依據的重要憑證,根據這些信息進而采取必要措施,使得水位予以下降;一般情況下,水位應該降至開挖底面以下500mm,然后才能往下開展作業。
2 水利水電地基施工技術
2.1完善水利水電的基礎作業方法
(1)土質、現場出土等條件的不同就會直接的影響到開挖作業順序和工作面、分段分層的挖掘等工作的展開,所以在施工的時候,相關的條件必須予以合理的確定,而后根據確定的條件開展挖掘工作。對于淺基礎的情形,如果不需要放坡,這個時候首先要沿著進行測量的基準灰線直邊切割出來一個槽邊的輪廓線,而后對作業面予以一一的展開。
(2)還需要保證地基與基礎的強度能夠足以承受建(構)筑物上的全部結構荷載。為了滿足這一條件,基礎的耐久性、防潮性、耐侵蝕性和抗凍的能力都需要充分滿足要求和條件。為了確保地基穩定,必須讓地基和基礎有足夠的工作面。
2.2 軟土地基的處理技術
軟土地基是指壓縮層主要由淤泥、淤泥質土或其他高壓縮性土結構的地基。承載能力很低,一般≤50kN/m2,不易滿足水工建筑物地基設計要求,故需進行處理,其特性及方法如下:
2.2.1軟土地基的特性
(1)大孔隙比,高天然含水量:淤泥和淤泥質土的天然含水量w一般介于50~70%之間,相比而言,我國軟土的天然孔隙比e則一般介于1~2之間,一般情況下,這就會遠遠的大于液限,最高的時候,甚至可能達到200%。
(2) 低透水性:由于高含水量,在滲透系數k≤1(mm/d)的時候,透水性能就非常的差,在承受強荷載作用后,孔隙水壓力就會變得高的,地基的壓密固結性能也會深受影響。
(3)低抗剪強度:通常,軟土會呈現出軟塑一流塑的狀態,這樣在有外部荷載的時候,抗剪性能就變得極差。在土層本身含有排水出路的時候,隨著有效壓力的逐步增加,就會慢慢的產生和形成固結。如果不存在優質的排水出路,在荷載增大的情況下,強度就會衰減。
2.2.2軟土地基的處理方法
(1)排水固結法。作為解決淤泥軟粘土地基沉降的有效措施和保持淤泥軟粘土地基穩定的有效方法,由加壓和排水兩部分系統組成。
(2)換土法。如果淤土層比較薄,這個時候就需要把不能滿足設計要求的淤土層進行更換填充,使用砂灰土、壤土、水泥土、粗砂等材質,也可以采用沉井基礎等辦法進行地基處理。
(3)強夯法。將80kN夯錘,起吊到高達6至30米的地方,讓錘作自由下落運動,通過這樣的運動夯實土質。如果地基是河流沖積層、濱海沉積層,或者由黃土、粉土、泥炭、雜填土等構成,使用強夯法容易達到目的。
(4)旋噴法。旋噴法主要用于地基防滲工作的開展,通過利用旋噴機具將帶有特殊噴嘴的注漿管置于土層預定濃度,而后對其予以提升,在這個時候噴嘴會以一定速度作旋轉動作,這樣就會產生高壓,高壓擠迫水泥固化漿液與土體混合,經過凝固硬化結成樁子,這樣就可以達到提高地基防滲的目的。
(5)振動水沖法。振沖法的工具是振沖器,它類似于一根插入混凝土振搗器的機具,該中機具涵括了上、下兩個噴水口。由于振動和沖擊荷載的作用,地基中會先成孔,而后在孔內予以填充砂、碎石,進而分層振實或夯實,這樣地基就得以加固化。
(6)土工合成材料加筋加固法。其手段是平攤荷載于地基,在可能出現塑性剪切破壞時,平鋪于地基表面地土工合成材料將可以對面形的破壞起到組織作用;也可以在一定的程度上減小破壞的擴張,從而提高了地基的承載能力。
(7)灌漿法。將水泥砂漿、水泥漿、粘土漿、粘土水泥漿及各種化學漿材(比如木質素類、聚氨酯類、硅酸鹽類)予以液化,同時這些漿液也是具有固化的特性的,這個過程中會用到相關的氣壓、液壓或電化學原理,而后將其注入地基介質中或建筑物與地基的縫隙部位,從而達到加固淤泥軟土地基的效果。
(8)硅化加固法。借助電滲原理,利用網狀的帶孔眼的注漿管,采用電動硅化法,通過輪換諸如的操作手段,把硅酸鈉(Na2OnSiO2)溶液與氯化鈣(CaCl2)溶液注入土中,因為上述過程中會產生一系列的化學反應,進而會有膠凝物質生成,或者土顆粒的表面會活化,這樣土顆粒之間的連接性和土體力學的強度就會被提高,加固部位的半徑會被擴大。
(9)加筋法。加筋法是為了減少整體變形,并且同時達到增強整體穩定的性能的目的, 土工合成材料,因為其抗拉能力非常之強,會被埋置于土層中,這樣在土顆粒和拉筋之間就會產生摩擦力,土也會與加筋材料形成一個完整的整體,地基強度就會被提高;也有在砂墊層中鋪設土工織物提高地基穩定性,這樣會在有受拉作用產生時基底應力會被予以調整分布,地基側向位移和沉降就會隨之予以不同程度的減少,這樣提高穩定性的目的就可以被實現了。
3結束語
總之,水利水電工程地基處理的合理與否,不但會對工程的造價產生影響,工程的安全性也會廣受影響。通過多方面的比對實際地質情況和周邊環境,可以選擇不會因為不均勻沉降造成較大的變形差的方案。方案最終確定后,施工過程中,施工質量需要予以控制,基礎質量的保證這才是整個工程建設成功的必要條件。
參考文獻:
[1]張少華,祝毅.異常情況的地基處理[J].林業科技情報,2000,(3)15.
關鍵詞:重力式 碼頭 施工技術 方法
重力式碼頭地基與基礎是建筑結構的重要組成部位,應引起施工作業者的高度重視,為確保地基與基礎的基本承載功能,保證地基與基礎具有足夠的強度,必須注重碼頭基礎工程的施工,用重力式碼頭地基施工的一些新要求、新方法以及新技術解決施工中遇到的一些實際問題和困難。
1 .重力式碼頭基礎施工的新要求
(1)應具有地基與基礎的施工圖紙和地質勘察報告等有關技術文件和資料,并掌握施工區域內的地質情況。
(2)土方開挖前,應根據施工方案要求,將施工區域內妨礙施工的已有建(構)筑物、道路、溝渠、管線、墳墓、樹木等,妥善處理。
(3)山區施工,應事先了解當地地層巖性,地質構造、地形地貌和水文地質等,如因土方施工可能產生滑坡時,應采取可靠措施。在陡峻山坡下施工,應事先檢查山坡坡面情況。如有危巖、孤石、崩塌體、古滑坡體等不穩定跡象時,應作妥善處理。
(4)施工機械進入現場所經過的道路、橋梁和設備卸車地點等,應事先做好必要的加寬、加固等準備工作。
(5)測量放線的定位控制線(樁)、水準基準點及基槽的灰線尺寸,必須復核,符合設計要求,并辦理預驗手續,且應妥善保護及經常復測。
(6)場地要清理平整,表面坡度應符合設計要求的排水坡度和臨時排水設施。如設計無要求時,一般應向排水溝方向作成不小于2%的坡度。
(7)開方挖土低于地下水位的基坑(槽)、管溝時,應根據地質勘察文件及資料,采取措施,降低水位;一般應降至低于開挖底面的500mm,然后再開展作業面。
2 .重力式碼頭基礎施工的新方法
主要從兩個方面進行:①對于淺基礎的情形,如果不需要放坡,這個時候首先要沿著進行測量的基準灰線直邊切割出來一個槽邊的輪廓線,而后對作業面予以一一的展開。對于地下水位的降低和地面排水系統的建造,這二個工程都需要結合當地工程地質資料、挖方尺寸等條件予以考慮,這樣就可以進一步的預防地基土結構被破壞。②還需要保證地基與基礎的強度能夠足以承受建(構)筑物上的全部結構荷載。為了滿足這一條件,基礎的耐久性、防潮性、耐侵蝕性和抗凍的能力都需要充分滿足要求和條件。除此之外,為了確保地基穩定,必須讓地基和基礎有足夠的工作面。地基變形值的范圍也應該在許可的參考值數之內,這樣才不會引起建筑物的開裂、傾斜或者標高產生相應的變化等等。
3 .重力式碼頭基礎作業方法及質量控制
①根據土質、現場出土等條件要合理確定開挖作業順序和工作面、分段分層平均下挖展開工作面。②對淺基礎不需放坡時,應首先沿測量的基準灰線直邊切出槽邊的輪廓線,展開作業面。③降低地下水位與地面排水,均應根據當地工程地質資料、挖方尺寸、防止地基土結構遭受破壞等,采取集水坑降水、井點降低地下水位,或采取兩者相結合的措施降低地下水位。
4 .軟土地基處理的新技術
軟土地基是指壓縮層主要由淤泥、淤泥質土或其他高壓縮性土結構組成的地基,承載能力很低,一般≤50kN/m2,不易滿足水工建筑物地基設計要求,故需進行處理。
(1)軟土基礎的特性。①大孔隙比,高天然含水量。淤泥和淤泥質土的天然含水量w一般介于50%~70%之間,相比而言,我國軟土的天然孔隙比e則一般介于1~2之間,一般情況下,這就會遠遠的大于液限,最高的時候,甚至可能達到200%。②低透水性。由于高含水量,在滲透系數k≤1(mm/d)的時候,透水性能就非常的差。這樣,在承受強荷載作用后,孔隙水壓力就會變高,地基的壓密固結性能也會深受影響。③低抗剪強度。通常,軟土會呈現出軟塑—流塑的狀態,這樣在有外部荷載的時候,抗剪性能就變得極差。在土層本身含有排水出路的時候,隨著有效壓力的逐步增加,就會慢慢的形成固結。相對應的,如果不存在優質的排水出路,在荷載增大的情況下,強度就會衰減。
(2)處理軟弱地基之方法。①排水固結法。作為解決淤泥軟粘土地基沉降的有效措施和保持淤泥軟粘土地基穩定的有效方法,由加壓和排水兩部分系統組成。②換土法。當淤土層厚度較薄時,把不能滿足設計要求的淤土層換填砂壤土、灰土、粗砂、水泥土及采用沉井基礎等辦法進行地基處理。③強夯法。將80kN 夯錘, 起吊到高達6m~30m 的地方,讓錘作自由下落運動,通過這樣的運動夯實土質。如果地基是河流沖積層、濱海沉積層,或者由黃土、粉土、泥炭、雜填土等構成,使用強夯法容易達到目的。④旋噴法。旋噴法主要用于地基防滲工作的開展,通過利用旋噴機具將帶有特殊噴嘴的注漿管置于土層預定濃度,而后對其予以提升,在這個時候噴嘴會以一定速度作旋轉動作,這樣就會產生高壓,高壓擠迫水泥固化漿液與土體混合,經過凝固硬化結成樁子,以達到提高地基防滲的目的。⑤振動水沖法。振沖法的工具是振沖器,它類似于一根插入混凝土振搗器的機具,該中機具涵括了上、下兩個噴水口。由于振動和沖擊荷載的作用,地基中會先成孔,而后在孔內予以填充砂、碎石,進而分層振實或夯實,這樣地基將得以加固。⑥土工合成材料加筋加固法。其手段是平攤荷載于地基,在可能出現塑性剪切破壞時,平鋪于地基表面地土工合成材料將可以對面形的破壞起到組織作用;也可以在一定的程度上減小破壞的擴張,從而提高地基的承載能力。⑦灌漿法。將水泥砂漿、水泥漿、粘土漿、粘土水泥漿及各種化學漿材(比如木質素類、聚氨酯類、硅酸鹽類)予以液化,同時這些漿液也是具有固化的特性的,這個過程中會用到相關的氣壓、液壓或電化學原理,而后將其注入地基介質中或建筑物與地基的縫隙部位,從而達到加固淤泥軟土地基的效果。⑧硅化加固法。借助電滲原理,利用網狀的帶孔眼的注漿管,采用電動硅化法,通過輪換諸如的操作手段,把硅酸鈉(Na2O·nSiO2)溶液與氯化鈣(CaCl2)溶液注入土中,因為上述過程中會產生一系列的化學反應,進而生成膠凝物質,或者活化土顆粒的表面,這樣土顆粒之間的連接性和土體力學的強度就會被提高,加固部位的半徑會被擴大。不過這樣的操作方法也有其缺陷性,即高耗電量,高成本,故而被采用的可能性一般不是很大。⑨加筋法。加筋法是為了減少整體變形,并且同時達到增強整體穩定的性能的目的。土工合成材料,因為其抗拉能力非常之強,會被埋置于土層中,這樣在土顆粒和拉筋之間就會產生摩擦力,土也會與加筋材料形成一個完整的整體,這樣的話,地基強度就會被提高。⑩樁基法。如果淤土較厚,含水率較高,孔隙也比較大,這樣要想對其予以大面積的深處理的話就比較困難,這個時候打樁法就是一個不錯的加固處理方法。
【關鍵詞】土壩;滲漏;治理
土壩滲漏按其部位分為壩身滲漏、壩基滲漏和繞壩滲漏三種。根據滲透變形發生的機理,通常將其分為管涌、流土、接觸沖刷和接觸流土四種形式。導致土壩工程事故主要有滲透變形、滑坡以及裂縫,其中滲透變形是主要病害。治理方法主要有以下幾種,現分別論述。
一、 粘土灌漿防滲處理法
粘土灌漿法一直以來都是大壩防滲處理的主要措施。泥漿深入裂縫以后漿液與縫壁緊密結合在一起,構成一道防滲帷幕,同時壩體在吸收泥漿水分后濕陷,使壩體增加密實度,從而使壩體的防滲性能得到改善,而且灌漿能起到堵塞填方堵漏的作用,所以灌漿法得到廣泛的應用。
粘土灌漿工藝如下:布孔鉆孔制漿灌漿終孔。
1.布孔。布孔形勢目前主要采取沿堤壩軸線偏上游0.5-1m單排布孔形勢,孔距一般為5m。
2.鉆孔。現在常用摩擦鉆鉆孔。鉆進速度快,工作效率高。
3.制漿。制漿土料必須滿足防滲要求,且要制漿容易。泥漿粘度不可過大,泥漿流動性和析水率必須在一定范圍之內。現場施工多采用重粉質壤土或粉質粘土,其粘粒含量約在20%~40%,粉粒含量45%~60%,砂粒含量20%以下,有機含量2%以內,滿足制漿條件。制漿時先將水放進攪拌筒,然后加土,一般攪拌6分鐘左右,再摻入干土量0.5%~1%的水玻璃改變泥漿的流動性,提高漿液的稠度,加快固結速度,再將泥漿過濾后放進儲漿桶。要求漿液比重控制在1.4-1.6g/cm3之間。
4.灌漿施工。灌漿時要做好壓力控制。灌漿程序是I至III序孔,泥漿濃度一般先稀后稠,用稀漿疏通管路打開漿路,后用稠漿,正常施灌壓力在0.5kg/cm2以下。
5.終孔與封孔。一般復灌三次,復灌間隔7天左右,當最后一次復灌出現冒漿情況時,就認為已灌好,終孔停灌。采用濃泥漿封孔。
粘土灌漿造價低,操作簡單,效果顯著。但是幾年后需重新進行灌漿以確保灌漿效果。
二、 土工合成材料防滲處理法
土壩一般采用土工膜料進行防滲處理。常用的防滲膜料有PE、PVC及其改性塑膜,具有防滲效果好,質輕、延伸性強、造價低,抗老性能好的特點;另外復合土工膜(一布一膜或兩布一膜)具有不透水性,能隔斷土壩漏水通道,且其較大的抗拉強度和延伸率能承受水壓和適應壩體變形。
1.土工合成材料的防滲結構設計。防滲膜料防滲是以薄膜防滲、上下墊層保護組合形成防滲體。防滲系統從下到上包括下墊層防滲膜料上墊層保護層反濾過渡層護坡。下墊層主要是防止膜料被刺破,并使膜料受力均勻。上墊層使膜料在水中不被漂起并防止膜料老化。整個防滲體周邊設壓重齒槽,同時必須做好整體性防滲處理,防滲膜料必須與不透水地基和岸坡嚴密結合,并解決好排水問題。其施工工藝包括:壩坡調整基礎開挖鋪膜基面開挖清理并夯實防滑齒槽開挖周邊固埋溝開挖砌重力墩鋪下墊層鋪設土工膜料,薄膜連接鋪上墊層回填夯實齒槽及保護層周邊固埋溝回填鋪反濾過渡層砌護坡驗收。
2.防滲系統施工。
1)鋪膜基層清理。按設計壩坡削坡翻松整修并嚴格整平坡面,夯實基面,無尖銳物。同時要妥善處理好壩坡塌坑、裂縫、洞穴裂隙、地下泉涌等。然后開挖防滑鋸齒槽和壩肩固埋溝,排水清基至巖面或不透水層,設重力墩或擋土墻將膜料壓入基底。
2)墊層。厚度為5-10cm,一般選用粉砂土或細顆粒砂質粘土,最大粒徑不超過5mm。
3)土工膜料鋪設,膜料連接。鋪設土工膜料不宜張拉太緊,要預留5%伸縮長度置成波紋狀折皺,以適應基體變形。兩層膜間不得夾帶雜物,不得有充氣現象。從土工膜鋪設到上墊層及保護層回填應避免石塊、重物、尖銳物體直接砸擊和接觸土工膜,以免薄膜刺穿破壞。防滲膜料鋪設完畢不宜間隔時間過長,應及早進行下道工序,防止防滲膜料損壞。
4)保護層施工。要在防滲膜料上做好臨時保護措施,嚴防戳破防滲膜料。保護層土料可用庫區附近無雜質的黏壤土和砂壤土,干容重大于1.5t/m3 ,含水量約為20%,夯實后垂直壩坡的厚度一般控制在30-50cm。保護層上設10cm砂礫石或碎石反濾過渡層,再護砌一層30cm干砌塊石護坡,護坡底腳應伸入壩基,正常水位以上護坡應用砂漿勾縫或用小石子填密空隙,以防沖刷保護層。還可以用10cm厚水泥土板護坡,縱橫向每隔3m設伸縮縫,用瀝青砂漿或膠泥填縫。
5)周邊接觸邊界處理。設置固埋溝目的是防止壩基和繞壩滲漏。固埋溝采取梯形斷面,底寬30cm,深50cm,邊坡破率為1:0.3。兩側周邊固埋溝要直達新鮮基巖或堅實不透水層。固埋溝中鋪上5cm厚M10水泥砂漿,將薄膜鋪在上面一半的位置,墊上5cm厚M10水泥砂漿,然后澆筑混凝土截水墻固埋薄膜。
6)保護層回填。土工膜鋪好后應盡快回填,防止長時間暴曬使薄膜老化。施工時先填鋸齒槽、墊層再分層填筑保護層,回填土要輕放,不可拋灑。從山一邊向另一邊依次回填,嚴防損壞薄膜。保護層土質不宜過粘,回填時每層松土不超過20cm,便于人工夯實。
三、 高壓定向噴射灌漿法
高壓定向噴射灌漿是利用置于鉆孔中的噴射裝置射出高壓水束沖擊破壞被灌土層結構,同時將漿液灌入,形成按設計方向、深度、厚度和結構形式,與地基緊密結合,構成連續的防滲帷幕體。
施工工藝為:定孔設備調校鉆孔貫入注漿管制漿、泵送噴射注漿。
1.施工準備:1)根據工程土質及地下水情況選擇適當的高壓噴灌漿工法,包括單管法、二管法及三管法.2)選擇適當的高壓噴灌形式及連接方式。高壓噴灌形式主要包括旋噴、擺噴和定噴;連接方式主要包括旋噴套接、旋擺連接、擺噴折線連接和定噴折線連接.3)正式施工前做好高壓噴灌漿試驗,以確定高壓噴灌漿的各項施工技術參數。
2. 高壓定向噴射灌漿施工。
1)定孔、設備調校。鉆機安置在設計孔位上,使鉆桿頭對準孔位中心。鉆機就位后作水平校正,使鉆桿軸線垂直對準鉆孔中心位置,旋噴注漿管的允許傾斜度不得大于1%。
2)鉆孔。先用鉆機鉆一個為旋噴管插入用的導孔,鉆孔的位置與設計位置的偏差不得大于50mm,孔深須達到預定的深度。實際孔位、孔深和每個鉆孔內的地下障礙物、洞穴、涌水、漏水及與巖土工程勘察報告不符等情況均應詳細記錄。
3)貫入注漿管。將旋噴注漿管插入地層預定的深度。插管與鉆孔兩道工序合二而一,鉆孔完畢,插管作業即完成。
4)材料配置、制漿、泵送。注漿材料采用425#普通硅酸鹽水泥與水攪拌作為基本漿液,水泥漿液的水灰比為1.25~l.5。水泥漿液符合設計要求后通過高壓泥漿泵的壓力進行注漿。旋噴用的水泥漿液在進入高壓泥漿泵施噴前,進行嚴格過濾.防止水泥結塊和雜物堵塞噴嘴和管路。
5)噴射注漿。當噴射注漿管貫入土中,噴嘴達到設計標高時,噴射注漿參數達到規定值后,即可噴射注漿。水泥漿通過高壓泥漿泵形成高壓水泥漿,以>20MPa的壓力,通過噴射管由噴嘴向土中噴射,鉆桿一邊旋轉,一邊向上提升,噴射的水泥漿一邊切削四周土體,一邊與土體攪拌混合,形成圓柱狀的水泥與土混合的加固體即旋噴樁。高壓噴射注漿完畢,應迅速拔出噴射管,為防止漿液凝同收縮后產生的頂部空穴影響樁頂高程,在原孔位采用冒漿回灌。施工過程中應做好施工質量檢查。