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關鍵詞:橋梁 巖土工程 勘察 關鍵點
進入21世紀以來,社會經濟迅猛發展,我國的基礎設施得到了前所未有的發展。橋梁建設是我國基礎建設工程中的重中之重,是交通運輸的關鍵。橋梁的架設與安置不是隨意而為的,它除了要考慮通行的基本要求,還要滿足技術和經濟的可行性。開展巖土工程勘察的目的就在于充分了解和掌握橋梁架設地的環境巖土工程地質條件和水文地質條件,為橋梁設計提供相關巖土參數及技術支持。
橋梁工程不同于其他基本建設工程,有其特殊性,其勘察基本關鍵點在于:勘察大綱編制、勘察目的及其任務確定、勘察手段選取、鉆孔布置及孔深確定、鉆探質量控制、參數確定及建議、地基基礎方案分析論證等。
一、勘察大剛編制
勘察大綱是巖土工程勘察的主要依據之一,大綱編制的質量直接關系勘察成果質量的優劣,對工程建設起到重要作用,但其重要性往往被一些勘察單位忽略,很多單位在勘察前無勘察大綱或勘察大綱簡單編制,無針對性,不能很好的指導勘察工作。
為有效指導勘察工作,保證勘察成果質量,勘察前應認真收集工程特性資料、項目所正在地質及地震資料、區域氣象水文資料、鄰近工程勘察資料等,有針對性的進行現場踏勘,編制勘察大綱,勘察大綱一般應包含如下內容:項目概況(如建設規模和標準、橋梁特征、任務依據和已做過的地質工作等),勘察依據的主要技術標準,自然地理和工程地質概況,勘察實施方案,組織機構、人員組成、設備配置、進度計劃、質量管理、安全和環境保護措施等,提交的成果資料和其他需要說明的問題。
勘察大綱應由具備注冊巖土工程師的人員編制,經審核后方可用于指導勘察工作,項目組勘察人員應嚴格按審核后的勘察剛要實施,在勘察過程中對存在的問題應及時反饋給公司技術部門,進行技術會商,共同研究解決勘察中遇到的技術問題。
二、勘察目的和任務確定
勘察前應根據相關規范要求認真收集勘察目的和任務,勘察目的和任務書一般由設計單位提供,勘察前只需收集即可。勘察任務書應蓋設計單位章。
但需要注意的是,勘察任務書不是一成不變的,勘察單位如發現設計單位提供的勘察任務書不全面或是針對性不強等,應及時提出,和設計單位共同研究探討,完善任務書要求,以便更好的指導勘察工作。
三、勘察手段選取
常用的勘察手段為工程地質調繪、工程地質勘探、原位測試及室內試驗等。在實際勘察過程中,勘察手段應根據項目所在地的巖土工程條件,結合工程特點合理選取,對同一工程應采取多手段進行,并對不同勘察手段形成的成果進行整理、分析,以查明場地環境巖土工程條件、水文地質條件,為設計及施工所需的巖土工程參數提供基礎依據。
四、鉆孔布置及孔深確定
鉆探是勘察的基礎工作之一,也是重要勘探手段之一,鉆孔布置的合理與否、鉆探深度的合理確定等關系勘察質量,對工程造價及安全起到很重要作用。
鉆孔布置及孔深的確定應在收集橋梁位置所在地的地形圖、地質圖、相關設計資料、鄰近工程勘察資料等基礎上,按《公路工程地質勘察規范》(JTG C20-2011)5.11.4、6.11.3條的要求確定。
鉆孔的布置和孔深應滿足查明橋位區的地層分布情況及特征,滿足巖土定名、取樣、設計等要求。鉆孔的布置和孔深的確定不是一成不變的,應根據實際勘察過程中所查明的地質情況結合橋梁特征等進行調整,必要時應會同設計單位進行協商,共同確定鉆孔位置及孔深。
在山區勘察,鉆孔的布置和孔深的確定更是要做好探究,以免把孤石錯定為基巖。
五、鉆探質量控制
鉆探工作是巖土工程勘察的基礎工作之一,其鉆探質量直接關系巖土定名是否準確、樣品級別是否滿足試驗要求、地基基礎方案選取是否合理等,勘察過程中應嚴格按《建筑工程地質勘探與取樣技術規程》(JGJ/T87-2012)執行,記錄鉆探相關參數及鉆探情況等,及時、準確的做好現場編錄工作。為了保證樣品的原狀,在勘察中應當嚴格控制巖芯采取率、合理選取鉆頭類型、鉆進方法和取土器類型等,并做好記錄,通過對比分析結果,控制鉆探質量,避免因鉆探質量差造成勘察嚴重失誤。
六、參數的確定及建議
巖土參數的確定和建議是否合理及正確,直接關系橋梁設計的造價及安全性,其重要性不言而喻。勘察內業整理時,應對不同測試手段所得的參數進行分析比較,當差異較大時,應找出原因,必要時進行補充測試工作。所建議的參數應明確其試驗方法和取值標準,并注意測試方法與計算模型的配套性,力求提供滿足設計要求的合理參數。
此外,巖土參數的建議還應結合地區經驗等進行綜合取值,必要時應進行現場載荷試驗。
七、地基基礎方案分析論證
地基基礎方案的分析和選取是否合理,直接關系梁設計的造價及安全性。應根據橋梁類型、規模及特征,結合場地巖土工程、水文地質條件及地區經驗等對橋梁地基基礎方案進行分析論證,一般可按天然地基上的擴大基礎人工地基上的擴大基礎樁基礎等深基礎方案進行分析評價。對同一橋梁工程的地基基礎分析評價類型應不小于1種,并分析各方案的優缺點,推薦最優方案,必要時應和設計人員進行溝通,共同確定地基基礎方案。
結束語
橋梁架設作為道路工程中的關鍵節點,其重要性不言而喻。而巖土工程勘察作為橋梁設計的基礎,勘察設計單位一定要做好巖土工程勘察工作,找到勘察的關鍵點,對其進行分析探究,提供滿足規范及設計要求的巖土工程勘察報告,為橋梁設計的經濟性、安全性提供重要技術依據及保障。
參考文獻
[1]《公路工程地質勘察規范》JTG C20-2011.
[2]《建筑工程地質勘探與取樣技術規程》JGJ/T87-2012.
[3]倪川,孔凡芬.淺談橋梁工程巖土工程勘察[J].技術與市場,2011,08:102.
關鍵詞:市政工程 現場管理 質量管理 安全管理
市政工程建設項目同其它工程項目相比有許多獨特之處。市政道路和橋梁工程質量事關人民群眾切身利益,直接影響政府在人民群眾中的形象。并且質量和安全要求高,工期要求緊,目前我國各個城市基礎設施普遍處在急需改善和加強的狀況,建立健全質量和安全體系,對市政工程建設項目實施科學化、規范化、制度化的管理的水平是非常必要的。施工現場管理則是工程項目管理的核心,也是確保建筑工程質量和安全文明施工的關鍵。對施工現場實施科學的管理,能夠樹立企業形象提高企業聲譽,并且能夠獲取經濟效益和社會效益。市政基礎建設迅速,于施工企業來說是發展機遇,而面臨激烈的市場競爭又是挑戰,優勝劣汰法則促使企業必須認識到施工企業在項目實施過程追求企業利潤的同時必須對質量安全高標準嚴要求,因此,提高施工現場的管理,對提高社會效益、經濟效益、環境效益,具有十分重要的意義[1]。對如何提高現場管理提出了一下幾點建議:
第一、應該增強工程的責任感和使命感。
搞好市政工程施工現場人員的管理。加強施工人員的的政治思想教育,職業道德教育,樹立主人翁的觀念。管理制度,責任到人,嚴格按操作規程施工,使整體管理水平加強,成立領導小組,建立嚴格的質量承包責任制,同經濟掛鉤,加強對工程質量的全面管理的領導。確保施工方案的科學性、實用性及有效性,在天氣惡劣時不安排施工或采用保護措施,施工時保證有備用設備,確保工序的連續性和完整性。照相關的國家規范和有關標準的要求來完成每一工序,嚴禁偷工減料。要求嚴格貫徹執行“三檢”制,即自檢、專檢、聯檢,通過層層的檢查,驗收后方允許進入下一道工序,從而確保整個工程的質量。
二、科學監管
(一)健全組織管理體系,落實工作責任。
加強施工現場管理的質量管理、安全管理、材料管理和進度計劃的實施。工程質量是根本和基礎,安全是前提和保證,進度計劃和材料管理是利益的直接體現。
(1)資格審查。根據國務院《建設工程質量管理條例》規定,市政道路和橋梁工程的建設必須納入各級住房和城鄉建設行政主管部門的管理范圍中。招投標的進行、質量監管手續的辦理、施工許可證的發放、竣工驗收備案等程序必須按相關規定辦理。禁止施工單位超越本單位資質等級許可的業務范圍或者以其他施工單位的名義承攬工程。禁止施工單位允許其他單位或者個人以本單位的名義承攬工程,加強對市政道路、橋梁工程項目的監督巡查、抽查,對工程違反國家法律、法規、強制性標準的行為,有權予以局部停工或相應處理;情節嚴重的,按有關法律條文查處[2]。
(2)物料審查。施工材料的供應直接關系到工程的質量與成本,嚴格把好材料關,監理單位對進入施工現場的原材料、半成品、構配件、設備機具驗收和管理應符合國家標準和合同約定;施工中使用的涉及結構安全的試塊、試件和建筑材料應執行見證取樣和送檢規定。不合格的材料一律不準進入施工現場,進場的必須清退。在工程材料檢查驗收工作中,監理工程師要嚴格控制材料的供應來源,把好原材料、管件、構件質量關。監理單位有權對所監項目預拌混凝土、瀝青混合料生產廠等實施延伸監理。市政道路、橋梁工程的每道工序完工后,必須由施工單位自檢自查,合格后填寫工序質量報驗表,經監理單位驗收認可方能進入下道工序施工。嚴格按照進度計劃組織施工,從而使施工現場管理有序進行,使工程項目產生良好的經濟效益和社會效益。
(二)施工單位質量管理問題
現在施工企業質量管理存在薄弱環節,有些建筑企業轉包掛靠的行為削弱了企業對項目部的質量管理,導致質量低劣;某些施工單位不具備相應資質,質保體系不健全;有的不按圖紙施工,擅自變更設計。這些新興的總包企業往往在分包工程的質量管理控制和現場施工質量控制上存在薄弱環節。 針對這些問題要在以下幾個方面加大管理力度:
(1)堅持落實質量責任制,建設單位對市政道路和橋梁工程施工質量負總責。
建設單位必須在開工建設前將施工圖設計文件委托圖紙審查部門審查,并將審查意見書和審查合格證報建設行政主管部門備案,現場使用的所有施工圖必須加蓋圖審合格章。未依據地質勘察報告進行設計的施工圖紙文件,圖審部門不得進行審查;住房和城鄉建設行政主管部門不予備案,不予核發施工許可證;監理單位不得簽發開工令。工程竣工后,建設單位應當組織設計、施工、工程監理等有關單位進行竣工驗收,并通知工程所在地建設工程質量監督機構到場監督,未經竣工驗收合格的工程,不得交付使用[3]。
(2)所有新建、改建、擴建市政道路和橋梁工程都必須先進行地質勘察,再進行施工圖設計。從事工程勘察、設計的單位應當依法取得相應等級的資質證書,并在其資質等級許可的范圍內承攬工程。勘察、設計單位必須按照工程建設強制性標準進行勘察、設計,并對其勘察、設計的質量負責。工程設計要結合實際使用狀況,執行設計標準,達到安全運行的目標。應按照投標承諾配備項目管理人員,建立健全施工質量管理制度,嚴格工序管理。施工單位要認真貫徹執行《城鎮道路工程施工與質量驗收規范》、《城市橋梁工程施工與質量驗收規范》等新規范和質量管理的相關規定,嚴格按照經審查合格的施工圖設計文件進行市政道路、橋梁工程施工和驗收。在施工前編制施工組織設計和專項施工方案。嚴格執行報驗、報檢的相關規定,未經監理驗收合格的檢驗批一律不得進入下道工序,否則視為不合格,必須返工重做。
(三)加強安全管理的相應措施
(1)完善質保體系和提高從業人員素質,市政工程各參建責任主體,應建立健全質保體系,培養一批業務素質高、操作能力強的從業人員,同時做到自控落實、監管到位,使工程質量和安全得到保證。根據工程規模和特點,配備足夠的有充分管理經驗的專職安全管理人員,要加強對全員安全的培訓、教育工作,從重要崗位人員的安全學習到全員職工的三級安全教育,班前安全技術交底都要按部就班的進行。項目經理牽頭組織全體職能人員要經常有規律的進行施工現場安全大檢查,對檢查發現的問題要立即整改,安全員更是要時時處處講安全、時時處處盯安全、時時處處改安全。在施工現場要張掛各種安全警示牌、安全操作規程和安全標語,要形成人人知安全、個個講安全的良好氛圍。要做到防患于未然
(2)加強市政附屬工程精細化施工。針對質量和安全通病和容易忽視的質量和安全問題制定相應的對策和技術處理措施,提高附屬工程施工技術水平,確保工程質量和安全 。
(3)管涵溝槽等施工要作為安全生產自控的重點
對涉及高壓電線和煤氣管線的地段,施工企業要會同相關單位有針對性地制定專項施工措施和安全應急方案,確保溝槽和基坑施工安全。隧道工程、橋梁工程和地下通道工程施工,施工條件復雜、技術含量高,施工企業就以高空安全作業和吊、安裝運輸安全,以及機械操作和樁基礎施工安全為自控重點。對于結構工程,施工企業應制定詳細的安全生產施工方案,保證構筑物結構安全,確保橋梁和通道工程的施工質量和和施工安全。
(4)施工機械和施工用電存在安全隱患
少數施工現場尤其是處在城郊結合部的小型施工場地,施工用電極不規范,仍然使用木配電箱,甚至出現閘刀無保險盒的情況;施工機械帶病作業現象較為普遍,檢修不及時或違規操作,以致釀成安全事故。
三、結束語
以上為工程項目施工現場管理的幾個主要問題,提高施工現場的管理,對提高社會效益、經濟效益、環境效益,具有十分重要的意義,工程項目施工現場管理永無止境,不斷提高仍須探索。
參考文獻
關鍵詞:巖土工程勘察勘探點 原始資料
巖土工程勘察的對象主要是地面以下的地質體,難以直接觀察和檢查。其復雜性和擬建項目的專業性,決定了巖土工程勘察工作的難度,而且巖土工程是決定整個工程質量的重點,其勘探工作的實施就顯得尤為重要。如果巖土工程勘探不到位,會造成難以補救的損失。因此,對于巖土工程勘探人員必須熟悉工程勘察的技術要求,以獲取最準確的原始資料,為后面的工程建設做鋪墊。
1 熟悉勘察任務
巖土工程勘察的基本任務是:場地的穩定性評價;提供場地地層和地下水分布的幾何參數和巖土體工程性狀參數;對建筑地基做出巖土工程評價,對基礎方案、巖土加固與改良方案或其他人工地基沒計方案進行論證和提出建議,根據設計意圖監督地基施工質量;預測由于場地及鄰近地區自然環境的變化對建筑場地造成的影響,以及工程本身對場地環境可能產生的變化及其對工程的影響;為現有工程安全性的評定、擬建工程對現有工程的影響和事故工程的調查分析提供依據;指導巖土工程在運營和使用期間的長期觀測,如建筑物的沉降和變形觀測等工作。
2 確定勘察工作依據
勘察工作必須服從工程所在地的法律,法規約束及符合行業和業主的各項技術要求。勘察技術工作的依據是在巖土工程特性分析的基礎上,結合建設工程設計或施工要求來收集確定的,包括主要的工作標準和技術工作指導規范、規程等。通常情況下勘察工作應遵循的法規和標準是系列性的和復合性的,鑒于不同標準間界定的差異,勘察工作依據的一系列標準在某一方面的界定往往是一定范圍內的控制值,實際勘察工作執行時必須通過分析研究歸納為某一確定的界定標準,并使之完全符合系列標準限定的范圍,或克服所收集的系列規范中相互矛盾的界定值。
3 布設勘探點
我們認為,勘探點的布置應以滿足基坑側壁穩定性評價、穩定性計算及支護設計為前提。若勘察范圍受到場地狹小限制。那么勘探點的布置宜采取盡可能利用場地條件的原則,并輔以開挖邊界以外的調查研究和資料搜集工作。同時基礎形式及結構形式不同,勘探點深度不同,如橋梁工程中,小型橋梁勘探點深度一般在20m以內;特大橋、大橋如果采用端承樁樁基,勘察深度宜達到預計樁底深度以下2m~3m。勘探點深度也困地層巖性的不同而有很大差異,如小型橋梁,對于碎石上構成的地層,勘探點深度為4m~8m,而對于軟土、松砂等勘探點深度為12m~20m。
4 確定勘探類型
勘探點類型應結合勘探點功用和場地巖土層條件及地層鑒別精度和樣品采取、原位測試要求的數量和技術等級綜合確定。通常鉆探是普遍適用的勘探方法,因此,鉆孔是常見的勘探類型。若勘探深度不大,且地下水位埋深較大時,應首選探井法;對于須劃分巖土分區界線的勘探點位,探槽法是應考慮選擇的方法。確定勘探類型的同時尚應結合勘探點功用確定基本設計參數,如鉆孔口徑等。對于復合功用勘探點位,應按適合全部劃分功用的參數(如最大直徑)設計勘探點基本參數。
5 獲取原始資料
巖土工程勘察一般時間短、任務重,取準、取全原始資料是巖土工程勘察的最基本的工作,任何誤判和假象均會直接影響工程勘察的質量。那么在勘察過程中應嚴格原始資料的獲取。首先是原位測試應嚴格按規范進行。比如靜力觸探試驗時為減少零漂,應定深調零。尤其在氣溫與地溫相差較大的冬天,夏天,觸探指標相差較大,標準貫入試驗應按規定進行桿長和孔深校正,一方面可以保證在縮徑和孔底有殘留時測試位置控制在應測試段,另一方面可以及時發現極軟弱地層標貫自陷,自沉現象,從而確保標貫數據的真實性。其次是加強地下水位的觀測。一方面充分考慮周圍地下水開采因素,另一方面觀測應在最后一個鉆孔施工24h后進行,再者水位觀測宜與鉆孔標高回測相結合。第三是注重土的定性劃分。要對各種土的基本工程地質性質加深理解,掌握各種類型土的區域分布情況。如膨脹上的特征是液限及塑性指數高、具裂隙,而且在50及100 kPa壓力固結試驗時會出現百分表測出的變形量小于同級荷載作用下的儀器變形量的情況,若不注意這些特點。很容易把膨脹土定名為常規的粘性土。另外對粉土進行承載力深寬修正和液化判別時均須根據其粘粒含量數值來進行計算,故粉土的粘粒含量是必做的項目。
6 運用勘察技術手段
勘察技術手段須結合勘探點共用,按全面滿足勘察設計要求,且同時具有可靠性保證的條件設計和布置。復合功用勘探點應結合勘探點布置目的設置相應的勘察技術手段,實際工作中的復合功用勘探點往往同時布置多項勘察技術手段。GIS即地理信息系統(GeographicInformation System,簡稱GIS)萌芽于20世紀60年代初,經過幾十年的發展,已經成為一種采集,存儲、管理.分析與顯示的計算機軟件系統,他是分析和處理海量地理數據的通用技術。GIS在信息時代中計算機技術發展的產物,可以快速、精確、綜合地對復雜地地理系統進行空間定位和過程地動態分析。將GIS技術引入巖土勘察設計領域,可以大大提高工作效率,節省人力物力資源。提高勘察設計結果的準確性。
7 分析評價
關鍵詞:輕軌橋梁; 基樁; 設計試樁; 試驗
1 概述
天津市區至濱海新區快速軌道交通工程一期工程
2 工程地質及設計概況
(1) 橋梁基礎一般采用直徑0. 8 m 的鉆孔灌注樁,部分大跨 度和特殊工點橋采用了直徑1. 0 m 和1. 5 m 的鉆孔灌注樁。全線基樁根數約1. 5 萬根,樁長一般在35~45 m 。津濱輕軌高架橋梁上采用無碴軌道和超長無縫線路,且橋梁結構大部分采用3 跨一聯的連續梁結構,因此對橋梁的工后沉降要求非常嚴格,橋梁設計中基礎不均勻沉降按5~10 mm 控制,工后總沉降量按20 mm 控制。該項目地質勘察依據《地下鐵道、輕軌交通巖土工程勘察規范》( GB50307 1999) ,而設計則主要依據相關的鐵路橋涵設計規范,地質勘察所提供的基礎數據與鐵路橋規的匹配性需加以驗證。另外,由于該項目工程規模巨大,在設計中采取各項合理的地基系數進行樁基礎設計,以確保橋梁結構安全和控制工程投資是必要的。因此,為驗證樁基礎設計選取樁周土極限摩阻力值及樁底支承力折減系數值的準確性和科學性,進行大規模設計前的設計試樁具有非常重要的意義。
根據沿線總體地質情況,共選取了3 處有代表性的工點進行了3 組設計試樁,每個試樁工點為1 組,每組試樁共計3 根,試樁位置距輕軌線位旁約5 m 。試樁及錨樁的施工由濱海快速交通發展有限公司委托天津地質新技術開發應用中心完成,靜力及動力檢測委托中國石油天然氣總公司工程技術研究院完成。下面結合CK21 + 320 工點的設計試樁對樁基設計及試樁的原理、方法及試驗成果進行分析介紹。
(2) 試樁設計
該工點處橋梁孔跨為3 25 m 預應力混凝土連續梁,樁基采用8 根
按上述公式計算得到單樁允許承載力〔P〕= 2 068. 95 kPa , 樁極限承載力為容許承載力的2 倍,為4 137. 9 kPa 。本次試驗設計采用錨樁法, 每組試樁為3 根, 每根試樁需4 根錨樁。為減少錨樁數量,降低投資, 試樁及錨樁呈梅花形布置,其平面布置如圖1 所示。
圖1 試樁平面布置(單位:cm)
圖1 中S1 ~ S3 為3 根試樁,M1 ~ M8 為8 根錨樁。S1 ~ S3 試樁的配筋及對混凝土要求與工程樁相同,主筋采用14 根
3 基樁檢測
3. 1 基樁動力檢測
試驗樁與錨樁施工完成后,為驗證試驗樁樁身的完整性,并為將工程樁動測信號進行對比作準備,在試驗樁靜載試驗之前進行了低應變動測檢驗。低應變動力檢測方法采用反射波法,檢測儀器采用美國PDI 公司生產的PIT V 型樁基檢測系統(該系統由主機、加速度傳感器和力棒組成),依據中華人民共和國行業標準《基樁低應變動力檢測規程》(J GJ/ T93 95) 執行。采用該方法可檢測樁身混凝土的完整性, 推定缺陷類型及其在樁身中的位置,也可對樁長進行核對,對樁身混凝土的強度等級作出估計。本次試驗對3 根試驗樁逐一進行了動測,實測信號表明3 根試驗樁樁身完整,有較明顯樁底反射,無其他不良反射信號。經評定,3 根樁均為Ⅰ 類樁。
3. 2 基樁靜力檢測
靜載試驗采用錨樁法,采用接近于豎向抗壓樁的實際工作條件的試驗方法確定單樁豎向抗壓極限承載力。本次試樁為破壞性試樁,設計單樁極限承載力為4 137. 9 kN 。
(1) 試驗加載裝置
本次試驗加載裝置采用錨樁橫梁反力裝置,錨樁、反力梁裝置能提供的反力不小于6 000 kN , 每根試樁配置錨樁4 根,試驗時在每根錨樁樁頂設置百分表以對錨樁的上拔量進行監測。試驗加載是通過油壓千斤頂頂反力梁實現的,荷載通過放置于千斤頂上的應變式測力傳感器直接測定。錨樁反力法靜載試驗裝置如 圖2 所示。
圖2 試驗加載裝置
(2) 試驗方法
試驗方法采用慢速維持荷載法。由于輕軌工程樁基和以往的鐵路橋梁、市政、公路橋梁、工業與民用建筑均不完全相同,因此,本次試驗的加載分級、沉降觀測、終止加載條件、卸載及卸載沉降觀測,綜合了《建筑樁基技術規范》(J TJ 94 94) 和《鐵路橋涵施工規范》(TB10203 2002) 所規定內容進行試驗。
(3) 資料整理及結果
根據試樁的原始試驗記錄, 編錄靜載試驗結果匯總表,繪制QS 、S lg Q 、S lg t 曲線,并分別依據以上2 個規范確定單樁豎向抗壓極限承載力。檢測結果如表2 所示。
表2 試樁檢測結果
注: Qu 為單樁極限承載力; Quk 為單樁極限承載力標準值《建筑樁基技術規范》(J TJ94 94) ; Pu 為單樁極限荷載值; Puk 為單樁極限承載平均值《鐵路橋涵施工規范》(TB10203 2002) 。試驗過程中對每組錨樁的上拔量進行了監測,當加載到最大一級荷載時,最大錨樁上拔量為3. 17 mm , 均小于規定最大上拔量6 mm 。
(4) 試驗結論
①3 根試樁均加載到4 500 kN 時達到終止加載條件而停止加載。
② 依據《建筑樁基技術規范》(J TJ 94 94) 中對單樁豎向極限承載力的判斷方法,3 根試樁發生明顯陡降的起始點均為4 200 kN , 綜合判定該試驗樁的單樁極限承載力為4 200 kN 。
③ 依據《鐵路橋涵施工規范》( TB10203 2002) 要求,單樁豎向抗壓極限荷載為終止加載時最大一級荷載的小一級荷載(后期每級加載為300 kN) ,判定單樁極限承載力為4 200 kN 。
④ 經試驗對比,采用2 種規范所要求的試驗方法沒有明顯的區別,試驗結論基本一致。
⑤ 依據《鐵路橋涵地基和基礎設計規范》(TB10002.5 99),鐵路橋梁工程基樁安全系數為2 ,因此,試驗樁單樁容許承載力為〔P〕=2 100 kN 。
【關鍵詞】:軟基;橋梁;基坑支護;施工
中圖分類號:TU74 文獻標識碼:A 文章編號:
我國的橋梁工程相當大的一部分建造在軟土層上,因此需要對軟基基坑支護的問題進行深入研究。軟土地區的橋梁建設中如果基坑開挖過程中稍有疏忽,就會使鄰近建筑及地下管線損壞,此類軟基基坑事故已屢見不鮮,必須分析軟土的工程特性,根據其特點制定軟基基坑支護設計方案,保證施工質量及安全。
一、軟基概述與工程特性
(一)軟基概述
軟基既是軟土路基的簡稱,我國公路行業規范對軟土地基定義是指強度低,壓縮量較高的軟弱土層,多數含有一定的有機物質。按《巖土工程勘察規范》(GB-50021-94)規定,天然孔隙比大于或等于1.0,且天然含水量大于液限的細粒土應判定為軟土,包括淤泥、淤泥質土、泥炭、泥炭質土等,其壓縮系數宜大于0.5MPa-1;不排水抗剪強度宜小于30KPa。
日本高等級公路設計規范將其定義為:軟基主要由粘土和粉土等細微顆粒含量多的松軟土、孔隙大的有機質土、泥炭以及松散砂等土層構成;地下水位高,其上的填方及構造物穩定性差且發生沉降的地基。軟土的成因一般認為是由于第四紀后期地表水所形成的沉淀物質,多分布在海濱、湖濱、河流沿岸等地勢低洼地帶,地表常年潮濕或積水。所以地表往往有大量喜水植物,由于這些植物的生長和死亡,使軟土中含有較多的有機物。
(二)軟基的工程特性
軟基由于是強度較低的軟土層,因此必須了解其工程特性才能制定適合的支護方案,軟基的工程特性可以總結為以下幾點:
觸變性:當原狀軟土受到振動后,土結構的連接被破壞,強度降低或很快地使軟土變成稀釋狀態,易產生側向滑動、沉降及基地面側向擠出現象。
流變性:在剪應力作用下,土體還會發生緩慢而長期的剪切變形。
低強度:不排水抗剪強度一般在20KPa以下。
高壓縮性:壓縮系數大,大部分壓縮變形發生在豎向壓力為100KPa左右時。
低透水性:透水性能弱,一般豎向滲透系數在i*(10-8-10-6)cm/s之間,對地基排水固結不利;在加載初期,地基中常出現較高的孔隙水壓力,影響地基沉降,使建筑物沉降的延續時間很長。
不均勻性:由于沉積環境的變化,粘性土層中常局部夾有厚薄不等的粉土,使水平向和豎向分布上有所差異。
二、軟基橋梁基坑支護設計方案原則
支護方案的設計必須從基坑的具體情況出發,根據基坑周邊土質地質條件、場地條件和基坑深度等情況綜合考慮,支護方案應采用一種還是多種擋土支護結構混合使用。
(一)設計方案要根據土質地質條件制定
當軟土層很厚的情況下,可采用地下連續墻;在土質較好的情況可采用土層錨桿或排樁等類型,土質較差的情況,則可采用深層攪拌水泥樁墻。從地區考慮,各地區軟土的工程特性差異較大,因此擋土支護結構不能照搬照抄,應根據地區特點因地制宜地設計與施工。
(二)設計方案根據場地和環境制定
如果基坑周圍施工寬度狹小并且鄰近建筑物需要保護時,則必須按照被保護建筑物的重要性與安全等級標準,采用能夠相應控制地面位移與沉降的擋土支護結構類型;如果基坑周圍場地較為開闊,則可采用上段放坡開挖,下段采用深層攪拌水泥土樁墻或高壓旋噴樁墻等。當場地內有地下水時,應根據場地及周邊區域的工程地質條件、水文地質條件、周邊環境情況和支護結構與基礎形式等因素,確定地下水控制方法。場地周圍有地表水匯流、排瀉或地下水管滲漏時,應對基坑采取保護措施。
(三)設計方案根據基坑開挖深度和范圍制定
開挖深度較大時,可視情況采用單支點或多支點擋土支護結構;開挖深度較小時可采用懸臂式擋土支護結構;開挖范圍較大時,可采用單層或多層錨桿;開挖范圍較小時,可采用內撐型支點。
此外支護結構設計還應考慮其結構水平變形、地下水的變化對周邊環境的水平與豎向變形的影響,對于安全等級為一級和對周邊環境變形有限定要求的基坑側壁,應根據周邊環境的重要性、對變形的適應能力及土的性質等因素確定支護結構的水平變形限值。
三、軟基橋梁基坑支護方案與施工
(一)基坑深度小于6m的施工方案
勘察場地后確認現場條件允許,宜采用懸臂式深層攪拌水泥土樁墻,一般采用雙頭濕法水泥土攪拌樁。根據各地經驗,墻厚為開挖深度的0.6-0.8倍;墻插入坑底以下深度為開挖深度的0.8-1.5倍。也可采用直徑為600-800mm灌注樁密排,樁與樁的相切處可用樹根樁封密,也可以灌注樁后面壓力注漿或設深層攪拌水泥樁,在灌注樁頂部須設一道圈梁。還可選擇通過打入鋼板樁、預制混凝土板樁或方樁,其后面壓力注漿、加水泥攪拌樁或旋噴樁,設一道圍檁的支護結構類型。
(二)基坑深度在6m-9m施工方案
勘察場地后確認現場條件允許,采用懸臂式深層攪拌水泥土墻。例如河南新陽大橋的基坑開挖深度,從自然地面算起,大部為8.5m,局部深度為9-11.40m,占地面積約為2000m2,,成功的采用了懸臂式樣深層攪拌水泥土墻。
采用直徑為800-1000mm的灌注樁,后面壓力注漿、設深層攪拌水泥樁或旋噴樁作防水帷幕,一般設置1-2道支撐,有時還可不設支撐。例如漢口大橋,挖深7.68m,采用鉆孔灌注樁擋土支護,樁長19-21m,并在樁前用粉噴樁加固流塑狀淤泥質土體,樁后用壓力注漿止水。
(三)基坑深度在9m-10m施工方案
對于開挖深度9-10m的基坑,也有采用地下連續墻的,壁厚為600-800mm,另外加設支撐系統。若基坑面積較大且宜形成較大的集雨面積而導致塌方,為避免該現象則應在挖土過程中隊開挖坡面采取保護措施,一般采用在坑內的留土平臺及坡面在其保護棉鋪設鋼筋網,之后在其上面覆蓋50mm左右厚的細石混凝土,并在坑外卸土坡面上鋪設一層無紡土釘布之后在其上鋪設鋼筋網并覆蓋50mm厚細石混凝土,并在其坡面留有泄水孔。
同樣也可以采用打入預制混凝土板樁或鋼板樁(如圖3-3-1湖北武荊高速公路樂渠大橋),并采用注漿或深層攪拌水泥土樁措施,再設置支撐或錨桿支護。若地下土層條件較好則可放寬基坑深度范圍,由于水泥攪拌樁既可擋土又可擋水,可與鉆孔灌注樁配合使用。
湖北武荊高速公路樂渠大橋簡易鋼板樁大樣圖
(四)基坑深度大于10m施工方案
應當采用直徑為1000-2000mm的灌注樁,后面壓力注漿或水泥土樁擋墻作防水帷幕,一般設置2-3道支撐。防水止水方法是在擋土樁外側設直徑700mm雙頭單排深層攪拌樁,樁長18m,搭接20cm,與擋土樁之間用壓密注漿進行填充,深度16m。采用3道井字形雙向正交鋼筋混凝土水平自支撐。
樁錨式支護是武漢、天津和廣州等地區常見的基坑支護類型。如天津某大橋開挖面積較大,平面很不規則,坑深14m,選用鉆孔灌注樁及3排預應力錨桿支護,樁長28m,3排定噴防水板墻深入基巖,形成止水帷幕。
鋼筋混凝土地下連續墻加支撐或錨桿也是常見的擋土支護結構類型。例如上海某大橋,基坑開挖深度為11.10m,局部挖深為13.80m,采用壁厚800mm,深度23.10-25.10m的地下連續墻,接縫處用注漿封閉,另一側設圍護加固體,基坑底部注漿加固。
【總結】
基坑施工是橋梁建設工程的關鍵環節,尤其是軟土地層的橋梁工程要格外注意基坑的支護設計,將工程質量和施工安全放在第一位。在施工前根據施工地的土質地質條件、場地條件以及基坑深度等條件做好合理的支護設計選擇恰當的施工工藝。只有這樣才能最終保證施工質量和施工安全并降低施工成本,提升工程的質量和提高工程的經濟效益。
【參考文獻】
[1] 倪金姣. 深基坑支護結構變形特性研究[D]. 西安建筑科技大學 2011