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【關鍵詞】棧橋;深基坑;支撐
一、引言
深基坑的開挖和土石方外運是城市建設中一個關鍵的課題。以往深基坑的出土通道是預留的土臺坡道,但隨著基坑開挖得越深,使用土坡道出土的難度就越大,后期施工進度和安全也會倍受影響。棧橋的設計為深基坑創(chuàng)造出了一條綠色的通道,解決了土坡道的不足,為施工提供了便利和效率。
二、棧橋的構成及形式特點
1、棧橋的構成
而在深基坑中,棧橋是為出土、運輸材料設備而修建的臨時橋梁結構。結合著深基坑中的混凝土支撐體系或者鋼支撐體系,棧橋常見的為鋼筋混凝土結構。
棧橋充分結合支撐體系的自身結構,一般由立柱、支撐梁及橋面構成。
立柱為鋼格構立柱,其下部為沖孔灌注樁基礎,上部采用鋼格構柱結構,鋼格構立柱插入鉆孔樁內一定設計深度。沖孔灌注樁部分即為立柱樁的基礎,也為棧橋的基礎。棧橋的荷載通過鋼格構柱傳遞到沖孔灌注樁基礎,保證了棧橋的穩(wěn)定。
支撐梁為深基坑支撐體系,鋼筋混凝土支撐為對稱形式,在基坑中形成了大小相等、方向相反、相互抵消的力,構成了穩(wěn)定的支撐體系,支撐梁對跨度較大的棧橋板面起著承載和保障的作用。
橋面常為現(xiàn)澆鋼筋混凝土板結構,是棧橋的重要組成部分,是棧橋的主要通道,也承受棧橋面上豎向的荷載。
2、棧橋的形式及特點
棧橋的形式可以根據現(xiàn)場的條件靈活變化,若根據結構的形式可以分為跨越式棧橋、斜坡式棧橋和半島式棧橋。
a、跨越式棧橋為棧橋布置在同一水平面上或同一道支撐上面,為基坑提供水平的運輸通道;
b、斜坡式棧橋為棧橋兩端位于不同水平面上的兩道支撐,為基坑提供上下的通道;
c、半島式棧橋與斜坡式棧橋的區(qū)別在于半島式棧橋一端設置在支撐上面,而另外一端設置在基坑中。
無論棧橋設計成哪種形式,都是與支撐體系緊密結合。棧橋與支撐相結合,可以利用支撐原有的結構,減少了施工難度,節(jié)約了成本和施工措施,也能保證施工的安全。但是值得注意的是,棧橋的施工于支撐結構結合能有效提高基坑支撐體系的剛性,但是在基坑開挖之后會給支撐體系帶來了更大的荷載和影響因素,如果使用不當容易造成支撐體系失穩(wěn)從而影響基坑的穩(wěn)定,因此,在設計棧橋的同時,一定要結合支撐體系計算,保證結構和基礎能有足夠的保證。
三、實際工程案例
1、工程概況
本基坑面積為2.38萬m2,基坑開挖深度為15.8~16.9m,總土方量約為40萬m3。
根據設計要求以及本工程實際情況,施工土方分成三個大區(qū)五個小區(qū)。具體分區(qū)及面積如圖3-1 土方分區(qū)圖。
圖3-1 土方分區(qū)圖
根據本工程支護及開挖深度情況,將土方豎向分為三層,第一層底為第一道支撐底標高,包括第一道支撐和第一道錨索,深4m;第二層土方底為第二道支撐底標高,包括第二道支撐和第二、三道錨索,深7m;第三層土方底為基坑底標高,包括第四道錨索,深5.5m。
本工程在兩道支撐中間設計了鋼筋混凝土棧橋,棧橋由第一道支撐跨越連接到第二道支撐,棧橋平面位置位于圖3-1的支撐陰影部分。
本棧橋分兩階段施工,第一階段施工范圍為第一道支撐以上部分及變截面部分,其中變截面段采用土臺模施工,與第一道支撐同時澆筑;第一道支撐以上部分在第一道支撐施工完成后采用支架搭設模板澆筑。第二階段施工范圍為第二道支撐以上部分,其中最后三跨為土臺模施工,其他采用支架搭設模板施工。
2、施工安排
土方開挖分為兩個階段,第一階段為第一、二層土方開挖(棧橋啟用前),第二階段為第三層土方開挖(棧橋啟用后)。
在第一階段,利用圍護階段兩個出口作為出土口,此階段約從圍護結構基本完工后開始,持續(xù)約90天,出土量達26萬m3,考慮雨季出土、持續(xù)時間長干擾因素多等原因日均高峰出土量約4000m3。此階段采用留坡作法,利用原路口作為主出土口,東側位置舊路口作為副出口,兩個出口均需設置臨時坡道。臨時坡道采用1:6放坡,坡道路面鋪墊40cm厚磚渣,由于坡道高度較大,車道兩側采用放坡形式,坡比1:1,邊坡采用掛網、澆筑厚5cm的C20細石混凝。
在第二階段,利用棧橋作為出土坡道,同時原兩個出口坡道土方(共約1萬m3)開始挖運,此階段約為本工程工期最后60天,出土量達14萬m3,考慮雨季出土等原因日均高峰出土量約3000方。
最后收尾土方為棧橋平臺下放坡土方,此部分土方開始挖運根據業(yè)主通知時間要求,采取長臂挖機或吊機吊運在平臺上裝運的措施。
3、棧橋的安全管理
為了規(guī)范使用棧橋,消除棧橋使用過程中的安全隱患,保障工程能順利按期完成,必須遵守以下規(guī)章制度:
a、棧橋兩側要做好安全防護工作,棧橋兩邊搭設1.2米高的防護欄桿,欄桿必須焊接牢固,并刷上紅、白相間的反光油漆,警示作用鮮明。
b、棧橋兩端要設限速標志牌和相關警示牌,限速10km/h,嚴禁泥頭車速度過快造成事故發(fā)生。
c、土方班組要派專人執(zhí)勤疏導上下車輛,棧橋上只允許同時通行一輛空載的泥頭車和一輛滿載的泥頭車,棧橋上不允許車輛排隊等候。
d、要經常對棧橋和停車平臺的安全性進行檢查,并建立好監(jiān)測和巡查記錄。
e、當棧橋在使用時,嚴禁人員在棧橋上行走。
f、土方班組要對進場的泥頭車司機進行安全教育,明確棧橋使用的細則。
四、棧橋使用的效益
1、在工期和成本方面,通過計算對比,若只用土坡道出土,最后預留坡道大約要2萬方土,后期只能使用垂直運輸工具開挖調運此土方,若一天能吊運150立方的土,則需要出土133天才能完全把土方完成,而且再加上坡道位置的錨索和腰梁等的施工,預留坡道至少需要180天才能把剩余土方全部完成。按這樣計算使用棧橋技術可以把工程的工期提前半年以上,為工程下一步的施工提供的最佳的工作場地,大大提高了業(yè)主的效益。
2、在安全管理方面,棧橋能杜絕以往泥頭車在土坡道行駛時打滑后流等危險現(xiàn)象,保證了泥頭車上下基坑的安全,同時也減少了土坡道對施工造成的安全隱患。
五、總結體會
棧橋技術在基坑工程中的應用符合技術規(guī)范的要求,也滿足了預期效果。我們在施工過程中總結并歸納了棧橋施工的重點難點及質量通病防治辦法,為以后同類的工程奠定了堅實的基礎。
棧橋的使用能滿足了工程最大的時間效益和經濟效益,在提高施工效率的同時也提高了基坑的安全系數,同時也是施工企業(yè)綠色施工的重要一步。棧橋技術能在實際應用中取得優(yōu)良的效果,為企業(yè)創(chuàng)造出效益,因此希望棧橋技術能在深基坑的工程中不斷的發(fā)展和推廣,為城市和社會的建設發(fā)揮重大的作用。
參考文獻:
[1]郭亮亮 陸志軍 陳大友 劉全芝 《混凝土與支撐相結合的深基坑開挖技術》 建筑施工 (2014)03-0226-03
[2]趙升峰 李書波 馬世強 《深基坑棧橋支撐結構設計與實踐》 巖土工程技術(2012)03-0128-04
關 鍵 詞:棧橋;路橋;施工;應用
中圖分類號:U445 文獻標識碼:A
在路橋工程施工的時候,往往會因為受到地形、地質條件等各種因素的影響而導致工程不能順利進行,棧橋的應用有效的解決了這一難題,有時候甚至會縮短工程工期。因此,提高對棧橋的認識,加強對棧橋的研究是當前公路橋梁施工中的重要內容。
1.工程概況
該工程是一個高速公路項目,整個標段全長約3km,其中一座橋梁主橋部分橫跨該區(qū)域一條主要河流,為整個高速公路的控制性工程,主橋1~3號主墩位于該河上(其中1號墩距A岸約25m,3號墩距B岸堤壩約30m),4號主墩位于岸上。橋址處航道現(xiàn)狀等級為內河八級航道,平均水深2.6m,通過對橋址位置河寬進行復測,測得河面水域寬度為268米,該河流為水源保護區(qū)。
2.棧橋施工方案選定
主橋4號墩位于岸上,施工較為方便外,1~3號墩施工前均須先行施工水上通道以供機械、材料進入施工區(qū)域。鑒于主橋施工范圍處于水源保護區(qū)內,水上通道采用填筑施工便道的方案難于滿足環(huán)保方面的要求,同時考慮河流寬度及水深等綜合因素,決定采用搭設貝雷桁架鋼棧橋作為主橋水上施工通道。
2.1 棧橋搭設形式比選
方案一:棧橋分東西兩部分,東段棧橋從B岸開始搭設至3號墩,長42m;西段棧橋從A岸搭設至1號墩位置,東西段便橋間設置寬約100m的通航區(qū)間。
方案二:棧橋直接從B岸逐跨搭設至A岸,全長270.56m,在原航道通航孔位置設置一寬9.8m的通航孔。該通航孔橋跨可通過龍門吊起重機整體提升,保證汛期三防部門的船只通過凈寬及凈高。
上述兩種棧橋方案,如從保證通航角度出發(fā),方案一優(yōu)于方案二,但通過對A岸實地勘察,只有一條長約3.5km小路通至主橋0號橋臺位置,該路僅能單向通行一臺拖拉機,大型施工機械不能進入施工范圍開展施工。此外,采用方案一對后續(xù)施工的材料(如混凝土)的運輸、人員管理等方面的難度也遠比方案二大。通過比選,采用方案二作為主橋水上施工棧橋搭設形式。
2.2 施工棧橋的結構形式
施工棧橋下部構造為φ630mm壁厚8mm鋼管樁基礎,每排橋墩采用兩根鋼管樁,為加強基礎的整體性,每排橋墩的鋼管均采用[25a號槽鋼連接成整體。樁頂橫梁采用雙肢I36a工字鋼;棧橋上部構造縱梁采用4排貝雷桁架,分兩組,采用標準1200mm花窗聯(lián)結。分配橫梁采用25b型工字鋼,間距為0.75m,分配橫粱上的橋面鋪設采用[25a號槽鋼縱向反扣鋪設組成橋面系。樁頂橫梁、分配橫梁與貝雷桁架間采用U型卡子連接,分配橫梁與橋面板采用焊接連接。橋面寬度設計為4m,長270.56m,標準跨徑為12m,設置一凈寬9.8m可提升通航吊孔,通航孔兩側各設一道鋼板伸縮縫。經過力學驗算,結構形式安全可靠。
3.施工棧橋平面位置選定
棧橋搭設材料的轉運、施工機械上、落浮箱等均需通過臨時碼頭進行,主橋施工大型構件也考慮用浮箱運送。將棧橋設置在主橋下游位置,如浮箱需向主橋運送材料或設備時,必須要先穿過棧橋預留的通航孔。浮箱使用的安全性難于保障,機動性受到了局限,因此棧橋設置于主橋上游(路線右側)為宜,與主橋各墩承臺最小距離為5m。
4.鋼管樁沉樁方法及要點
施工棧橋鋼管樁基礎是整個棧橋結構的基礎,所有荷載最后都集中鋼管樁上,其施工質量對結構安全來說至關重要。本文中施工棧橋采用的φ630mmδ8mm鋼管樁均由定型生產廠家采用Q235鋼板制作,采用螺紋焊接技術。
鋼管樁下沉采用懸打法施工,用挖掘機配液壓振動錘施打鋼管樁。挖掘機停放在組合式浮箱上,通過振動錘上液壓夾將鋼管樁豎直吊起放置樁位,測量確定樁位與樁的垂直度滿足要求后,開動振動錘振動,在振動過程中要不斷的檢測樁位與樁的垂直度,發(fā)現(xiàn)偏差及時糾正。每根樁的的下沉應一次到位,中途不可有較長時間的停頓,以免樁周土擾動恢復造成沉樁困難。樁頂鋪設好貝雷梁及橋面板后,浮箱通過絞車前移,進行插打下一跨鋼管樁。按此方法,循序漸進施工。
為保證鋼板樁施工質量,應注意以下要點:
1)、沉樁開始時,可依靠樁的自重下沉,然后吊裝振樁錘和夾具與樁頂連接牢固,開動振動錘使樁下沉。當最后下沉速度與計算值相距不多,且振幅符合規(guī)定時,即認為合格,施工過程中采用設計樁長與貫入度法進行雙控。
2)、沉樁時注意控制振動時間,每次振動持續(xù)時間過短,則土的結構未被破壞,過長則振動錘部件易遭破壞。振動的持續(xù)時間長短應根據不同機械和不同土質通過試驗決定,一般不宜超過10min~15min。
3)、振動錘與樁頭必須用液壓鉗夾緊,無間隙或松動,否則振動力不能充分向下傳遞,影響鋼管樁下沉,接頭也易振壞,在振動錘振動過程中,如發(fā)現(xiàn)樁頂有局部變形或損壞,要及時修復。
4)、施工中通過測量精確定位,在鋼管樁打設過程中要不斷的檢測樁位和樁的垂直度,并控制好樁頂標高。下沉時如鋼管樁傾斜,應及時牽引校正,每振1~2min應暫停,并校正鋼管樁一次。
5.棧橋上部結構安裝要點
5.1 貝雷桁架的拼裝
將安裝的貝雷梁抬起,放在首跨已裝好的貝雷桁架后面,并與其成一直線,用木棍穿過節(jié)點板將貝雷桁架前端抬起,下弦銷孔對準后,插入銷栓,然后再抬起貝雷梁后端,插入上弦銷栓并設保險插銷。貝雷拼裝按組進行,每次拼裝一組貝雷(橫向兩排),每組貝雷長12m,貝雷片間用連接片連接好。為加快棧橋上部結構安裝的速度,貝雷桁架組可先在臨時碼頭進行預拼裝。
5.2貝雷桁架縱梁的架設
結合起重吊車的起重能力,按單跨(12m)2排貝雷梁作為一組進行架設。
1)、在下部結構頂橫梁上進行測量放樣,定出貝雷架準確位置。
2)、將拼裝好后的一組貝雷主桁片裝車并運至吊車后面。
3)、貝雷每兩片分為一組,首先安裝一組貝雷,準確就位后在樁頂I36a工字鋼上橫向焊接限位擋塊(限位擋塊采用[25a槽鋼或90×90×9mm角鋼制作),再安裝另一組貝雷,同時與先安裝好的一組貝雷用貝雷片每隔6m采用一道剪刀撐進行連接。
5.3I25b分配橫梁及橋面I25a槽鋼的安裝要點
采用吊車安裝I25b型鋼橫梁,并用騎馬螺栓固定好。I25b橫梁的支點必須放在貝雷梁豎弦桿或菱形弦桿的支點位置,以滿足最佳受力要求。
5.4拼I45a及雙拼I36a工字鋼安裝
樁基施工平臺以3拼I45a工字鋼作為承重梁,搭設在貝雷梁上,I45a工字鋼搭設完畢后在其上橫橋向鋪設雙拼I36a工字鋼作為沖機軌道。3拼I45a工字鋼分24m和12m兩種設計長度,雙拼I36a工字鋼拼接成34m,由于岸上場地有限及轉運不便,考慮I45a工字鋼與I36a工字鋼在平臺行車區(qū)進行加工,完成后采用大浮吊安裝到位。
3.5欄桿安裝
完成棧橋平臺面板鋪設后,進行兩邊安全護欄安裝,鋼棧橋兩側均設置裝配式欄桿,豎向護欄底座采用14#槽鋼與鋼板采用螺栓連接的耳座,焊接在橋面板上,欄桿的豎桿、扶手刷上紅白相間的警示反光油漆,每隔15m設置安全警示燈,另外在棧橋下游方向,欄桿外側每隔1.5m水平焊接75cm長槽鋼,槽鋼規(guī)格采用10#,用來掛電纜。
無論設計驗算顯示結構多么安全可靠,最終所有的問題都歸結到現(xiàn)場施工控制,在所有鋼結構施工中,特別應注意的是鋼構件連接部的焊接質量,它直接關系到結構物的結構安全,所有鋼結構的焊接,包括鋼管樁的節(jié)段焊接、型鋼的焊接以及各個連接件的焊接都必須進行合格檢驗;此外鋼管樁在平面定位時應采用全站儀精確進行,平面位置偏差控制在雙排樁80mm,單排樁50mm以內,垂直度控制在1%以內,以保證實際結構尺寸與原方案一致,以確保棧橋實際受力狀態(tài)與理論驗算一致。
結 語
通過方案比選和先進合理的施工工藝,確保棧橋實施方案的最優(yōu)化,既保證了方案在工程實施過程中的經濟合理性,又保證其結構安全可靠,其架設所需材料容易獲取,結構輕盈,無論作為路橋施工臨時通道,還是作為搶修救災的應急通道,其使用也越來越普遍,本文結合工程實例,總結歸納棧橋方案比選和施工要點,希望對以后類似工程有所借鑒。
參 考 文 獻
關鍵詞:鐵路隧道;整體式仰拱移動模架;施工技術
Abstract: taking into chongqing passenger dedicated line the four winds of the arch tunnel construction supine tablet as an example, this paper discusses adopt and Yang arch movable formwork high-speed railway tunnel construction high up the methods and supporting technology arch, ensure the engineering quality, improve the efficiency of the project, to the similar projects for reference.
Keywords: railway tunnel; Integral Yang arch movable formwork; Construction technology
中圖分類號:U45文獻標識碼:A 文章編號:
1工程概況
新建鐵路成渝客運專線全長308.59公里,設計最高時速350公里每小時,是西南第一條高速鐵路。四方碑隧道位于四川省內江市境內,隧道起止里程為DK140+582.567~DK141+310,全長727.433m,圍巖等級為Ⅳ、Ⅴ級,地質情況復雜,該隧道為架梁通道上的首個隧道,工期較緊。
2仰拱移動模架適用性及優(yōu)勢
高速鐵路隧道施工不僅對仰拱至掌子面安全距離有嚴格的要求,而且為滿足客運專線排水及受力要求,要求仰拱開挖完成后必須及時封閉,仰拱和仰拱填充混凝土施工分開澆筑,且仰拱必須一次性澆筑。本項目采用整體式仰拱移動模架,不僅解決了仰拱一次性澆筑及仰拱澆筑縫的問題,保證了工程質量,而且在很大程度上降低了施工人員的勞動強度,提高施工效率,節(jié)約了施工成本。
圖2-1仰拱結構及仰拱施工示意圖
3整體式仰拱移動模架施工工藝
3.1整體式仰拱移動模架結構及設計原理
整體式仰拱移動模架分為五大系統(tǒng):(1)端頭梁系統(tǒng);(2)棧橋系統(tǒng);(3)中心水溝模板系統(tǒng);(4)行走系統(tǒng);(5)模板系統(tǒng),如圖3-1,各系統(tǒng)的組要結構及作用如下:
圖3-1整體式仰拱移動模架效果圖
(1)端頭梁系統(tǒng)
端頭梁系統(tǒng)的作用是將模板系統(tǒng)、棧橋系統(tǒng)及行走系統(tǒng)連接為一個整體,起到仰拱端頭側模加固及水溝、棧橋在端頭梁上行走的作用。端頭梁系統(tǒng)由主梁、橫梁、豎肋、橫肋、支架、三角支架組成,主梁、橫梁、豎肋、橫肋均采用工20b型鋼,梁間連接及加固采用槽12加強連接。
圖3-2整體式仰拱移動模架示意圖
(2)棧橋系統(tǒng)
棧橋系統(tǒng)共設置4個棧橋,每個棧橋全長19m,寬1.2m,用于行走施工用車輛如挖掘機、自卸汽車(最大載重量30t)等。單個棧橋主梁采用5根工36C組成,圓弧肋采用5根工20b組成,主梁與圓弧肋之間支撐連接采用14mm厚Q235B鋼板加工成方盒,間距1m,面板采用4m厚花紋板。
(3)中心水溝模板系統(tǒng)
中心水溝模板用于澆筑仰拱填充時的水溝模板,全長8.4m,高0.7m。豎肋采用工18,間距1m,端頭板采用槽18b,面板采用6mm厚Q235B鋼板。
(4)行走系統(tǒng)
行走系統(tǒng)設置在端頭梁主梁的橫梁上,用于棧橋的移動,行走系統(tǒng)主要由輪軸壓板和卡板組成。
(5)模板系統(tǒng)
模板系統(tǒng)有兩塊曲面模板及桁架組成。曲面模板和桁架采用絞耳連接,可以向內側轉動。曲面模板
面板采用6mm厚Q235B鋼板,主肋采用槽10,間距25cm,肋間用10mm厚Q235B鋼板設置加勁板,間距1m,背部支撐采用端頭梁桁架結構。
圖3-3模板系統(tǒng)示意圖
3.2整體式仰拱移動模架施工流程
整體式仰拱移動模架施工工藝流程如下:隧底開挖及清理架立鋼拱架仰拱噴射混凝土混凝土養(yǎng)護縱環(huán)向盲管安裝、防水板鋪設、縱向止水帶安裝綁扎襯砌鋼筋移動模架就位、立擋頭模板、安裝環(huán)向止水帶澆筑仰拱混凝土混凝土養(yǎng)護仰拱模板前移就位中心水溝模板架設仰拱填充混凝土施工混凝土養(yǎng)護。
3.3整體式仰拱移動模架工作順序
整體式仰拱移動模架的一個施工循環(huán)分為三個作業(yè)區(qū)段,如圖3-4:
圖3-4整體式仰拱移動模架施工順序示意圖
(1)一、二作業(yè)區(qū)段開挖至隧底標高,進行仰拱噴射混凝土施工。
(2)一作業(yè)區(qū)段進行仰拱鋼筋綁扎和防排水設施施工,施工完成后將整體式仰拱移動模架移動至一、二作業(yè)區(qū)段,對仰拱模板進行加固,然后澆筑一作業(yè)區(qū)段仰拱混凝土;在進行第一作業(yè)區(qū)段混凝土澆筑同時,可進行第二作業(yè)區(qū)段仰拱鋼筋綁扎及防排水安裝和第三作業(yè)區(qū)段仰拱開挖。
(3)第一作業(yè)區(qū)段仰拱施工完成后,將仰拱模板前移至第二作業(yè)區(qū)段。在第一作業(yè)區(qū)段安裝水溝模板,澆筑仰拱填充混凝土;第三作業(yè)區(qū)段進行開挖及噴射混凝土施工。
(4)棧橋前移至下一個區(qū)段。澆筑第二作業(yè)區(qū)段仰拱混凝土,同時進行第三作業(yè)區(qū)段鋼筋綁扎和防排水設施施工;進行下一個區(qū)段仰拱開挖。
(5)第二作業(yè)區(qū)段仰拱施工完成后,將仰拱模板前移至第三作業(yè)區(qū)段。在第二作業(yè)區(qū)段安裝水溝模板,澆筑仰拱填充混凝土。
4整體式仰拱移動模架施工工法關鍵
4.1整體式仰拱移動模架的移動與加固
仰拱曲面模板、棧橋是通過端頭梁和行走系統(tǒng)連接成為一個整體,因整體結構較重,移動時需要采用挖掘機或裝載機進行配合。當棧橋前移,在端頭梁上行走時,端頭梁的支腿必須落在已成型的初噴混凝土上,支腿高度可以適當調節(jié),確保端頭梁能承受棧橋的重量;當曲面模板和端頭梁通過行走系統(tǒng)在棧橋上前移時,棧橋墊塊必須落在已施工的仰拱填充或未開挖的巖面上,棧橋落地前要用測量提前對棧橋墊塊的落地點的方位和高程進行放樣,以保證仰拱曲面模板能順利地移動和準確地定位。
仰拱模板由兩塊曲面模板通過絞耳連接,可通過背部絞車及支撐向內側轉動,方便模板拆除和移動。在仰拱澆筑前要注意通過背部支撐對兩塊曲面模板進行加固,防止曲面模板在澆筑時產生變形。在仰拱曲面模板定位后,要通過端頭梁調節(jié)系統(tǒng)將棧橋和仰拱曲面模板分離,防止因棧橋上行走重型機械造成仰拱曲面模板變形或移動。
4.2混凝土的澆筑和振搗要點
仰拱混凝土通過拖泵泵入,澆筑順序為先澆筑中部無模板處混凝土,再澆筑兩側曲面混凝土,澆筑曲面混凝土時應注意調節(jié)混凝土坍落度,防止混凝土在曲面模板底部翻漿。為了防止曲面位置振搗不密實,在曲面模板上安裝附著式振搗器,插入式振搗器由上部插入,振搗完畢后,開啟附著式振搗器?;炷翝仓B續(xù)進行,分層澆筑。混凝土澆筑分層厚度(指搗實后厚度)宜為振搗器作用部分長度的1.25倍,但最大攤鋪厚度不宜大于600mm。在新澆筑完成的下層混凝土上再澆筑新混凝土時,應在下層混凝土初凝或能重塑前澆筑完成上層混凝土澆筑?;炷翝仓r應注意止水帶的保護和定位,確保止水帶的外露長度和位置符合設計要求。
4.3整體式仰拱移動模架施工工法特點
1、整體式鋼模能節(jié)省立模時間,曲面采用絞耳連接,拆模簡便,通過行走系統(tǒng)能在棧橋上整體移動,大大的提高了施工功效。
2、曲面模板采用整體鋼模,且通過端頭梁桁架連接加固,堅固耐用,能保證仰拱線型順直,滿足設計要求。
5、實踐應用
四方碑隧道在采用傳統(tǒng)仰拱施工方法施工仰拱過程中,很難完全滿足高速鐵路的設計及規(guī)范要求,施工難度較大。主要原因是仰拱設計結構形式為弧形,為了按照設計尺寸澆筑仰拱,必須采用人工鏟運或用挖掘機鏟運混凝土成型,以這樣的傳統(tǒng)方式施工,對混凝土的塌落度及和易性要求很高,投入的施工人員較多,且很難滿足外觀尺寸要求,給混凝土施工帶來了很大的難度。
四方碑隧道通過采用整體式仰拱移動模架這一新工藝后,由于該施工工藝的特點和其獨特的優(yōu)越性,使得仰拱施工過程中各技術指標均符合設計及規(guī)范要求,以四方碑隧道仰拱施工DK141+260- DK141+251段采用傳統(tǒng)施工方式施工和DK141+240—DK141+220段采用整體式仰拱移動模架工藝施工進行技術指標對比,見下表:
傳統(tǒng)施工方法和整體式仰拱移動模架施工對比表
對比項目 施工效果 對比結果
6、結論
四方碑隧道采用成渝公司試驗的新設備整體式仰拱移動模架進行仰拱施工后,解決了仰拱澆筑縫問題,在施工質量、進度、成本及施工功效上都得到了很大的提高,最直接的體現(xiàn)為縮短工期24天。目前,我們正在梨兒園隧道施工中進一步研究該設備的施工工法,對設備改進提出相關改進意見,在下一步的施工過程中也將進一步優(yōu)化、改進和總結。
參考文獻:
(1)四川中鐵勤宏鋼結構有限公司.CRECGG-1型隧道仰拱快速施工設備設計圖紙;
(2)《高速鐵路技術》增刊.川新出增字(2011)012號;
關鍵字:1600噸履帶吊,單機起吊,索具,吊點,工況,負荷率,路基箱,承載力,強度,風載荷。
中圖分類號: TU74 文獻標識碼: A 文章編號:
一、工程概況:
黃驊港三期筒倉工程包含筒倉共計24座,均為鋼筋混凝土結構。筒倉內徑40m,由灌注樁基礎、承臺、筒壁和倉壁、倉頂連廊鋼結構組成,總高度約為67m。倉頂房鋼結構由兩側桁架,中間主梁、次梁、連接桿、隅撐、花紋鋼板等構件組成,一個倉頂房主體部分重約300噸左右。其主體部分采取按設計圖紙加工制作,進場合格的鋼構件按施工方案指定位置擺放組焊,組裝成一個完整合格的主體結構;再使用1臺1600t履帶吊起吊安裝,安裝在筒倉頂之后使用塔吊吊裝兩個筒倉之間的懸挑部分組成一個穩(wěn)定的空間幾何體,最后再完善其它構件直至組成通廊結構。
倉頂連廊鋼結構示意圖
二、工程量
本吊裝方法施工的鋼結構為14個,主要為筒倉群北側的12個筒倉,由C1-C6、D1-D6、12個倉頂房,2個棧橋組成,采用1臺1600t履帶吊起吊安裝,其中單體最重的C1\D1,每個為350噸,見平面布置圖。
注:吊裝重量=結構重量 +吊鉤重量+索具重量
三、吊裝方案
3.1吊裝方案總體思路
3.1.1設備選型
現(xiàn)場主體結構均采用“單車抬吊法”進行吊裝,吊裝設備選擇CC8800-1型1600t履帶吊(以下簡稱1600t)直接吊裝就位;
3.1.2 主體結構組裝擺放
現(xiàn)場主體結構組裝擺放位置既考慮到1600t設備配置、性能、站位、行走、超起配重的掃空,又要考慮到現(xiàn)場土建工程的交叉作業(yè),最終確定C1~C5、D1~D5、棧橋均組裝擺放于D軸筒倉的西側,由北向南依次為D1、C1、C2、D2、D3、C4、C3、D4、D5、C5、棧橋;D6 、C6組裝擺放于筒倉南側(詳見附圖),組裝完成后均一次性吊裝就位,無需倒運;
3.1.3 吊裝順序
根據主體結構擺放位置、吊裝高度和吊裝重量,施工過程中本著先里后外的原則安排吊裝順利,整個過程1600t進出場各1次,整體組車拆車各1次,拆桿走車并組桿5次,其中改工況2次。具體情況如下:
進場組車(66+36,85°)吊裝C1吊裝D1拆桿走車改工況組桿(66+60,65°)吊裝C2吊裝C3拆桿走車組桿(工況不變)吊裝C4吊裝C5拆桿走車組桿(工況不變)吊裝D2改工況(66+36,85°)吊裝D3拆桿走車組桿(工況不變)吊裝D4吊裝D5拆桿走車組桿(工況不變)吊裝C6吊裝D6吊裝棧橋C吊裝棧橋D拆車撤場
3.1.4 設備行走
施工中要求1600t轉場走車時拆除主臂、副臂、超起配重和后車配重,行走時要橫向鋪設1600噸級的路基箱來滿足設備需要的路面平整度和承載力;同時設備擁有的電子計算機會有效控制吊車行走的速度、方向。
3.1.5 設備站位
吊車站位需要修筑4個區(qū)域,分別為D1北側、D2\D3西側、D4\D5西側、D6\C6南側(詳見附圖),對地設計承載力為23.9t/m2、15.5t/m2,其余行走地基對地設計承載力為14.4t/m2;站位時要在經過換填處理的地面上橫向鋪設1600噸級的路基箱使設備對場地的壓力分布均勻,避免場地不均勻下沉。
3.2地基處理
本工程地基處理均使用3:7灰土換填法分層碾壓處理,根據對承載力要求將地基分為三類:
3.2.11600t吊裝12個倉頂房的站位地基為一類地基,以整車重量最大為例計算吊車對地壓力,從而確定地基的設計承載力。其中吊裝D6時,雖然吊裝重量僅為285t,因其作業(yè)半徑偏大(51米),所以超起配重為滿配重640t,整車重量達到2245t,為整個吊裝過程中整車最大值,最終求得地基承載力要求達到23.9t/m2,換填深度為2.1m;
3.2.21600t吊裝立柱和棧橋的站位地基為二類地基,同理計算,求得其中吊裝棧橋時整車重量達到1459t,最終求得地基承載力要求達到15.5t/m2,換填深度為1.4m;
3.2.31600t空載行走轉場地基為三類地基,吊車轉場走車時拆除主臂、副臂和后車配重,僅保留超起桿,整車重量為1152t,最終求得地基承載力要求達到14.4t/m2,換填深度為1.3m;
3.3吊裝參數
根據現(xiàn)場情況確定最不利的吊裝情況是C1和D1,就針對這兩個單體進行說明。
3.3.1起吊
3.3.2就位
3.3.3吊裝鎖具
主體結構和棧橋均采用兜掛方式吊裝,不設置吊耳。主體結構在底部位置橫梁(GL1/GL1a)對稱設備8個吊點,棧橋在底部位置橫梁(GL1)對稱設備4個吊點,均使用鋼絲繩、卸扣與之連接吊裝,備用4個85t卸扣調整鋼絲繩長度,使鋼結構下表面水平,便于就位組焊。
注:1、使用85t卸扣將1根∅84-50m與2根∅84-10m鋼絲繩連接,代替1根∅84-70m的鋼絲繩使用;
2、鋼絲繩與卸扣相連時,均是繩套與卸扣連接,核算鋼絲繩強度時無銷軸折減;
3.4吊裝施工
鑒于吊裝高度和吊裝重量,施工過程中本著先里后外,從東向西的原則安排吊裝順利,下面對C1、D1單機吊裝過程各種情況進行說明:
a、先吊裝C1,然后吊裝D1;
b、按照方案要求擺放路基箱,組車并懸掛超起配重;
c、按照方案要求系掛索具,并核算起吊半徑;
d、吊車起鉤,鋼結構離地200mm后觀察吊車和地基情況,對鋼結構進行抄平,使用卸扣調整索具長度,待鋼結構底部接近水平后繼續(xù)提升;
e、吊車逆時針轉桿和行走相互配合,確保超起配重不與其它結構碰撞,此時吊裝半徑和超起半徑保持不變;
f、提升鋼結構底面高出安裝標高1米后,鋼結構越過D1筒倉行走至就位位置;
g、吊車繼續(xù)逆時針轉桿,使用麻繩溜放直至就位;
h、待確認后方可摘鉤,繼續(xù)吊裝D1;
i、正式吊裝D1前,按方案要求,1600t第一次站位,將D1吊裝至原C1擺放位置;
j、1600t第二次站位正式吊裝D1,其過程與C1相同;
3.5吊裝附圖
3.5.1地基處理圖
3.5.2吊裝圖(立面圖和平面圖)
3.6計算書
3.6.1索具強度校核
表中:
1)P1計算中分別乘以動載系數1.1和不平衡系數1.1;
2)φ為鋼絲繩與水平的夾角;
3)比例系數,R=D/d D 鋼絲繩繞過的吊耳(或銷軸)直徑d鋼絲繩公稱直徑
4)效率系數,E(考慮到鋼絲繩配合卸扣使用時的銷軸折減):
R ≤ 6 E=(100-50/R0.5)% R > 6E = (100-60/R0.734)%
5)強度能力 Pn = NPE, 其中N– 鋼絲繩工作股數;
P - 鋼絲繩單根破斷拉力
6)f - 允許安全系數,5
結論:因為安全系數均大于等于5,所以鋼絲繩強度均滿足要求。
3.6.2對地壓力計算
本工程吊裝場地的處理根據吊裝的實際需求為三類,見下表:
1)一類地基
2)二類地基
3)三類地基
3.6.3風載荷計算
部分倉頂房鋼結構吊裝時已安裝彩鋼板,參照《起重機設計規(guī)范 GB3811-83》風載荷計算對吊車的穩(wěn)定性進行校核。
關鍵詞:堤防工程;堤防加固;措施
引言
堤防工程是防洪體系的主要組成部分之一,每年新建、擴建、加固及維修的任務很多,在歷次抗御大洪水的斗爭中堤防工程都起到了不可替代的作用。但很多堤防因為建設年代久遠,施工技術及設備較落后,監(jiān)督管理水平較差,施工質量得不到保證,每到遭遇較大洪水時,易出現(xiàn)險情,危及堤后人民生命財產,所以對堤防進行加固,提高其防洪能力是十分必要的。在對堤防進行加固的過程中,往往由于其設計和施工較建筑物工程相對簡單,得不到應有的重視,而造成一些施工中經常遇見的問題。
一、堤防加固工程常遇問題及原因分析
1.1 清基深度模糊不清
對原有堤防加固前,必須對其進行清基,將基面的淤泥、腐殖土、泥炭土等不合格土及草皮、雜植土等雜物全部清除干凈后才能填筑土方,是保證新、老堤防緊密結合及提高防滲效果的關鍵步驟。在設計中,一般考慮清基深度為15~30cm,但由于很多老堤防建成時間較早,表面及周圍容易發(fā)生較大變化,如:堤前和堤后存在大量魚塘、葦塘,堤頂道路經過加固改造,堤防背水坡及堤腳有房屋建筑等。這些變化都增加了確定清基深度的難度,施工過程中的清基深度往往與設計文件中的要求不一致,帶來了清基深度模糊不清的問題。其主要原因有兩點。
a.堤防表面及周圍產生的變化使清基深度大大超出了一般設計考慮的范疇。
b.在設計階段未能徹底摸清現(xiàn)狀堤防情況,施工單位在招標階段對現(xiàn)場查勘不細。由于設計及施工均未能較好地了解堤防現(xiàn)狀,所以設計中不能夠正確地反映清基的深度,而施工單位也無法在招標答疑和設計交底兩個環(huán)節(jié)當中提出此問題,以便及早發(fā)現(xiàn)和解決問題。
1.2 管道、棧橋等干擾物妨礙堤防設計及施工
堤防沿線往往有很多工況企業(yè)以及碼頭、港口等建筑物,因此在堤防前后經常會有一些輸油輸氣的管道以及碼頭棧橋等建筑物,這些管道有的穿越堤身,有的則架空于堤防之上,而棧橋則位于堤防迎水面,一端與堤防相接。在堤防加固工程施工過程中,管道及棧橋會對堤防的加高幫寬以及迎水側堤肩線的布置產生干擾。如:堤防加高幫寬會增大堤身內管道上部的土壓力,對管道造成危害,有的也會減小堤頂與架空管道之間的距離而無法滿足防汛搶險車輛通行和管道消防高的要求;而棧橋處則需預留通道,造成堤防上留有缺口,不能封閉擋洪等。在施工時需對干擾物體進行處理,確保其自身安全或滿足相關要求后才能進行堤防施工,對堤防施工及設計均造成影響。問題的主要原因是外物設置的影響,屬于不可抗拒的因素;次要原因是施工和設計都不夠重視干擾物對堤防的影響,未能在施工前從設計角度給予充分的考慮,從施工角度給出合理的建議和處理措施。
1.3 施工斷面與設計斷面不一致
工程開工前施工單位未進行施工斷面與設計斷面的復核對比,結果在工程結束時,結算工程量與招標或概算工程量相差較大,給工程量及費用的確認和審計帶來不利影響。例如,某加高幫寬的堤防加固工程完工后發(fā)現(xiàn)回填土土方工程量遠遠超出招標和概算的工程量,經核查,設計斷面測量有誤,其高程比施工斷面高0.5m,圖紙中加高的土方比實際斷面要低,因此概算土方工程量偏小。造成問題的主要原因是設計測量有誤,使工程量計算不準。另一方面,施工單位未對設計斷面進行復核對比,未能盡早發(fā)現(xiàn)其與實際斷面不符,故而不能及時發(fā)現(xiàn)并反映問題。
二、堤防工程加固常見問題預防及改進措施
2.1 完善前期勘測設計
優(yōu)良的勘測設計是保證工程質量的先決條件,準確的勘察和周全的設計也能為施工減少矛盾。堤防工程一般戰(zhàn)線較長,勘測中,對堤防斷面變化較大和地形較復雜地段應加以特別重視,在常規(guī)要求的基礎上增加斷面,實事求是地反映出地形地貌的變化,為設計提供準確的勘測資料。尤其要注意對堤防高程的準確控制,如果高程有誤則會使設計斷面不準從而造成土方工程量的巨大差異。設計中要把平面圖和斷面圖相結合,兩者相互校對,綜合考慮,可大大提高設計的準確性。設計人員應查勘現(xiàn)場,留心關注堤防周邊的地形地貌,對水塘、植被、堤頂道路結構、堤身范圍內的房屋、棧橋建筑物和管道等要特別關注,這些往往是影響堤防設計和施工的關鍵因素。提前考慮現(xiàn)狀情況對設計和施工可能造成的干擾和困難,盡早在設計階段采取有效措施加以解決,而不會在施工階段才使問題暴露,從而影響施工質量及工期。
2.2 仔細查勘現(xiàn)場,認真消化設計圖
施工單位在投標階段應仔細查勘現(xiàn)場,對施工的環(huán)境進行分析,注意場地內的現(xiàn)狀對后期施工的不利影響,并對設計圖紙進行認真細致的消化,正確理解設計意圖。設計圖未必能夠完全和準確地反映現(xiàn)場情況,這樣會對后期施工帶來隱患,如果施工單位能夠留心注意可能出現(xiàn)的影響堤防施工的一些因素,并根據施工測量斷面對設計斷面進行復核,對發(fā)現(xiàn)的問題加以考慮或及時反映,則可使參建各方早做準備,避免施工中出現(xiàn)較大問題。
2.3 加強監(jiān)理,確保工程質量
監(jiān)理與施工單位是最早掌握現(xiàn)場資料的參建方,而監(jiān)理則是監(jiān)督工程施工質量,確保工程優(yōu)良的關鍵。對于施工中發(fā)現(xiàn)的問題,監(jiān)理應客觀地進行核查,并提出自己的意見和看法。監(jiān)理單位的意見對于設計方往往具有較高的可信度和參考價值。施工前仔細分析設計圖,對一些容易產生問題的部位需特別重視,以便在設計交底時提出,盡早解決。對現(xiàn)場情況應進行分析,并判斷對施工的干擾程度,及時提醒施工方加以重視。施工中如發(fā)現(xiàn)與設計不一致的地方,應首先查找原因并要求施工單位不得魯莽施工而造成損失。認真復核施工斷面,并與設計斷面進行比較,在兩者基本一致的情況下才能同意施工。
結語
綜上所述,在堤防工程施工中遇到的問題,需要設計、施工及監(jiān)理三方從自身角度出發(fā),做好本職工作,并且密切配合,才能將所遇問題解決。堤防工程雖然以土方填筑為主,但不可掉以輕心,必須加以重視,分析可能出現(xiàn)的問題和原因,并找到預防和改進的措施,為施工掃清障礙,同時也為堤防工程施工總結經驗,盡量避免類似問題的發(fā)生。
參考文獻:
關鍵詞:高速鐵路隧道;大塊仰拱模板
Abstract: according to your Canton railway field dam ridge tunnel inverted arch construction, this paper introduces high speed railway tunnel large inverted arch form construction technology, explore high speed railway large inverted arch form construction technology.
Keywords: high speed railway tunnel; Large inverted arch form.
中圖分類號:TU74文獻標識碼:A 文章編號:2095-2104(2013)
1引言
在當前隧道施工中,常因沒有理想的配套設備和施工工藝,仰拱施工的質量和進度難以保障,成本也較高。進而影響了防水系統(tǒng)、二襯等后繼工序的結構銜接質量和進度,隧道仰拱成為隧道施工中控制性工序。在現(xiàn)有的隧道仰拱施工中,通常采用多開仰拱工作面和增加一次仰拱施工長度來提高仰拱施工進度。然而,多開工作面,往往造成安全步距無法滿足上述強制性要求、而且施工組織困難,文明施工差。一次施工仰拱過長,棧橋難以做到雙車道,施工干擾加大,需要的循環(huán)時間更長,進度仍然無法滿足開挖要求。本文介紹的田壩嶺隧道大塊仰拱模板施工技術,改變了傳統(tǒng)的隧道仰拱施工理念,只需設置一個仰拱工作面,即可實現(xiàn)每天澆注一組仰拱及填充混凝土的目標,且可根據開挖進度設置相應長度的模架來滿足進度要求,徹底解決了隧道仰拱施工進度落后于開挖進度并制約二襯等后繼工序的難題。
2 工程概況
田壩嶺隧道全長6470m,設計采用兩頭掘進,是貴廣鐵路六標單口掘進最長的隧道,也是全線工期壓力最大的控制性工程。田壩嶺隧道襯砌設計為有仰拱式復合襯砌,前期仰拱及填充施工采用組合1.0m×1.5m小塊鋼板施工,人工拼裝,鋼管支架加固。采用此方法施工出來的仰拱經常出現(xiàn)模板跑位偏移,造成仰拱端頭及矮邊墻線形不直、不圓順等問題。為了解決此問題,按照增加機械作業(yè)、減少工人勞動強度、提高工序安全質量和工效的總體思路,項目部提出了采用整體大塊模板施工技術進行仰拱及填充混凝土的施工。
3 大塊仰拱模板施工工藝
3.1高速鐵路隧道大塊仰拱模板施工工藝流程(見圖3.1)。
3.2 工藝說明
3.2.1.大塊仰拱模板的制作要點
大塊仰拱模板包含:端頭模板、中心水溝模板及弧形模板
(1)仰拱弧形模板:滿足仰拱混凝土一次性整體澆筑完成的要求;
(2)中心溝模板:滿足填充施工中預留中心水溝的要求;
(3)端頭模板:滿足定位并固定仰拱弧形模板、中心溝模板,安設仰拱中埋式止水帶。
3.2.2.大塊仰拱模板各部分設計
(1)仰拱弧形模板:因仰拱中部弧形半徑大,坡度比較平緩,可不設模板,混凝土通過自然攤鋪的方法從中間向兩邊澆筑,混凝土澆至仰拱弧形模板下沿時,混凝由仰拱兩側的頂部入模,使仰拱混凝土一次澆筑完成。經現(xiàn)場試驗證明:混凝土坍落度在120~140mm的情況下,從仰拱與二襯邊墻設計施工縫處向下設置3.0米長的弧形模板,即可很好的滿足仰拱混凝土的施工要求。仰拱?;⌒文0逶O計為左右兩幅,每幅加工成整體弧形模板,采用汽車吊安裝。(圖1、圖2)
圖3.1高速鐵路隧道大塊仰拱模板施工工藝流程
圖1仰拱弧形模板圖2安裝好仰拱弧形模板
(2)中心溝模板:中心溝模板設計為左右兩塊,每塊采用18cm工字鋼為模架,在模架上有8mm鋼板作面板和底板。(圖3)
(3)端頭模板:根據仰拱和填充混凝土的結構尺寸設計端頭模板,以滿足端頭就位后,仰拱模板、中心溝模板跟著就位的要求。端頭模板下部為弧形,與仰拱中埋式止水帶位置一致,便于固定中埋式止水帶,采用活動鋼模及木模固定。端頭模板上邊緣與填充混凝土面標高一致,可控制填充混凝土澆筑標高。為適應隧底開挖清理后的地形情況,共設置8根可自由伸縮的支柱,可調整端頭模板的標高。(圖4)
圖3已吊裝好端頭模及中心水溝模板圖4 仰拱端頭模板
3.2.3.現(xiàn)場施工要點
仰拱施工之前需做好充分的施工準備工作,主要有以下幾點:
(1)施工準備:滿足仰拱施工的作業(yè)面,現(xiàn)場風、水、電設施已配置完善,滿足施工需求。施工仰拱地段的隧底開挖初期支護按照設計已施工完畢,仰拱施工技術交底已審批簽字,并對施工作業(yè)人員進行技術交底和施工安全培訓。
(2)架設仰拱棧橋
考慮洞內施工中設備配套情況,每幅棧橋采用兩片分離式,每片重約10t,使一臺挖機可完成棧橋的移動。
(3)清理仰拱底部雜物
在仰拱棧橋架設就位后,對仰拱底部的浮渣進行清理并檢查是否存在超欠,對少量欠挖部分采用人工鑿除,超挖部分采用同標號混凝土進行找平,并保證符合設計要求。
(4)測量放線
采用全站儀和水準儀利用洞內布置的導線網定出仰拱邊線和中心線,利用水準儀定出中線及標高,已中線和設計邊線定出仰拱輪廓線,這樣有利于下步仰拱鋼筋的定位。
(5)吊裝中心水溝模板及仰拱端模
仰拱端模吊裝采用8t吊車及裝載機配合吊裝模板,兩側同時起吊,同時前移,移至測量的定位點處,開始模板的頂面標高控制。仰拱填充端模頂面標高就是仰拱填充混凝土面的設計標高,所以模板的定位的標高線性特別重要,技術人員在吊裝模板時必須是全程監(jiān)控指導。中心水溝模板一端固定在端模上模架上,另一端固定在已施工完畢的中心水溝側壁上,為了便于拆卸,兩端采用液壓千斤頂固定。
(6)綁扎仰拱鋼筋(有筋段)
仰拱鋼筋采用簡易鋼筋彎曲胎具先對主筋進行預彎,再運進仰拱內進行綁扎。仰拱鋼筋按照仰拱底層鋼筋位置進行劃線綁扎,如綁扎過程中鋼筋沖突宜采用分布筋讓主筋、細筋讓粗筋的方式進行調置。
(7)安裝仰拱弧形模板及止水帶
根據設計要求,仰拱施工時需安裝3條中埋式止水帶及3條背貼式止水帶。端頭處中埋式止水帶采用活動鋼模及木模固定,仰拱邊墻頂面中埋式止水帶采用吊桿及鋼筋夾固定,止水帶安裝完成后,采用8t吊車吊車安裝兩側弧形模板。
(8)澆筑澆注仰拱混凝土
本隧道仰拱為C35,澆筑砼前必須檢查是否按設計要求預留管道或施工縫處預埋接茬筋等。砼的質量由實驗室和拌合站共同負責,按照擋頭模板的弧形線控制仰拱的混凝土標高,待混凝土高度澆筑至弧模板底部時,暫緩混凝土澆筑,40分鐘后(讓混凝土稍微有點強度),再開始澆筑仰拱弧?;炷?。
(9)澆筑澆注仰拱填充混凝土
在仰拱混凝土終凝后,由吊車吊走兩側仰拱弧形模板,進行C20混凝土填充施工。
4 應用效果及結論
高速鐵路大塊仰拱模板施工技術首次在貴廣高速鐵路田壩嶺隧道的使用,經現(xiàn)場檢驗,施工快捷,作業(yè)面整潔、結構美觀,從質量、工期、成本、文明施工等方面均取得了良好效果,得并到了貴廣公司和集團公司相關領導的充分肯定,2011年8月29日貴廣公司桂林指揮部組織各施工單位在田壩嶺隧道出口進行現(xiàn)場觀摩學習及總結推廣。
參考文獻:
[1]關寶樹.隧道工程施工要點集[M].北京:人民交通出版社,2003.
關鍵詞:鋼桁架、結構計算、內力、桿件
中圖分類號:TV314 文獻標識碼:A 文章編號:
1.引言
在選煤廠中棧橋的使用被廣泛應用于煤炭的運輸和煤炭洗選加工的輸送環(huán)節(jié)。在選煤廠中的棧橋的結構形式多樣化,其中地面以下采用箱形框架;地面以上按其支撐高度不同,結構型式選為鋼筋混凝土框架、輕鋼結構及鋼桁架。棧橋通廊通常在其高度高于13~15m時,為其經濟性,結合經驗多會采用鋼桁架的結構形式。為了節(jié)約工程投資、加快工程進度,利用輕型鋼結構對其圍護進行優(yōu)化設計,必然會取得良好的社會和經濟效益。為此,特結合實例分析鋼桁架的設計思路及設計要點。
2 .工程概況
本工程為篩分破碎車間至大中塊倉帶式輸送機棧橋,通廊為雙皮帶通廊,全長57.5m,支撐高度約26m至40m高,角度13度。
3 . 工程方案
1)由于本運輸通廊在兩個建筑物上部,根據長度與角度設計采用由兩段式的鋼桁架連接組成,中間采用鋼筋混凝土四肢腿支架進行支撐。
2)該工程地處于內蒙古,屬于嚴寒地區(qū),采用C型檁條及100mm厚巖棉夾心彩板圍護,夾芯彩板圍護參照《壓型鋼板夾芯板屋面及墻體建筑構造》01J925-1施工。
3)樓面板采用鋼骨架輕型板。
4. 荷載設計(以一榀鋼桁架為例)
1)概述:鋼桁架由縱向鋼桁架、上弦水平支撐及下弦水平支撐組成。桁架下線節(jié)點上一般設置橫向布置的鋼梁。屋面上也要在桁架節(jié)點上設置橫向的鋼梁及放于鋼梁上的C型檁條以及夾芯板。鋼桁架兩端設置門型鋼架,以增強鋼桁架整體結構的穩(wěn)定性。
2)荷載
恒載:鋼桁架自重+夾芯板圍護+屋面+檁條+樓板自重
活載:屋面活荷載+樓面活荷載+風荷載+水暖、電氣橋架荷載
3)內力分析
豎向荷載:進行內力分析時,應將荷載分配到臨近的節(jié)點上,并假定節(jié)點處的所有桿件軸線在同一平面內。
水平荷載:計算主要將風荷載傳遞給兩片鋼桁架的上、下弦水平支撐所構成的兩榀水平桁架。并且由支撐傳遞至設在縱向鋼桁架兩段的端部鋼架。在建模時,應不計算水平鋼桁架模型的自重。圖例為橫向水平支撐計算簡圖,圖中虛線表示的一組斜腹桿因收壓而退出工作,因此桁架應按單斜桿靜定體系計算。當風荷載反向作用時,則認為另一向斜桿體系退出工作。
5.支架設計
1)鋼桁架高的一端設置成滑動支座,另一端為固定支座?;瑒又ё梢葬尫耪麄€通廊的溫度應力以及通廊的所受的縱向外荷載。這樣在建模時,高的一端可不按鉸支座進行設計,應按滑動支座進行建模。
2)對于鋼桁架兩段門架設計時,應將桁架傳遞的豎向恒、活載以及水平向的風荷載都傳遞至門架上。在計算混凝土支架和滾軸支座時,鋼桁架所傳遞的結果都可以門架計算的最后結果為準。
6.地震設計
在豎向地震作用下,支座與廊身間存在拉結現(xiàn)象,強烈地震作用下,其間將產生較大的拉、壓力,因此設計中應考慮豎向地震作用下支座的拉結作用。
7.節(jié)點設計
1)在計算中鋼桁架節(jié)點均按鉸接構件進行設計,故,鋼桁架節(jié)點均采用節(jié)點板加焊接的處理方法。鋼桁架兩段的門架也增強了整個鋼桁架的整體剛度。
2)對于鋼桁架上弦水平支撐采用單角鋼與節(jié)點板焊接的方式進行連接,且橫向支撐梁上要做支架支撐C型檁條,這樣要求節(jié)點板盡量焊接于橫梁下方,保證施工的方便。
3)鋼桁架兩片縱向桁架支撐均采用雙角鋼支撐,采用節(jié)點板與填板進行焊接連接,在安裝上,內側的角鋼就會與上弦的橫向橫梁相遇,在施工中遇到此類問題,應采用角鋼裁肢的方法進行規(guī)避。
4)對于鋼桁架下弦水平支撐采用單角鋼與節(jié)點板焊接的方式進行連接,且橫向支撐梁上要支撐樓板,為保證樓板的平穩(wěn)安裝,要求節(jié)點板盡量焊接于橫梁下方,角鋼焊接于節(jié)點板的下方。
5)在鋼桁架門架處,樓板往往無法鋪設至門架柱邊,導致柱底漏風現(xiàn)象嚴重,此時應采用8mm厚鋼板進行焊接,位置應與樓板角度及高度平齊,并同樓面一起鋪設抹面。
6)固定支座設置于低向的門架下方,應設置抗剪鍵以抵抗整個通廊所有縱向水平力的作用。
7)活動支座設置于高點的門架下方,應在滾軸中心線與相鄰建筑軸線間距離留有足夠的伸縮量,以保證在溫度及地震作用下的變化距離,也應考慮在外力下,活動支座自我的最大變化量進行設計。
8)根據抗震要求,每段鋼桁架間是要設有伸縮縫的,對于伸縮縫的節(jié)點要進行保溫防水設計,這是保證通廊使用性及安全性的必要手段。
8結語
通過上述總結,皮帶運輸通廊采用的結構形式合理,傳力簡單,受力明確。利用這一方法可以很快的理清思路,對采用鋼桁架結構形式的運輸機通廊進行準確而且明快的設計分析。采用可靠的構造措施和計算方法,既可保證構筑物的安全實用性,也可保證其經濟適用性。
參考文獻:
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2、《構筑物抗震設計規(guī)范》GB50191-2012中國計劃出版社 2012
3、《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2010中國計劃出版社 2010
關鍵詞:斜井局部通風機 棧橋 風道
Abstract: the local fan is inclined is of vital importance to the construction of the equipment, to the traditional construction of our local fan arrangement and winter heating do change, will decorate the ground of traditional local-ventilator is changed to special fan channels in, and make use of air compressor work heat produced in the warm air rises to take underground for wind, change in the design of a few big after has a good effect.
Keywords: slope local-ventilator zhanqiao pier duct
中圖分類號: TD55 文獻標識碼:A 文章編號:
1概況
昌達煤礦位于山西省寧武縣圪鄉(xiāng)境內,距縣城約40公里,該區(qū)交通較為便利。井田共設計四條斜井,生產能力為90萬噸/年,其中副斜井井筒全長861m,傾角18°,于2011年9月正式開工。該地區(qū)海拔高度在+1700米,冬季氣候寒冷,霜凍及結冰期長,最低溫度在-25℃,在此惡劣、嚴寒的氣候下,給施工帶來了種種困難,同時利用FBD型局部通風機通風更是難上加難。
2傳統(tǒng)施工方案
傳統(tǒng)斜井施工期間,將局部通風機固定在距井口20米外的地方,為了保證風筒進入井筒內保持直線而減少風阻,一般根據井筒中風筒設計固定位置將其順斜井棧橋側平行放置,采取加工通風機橋架將風機固定或直接固定在棧橋上。通風機將外界的新鮮空氣壓入井筒中,如果外界環(huán)境溫度適中,這樣井筒溫度還可以,如果外界溫度在嚴寒的環(huán)境下,那么將寒冷的空氣直接壓入井筒中,就會造成井下結冰,寒冷的空氣造成井下人員和設備施工作業(yè)無法進行。如果加大投入的話,就必須建風機房,配熱風爐加溫提供熱風源,但這樣對于施工期間,施工單位的投入成本將大大提高。
3新安裝方案
為了保證局部通風機正常運行,保證井下得到正常溫度的新鮮空氣,我們將原棧橋側風機位置開挖風機通道,將風機安裝在地下通道內,外用蓋板將其密封,經過計算風機進風口預留進風通道,將進風通道用軟質風筒與壓氣機房相連。
昌達項目部壓氣機房設計共安裝5臺復盛SM-20M3螺桿式空氣壓縮機,正常生產時一般要同時運行3臺,此種壓縮機運行時將產生高溫,機器采用油冷卻器輔以風冷降溫,工作時將大量的熱能散發(fā)到壓氣機房內,機器本身運行時冷卻器一般在85℃左右,而機房內一般能夠達到50℃左右,正常情況還要安裝排風扇進行機房內降溫,從而保證機器設備正常運行而不超溫。傳統(tǒng)以來大量的熱源白白浪費掉了,經過研究我們將其產生的大量熱空氣引到局部通風機風道內,讓局部通風機能夠吸到溫度較高的新鮮空氣。經過現(xiàn)場實施過程中發(fā)現(xiàn),單靠局部通風機的吸氣能力遠遠不能將機房熱量迅速傳到風道內,經過改進我們將機房內安裝一臺小型排風機將機房熱風強壓入局部通風機風道內。這樣保證了機房內熱空氣能夠迅速的進入風道,從而滿足局部通風機有足夠的熱風源。
布置如下圖:
4應用效果
通過改造后的新方案,在2011年11月份至2012年3月份的冬季施工中取得了明顯效果,歸納總結有如下幾點:
1)改造后的效果明顯,即使外界溫度在-25℃,也能保證井筒溫度在+5℃左右,避免了井筒內結冰,從而保證了井下作業(yè)人員的環(huán)境,確保了提升運輸的安全。
2)改造后有效的利用了風機房的熱源,既降低了風機房的溫度,又保證了空氣壓縮機的工作散熱。
3)節(jié)省了冬季施工安裝熱風爐資源,大大節(jié)省了人力、物力的成本的投入,既環(huán)保又節(jié)能。
4)將局部通風機放入地下,有效的控制了風機噪音,同時也保證了設備在相對安全的環(huán)境中運行,符合國家節(jié)能、降噪的要求。
5現(xiàn)場使用對比
昌達煤礦共設計4條斜井,目前正在施工3條斜井,分別為主、副及回風斜井,其中主斜井冬季施工方法是,傳統(tǒng)的局部通風機安裝方式配熱風爐取暖,在5個月的冬季施工中,我們每天24小時共安排三人,1人/8小時專門負責熱風爐的工作,同時熱風爐還有引風機、鼓風機正常工作將大量消耗電能,熱風爐不斷加熱大量消耗煤炭,統(tǒng)計計算人工、電能消耗,設備損耗等共計20萬元左右,而使用新的施工方案,一個冬天將節(jié)約20萬元,大大節(jié)約了成本的投入,在同一項目部,不同的斜井施工中取得了明顯的差異和效果。
6使用中注意事項
1)在使用中要專門設計風機通道人行梯,方便人員檢查、保養(yǎng)、檢修風機??臻g要根據風機大小,保證安全檢修間隙,風機前后距離要適中,保證風機吸風風阻不超標。風道的密封頂要方便拆除、安裝以便需要更換風機時能夠簡單易行,除此之外還要有一定強度和防雨功能。
2)此種設計雖然滿足了冬季施工要求,但我們還要考慮雨季防洪問題。在風道地面蓋板周圍加筑圍堰,防止雨水灌注通道內。另外在通道內安裝排污水泵,防止一旦有水進入通道內能迅速降水排走,而不至于發(fā)生淹沒局部風機事故。
7結語
關鍵詞:建筑工程;基坑圍護;施工技術
引 言
深基坑支護是一門理論性和實踐性都很強的技術。它涉及到巖土力學、水文地質學、結構力學、鋼筋混凝土結構學等學科;主要研究巖土的強度和變形、支護結構的強度和剛皮以及土與支護結構的共同作用等問題。由于深基坑工程的臨時性、復雜性和隨機性,作為一門新的專門學科,無論理論上還是實踐上,都仍存在許多不成熟和不完善之處。因此尚須通過大量的工程實踐,積累更豐富的原位測試數據,進而總結出有關動態(tài)設計、信息、施工、監(jiān)理、監(jiān)測等系列成熟經驗。
1 工程概況
1.1 工程簡介
我地區(qū)某在建設的5#地塊由2幢37層的住宅樓和2幢22層住宅樓及樓層間2層地下車庫組成。本基坑工程由住宅樓和地下車庫組成,基本撐足紅線,施工場地比較狹小。住宅樓距離基地紅線相對寬松,普遍區(qū)域與紅線距離超過8.3m,局部區(qū)域距離較小,約為6.9m;地下車庫東兩兩側基本上撐足紅線,東側與紅線的最小距離約為4.0m,東側緊鄰有道路和供水管線需要保護,間距5-10m。西側與紅線距離僅為3.0mm。
本工程特點與難點主要表現(xiàn)在基坑開挖深度大,地下管網復雜,距現(xiàn)有建構筑物和建筑紅線近等方面。
工程位于市區(qū),施工場地較為狹?。换娱_挖面積大,開挖深度深,屬于大型深基坑工程,因此基坑圍護結構及地下室施工周期長,且施工過程中不可預測因素較多,圍護體自身及周邊環(huán)境變形控制難度高;周邊有較多建筑物,需采用安全穩(wěn)妥的圍護形式,確保周邊建筑物安全;建設方項目工期緊張,業(yè)主要求8個月內完成地下室結構,在工程進度方面基坑支護設計亦需重點考慮;土方量大,工地出口只有路一側,需要考慮棧橋挖土和出土通道,以加快施工進度。
1.2 深基坑支護類型
1.2.1 圍護墻體
根據本工程深度和地質特點,結合地區(qū)基坑圍護的工程經驗,本工程圍護墻體可選:
1)鉆孔灌注樁擋土+水泥土攪拌樁止水帷幕
優(yōu)點:造價較低、工藝成熟、質量可靠,施工周期短;
缺點:圍護剛度較小,需要解決泥漿外運,墻體結構總厚度較大;
2)SMW工法(型鋼水泥土攪拌樁)
優(yōu)點:擋土止水二合為一,墻體厚度??;型鋼重復回收利用,環(huán)保節(jié)能;若整個地下基礎工程工期控制在4個月內,則價格最為低廉;
缺點:支護墻體剛度小,變形大;在基坑深度較大時,施工質量控制難度大;若整個地下基礎工程工期超過4個月,則價格較鉆孔灌注樁為高;
1.2.2 支撐體系
1)鋼筋混凝土支撐
優(yōu)點:支撐剛度大、質量易于控制,容易適應不規(guī)則基坑性狀,可形成較大挖土空間,還可以作為施工棧橋使用;
缺點:混凝土養(yǎng)護周期長,拆除困難,造價較高;
2)鋼支撐
優(yōu)點:可以施加預應力,有利于控制位移;安裝、拆除便利,利于重復使用;造價較低;
缺點:剛度較小,因此布置較密,影響挖土效率;安裝質量要求較高,否則支撐易失穩(wěn);
3)土層錨桿
優(yōu)點:基坑完全開敞,挖土速度快;施工設備簡單,可根據實際情況增減,便捷靈活;也可以施加預應力;
缺點:剛度較小,圍護位移較難控制;由于數量較多,施工周期較長;錨桿長度長,可能伸入周圍道路、建筑基礎下面造成不良影響;造價高;
1.2.3 總體圍護方案
根據”安全、經濟、方便施工、節(jié)約工期”的原則,綜合考慮以上各種技術措施的優(yōu)缺點,本工程基坑圍護擬選用:
1)鉆孔灌注樁擋土;
2)水泥土攪拌樁止水帷幕;
3)鋼筋混凝土支撐;
4)基坑局部靠近周圍房屋或基坑陽角處采用雙排樁門架圍護淺部土體,控制基坑變形;
5)基坑整體施工方案采取“整體圍合、分塊挖土”的常規(guī)順作方法。
1.3 基坑圍護技術方案設計
比選方案為:
方案一:直徑850鉆孔灌注樁方案,一道對撐與角撐相結合的鋼筋混凝土支撐,止水帷幕為單排直徑650三軸水泥土攪拌樁,攪拌樁底部深入相對不透水的第④l層lm左右。
方案二:4.4m以淺開挖采用復合土釘,深部采用直徑750鉆孔灌注樁方案,一道雙圓環(huán)鋼筋混凝土支撐,止水帷幕為單排直徑650三軸水泥土攪拌樁,下端插入④1層深度在5m以上且深入基坑坑底以下約4m。
在充分了解周邊環(huán)境和工程施工實際條件的基礎上,經過對基坑支撐方案反復比較論證,且從施工條件分析,基坑四周幾乎沒有供大型土方機械作業(yè)的場地,也希望通過支撐布置能在基坑中間留出相對大一些的空間,供土方機械下坑作業(yè)。由于圓環(huán)能提供較大的空間,又有很好的受力性能,同時與本工程外形相適應的程度較好,因此本工程決定采用方案二。
2 基坑圍護施工技術
2.1 開挖技術
土方工程施工是深基坑工程施工的重要組成部分,它不僅與工程進度密切相關,而且直接影響基坑及周邊環(huán)境的安全。在具備以下條件時,方可進行土方開挖工作:圍護結構施工或水平支撐結構施工完畢,同時其強度達到設計要求;基坑內水位已降至墊層下不少于50cm;基坑監(jiān)測反映各項指標正常;已制定搶險措施,遇緊急情況能立即進行有效處理;已辦理有關施工手續(xù),設備機械人員已就位,開挖方案已制定并經業(yè)主、監(jiān)理審批。
由于本工程基坑屬超大型深基坑,工期又緊,因此土方開挖速度成為影響基礎施工進度的主要因素。為此,土方開挖將充分利用圓形支撐的特點,采用中心島式開挖,先挖周邊,后挖中央,利用中心島土體的自重減少基坑變形。在基坑北側布置一座鋼棧橋,挖土時鋼棧橋與與中心島連接一條出土通道,即土方車由北側的鋼棧橋進入中心島裝土,再運出現(xiàn)場。隨著挖土施工的進展,中心島的土體根據需要,逐步收縮土體的直徑和降低標高,最后將基坑內的土方全部挖除。挖土時,為使基坑支護結構受力均勻和盡可能減少基坑暴露時間,采取平面對稱開挖和限時完成支撐。
中心島式挖土,對于加快土方外運和提高挖土速度是有利的,但對于支護結構受力不利,由于首先挖去基坑四周的土,支護結構受荷時間長,在軟粘土中時間效應(軟粘土的蠕變)顯著,有可能增大支護結構的變形量。因此應采用分層、對稱同步開挖,對環(huán)梁和圍護結構逐步加載,均勻受力,使施工工況與設計工況相符合。避免因單向挖土、不分層或不對稱挖土造成環(huán)撐和樁項受力不均衡、位移過大,以及使構件節(jié)點應力的集中和多變引起變截面接合處裂縫。
根據支撐形式,土方分三層進行。第一層土從自然地面-0.9m至第一道混凝土支撐底-5.70m,土層厚度4.8m。第二層土開挖從第一道混凝土支撐底至標高-8.70m,土層厚3m。第三層土開挖從標高-8.70m至基礎墊層底,土層厚3.4m。
2.2 基坑信息化施工
信息化施工內容廣、作用大。其內容主要包括結構與土體的應力監(jiān)測,位移監(jiān)測,水位、水壓、流量監(jiān)測等諸多方面,這些監(jiān)測至少有三個方面作用。確保工程安全和質量;驗證設計的正確與合理性;上升為理論便可作為科學研究的一種實驗。對于大型工程,信息化施工是設計者的“護身符”。由于設計者設計時通過計算規(guī)定了樁頂位移值,在施工過程中,通過信息化過程,密切注意位移的發(fā)展,當位移超過限值時,應適當改變施工步驟或采取一定的工程措施,以阻止變形的進一步發(fā)展,確保深基坑邊坡及環(huán)境的穩(wěn)定與安全。
隨著深基坑開挖工程的面積越來越大,深度越來越深,對相鄰建(構)筑物、道路、管線等設施的影響也日趨嚴重;由于地基土、地下水位不一樣,基坑大小、深度、支護情況的設計也不一樣,常常因某種原因引起基坑土體滑移,邊坡失穩(wěn),支護破壞,基底隆起,止水帷幕滲漏及基坑管涌等事故,造成相鄰建(構)筑物、道路、管線等設施的損壞。
因此,要求深基坑設計、施工必須走動態(tài)設計、信息化管理的路子。信息化不僅對深基坑的安全施工起指導作用,而且對相鄰建(構)筑物、道路、管線等設施實行全過程安全監(jiān)測,明確了深基坑施工過程中相鄰建(構)筑物、道路、管線等設施的影響程度及損壞原因,可靠有效的數據則可進行科學的說明和論證,使得安全鑒定更具時代信息。
2.3 基坑監(jiān)測技術分析
支護結構項部的水平位移。支護結構頂部水平位移的分析與評定,是深基坑安全施工的支柱性項目,它的量測與定量分析,包括位移速率和累計位移量的計算,并及時繪制位移隨時間的變化曲線,分析引起位移速率增大的原因,準確記錄位移量。通過量測,得出現(xiàn)場一手資料,再進行定量分析,確保支護結構頂部水平位移控制在限值內。
沉降和沉降速率。對沉降及沉降速率的分析與評定,是實現(xiàn)信息化管理的必備項目,首先要區(qū)分沉降是由支護結構水平位移引起的,還是由地下水位變化等情況引起的。一般支護結構水平位移引起相鄰地面的最大沉降與水平位移之比在0.65~1.0之間,沉降發(fā)生時間比水平位移發(fā)生時間滯后5~10天左右。鄰近建(構)筑物的沉降觀測結果及分析與評定可參考有關規(guī)范中的沉降限值。
監(jiān)測結果的驗證與比較。對各項監(jiān)測結果進行綜合分析并相互驗證和比較,是原設計正確與否的“監(jiān)督員”,用現(xiàn)場實際監(jiān)測到的新的資料與原設計預計情況進行對比,判斷現(xiàn)有設計和施工方案是否合理,必要時及早調整設計和施工方案。
預測新的動態(tài)。在深基坑施工期間,用數值模擬法分析各種情況下支護結構的位移變化規(guī)律,以及穩(wěn)定性分析,用反分析方法推算巖土體的特性參數,檢驗原設計計算方法的適宜性,預測后續(xù)開挖工程施工中可能出現(xiàn)的新動態(tài)。
3 結 語
該工程成功地將復合土釘墻支護、內支撐鉆孔灌注樁排樁支護、三軸水泥土攪拌樁止水帷幕等形成的組合支護體系應用于該深基坑支護工程,并結合基坑特點采用剛度大、穩(wěn)定性可靠的內外雙圓水平支撐,為土方開挖及地下室施工提供了充裕的空間,從而大大加快了施工進度,縮短了工期。
參考文獻
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